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Dynamo : qu'est-ce que cette modulation ?!
Bonjour à toutes et à tous,
pour étalonner ma dynamo, j'ai fait plusieurs acquisitions orphi gti pour des fréquences de rotations différentes, le souci est que ma dynamo (qui doit avoir une bonne 30ène d'années !) a un petit souci, je vous laisse regarder les acquisitions par vous même (voir fin du post).
Donc n'étant pas un grand adepte de la dynamo, je ne comprend absolument pas d'oú provient cette modulation (la courbe en verte est une modélisation de la courbe enveloppe), techniquement, une dynamo normale délivrerait une tension sinusoïdale de même amplitude tout le long non ?
Merci à celui qui m'aidera à trouver une explication !
cdt, Kazyz.
PS : j'ai légèrement customisé cette dynamo, et notamment, vu qu'elle tournait très mal j'ai rajouté un peu de lubrifiant entre le rotor et le stator.
Edit Coll : forum modifié
Bonjour,
C'est assez drôle... Cette modulation ressemble à une modulation double bande à porteuse supprimée !
Mais une dynamo fournit du courant continu normalement...
Donc ce serait plutôt un alternateur...
Oui c'est un alternateur qu'on appelle plus communément dynamo de vélo, le courant n'est en effet pas continu.
Modulation double bande a porteuse supprimée... quésako ?
merci pour l'aide.
désolé pour le double post, mais pas de fonction éditer...
Bon en fait modulation a porteuse supprimée c'est bon, mais ce que je voudrais savoir, c'est d'oú elle vient ?
cdt.
une dynamo normale délivrerait une tension sinusoïdale de même amplitude tout le long non ?
Certes, une "dynamo" de vélo est en fait un alternateur qui délivre une tension alternative de même amplitude dont la fréquence est égale à la vitesse de rotation de la "dynamo". L'amplitude est d'ailleurs proportionnelle à la vitesse de rotation.
Dans ton cas, la fréquence est de l'ordre de 25 Hz sauf erreur de ma part.
Tout se passe comme si la "dynamo" délivrait deux tensions de fréquences légèrement différentes (environ 1 Hz de différence) et on a un "battement" entre les deux.
J'ai démonté un certain nombre de ces "dynamos" quand j'étais plus jeune. Elles sont formées d'une pièce polaire en forme de U (les branches du U étant légèrement arrondies) dans laquelle tourne l'aimant. Le bobinage du stator est à la base du U.
Comme tu l'as démontée, comment est faite ta "dynamo" ?
Une telle "dynamo" utilisée sur un vélo doit produire une lumière clignotante...
24 Hz dans le deuxième cas
12 Hz dans le premier cas
Ce qui ne "colle" pas, c'est que l'amplitude est plus faible lorsque la fréquence augmente...
( donc e est proportionnelle à f sauf erreur de ma part)
un alternateur qui délivre une tension alternative de même amplitude
Il serait plus correct de dire : " un alternateur qui délivre une tension alternative d'amplitude constante (à vitesse de rotation constante) ".
Hello,
merci pour la réponse.
Alors, oui désolé j'ai oublié de préciser, la 1ère courbe est tracée pour une vitesse de rotation d'environ 31Hz et 21Hz pour la 2ème. Bon j'ai pas posté d'autres courbes parce qu'elles sont assez moches mais par exemple pour des fréquences de 24Hz et 6Hz j'ai aussi une modulation mais totalement différente, je vous laisse admirer le massacre :s (la 1ère à 24Hz, la seconde à 6Hz)
Elles sont formées d'une pièce polaire en forme de U (les branches du U étant légèrement arrondies) dans laquelle tourne l'aimant. Le bobinage du stator est à la base du U.
Elle est identique à ce que tu décris.
Une telle "dynamo" utilisée sur un vélo doit produire une lumière clignotante...
C'est bien le problème, une dynamo basique de vélo ne fonctionne pas comme ça il me semble...
Ce qui ne "colle" pas, c'est que l'amplitude est plus faible lorsque la fréquence augmente...
Non, ici l'amplitude augmente bien lorsque la fréquence augmente (vérifié aussi pour les 2 autres courbes ci dessous).
Tout se passe comme si la "dynamo" délivrait deux tensions de fréquences légèrement différentes (environ 1 Hz de différence) et on a un "battement" entre les deux.
--> Une petite idée de ce qui pourrait en être la cause ?
--> Sur les deux courbes suivantes, on observerait donc un même phénomène avec une déphasage plus important ? (J'ai l'impression que les deux signaux sont en quadrature sur le 1er).
Les images jointes sont extraites des images de ton premier post.
Sur la 1ère image, on voit qu'il y a 12 périodes en 1 seconde donc 12 Hz et l'amplitude est environ 4 V pour le maximum.
Sur la 2ème image, on compte 12 périodes en 0,5 seconde donc 24 périodes en 1 s d'où 24 Hz et l'amplitude est environ 3 V pour le maximum.
Donc l'amplitude a bien l'air d'être plus faible quand la fréquence augmente, au moins dans ces deux cas.
Tu dis 31 Hz pour la 1ère et 21 Hz pour la 2ème mais ça ne colle pas bien parce que la période est plus petite dans le 2ème cas.
Sur les deux courbes supplémentaires, le phénomène n'est pas aussi net que sur les premières.
Vu la simplicité du dispositif, j'ai du mal à imaginer un processus qui conduirait à la production de deux tensions de même amplitude et de fréquences légèrement différentes. La différence de fréquence varie d'ailleurs en fonction de la fréquence des deux tensions supposées.
Mais il n'empêche que c'est probablement un phénomène de ce genre qui se produit...
On peut chercher d'autres possibilités.
Pour que la tension s'annule, il faudrait que la dynamo s'arrête. Or la fréquence du signal ne change pas (même si l'amplitude est quasi-nulle) donc la dynamo tourne toujours.
Une autre possibilité est un champ magnétique qui vient s'opposer au champ de l'aimant et l'annule périodiquement. Il est possible que les pièces polaires du stator aient une très forte aimantation rémanente. On peut le voir avec une boussole si on n'a pas d'appareil plus sophistiqué (sonde à effet Hall par exemple). Il faut démonter la dynamo, enlever l'aimant et approcher le stator de la boussole. Il faut comparer l'action de l'aimant et du stator séparément (à la même distance de la boussole) pour avoir une idée des champs magnétiques. Avec une sonde à effet Hall, c'est plus simple évidemment...
Si le stator a une très forte aimantation rémanente, il faut le désaimanter.
Je peux t'expliquer comment faire (pas très simple...).
Pour ce qui est des périodes, tu sembles bien avoir raison. (Faudra que je pense à apprendre à bien me servir d'un stroboscope. . .)
Je vais essayer de comparer les champs de l'aimant et du stator demain ou mardi avec une sonde à effet Hall du labo, et si en effet, l'action du stator est importante, qu'est-ce qui se passe concrètement ? Les champs magnétiques s'additionnent ?
En ce qui concerne la désaimantation, j'accepterais volontiers quelques explications, même si je doute avoir le temps de m'en occuper, ça fera toujours ça de pris pour les questions du jury 
Merci.
Les champs magnétiques s'additionnent vectoriellement.
Normalement, le stator n'est pas magnétisé ou faiblement. Si la dynamo est resté inactive pendant longtemps, il est possible qu'il ait fini par se magnétiser si l'aimant était dans la "bonne" position.
Pour la démagnétisation, il faut alimenter le stator par une tension alternative basse fréquence (50 Hz convient très bien). Le problème est d'avoir une tension suffisamment faible pour ne pas griller le bobinage du stator mais suffisamment forte pour créer un champ magnétique supérieur au champ rémanent (on ne sait pas quel est le courant maximum que peut supporter le bobinage du stator sans griller et on ne connaît pas le champ rémanent). Ensuite, il faut baisser la tension alternative progressivement jusqu'à zéro. Pour ne pas griller le bobinage, on peut aller vite mais c'est toujours risqué...
Le problème est d'avoir une tension alternative variable. Dans les labos, on trouve souvent des autotransformateurs variables (variac).
Lorsqu'on mesure un signal périodique par échantillommage, il faut que la fréquence d'échantillonage de l'appareil de mesure soit bien supérieur à la fréquence du signal à mesurer ... sinon, on mesure n'importe quoi.
Une dizaine de points mesurés par période du signal est à la limite de l'acceptable.
Si le signal qu'on est sensé mesurer est à 31 Hz, il faut donc une fréquence d'échantillonage de l'appareil de mesure > 310 Hz.
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Dit autrement :
Sur une seconde de temps sur le graphe du haut, le "vrai" signal à mesurer a eu 31 périodes, il faut donc au moins 310 échantillonnages de mesures sur ce laps de temps.
... Et j'ai bien l'impression qu'on est très loin du compte.
Et si c'est le cas, le signal affiché n'est pas du tout représentatif du signal réel.
Ah oui mais c'est bien sûr...
Le "battement" vient de là ! C'est parce qu'on voit simultanément le signal du spectre d'ordre 0 et le signal du spectre d'ordre 1.
Si les petites croix représente les points d'échantillonnage, on est à peu près à fe/2...
J'avoue que j'étais bien loin de penser à ça !
Merci J-P
Bonjour,
Sur une seconde de temps sur le graphe du haut, le "vrai" signal à mesurer a eu 31 périodes, il faut donc au moins 310 échantillonnages de mesures sur ce laps de temps.
... Et j'ai bien l'impression qu'on est très loin du compte.
Et si c'est le cas, le signal affiché n'est pas du tout représentatif du signal réel.
--> J'ai fait ce que j'ai pu, avec ce que j'avais :s je peut pas vraiment faire mieux !
Le "battement" vient de là ! C'est parce qu'on voit simultanément le signal du spectre d'ordre 0 et le signal du spectre d'ordre 1.
Si les petites croix représente les points d'échantillonnage, on est à peu près à fe/2...
Veuillez m'excuser, mais mes p'tits neurones de spé ne comprennent pas vraiment la chose... c'est quoi le spectre d'ordre 0 et 1 ? et fe/2 ?
Mise à part ça, je viens d'aller mesurer les champs magnétiques du stator et de l'aimant, Bx = 1,1mT pour l'aimant, et Bx = 0.6/0.7 mT pour le stator (mais je suis pas certain qu'il soit suivant l'axe Ox, mais j'ai l'impression qu'il fait un angle de 45° avec l'axe Ox (faut dire que c'est pas vraiment pratique d'enfiler une sonde de 30cm dans un stator de 2cm...)).
Donc, champ du stator non négligeable devant champ de l'aimant, d'oú là modulation ?
Merci.
Donc, champ du stator non négligeable devant champ de l'aimant, d'oú là modulation ?
Non, ça ne vient pas de ça...
Le problème, c'est l'échantillonnage (la fréquence d'échantillonnage très exactement).
Ma première idée était la bonne et c'est J-P qui m'a mis sur la voie pour trouver la raison. Il y a bien deux tensions de fréquences voisines. Cela ressemble à une modulation double bande à porteuse supprimée (qui avait pour sigle MAPS mais qui porte un autre nom maintenant mais j'ai oublié lequel).
En fait, c'est un problème de théorie du signal sur l'échantillonnage. Je vais essayer de te l'expliquer, même si je pense que tu n'as pas appris ça...
Mais il faudrait que je sois sûr de la fréquence du signal (31 Hz pour le premier ? ) et j'ai besoin de connaître la fréquence d'échantillonnage.
Les petites croix sur les graphiques représentent-elles les points d'échantillonnage ? Ce qui est bizarre, c'est qu'elles se trouvent uniquement sur les extrema du signal (sauf erreur de ma part).
Le premier graphe j'avais mesuré 31Hz avec le strombo oui, mais y'a des chances pour que je me sois trompé :s
Au niveau de la fréquence d'échantillonage j'ai fait la merveilleuse erreur de ne pas la relever (information qui évidement, me sera demandée lors de l'entretien >.<) donc je pense que je vais essayer de refaire les acquisitions dans la semaine, voir la semaine prochaine dans le pire des cas -> du coup, faut que j'augmente largement la fréquence d'échantillonage c'est ça ? Que faire pour ne pas avoir de modulation ?
Merci.
du coup, faut que j'augmente largement la fréquence d'échantillonnage c'est ça ?
La théorie dit qu'il faut une fréquence d'échantillonnage deux fois supérieure à la fréquence la plus élevée à échantillonner. Mais, pour des raisons de filtrage (pour récupérer seulement le spectre d'ordre 0), il faut davantage. Si tu augmentes suffisamment la fréquence d'échantillonnage, tu devrais retrouver une sinusoïde.
Donc on n'est sûr de rien... On peut être au voisinage de fe/2 (fe ==> fréquence d'échantillonnage) ou même être en sous-échantillonnage...
Je vais essayer de t'expliquer le problème quand même. Je ferai ça demain...
Réponds à ma question au sujet des "petites croix" (si tu connais la réponse).
Bonjour,
d'accord, je peut pas refaire les manip cette semaine parce que les labos sont envahis de lycéens qui passent les tp bac donc la semaine prochaine...
En revanche, excuse-moi j'ai oublié de répondre à ta question :
Les petites croix sur les graphiques représentent-elles les points d'échantillonnage ?
Oui tout à fait, c'est les petites croix obtenues grâce à l'acquisition avec orphi, et en effet, c'est louche qu'elles soient uniquement sur les extrema du signal !
Soit un signal à mesurer de fréquence f1 (sinusoïdal en bleu)
Si les points d'échantillonnage (en rouge) sont proches d'une fréquence très légèrement supérieure à un multiple de 2 f1, on obtient comme signal affiché la trace en rouge du dessin du haut.
Si on continue sur un temps plus long, on obtient des figures ressemblant à celles du début du topic.
Si les points d'échantillonnage (en rouge) sont un peu plus éloignés d'une fréquence très légèrement supérieure à un multiple de 2 f1, on obtient comme signal affiché la trace en rouge du dessin du bas.
Si on continue sur un temps plus long, on obtient des figures ressemblant à celles du message du 05-06-11 à 14:23
Si on veut avoir un signal mesuré qui "ressemble" au vrai signal, alors il faut augmenter très sensiblement la fréquence d'échantillonnage.
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