Optimisation d’une bobine
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Optimisation d’une bobine



  1. #1
    helorifinck

    Optimisation d’une bobine


    ------

    Bonjour,

    Je suis actuellement étudiant en prépa scientifique, j’ai suivi une année de MPSI et je passe en PSI à la rentrée.
    Dans le cadre de mon TIPE, je travaille sur un chronographe balistique à induction. L’idée est d’utiliser deux bobines espacées d’une distance connue et de mesurer le temps de passage du projectile pour en déduire la vitesse. L’enjeu est alors dans la détection de celui-ci. J alimente les bobines en RSF à une fréquence de 10kHz et utilise les courants de Foucault qui font chuter la tension. Pour pouvoir exploiter cette variation de tension après amplification j utilise un montage détecteur d’enveloppe qui permet de faire la moyenne du signal au borne de la bobine. J’aimerais maintenant optimiser mes bobines pour avoir le plus grand champ magnétique possible. Elles sont enroulées avec du fil émaillé de 0,2mm de diamètre sur un morceau de tube de pvc de longueur 8mm et de diamètre 125mm. J aimerais connaître le nombre de tours qui permet de maximiser le champ sachant que si il est trop grand la résistance due à la longueur de fil va le faire chuter (à travers i) selon la formule B= u0*n*i /2r
    Cette formule est t elle valable dans mon cas ?
    On peut alors exprimer i (en module) = E/sqrt(R^2 + L^2w^2) avec R la résistance de la bobine et E l amplitude de la tension d’ alimentation. Il faut maintenant exprimer R et L en fonction de n : i = 2r*pi*n*k (avec k la résistance linéique du fil) et avec la formule de Weehler : L= r^2n^2/9r+ 10l (l étant la largeur de la bobine). Seulement le probleme est que la fonction B(n) obtenue en remplaçant est de la forme A/sqrt(Bn^2+C) et admet un max en 0 ce qui est absurde. En pratique j observe bien qu une bobine avec beaucoup de tours (300) détecte moins bien qu une bobine avec peu de tours (50). Il doit bien y avoir un nombre de tours qui optimise le champ. Où est l erreur?
    Merci par avance pour votre aide.

    -----

  2. #2
    jiherve

    Re : Optimisation d’une bobine

    Bonjour,
    la solution c'est bien sur d'augmenter le nombres de tours mais en augmentant la section du fil, d'ailleurs à 10kHz on commence à avoir interet à utiliser du fil de Litz.
    JR
    l'électronique c'est pas du vaudou!

  3. #3
    gts2

    Re : Optimisation d’une bobine

    Bonjour,

    Il ne semble pas y avoir d'erreur de raisonnement ; pour faire simple à 10 kHz on ne va tenir compte que de , donc, à tension constante, et

    Le problème, pratique, de n petit est i intense d'où effet Joule intense.

  4. #4
    helorifinck

    Re : Optimisation d’une bobine

    Merci pour vos réponses, il faut donc que mon nombre de tours soit tel que la résistance qui en résulte permette le courant le plus élevé possible sans que ma bobine crame. C’est assez contre intuitif pour moi qui pensait qu un nombre de tour élevé favoriserait la détection.
    L’augmentation du nombre de tours est dépassée par la résistance supplémentaire qu’elle entraîne ? Il faudrait alors que j’augmente la section de mon fil pour diminuer sa résistance et pouvoir faire plus de tours ?

  5. A voir en vidéo sur Futura
  6. #5
    Gwinver

    Re : Optimisation d’une bobine

    Il faut aussi que l'impédance de la bobine ne soit pas trop élevée pour que le 10 kHz puisse bien circuler.
    La valeur du courant dans la bobine est aussi fonction de la performance du générateur, avec un faible nombre de tours, le générateur risque de ne pas fournir la puissance, et un grand nombre de tours va limiter le courant que le générateur peut fournir.
    Le nombre de tours influe aussi sur la fréquence de résonance de la bobine dans son montage, cette fréquence doit être éloignée de 10 kHz.

    Il faut aussi que le dispositif de mesure ne perturbe pas la vitesse du projectile.

    Enfin, il est nécessaire de s'assurer que le temps de passage du projectile dans la bobine dure plusieurs périodes du 10 kHz, ce qui est aussi nécessaire à une détection d'enveloppe significative.

  7. #6
    gts2

    Re : Optimisation d’une bobine

    Citation Envoyé par helorifinck Voir le message
    C’est assez contre intuitif pour moi qui pensait qu'un nombre de tour élevé favoriserait la détection.
    A courant donné, c'est bien n le plus grand possible, comme à tension donnée (message #1), c'est bien n=1, mais ceci c'est sans tenir compte des autres conditions à respecter : le message #6 de @Gwinver fait le tour de la question.

  8. #7
    Black Jack 2

    Re : Optimisation d’une bobine

    Bonjour,

    Hors sujet (quoique ..)

    chronographe balistique à induction.
    Pourquoi "à induction" ?
    La détection devrait être influencée par le matériau du projectile.

    Classiquement, il me semble que la plupart des chronographes balistiques sont par détection lumineuse (avec des LED).
    Ce type de détecteur est très facile à réaliser, ne coûte presque rien et est très précis... et se moque du type de matériau du projectile.

    D'où mon interrogation ... Pourquoi chronographe balistique à induction.

    Mais c'est juste par curiosité de ma part.

  9. #8
    harmoniciste

    Re : Optimisation d’une bobine

    Bonjour,
    En outre, les formules indiquées supposent une durée de détection longue devant la durée d'un cycle. Disons 3.10-4 s pour la fréquence choisie de 10 kHz. Un projectile de 1 cm devrait donc rester dans le champ de la bobine pendant cette durée minimale, ce qui implique une vitesse très lente inférieure à: 1 cm / 3.10-4 s = 30 m/s !

  10. #9
    jiherve

    Re : Optimisation d’une bobine

    bonjour
    les tachymètres à induction existent, j'en ai bricolé un mais sur un principe différent , détection de variation de fréquence d'oscillateurs HF type Colpitts , cela fonctionne assez bien mais la mise au point est un pointue.
    La solution optique est la plus courante et la moins chère, il y a aussi des dispositifs RADAR Doppler mais là les prix s'envolent.
    JR
    l'électronique c'est pas du vaudou!

  11. #10
    Gwinver

    Re : Optimisation d’une bobine

    Le Doppler n'est pas cher.
    Le capteur est simple:
    https://fr.aliexpress.com/item/10050...Cquery_from%3A

    Il y a une alimentation et une sortie signal Doppler. Il est probable qu'une petite appli avec un Arduino ou Raspberry Pi Pico soit à même de faire la mesure.

    Par exemple:

    https://www.moussasoft.com/radar-hb1...itesse-arduino

    Il reste à vérifier si c'est adapté à la mesure prévue.

  12. #11
    antek

    Re : Optimisation d’une bobine

    Il faut prévoir l'émetteur, tenir compte de l'écart angulaire et de la distance.
    L'électronique c'est comme le violon. Soit on joue juste, soit on joue tzigane . . .

  13. #12
    Gwinver

    Re : Optimisation d’une bobine

    L'émetteur fait partie du capteur:

    https://openimpulse.com/blog/wp-cont..._Datasheet.pdf

    Voici le schéma du HB100:

    Nom : image_2025-07-29_163211295.png
Affichages : 47
Taille : 139,2 Ko

    Et, encore un exemple de réalisation:
    https://www.mantech.co.za/Datasheets...1aGhDFjmaZrsvc

  14. #13
    jiherve

    Re : Optimisation d’une bobine

    bonsoir
    oui il n'est pas mal ce petit Doppler reste à savoir s'il peut grimper en fréquence sur la sortie IF, il faudrait tenir au moins un 24kHz pour acquérir un projectile subsonique usuel.
    normalement, au vu su schéma, rien ne s'y oppose.
    JR
    l'électronique c'est pas du vaudou!

  15. #14
    Gwinver

    Re : Optimisation d’une bobine

    Côté fréquence de sortie (écart Doppler), les anciens modèles à diode Gunn étaient souvent utilisés par les radio amateurs pour une FI à 144 MHz (chercher à Gunnplexer).
    https://www.n5dux.com/ham/files/pdf/...20Cookbook.pdf
    Une diode capable de mélange à 10 Ghz ne devrait pas avoir trop de limites.
    Dernière modification par Gwinver ; 29/07/2025 à 18h43.

  16. #15
    jiherve

    Re : Optimisation d’une bobine

    Re
    en effet sauf si il y a un filtre BF derrière, les infos que j'ai trouvées sont très pauvres à ce sujet hormis 72Hz/m/s.
    JR
    l'électronique c'est pas du vaudou!

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