SENSEUR-COURANT-Valeur-Efficace
Valeur maximale & efficace: pourquoi est-ce si important?
Nous l'avons vu plus haut dans le tutoriel, les tensions sur la résistance de charge (la résistance "Burden") sont alternatives et passent sont temps à passer d'une valeur à l'autre entre un maximum positif et un minimum négatif.
Pour ne pas éclater le convertisseur digital de notre microcontroleur Arduino, il est impératif que la tension surveillée et relevée sur le convertisseur Analogique/Digital évolue entre 0 et 5 volts.
Nous avons par ailleurs abordé un montage permettant de travailler avec une tension sinusoïdale de façon sécurisée entre 0 et 5 volts à partir de la tension produite avec senseur de courant.
Faut-il encore que l'amplitude du signal (sa valeur minimale et maximale) restent bien entre 0 et 5 volts!
C'est là qu'intervient la notion de valeur efficace et valeur maximale dont la compréhension est capitale pour utiliser un senseur de courant (ou tout autre type de "transformateur").
Cette valeur maximale est également appelée valeur de "pointe" ou valeur de "crête" ou "peak value" en anglais. Ces termes étant, à mon sens, nettement moins ambigus que "valeur maximale" qui peut être interprétée de façon différente suivant le contexte (par le lecteur).
Avec notre senseur de courant, c'est la "valeur maximale" qui ne doit pas dépasser les limites admissibles par le convertisseur analogique/digital.
Valeur maximale & Valeur efficace
En fait, dans le monde de tout les jours, il n'est vraiment pas confortable de parler en terme de valeur maximale (en "valeur de pointe", ou "peak value" en anglais).
Par ailleurs, cette valeur maximale ne durant qu'une fraction de seconde, ce n'est pas elle qui sera capable de produire beaucoup de "travail".
Très pragmatique, les hommes se sont rabattu sur une valeur "efficace" plus faible capable de produire un "travail" efficacement de façon "constante". Cette valeur "efficace" (ou RMS) est nettement plus confortable à utiliser et plus en adéquation avec ce que l'on peut attendre comme résultat dans les divers calculs.
Source: Ce fil de discussion sur forums.futura-sciences.com, merci Antoane
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La plupart des valeurs que nous rencontrons s'expriment en valeur efficace!!! (aussi dites valeurs RMS) |
Par exemple:
Quand on parle d'une tension secteur de 220 V Alternatif (ou 230 - 240 Volts Alternatif), il s'agit d'une "valeur efficace". Cela signifie donc que dans la réalité la valeur maximale de la sinusoïde peut atteindre 220 * sqrt(2) = 311 volts.
Si vous vouliez utiliser un senseur pour lire directement la tension secteur (en admettant que cela existe), ce senseur doit pouvoir supporter la tension maximale (soit 311 Volts). Si vous sélectionnez un senseur supportant une valeur maximale de 250 Volts alors ce dernier rendra l'âme avec certitude si vous le branchez sur le réseau d'alimentation 220 Volts alternatif (parce que la tension passera par un maximum de 311 Volts.... Gloups!).
Notre senseur de courant : valeur efficace et valeur de pointe!
Notre senseur de courant fonctionne dans un environnement alternatif.
La sortie du senseur est une tension alternative et le maximum de cette tension doit rester sous les 5 volts critiques (au dessus de cette tension, le convertisseur analogique/digital rendra l'âme).
Sur la page d'introduction, les caractéristiques mentionnent l'information suivante:
- Courant d'entrée: entre 0 et 30A AC (dans la boucle de mesure à clips)
Les 30 Ampères mentionnés ne portant pas la mention pointe ou peak, il s'agit donc d'une valeur efficace!
Cette valeur est certe usuelle par rapport à vos autres appareils électrique. Par contre, c'est le courant de pointe qui va générer la tension de pointe sur la résistance de charge (Burden) du senseur.
Et cette tension de pointe qui doit absolument rester dans l'éventail des tensions admissibles par le convertisseur analogique/digital de notre Arduino (entre 0 et 5 volts).
Ce courant de 30 Ampères représente donc un courant de pointe de:
Iprimaire_pointe = 30 x sqrt(2) = 30 x 1.4142 = 42.42 Ampères
Notre senseur étant un transformateur au rapport 1800:1 (Turn Ratio, le rapport de transformation) produira un courant de pointe dans le circuit secondaire égale à:
Isecondaire_pointe = Iprimaire_pointe / rapport = Iprimaire_pointe / (1800/1) = Iprimaire_pointe / 1800 Isecondaire_pointe = 42.42 / 1800 = 0.0235 Ampère (soit 23.5 mA)
Ce courant secondaire de pointe de 23.5mA va traverser la résistance de charge (Burden de 62 Ohms) et produira une tension secondaire de pointe de:
Usecondaire_pointe = Rburden x Isecondaire_pointe = 62 * 0.0235 = 1.457 Volts
La tension secondaire de pointe des 1.457 Volts.
La tension alternative en sortie du senseur évolue donc entre les maximum de -1.457 Volts à +1.457 volts.
L'amplitude totale du signal en sortie (soit 2.914 Volts) reste donc inférieure au maximum de 5 volts de notre convertisseur analogique/digital.
Nous allons également pouvoir placer notre pont diviseur de tension pour déporter le signal autour de 2.5 volts. En effet:
- 2.5 Volts + 1.457 Volts (la tension de pointe maximale) = 3.957 Volts. Cela reste en dessous des 5 volts.
- 2.5 volts - 1.457 Volts (la tension de pointe minimale) = 1.043 Volts. Cela reste au dessus de 0 volts.
Tutoriel réalisé par Meurisse D. pour MCHobby.be. Utilise également des informations provenant de openenergymonitor.org
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