Bobinathlon
Une activité sur la construction d'une bobine pour allumer une LED à distance sans fils électriques entre la bobine et la LED en utilisant le principe d'induction électromagnétique.
Table des matières
Introduction
L’objectif de cette activité fut de construire une bobine pour pouvoir allumer une LED à distance sans fils électriques entre la bobine et la LED en utilisant le principe d'induction électromagnétique.
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Nous avons donc réalisé une bobine avec du carton et des fils de cuivre qui nous étaient fournis.
Nous avions également une petite bobine excitatrice (excitateur ci-contre) avec seulement 2 spires que l’on alimentait à l’aide d’un GBF et que l’on a placée juste à côté de la bobine que l’on a fabriqué pour la faire résonner.
Le diamètre des spires de notre bobine doit être égal ou supérieur à celui de l'excitateur.
Figure 1 : Excitateur
A- Conception de la bobine :
Dans un premier temps, un document PDF nous a été fourni dans lequel le fonctionnement d’une bobine était rappelé avec des notions notamment sur les champs électromagnétiques.
Avec en particulier la loi de Biot et Savart :
Ainsi, en prenant en compte le nombre de spires de la bobine, on obtient :
B : Champ magnétique
I : Courant
μ0 : permittivité magnétique du vide [T.m/A].
N : nombre de spires.
R : rayon de la bobine [m]
x : distance entre la source et l’endroit de la mesure du champ magnétique
La fréquence de résonnance souhaitée est de 13,56 MHz, nous devons donc calibrer notre bobine pour qu’elle ait une fréquence de résonance la plus proche possible de cette valeur.
Pour cela, nous nous sommes donc aidé du site internet hamwaves.com pour facilité le dimensionnement de cette bobine.
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Nous avons dimensionné notre bobine par rapport au diamètre de la bobine de l'excitateur et de sorte à avoir une fréquence de résonance d’au moins 10 MHz, car même si la fréquence stipulée dans le cahier des charges est de 13,56 MHz, il ne faut pas la dépasser en concevant notre bobine nous avons donc par la suite plus qu'ajuster la fréquence en coupant des section de cuivre sur les spires de notre bobine.
Nous avons donc choisit un diamètre de 20 cm pour notre bobine après avoir mesuré le diamètre de la bobine de l'excitateur.
La longueur des enroulements de la bobine est de 10 cm et avec nos paramètres notre bobine possède 13 spires.
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Figure 2 : Paramètres d’entrée
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Figure 3 : Résultats intermédiaire
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Figure 4 : Résultats et valeur de la fréquence de résonance
B- Fabrication de la bobine
Voici donc notre bobine en cours de fabrication :
Figure 5 : bobine en cours de fabrication
Voici notre bobine terminer :
Figure 6 : bobine terminer
C- Test de la bobine
Pour atteindre la fréquence désirée de 13,56 MHz, nous avons dû couper 2 à 3 spires.
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Figure 7 : distance maximum d'allumage de la led
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Figure 7 : allumage de la led au maximum
Conclusion et problèmes rencontrés
Conclusion
Ce TP nous a permis de mieux appréhender les notions d’induction électromagnétique et le format ludique du TP nous a beaucoup plus.
Nous avons pu finir 3ème sur le podium des bobines qui émettaient le plus loin.
Problèmes rencontrés
Après la fabrication de notre bobine nous avons choisit de poncer les spires de cuivre supposant que cela améliorera l'induction électromagnétique, mais cela a fait l'inverse. Cela a modifié le diamètre de nos fils de cuivre et donc fausser nos calculs.