Boussole-Fluxgate-2016

## Problème original posé en Septembre 2016

Il existe de nombreuses façons de mesurer l'intensité d'un champ magnétique. Un principe permettant d'obtenir une très bonne sensibilité est celui du fluxgate. Ce type de capteur est ainsi monté à bord de satellite pour des missions spatiales qui cartographient le champ magnétique lors du trajet de la sonde ou bien en orbite autour d'un corps céleste Mars Global Surveyor

Le projet est la continuation d 'un projet 2015. Le fluxgate existe et maintenant le but est de le caractériser précisément e

   t de l'utiliser par exemple en le positionnant sur une table tournante (motorisée) afin que le capteur indique à un contrôleur Arduino la direction Nord/Sud pour positionner la table. Un aimant proche de la table doit pouvoir être "suivi" de la même manière.

On peut aussi imaginer monter le capteur sur une maquette de voiture et lui programmer un circuit à faire par rapport au champ magnétique.

## Mots clés :

Boussole, champ magnétique terrestre
(unité, valeur, direction, variations),

Principe de l'induction magnétique,
loi de Lenz, principe du transformateur électrique (circuit
primaire, circuit secondaire, couplage des deux circuits),
susceptibilité/perméabilité magnétique, principe du fluxgate.

## Cahier des charges

Matériel disponible à L'EPA :

A vérifier : générateur basse fréquence, oscilloscope

Matériel à trouver/acheter/Institut Néel ? :

Besoins ?

Commande en cours : Rien pour le moment

## Tests - mesures

Caractéristiques des appareils, I-V des bobines ...

## Compte Rendu

### 11 octobre 2016

Nous avons effectué des recherches sur les différents mot-clés du sujet. Nous avons trouvé que :

- la valeur du champs magnétique terrestre est de 5.10^5 T

- la loi de Lenz-Faraday est F=N.B.S avec F le flux du vecteur champs magnétique en T.m², N le nombre de spires, B le champs magnétique en T et S la surface de la bobine en m².

Nous avons pu comprendre le principe du transformateur électrique en regardant majoritairement des vidéos explicatives ainsi que vos fiches que vous nous aviez distribuées.

De plus, nous avons regardé le travail fait l'an passé. Mais nous n'arrivons pas à comprendre et interpréter la plupart de leurs données. C'est pourquoi nous allons ré-effectuer certaines expériences indispensables pour pouvoir comprendre et continuer d'avancer.

Néanmoins, nous avons pensé à un schéma électrique pour pouvoir mesurer explicitement la différence de tension entre l'entrée et la sortie du fluxgate selon l'angle formé entre le champs magnétique terrestre et le fluxgate.

#### 15 novembre 2016

Nous avons effectuer le montage électrique avec le fluxgate, un générateur et un oscillateur. Nous avons ainsi pu obtenir une courbe sinusoïdale sur l'oscilloscope.

#### 14 février 2017

Suite à votre visite, nous avons réussis à trouver le cycle d'hystérésis sur l'oscilloscope. Or quand on approche l'aimant de la bobine, le cycle d'hystérésis observé à l'écran ne se déplace pas horizontalement comme prévu mais se déforme. Nous n'arrivons pas à le faire se déplacer depuis...

#### 14 mars 2017

Nous avons changé de circuit électrique, en remplaçant le GBF par un alternostat (voir photo du schéma fait à l'ordinateur), et nous avons ajouté un transformateur d'isolement. Nous avons pris R=10Ω , R'=100KΩ, C=1μF. Avec ce nouveau circuit nous avons toujours notre cycle d'hystérésis. De plus, celui-ci se déplace comme on le veut. MAIS il reprend sa position initiale dès qu'on arrête de faire bouger l'aimant. La bobine ne détecte alors que la vitesse de variation du flux, c'est-à-dire il détecte dB/dt, or nous voulons qu'il détecte B. Nous somme coincé.

Commentaire 21 mars : Je voudrais bien que vous suiviez toutes les étapes du fichier "traitement des données.pdf" qui est dans le commentaire du 13 décembre (en bas). Je ne vois aucune raison pour que le montage ne marche pas. Par contre il faut être quantitatif et il faut que vous vérifiez toutes les étapes avec des mesures.

#### 11 avril 2017

    Réponses à vos questions

1) Avez-vous obtenus sur l'oscilloscope l'ellipse (tension secondaire en fonction de tension primaire (Ri)) en l’absence du fil de fer doux?

Oui, nous avons réussis à avoir une belle ellipse sur l'oscilloscope, comme nous l'attendions.

2) Voyez-vous une ellipse aplatie (un segment droit) après intégration?

Oui, après intégration nous voyons bien un segment droit sur l'oscilloscope lorsque nous sommes en XY.

3) Voyez-vous une différence en insérant le fil magnétique (un cycle avec saturation)?

Au début nous avions qu'une ellipse en insérant le fil magnétique lorsque nous étions à 3000Hz. Nous avons donc essayé de modifier la fréquence pour obtenir le cycle avec saturation. En la diminuant de moitié, nous avons réussis à obtenir le cycle avec saturation (pour une fréquence de 1600Hz environ).

De plus, en déplaçant l'aimant autour de la bobine, nous voyons bien notre cycle se déplacer horizontalement. Mais lorsque nous tournons le fluxgate pour observer un déplacement du cycle dû au champs magnétique terrestre, nous n'obtenons que de très faibles variations, presque invisibles. Que devons-nous faire pour arriver à visualiser de belles variations? Changer d'échelle? Programmer l'Arduino avec de très "fines" valeurs?

#### 9 mai 2017

Nous avons le bon cycle d'hystéresis (avec saturation au bout), avec le bon déplacement lorsqu'on tourne l'aimant. Seulement les traits du cycle sont épais, et si par la suite nous voulons faire des mesures précises cela nous bloquera.

De plus il nous faudrait un câble et une carte arduino, un servomoteur, et une LED pour mercredi, car nous avons pour projet de créer un programme arduino pour d'abord allumer une LED lorsque l'aimant est à une certaine position, et ensuite créer un programme plus pousser pour faire bouger le servomoteur suivant le sens de l'aimant.

#### 16 mai 2017

Nous avons changé de résistance dans le circuit secondaire : nous avons remplacé celle de 10kOhms par une de 33kOhm. Nous avons grâce à celle-ci un plus "jolie" cycle d'hystérésis, il est beaucoup plus précis. Et nous avons remis une fréquence de 3000Hz pour que cela corresponde avec la nouvelle résistance du secondaire.