Recherche de résonance électrique sur une cellule

Bonjour,

Avec de l'eau déminéralisée qui possède une résistivité bien plus élevée que l'eau du robinet, je me suis prêté  à une petite expérience de recherche de résonance électrique de ma petite cellule. J'avais déjà fait cet essai avec de l'eau du robinet ce qui n'avais donné aucun résultat.

1 - mesure de la résistance de Cellule avec eau déminéralisée:

Nous avons refait la mesure de résistance de notre cellule "Pot de Fraise"avec un autre eau déminéralisée de la marque Dial achetée ce matin à Castorama.

J'ai fait cinq rinçage de la cellule avant la mesure, en secouant bien la cellule à chaque fois pour qu'elle soit bien nettoyée avec l'eau déminéralisée.

1.a - Schéma de la mesure:

Pour le montage j'ai repris le montage que j'avais réalisé ici, avec la même cellule "pot de fraise"

Résistivité de différentes eaux

Sauf que j'ai remplacé la résistance R par un potentiomètre et équilibré les deux signaux V1 et V1 de l'oscilloscope par superposition, après il suffit de mesurer la résistance du potentiomètre à l’ohmmètre.



1.b - Mesure:

Après comparaison avec un potentiomètre pour équilibrer les tension v1 et v2.

V1 = V2 = 2Vcàc à 333Hz

Pot = 2640 ohms

Soit un résistivité pour cette eau déminéralisée de : 2640 / 0.0038 = 694 kohms-cm

2 - Calculs préliminaires:

2.a - Capacité

Sans eau, par calcul, la capacité inter plaque de ma cellule est de 22pF. En faisant l'accord avec une self et en mesurant la fréquence de résonance, on trouve une capacité d'environ 23pF (à la précision de mesure près), ce qui colle assez bien avec la théorie

Avec de l'eau déminéralisée qui possède un Er d'environ 80, on calcule une capacité équivalente de la cellule de 23pF x 80 = 1840pF.

2.b - Facteur de qualité:

La cellule est quasi équivalente à un condensateur de 1840pF en parallèle avec une résistance de 2640 ohms.

On peut calculer son facteur de qualité à 100kHz (par exemple)

Qc = R.C.2.pi.F = 2640 x 1840E-12 x 2 x pi x 1E5 = 3

   Qc = environ 3 à 100kHz

3 - Essai de résonance:

On va monter notre cellule en série avec une self de 860µH de très bonne qualité.

3.a - Schéma du montage:



V1 : trace jaune du scope.
V2 : trace bleue du scope.

3.b - Recherche et mesure:

En faisant varier la fréquence on recherche le maximum de tension sur V2, on voit aussi que la phase de V2 par rapport à V1 varie. On a le maximum sur V2 en même temps que V2 est en retard de pi/2 par rapport à V1 et on mesure.



V1 = 0.410
V2 = 1.210
Fo = 117kHz

On a donc un coefficient de surtension de 2.95, qui est proche celui qu'on avait déterminer théoriquement pour la cellule à 100kHz.

On voit bien que le déphasage entre V1 et V2 est bien de pi/2

On va regarder comment évolue ce déphasage en fonction de la fréquence.

A 90kHz



Plus on descend en fréquence plus les signaux se rapprochent d'une phase égale à zéro. Ce qui est normal, le montage à une structure passe-bas.

A 140kHz



Plus on monte en fréquence, plus les signaux vont se placer en opposition de phase.

4 - Conclusion:

Avec cette eau déminéralisée on commence à voir qu'on peut faire apparaitre un petit phénomène de résonance électrique. Phénomène qui devrait s'accentuer avec de l'eau distillée, ainsi qu'avec une cellule ayant subi un formatage des électrodes.

On constate aussi qu'à la résonance on a toujours ce déphasage de pi/2 entre les deux mesures de tension, ce qui devrait permettre de coupler cette manip avec celle de suivi de résonance avec le 4046. Le problème est la prise d'information de tension V2 qui doit se faire à haute impédance, et par la suite à haute tension. Oo faire autrement (transfo de Meyer)

A+
JCV

Bonjour Jean-claude,

Super, super, de chez super intéressant !

Enfin des mesures concrètes

On pourrait donc détecter la résonance de deux manières :

- soit avec le déphasage (pi/2)
- soit avec la THT (plus grande amplitude)

Ces deux cas sont facilement solutionnables dans une électronique.
Bon, normalement avec l’emploi d'un micro-contrôleur, mais là n'est pas le problème.
Car en circuits classiques, on risque d'arriver à une usine à gaz.

Et cela reste malgré tout très facile à gérer (un peu plus facile avec la THT je pense ).

@++

Bonjour Jean-Claude,

Pourrais-tu essayer avec des créneaux en sortie du géné ?
Avec la même config, donc mêmes fréquences.

Il n'y aura pas de scoop bien sûr, juste pour voir.

@++

Bonjour à tous,

Préparation au rebouclage avec le 4046

Utilisation du 4046 comme générateur:



Toujours le même schéma d'utilisation du 4046.

Voir schéma de base ici

Remplacement du résonateur par la cellule et sa self d'accord.




Remplacement de C1 par un 10nF pour couvrir la bande de fréquence de la cellule (90 à 150kHz).
Polarisation fixe de l'entrée VCOin par un potentiomètre.
Réglage du potentiomètre (2.28V) pour le max de tension aux bornes de la cellule.

En jaune la sortie de l'amplificateur à base de 2N2222 / 2N2907 (voir schéma)
En bleue la tension aux bornes de la cellule.

V-bleue = 16.4V = V-jaune x 3

Ce qui correspond bien au coef de surtension trouvé.

Ici on retrouve une fréquence de résonance de 127kHz légèrement différente de précédemment (117kHz), il est possible que la cellule ait dérivé après quelques jours.

A+
JCV

Bonjour Jean-Claude,

Merci et ça confirme donc que c'est la même chose avec des crénals.
Toujours ce déphasage de pi/2 à la résonance.

Sup de chez sup.

Tu fais un boulot for-mi-da-ble

Je vais sous peu proposer un schéma de principe (enfin, un peu élaboré quand même) avec le transfo Meyer et en reprenant ton principe du résonateur.
Schématique effectuée aujourd'hui, explications encore à écrire...
Recherche et maintien avec poursuite automatique et permanente du déphasage de pi/2.

Un régal...
Automatisme complet car avec un seul réglage préalable à effectuer : la bande passante de fréquence du 4046.

A nous les bulles !  

@++

Bonjour,

Merci pour ces manips et relevés d'oscillo, c'est très interessant !!!