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LACHAUD Stéphane

questions sur une boucle magnetique...

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F6AWN

Bonjour,

F4DNR  Ecrit le: 17/06/09 00:09

Concernant les mesures au MFJ, rien d’étonnant à ce que les valeurs trouvées en inductance mètre collent si bien à celles déduites à partir des mesures d’impédance, c’est exactement ce que fait l’instrument. Mesures de l’impédance, puis par calcul, déduction de la valeur d’inductance en fonction de la fréquence.

Comme c’est avant tout un impédance mètre et que l’erreur augmente lorsqu’on s’éloigne de la condition idéale, la mesure sera plus précise.

Même remarque pour les mesures de capa, travaillez à basse impédance (ici à F élevée), disons pas plus de 100 ohms de XS.

Excellente remarque, Jean !

Le MF-259 (ou clone) n'est qu'un simple pont de Wheatstone centré sur 50 ohms. Les résistances CMS ne posent pas trop de problème de précision, ni la stabilité en niveau du générateur HF pour un tel appareil. Par contre, la mesure des tensions HF, avec toutes les difficultés qui s'y attachent (harmoniques du générateur, détection, etc.), est une source d'erreurs. Il faut aussi tenir compte d'une éventuelle détection d'un signal externe décelable sur le lieu de mesure.

Les calculs arithmétiques réalisés ensuite par le contrôleur sont certes précis, mais bien trop par rapport à la précision des mesures de tensions. On a donc un résultat affiché avec précision mais sur la base de données qui le sont beaucoup moins.

Les valeurs des tensions utilisées sont représentées par les côtés d'un triangle rectangle (représentation vectorielle Z, R, X) avec pour conséquence que plus l'un des angles est faible plus l'imprécision augmente lors des calculs de rapports entre les longueurs des côtés de ce triangle. C'est lorsque R et X sont identiques (en valeur absolue) que la précision est la meilleure, et de préférence autour de 50 ohms.

Bien amicalement,

Francis, F6AWN

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LACHAUD Stéphane

Passionnant! :lol::rolleyes:

je vais donc faire les mesures complementaires suivantes, en resumant:

- pour l inductance, a basse frequence

- pour la capacite, a haute frequence

ceci afin de ne pas avoir de valeur de reactance dans les 2 cas trop elevee: aux alentours des 100 ohms par exemple, comme vous le suggerez

je vais farfouiller dans ma boite a "monstres", pour trouver une capa connue et faire une mesure de dip complementaire...

Merci a vous pour toutes vos suggestions!

a bientot,

Stephane

Edited by LACHAUD Stephane

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LACHAUD Stéphane

Rebonjour a vous!

je viens d effectuer les manips complementaires que vous m avez suggerez:

en utilisant le MFJ259 en mode impedance metre, j ai mesure la capacite de mon condo variable a une frequence de 28 MHz.

- condo (au recouvrement maximal): j obtiens X=72 et j en deduis une capa max de 79 pF

- condo (au recouvrement minimal): j obtiens X=300 et j en deduis une capa min de 19 pF

pour la boucle:

mesure faite a 3 MHz, j obtiens X= 53 j en deduis L= 2.8 uH

et enfin en utilisant un condensateur connu de 52 pF connecte avec ma boucle, j utilise le MFJ259 en grip-dip et j obtiens une resonnance a 15.6 MHz.

par Thomson, je trouve que L fais 2.14 uH

et cette fois ci, les frequences de resonnances limites que j aurai seront:

capa mini de 20 pf environ

capa max de 79 pF environ

et L environ 2.5 uH (moyenne grossiere des 2 derniers resultats)

fmini= 11.6 MHz

fmax = 22.9 MHz

rappel des valeurs expes initiales:

fmini=12.7 MHz

fmax=24.7 MHz

petit a petit ca s affine, en croisant les manips...

je rentre dans une incertitude de mesure de l ordre de 10 %, entre valeurs expes et valeurs "theoriques".

ca commence a etre un peu moins ridicule... :rolleyes:

j en retiens en tout ca que meme si tout cela est base sur des formules pas tres complexes EN APPARENCE a manipuler, si on part avec de mauvaises mesures initiales dues a un manque de rigueur et/ou une mauvaise exploitation et connaissance de ces outils de mesures, on ne peut qu etre a "cote des clous" en ce qui concerne le dimensionnement et la caracterisation de nos aeriens...

Merci a vous pour votre aide!

a bientot,

Stephane

Edited by LACHAUD Stephane

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F6AWN

Bonsoir Stéphane,

LACHAUD Stephane  Ecrit le 17/06/09 18:58

j en retiens en tout ca que meme si tout cela est base sur des formules pas tres complexes EN APPARENCE a manipuler, si on part avec de mauvaises mesures initiales dues a un manque de rigueur et/ou une mauvaise exploitation et connaissance de ces outils de mesures, on ne peut qu etre a "cote des clous" en ce qui concerne le dimensionnement et la caracterisation de nos aeriens...

Félicitations pour votre démarche ! Vous expérimentez de manière cohérente et vous nous faites profiter de vos résultats et conclusion. Cette dernière résume le problème quotidien du radioamateur : arriver à comprendre et à maîtriser les outils qu'il utilise. :rolleyes:

Bien amicalement,

Francis, F6AWN

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F6AWN

Re...

LACHAUD Stephane  Ecrit le 17/06/09 18:58

J'ai oublié de vous proposer une autre solution pour mesurer un peu plus précisément l'inductance de votre self à la condition de disposer d'un capacimètre assez précis (dispo avec un multimètre "moderne") et d'un générateur et ROS-mètre (dispos avec le MFJ-259) :

- Vous prenez une résistance de 50 ohms (non réactive, donc pas... bobinée!) et un condensateur variable de 100 à 200 pF.

- Vous connectez la self à mesurer, le CV et la résistance en série (avec des connexions courtes).

- Vous utilisez cet ensemble comme charge pour votre ROS-mètre, avec le CV à mi-capacité, et vous cherchez la fréquence qui vous permet de trouver un ROS de 1, ce qui se produit lorsque la charge a une impédance de Z = 50±jØ. Et c'est le cas lorsque les réactances de la self et du condensateur s'annulent.

- Pour faciliter les calculs vous utilisez une fréquence de valeur "ronde" Fo et vous faites varier le CV pour retrouver un ROS de 1, puis vous mesurez la capacité du CV avec votre capacimètre (plus précis que le MFJ...).

- Il ne reste plus qu'à calculer sa réactance @Fo, puis la valeur de l'inductance pour une même réactance.

C'est plus simple à faire qu'à expliquer en texte... :rolleyes:

Amusez-vous bien,

Francis, F6AWN

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LACHAUD Stéphane

Oui oui Francis, je comprends, votre explication est tres clair.

en semettant a la resonnance serie pour Fo, la partie LC serie de la charge devient un ""court circuit", du coup, le rosmetre ne voit plus que la resistance de 50 ohms.

je resume a l extreme ve que vous m indiquez:

on a alors Xc=Xl (en norme ou valeur absolue) ce qui nous permettra de remonter a L wn connaissant C...

je pense que ca vaudrait le coup de me faire un veritable banc de mesure "a demeure" sur ce principe, en recuperant un condensateur variable de bonne qualite me servant d etalon.

merci pour votre suggestion!

a bientot,

Stephane

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Guest

Bonjour Francis,

Joli. (suis jaloux de ne pas l’avoir trouvée cette manip, sniff).

Il ne reste plus qu'à calculer sa réactance @Fo, puis la valeur de l'inductance pour une même réactance.

Euh…

La formule de Thomson s’applique aussi aux circuits série. Me trompe-je ?

Ca devrait aussi marcher avec une capa fixe connue, les calculs ne sont pas si compliqués.

Ce fil est rafraichissant.

73 Jean f4dnr

---o-Ô-o---

Edited by Guest

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LACHAUD Stéphane

Rebonjour a vous,

Jean, Francis. vous etes tout bons tous les deux! :lol:

premiere methode: egalite (en norme) des reactances capacitives et inductives

L.2.pi.f = 1/(C.2.pi.f)

<=> L = 1/[(2.C.pi.f).(2.pi.f)]

<=> L = 1/(4.C.pi.pi.f.f)

seconde methode: usage direct de la formule de Thomson (aui decoule de cette egalite finalement)

f = 1/[2.pi.racine(L.C)]

<=> f.f = 1/(4.pi.pi.L.C)

<=> L = 1/(4.C.pi.pi.f.f)

le meme nombre d etapes de calcul (enfin pour moi, etant une limace en calcul mental et ayant besoin de decortiquer les etapes...)

j enfonce encore des portes ouvertes... excusez moi, mais ca fait toujours du bien de se rappeler ces "fondamentaux" :rolleyes:

a bientot!

Stephane

Edited by LACHAUD Stephane

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Guest

Bonjour Stéphane,

seconde methode: usage direct de la formule de Thomson (aui decoule de cette egalite finalement)

Ben…oui ! Elle est pas belle, la science ?

Je ne sais pas si vous connaissez la formule de Thomson transposée en HF :

F² = 25330/LC avec F en MHz L en µH et C en pF.

Et pour fixer rapidement les ordres de grandeur :

A 15,915 MHz (16) une inductance de 1 µH et une capa de 100 pF ont une réactance de 100 ohms.

73 Jean f4dnr

---o-Ô-o---

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F6AWN

Bonjour,

A la louche, avec un CV de réception BCL (environ 450 pF max), il devrait être possible d'évaluer à peu près correctement des inductances comprises entre 0,5 µH et 200 µH.

Lorsqu'on change la fréquence du générateur de Fo à Fn, le multiplicateur pour l'inductance est égal à (Fo/Fn)². Par exemple, passer de 20 MHz à 2 MHz nécessite de multiplier la valeur de l'inductance par 100.

Il n'est pas souhaitable d'utiliser une fréquence plus grande que 20 MHz à cause de résonances possibles dans "l'adaptateur". Il doit être possible de détecter ces dernières en court-circuitant les broches "self" et en mettant le condensateur à sa valeur minimum.

La qualité du CV est importante et de mon point de vue, un CV isolé air s'impose ainsi qu'une isolation de l'axe de commande. Le Q des composants hors self a tout intérêt à être élevé afin de ne pas amortir les mesures. Côté câblage, même si il s'agit de quasi-BF, on gagnera à s'inspirer du savoir-faire des adeptes de UHF et au-delà... :rolleyes:

Un montage autonome ne devrait pas être trop compliqué à réaliser :

- oscillateur à quartz

- ROS-mètre résistif simplifié

- cadran démultiplié et étalonné pour le CV

What else ?

Ah, pour tout projet de commercialisation, vous pouvez me contacter. Mes honoraires sont raisonnables... surtout s'ils sont versés en HB9. :lol:

edit : j'ajoute une adresse de page qui mérite le détour :

http://hamwaves.com/antennas/inductance.html

Bien amicalement,

Francis, F6AWN

Edited by F6AWN

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LACHAUD Stéphane

Bonjour a vous!

je venais encore sur ce fil pour vous montrer un peu mes derniers "resultats" de manip concernant cette boucle:

tout d abord, j ai trouve un condensateur qui couvre une plus grande gamme de valeur. apres l avoir mesure au MFJ (capacimetre et aussi en dip, avec la boucle), j ai confirme ses valeurs extremes:

frequence de resonnance a 10.6 MHz, et C max d environ 90 pF

frequence de resonnance a 29,9 MHz et C min d environ 11 pF

avec un L estime a 2,5 uH environ...

l ayant completement montee, je l ai teste de diverses manieres.

- Tout d abord, en la posant dans mon jardin, un peu eloigne de tout objet metallique, je l ai positionne a environ 1, 5 metre du sol.

elle a ete alimentee par le MFJ 259 B configure en impedance-metre, par le biais d un cable coaxial 50 ohms et la connectique adequate (MFJ 259 : adaptateur PL/BNC -------- BNC : antenne).

Et apres avoir pas mal essaye diverses valeurs de condo de couplage (integre en serie dans la petite boucle "primaire" de couplage), afin d obtenir la meilleure adaptation possible d impedance entre le MFJ (50 ohms) et le point d alimentation de l antenne. j ai pu observer finalement la variation de l impedance (partie resistive R et reactive X) en fonction de la frequence de resonnance de l antenne.

pour ce j ai mesure l impedance entre 10,6 et 29.9 MHz pour differentes valeurs de resonnances (evaluee grace a l observation des dips), en ajustant a chaque fois le condo de la loop principale (la manip a ete faite plusieurs fois afin d ajuster le petit condo de la petite boucle primaire, donc les resultats donnes ici, sont ce que j ai pu obtenir de mieux en terme d adaptation).

impedances donnees en Ohms

10.61 MHz R=52 X=0

11,29 MHz R=53 X=0

11,80 MHz R=55 X=12

13,00 MHz R=43 X=28

14,37 MHz R=55 X=0

17,08 MHz R=52 X=0

20,81 MHz R=68 X=0

23,43 MHz R=65 X=26

26,00 MHz R=83 X=69

29,97 MHz R=30 X=38

mise a part les impedances aux parties reactives non negligeables, a 11,8 et 13 MHz, mais avec une partie resistive a peu pres "dans les clous", on obtient grossierement, une antenne adaptee au 50 Ohms du generateur (ou du recepteur par reciprocite) quelque chose qui tient la route entre 10 et 20 MHz. mais on ne parle la que d adaptation d impedance a la resonnance! Qu en est t il au niveau "performance" par rapport a l antenne fouet incorporee au poste recepteur que j utilise???

a partir de la, j ai connecte cette antenne (par le biais du coax precedemment cite) a l entre BNC 50 ohms dedie a la reception des ondes courtes, sur mon poste (un Grundig satellit 750 (cf le post correspondant), CAG debraye.

j ai debranche le plus possible de materiel domestique chez moi. histoir de ne pas rajouter du bruit pour rien...

un detail important, pour cette partie des manips, le poste et donc l antenne, ne sont pas mis a la terre, j y reviens plus tard...

apres avoir ecoute pas mal de station emettant du signal numerique, ainsi que quelques stations broadcast, cela entre 10 MHz et 16 MHz en gros, j ai pu constater systematiquement une amelioration sensible de la force du signal recu, un ratio signal/bruit souvent ameliore, mais a la sensation auditive, le ratio signal sur bruit ne semble pas autant ameliore que la force du signal lui-meme. il faut jouer un peu sur le RF gain du recepteur ainsi que l option d atenuation du signal d antenne pour que ce ratio soit meilleur.

La selectivite de cette loop est diabolique! au niveau manipulation du moteur electrique entrainant le CV variabl, il faut vraiment etre delicat... quelques kHz, et ca y est on est perdu!

de facon generale sur ces premiers essais, le "gain" de cette antenne par rappport a l antenne fouet incorporee au recepteur, est vraiment sensible et sans ambiguite.

mais pour etre un peu plus quantitatif, aujourd hui j ai refais ce type de manip, mais en recuperant mon signal audio sur un oscillo, j ai charge la sortie casque avec une resistance et recupere le signal ainsi.

Les mesures qui vont suivrent restent assez qualitatives car je n ai pas "mesure " en aval le vrai signal HF tel que recu par les antennes, n osant pas encore mettre les tripes a l air mon recepteur...

donc a defaut j ai observe le ratio moyen (a la louche...) des signaux recus pour diverses stations entre 10 et 27 MHz, entre la boucle magnetique et l antenne fouet de l appareil.

en ayant regle le recepteur (attenuation de sa sensibilite "d antenne" de 20 dB, RF gain a moitie) et sans toucher au bouton de volume, j ai obtenu les resultats suivants (gain en tension du signal audio "global") en essayant de trouver a chaque fois des stations emettant en continu, donc signal numerique souvent, et ayant le moins de bruits de fond possible... j aurai pu aussi observer l evolution d u bruit de fond pur sur d autres frequences, c est vrai...)

ca a donne ca:

frequences en kHerz (mode USB)

gain tension en dB: 20 log (Vmax moyenne audio en utilisant la loop/Vmax moyenne audio en utilisant l antenne fouet).

11040 kHz, G=22 dB

11605 kHz, G=12 dB

16965 kH7, G=15 dB

18100 kHz, G=6 dB

21470 kHz, G=9 dB

27555 kHz, G= -12 dB

il faudrait que je complete aux alentours de 13 et 15 MHz... mais sur le coup, je n avais pas trouve de stations avec la "qualite et nature" de signal qui m interessait (plutot du numerique repetitif...)

Ici, j estime qu au dela de 20 MHz en gros, l efficacite de la loop, par rapport a l antenne fouet, diminue, et plus on grimpe en frequence, plus l ecart diminue semble t il. Meme si celle ci est en resonnance.

au niveau de la mise a la terre precedemment citee, j ai pu constater de facon generale que si elle n avait pas une influence notable sur les performances de la boucle, elle ameliore (dans mon cas) sensiblement les performances de l antenne fouet, sans pour autant egaler la loop, mais disons que l ecart entre les deux est un peu moins grand, mais toujours bien ressenti lorsqu on commute d une antenne a l autre en cours d ecoute... elle a ete faite en plantant un piquet de cuivre d un metre en terre et en le connectant par du gros fil electrique multi brins serre sur ledit tube avec des colliers metalliques type serflex. jusqu au recepteur, il y a entre 3 et 4 metre de fil de terre. bien que rudimentaire et sans doute insuffisante pour porter le nom de terre, elle est meilleure que la domestique apportant du ronflement et genante au point de "sentir" le 50 Hz quand on fait glisser son doight le long de l antenne fouet!

par contre, pour l antenne fouet, l avantage de la mise a la terre devient de moins en moins grand, pour ne quasiement plus avoir d incidence semble t il, lorsqu on grimpe en frequence... c est assez progressif, mais disons qu au dela de 18 MHz, avec ou sans mise a la terre, pour l antenne fouet, c est a peu pres pareil...

donc en resume, bien que la boucle puisse theoriquement resonner entre 10, 6 et presque 30 MHz, il semblerait qu son usage optimum se situe, en arrondisant entre 11 et environ de 19 ou 20 MHz max.

je vais approfondir un peu ca encore, et essayer d evaluer la "bi-directivite" de la chose aussi...

voila quelques impressions, un peu naivement exprimees sans doute, ne m en voulez pas... sans doute beaucoup de chose a corriger et une copie a revoir, mais bon j essaie, j essaie...

Merci a vous pour votre patience et vos avis la dessus...

a bientot,

Stephane LACHAUD

Edited by LACHAUD Stephane

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