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Bien sûr on peut les acheter dans le commerce. Mais on ne trouve pas toujours exactement ce que l'on veut, et puis c'est quand-même plus amusant de les construire soi-même. Après tout hein, les orgues aussi peuvent s'acheter tout faits ;o)
Exemple de produit commercial qui pourrait convenir
Mais est-ce bien raisonnable de faire si petit ? Voici le type d'électro-aimant que nous allons réaliser.
Le type d'électro-aimant à réaliser Calculs - Avec 14 cm CE de pression, la poussée à contrer pour boucher un trou de 3 mm (7mm²) est de : 0,07*14 = 0,98 g. Soit à peu près 0,01 N. Noyau + ressort devont donc appliquer une force supérieure à cette valeur pour fermer ce trou. Et pour l'ouvrir, l'électro-aimant devra fournir au moins une force équivalente dans l'autre sens. Reste à calculer la force produite par un électro-aimant. Mais ce n'est pas si simple qu'on pourrait le penser. Il existe une formule qui permet de calculer la force d'attraction produite par un solénoïde sur un noyau mobile en matériau ferromagnétique. Pour mémoire, en physique un solénoïde est définit comme étant une bobine de longueur infinie, à l'intérieur de laquelle le champs magnétique est considéré constant. En pratique, on considère que la longueur est infinie quand elle est au moins égale à 10 fois le diamètre. Ca risque de faire des électro-aimants moches et peu pratiques, mais partons tout de même de cette hypothèse. Cette formule est la suivante : F = (NI)²mu0S/2d² Mais cela fait quand-même un sacré paquet de paramètres sur lesquels il est possible de jouer ! Concernant la forme du noyau et du contre-noyau, les industriels proposent
toutes sortes de choix en fonction de l'utilisation. Les force initiale est
finales sont quasiment toujours les mêmes. En revanche la manière dont cette
force évolue tout au long de la course du noyau peut être très différente.
Tout dépend de ce que l'on souhaite. Voir les courbes ci-dessous.
Exemple de courbe de force (catalogue Kuhnke) Pour simplifier la démarche, on va se contenter de vérifier les performances d'une bobine donnée. Cas d'étude Et cette force ? Théoriquement, cette bobine est trop courte pour être
considérée comme un solénoïde. Allons-y tout de même : Application numérique de la formule : F = (2000 * 0,23)² * 4 * PI * 10E-7 * 7 / 2 * 2,5² = 0,15 N Pas mal. Trop beau même au regard des 0.01N qu'on attend. On vérifiera tout ça ! A noter : Remarque pratique : Conséquence : Quelque soit le nombre de spires que l'on arrive à y mettre, si on remplit la bobine avec le même fil, et si on garde la même tension de commande, on aura la même force. Ben si. D'un point de vue pratique, si on réussit à faire un bobinage à spires
jointives, N augmente, et comme il y a plus de fil, I diminue. Et si on met moins de spires, N diminue,
on a moins de fil et donc I augmente. Le résultat en termes de force produite sera le
même. Autre application : Si on veut rebobiner un électro-aimant pour en modifier la tension de fonctionnement par exemple, sans en changer les caractéristiques de force, eh bien il suffit de conserver la valeur de (NI)². A vos formules !
Et en vrai, ça donne quoi ? Mesure de force (tentative de) D'après Kuhnke, une mesure de force sur un relais s'effectue sans
ressort, et de manière à ce que la gravité n'agisse pas. Yo. - Montage du relais en position horizontale, avec un morceau de fil de laiton soudé au centre du noyau pour tirer le palpeur d'un dynamomètre. - Celui-ci est fixé au moyen d'une rondelle d'adhésif double face, de façon à pouvoir légèrement le pivoter. Sa position est donc ajustable finement au moyen d'une vis dans le tasseau sur le côté. - Alimentation en 11 V (Prévu 12 V avec 1 V de perte dans les darlingtons de commande). L'extrémité interne du noyau est munie de son amortisseur : Une rondelle de
caoutchouc de 5/10 d'épaisseur et de 2.5 mm de diamètre.
Résultat : A la mise sous tension le relais tire et l'extrémité du
palpeur se déplace de quelques dizièmes. La force mesurée représente
l'attraction exercée à la distance de départ, diminuée du
déplacement du palpeur. Le rôle de la vis sur le côté du dynamomètre est
justement destiné à tenir compte de cet offset en l'ajoutant à la position
initiale. Remarque : Je ne fais pas travailler le dynamomètre dans la zône où il est le plus précis. Ok. J'en ai un autre plus sensible (max 25g), mais le déplacement du palpeur est alors beaucoup plus important pour les forces que l'on mesure. Du coup ça devient complètement ingérable parce que justement, on veut des petits déplacements pour ne pas fausser les conditions de mesure. Ceci étant... La mesure effectuée ici est parfaitement répétitive, et l'erreur, si erreur il y a, n'est sans doute pas d'un facteur 10. Et puis si c'était le cas, ben avec 0.016 N on aurait encore assez ! Donc, même si la formulation est propre à faire bondir les physiciens, je
dirais tout de même que les mesures effectuées avec des moyens assez
sommaires présentés ici confortent globalement les calculs :o). J'ai bien une autre idée de dispositif de mesure vraisemblablement plus
aisé à mettre en oeuvre, mais ce sera pour une
autre fois ! On peut passer sa vie à faire des mesures physiques hein. C'est
même un métier. ;o) Fréquence de fonctionnement
Fiabilité-endurance Bien sûr, ça n'a rien à voir avec un vieillissement "naturel". Mais tout de même, c'est de bonne augure. Dans les morceaux de musique que je possède, j'ai compté qu'une même note
est jouée de l'ordre de 100 fois. C'est la moyenne que j'obtiens en intégrant une fonction
de comptage dans le programme de la perfo.
Allez soyons fou : 200 fois, au cas où je ne posséderais pas encore LES fichiers qui
gigotent le plus les notes. Bon. Vu son excellent état, je pense que je n'en viendrai pas à bout de si tôt, et je vais en rester là pour les essais. Je me dis qu'il est temps de lui fabriquer tout plein de petits frères et de les mettre à la musique ! Allons-y pour : |
