Mesure de la tension et de l'intensité du courant d'un alternateur de voiture

Bonjour,
Je dois faire une expérience, où je fais tourner une turbine hydraulique qui entraîne un alternateur. Et je voudrais ensuite mesurer l'intensité et la tension produite par l'alternateur toute les seconde par exemple.
Le problème c'est que je ne sais pas quels capteur utiliser. Et ensuite j'avais une question d'ordre pratique. Un alternateur de voiture produit du courant continu (si je ne dis pas de bétises) à une tension de 12V. Or l'arduino fonctionne avec une tension de 5V. Donc si je branche directement l'alternateur sur l'arduino, elle va cramer. Mettre un transformateur serait-il une solution ou les capteurs de tension, d'intensité intègrent-t-il déjà cette fonction?

INA219

26V 0.5% high-side

INA226

36V 0.1% high-side & low-side

Les deux communiquent par I2C. Les librairies ARDUINO existent.

CMS, difficile à souder soi-même, mais il existe des modules tout faits :
INA219
INA226

On peut trouver sur Amazon aussi.

@+

ludwig64:
...
Un alternateur de voiture produit du courant continu (si je ne dis pas de bétises) à une tension de 12V

Bonjour,

Un alternateur (comme son nom l'indique) produit du courant alternatif. Dans une voiture, il est redressé pour alimenter le circuit électrique.

Bonjour,

ludwig64:
Un alternateur de voiture produit du courant continu (si je ne dis pas de bétises) à une tension de 12V. Or l'arduino fonctionne avec une tension de 5V. Donc si je branche directement l'alternateur sur l'arduino, elle va cramer. Mettre un transformateur serait-il une solution ou les capteurs de tension, d'intensité intègrent-t-il déjà cette fonction?

Encore un abus de langage, un alternateur fournit du courant alternatif contrairement à la dynamo qui fournit du continu.
Dans le cas pratique de la voiture l’alternateur embarque un pont redresseur tournant est fournit une tension continu (attention au filtrage).
La mesure de cette tension n'est pas possible directement sur les entrées des cartes Arduino, il faut faut utiliser un pont diviseur pour ramener la tension à mesurer dans la plage acceptable des cartes Arduino.
Le transformateur (au sens alternatif du terme) reste à inventer :wink:
[edit] kamill plus rapide :slight_smile:

Ah oui logique me dirait vous. Donc si j'ai bien compris, il faudrait que j'utilise un pont diviseur de tension pour le ramener sur la plage d'entrée de l'arduino. Mais le capteur que hbachetti a proposé n'irait pas? Puisque en soit il s'utilise sur des tension allant de jusqu'à 26V.

L'intérêt des INA219 INA226 est qu'ils mesurent tension et courant. Les modules du commerce sont déjà équipés d'un shunt, en général 100mohm.
Mais comme le dit icare un alternateur produit un courant redressé mais non filtré. Il y aura donc du travail mathématique pour calculer la tension et le courant moyens.
Ce travail sera également à réaliser si l'on utilise l'ADC de l'ARDUINO avec un pont diviseur pour mesurer la tension et un shunt pour mesurer le courant.
Les INA219 & INA226 ont une plage d'utilisation beaucoup plus large grâce à leur résolution supérieure, respectivement 14 et 15 bits + signe, alors qu'un ARDUINO se contente de 12 bits. Ils disposent également d'un gain programmable.

Je les utilise de préférence en mesure continue bien sûr.
La tension alternative redressée pose un problème, c'est vrai, mais pas insurmontable.
Un filtrage par condensateur pourrait s'envisager, mais seulement pour des courants faibles. Pour des courant plus importants, le prix devient vite dissuasif

@+

Bonjour,
ton alternateur n'est-il pas déjà équipé d'un redresseur et d'un régulateur de charge (issu d'une automobile) ?

Ici, ils expliquent comment faire pour redressé et filtrer un alternateur. Ils utilisent des condensateurs comme tu le dis. J'ai lu sur internet qu'un alternateur de voiture produit environ 30A pour 2000 tr/min. Ma turbine tourne jusqu'à 3000 tr/min au maximum sans résistance. Donc avec l'alternateur, l'intensité produite devrait atteindre dans les 30-40A maximum. Comparer au montage que je fais en cours c'est énorme. Donc est-ce que je pourrais utiliser des condensateurs pour filtrer le circuit? Sinon si j'ai bien compris sans filtrage, on aurait une tension strictement positive. Et alors pour avoir la tension moyenne, il suffirait de "capter" les valeurs de tensions en pendant sur quelques périodes et de faire une moyenne. Exact?

ludwig64:
Bonjour,
Je dois faire une expérience, où je fais tourner une turbine hydraulique qui entraîne un alternateur. Et je voudrais ensuite mesurer l'intensité et la tension produite par l'alternateur toute les seconde par exemple.
.......

Bonjour,

Il faudrait plus d'informations.
Pour clarifier je propose :

  • Effectivement un alternateur produit une grandeur alternative (plus ou moins proche de la sinusoïde)
  • S'il s'agit bien de mesurer tension et intensité, on doit préciser ; par exemple mesurer la valeur efficace de la tension (ou de l'intensité).
  • A ce moment la, il est important d'indiquer les ordres de grandeurs à mesurer : (220V ? 24V ?...etc ou bien 1A?.. 10A ? ...etc)

Une fois cela défini, on peut proposer des procédés : Par exemple pour la valeur efficace d'une tension à peu près sinusoïdale située vers 24V, on peut extraire l'amplitude par redressement avec des diodes puis filtrage avec un condensateur et enfin déduire la valeur efficace par un petit calcul simple.

Pour l'intensité on peut recueillir une tension proportionnelle à cette intensité avec un shunt ou avec un capteur à effet hall et ensuite déduire de la mesure de tension la valeur de l'intensité.

On peut supposer que la fréquence se situe vers 50Hz ....

Serge .D

ludwig64:
.......
Donc avec l'alternateur, l'intensité produite devrait atteindre dans les 30-40A maximum. Comparer au montage que je fais en cours c'est énorme. Donc est-ce que je pourrais utiliser des condensateurs pour filtrer le circuit? Sinon si j'ai bien compris sans filtrage, on aurait une tension strictement positive. Et alors pour avoir la tension moyenne,.....

Les posts se sont croisés.

il suffirait de "capter" les valeurs de tensions en pendant sur quelques périodes et de faire une moyenne. Exact?

Exact.

Pour l'intensité, prélever une tension "image de l'intensité" comme déjà indiqué.

  • Par ex dans le cas d'un shunt, on peut envisager prélever 120 mV pour 30A, donc un shunt de 4 milliOhm
  • Ou bien une sonde a effet hall de 50A.

Serge .D

Les posts ceux sont croisés
Avant:
Un alternateur de voiture doit produire une tension de 14,4V-15V. L'intensité délivrée dépend de la vitesse de rotation de celui-ci. Pour une vitesse de rotation de 2000tr/min, on est dans les 30A en intensité.
C'est vrai, qu'avec un shunt, il suffit d'appliquer la loi d'Ohm, c'est ça? Par contre la fréquence en sortie d'alternateur, je ne saurais pas dire si elle est de 50Hz.

Après:
J'ai trouvé cette page qui explique comment redresser le courant. Elle explique aussi comment le filtrer mais pour des intensités faibles. Est-ce que cette méthode de filtrage fonctionnerait ici?

trimarco232:
Bonjour,
ton alternateur n'est-il pas déjà équipé d'un redresseur et d'un régulateur de charge (issu d'une automobile) ?

Je l'ai acheté à la casse et le vendeur m'a dit que c'était un alternateur de vielle voiture. Sur l'arrière, là où se trouve les borne, il y a juste les fils qui sortent de l'intérieur de l'alternateur et qui sont reliés aux bornes. Mais sinon, il n'y a rien d'autres.

Je prend le sujet en marche et je constate un manque d'information.
AMHA sans schéma de câblage et surtout connaître la nature de la charge on ne peut rien dire.

J'ai du mal à voir comment choisir une méthode si on n'a pas des informations fiables sur la nature de la tension et sur les ordres de grandeur du courant à mesurer.

As tu la possibilité de faire tourner l'alternateur et de brancher un oscilloscope en sortie ?

J'ai lu sur internet qu'un alternateur de voiture produit environ 30A pour 2000 tr/min. Ma turbine tourne jusqu'à 3000 tr/min au maximum sans résistance. Donc avec l'alternateur, l'intensité produite devrait atteindre dans les 30-40A maximum.

Tu es sur ?
Dans une application automobile le courant n'est pas imposé par la vitesse de rotation mais par l'état de charge de la batterie.
Dans une voiture l'alternateur sert à recharger la batterie. Et cela fonctionne parfaitement avec un signal redressé non filtré : les diodes du pont conduisent quand l'alternateur fourni une tension supérieure à celle de la batterie.
Mais ce n'est pas ton application a ce qu'il semble.

Dans ton application :
L'alternateur imposera une tension.
Le courant sera imposé par la charge.
L'alternateur ne fera que fournir le courant demandé par la charge.
Ce qui compte c'est de connaître la charge.

La solution circuit intégré dédié est sympathique mais un circuit intégré sera toujours générateur de bruit électrique, c'est la physique qui veut cela, il faut bien le choisir.
Si tu prend un circuit intégré prévu pour mesurer 10 A et que le courant réel n'est que de 0,1A le rapport signal à bruit sera mauvais et la mesure imprécise, voire infaisable.

D'où l'importance de bien borner ton sujet pour trouver le bon capteur adapté à ton application avant de foncer sur une solution.
Quel est l'ordre de grandeur du courant ?
Qu'elle est la nature de la charge ?

Et bien sûr quelle précision ~~veux-tu ~~ as tu réellement besoin ?

Concernant le cablage, on ne veut pas faire bien compliquer. On veut juste brancher un dipole qui consomme aux bornes de l'alternateur (Bien sûr il y aurait aussi tout le côté nécessaire pour faire les mesures)

Étant donné que c'est un alternateur de voiture, on compter mettre sur la charge différente ampoule pour faire varier le couple résistant et ainsi déterminer la puissance que la turbine produit avec la formule: P=U*I ou encore P=RI².

Sinon non je n'ai pas la possibilité de faire des mesures avec un oscilloscope. Mon professeur m'a dit qu'ils ne peuvent pas m'en prêter un. Et je n'ai pas d’ampèremètre à disposition. Donc de ce côté là, j'essaie de trouver des informations.

En fait j'avais pas fait attention à l'étiquette sur l'alternateur. C'est un alternateur Ducellier type 516006B.
Il est écrit qu'il débite 50 ampères à une tension de 12/14 Volts.

Il est écrit qu'il débite 50 ampères à une tension de 12/14 Volts.

Qu'il PEUT débiter JUSQU'A 50 A.
Au delà de 50A une forte odeur de brûlé peut se dégager accompagnée de fumées malodorantes.

Encore une fois le courant ne dépend QUE de la charge.

D'accord j'ai compris. Donc ça dépend qu'elle dipôle on branche sur l'alternateur. Par exemple si je branche un chauffage éléctrique de 3000W, l'intensité que devra fournir l'alternateur sera de 3000/14=214A c'est à dire que ça cramerai l'alternateur ^^ Maintenant si je mets un lampe de phare de 600W, ça me fera une intensité de 150/14=10,...

Donc pour calculer la puissance que ma turbine peut fournir, je voudrais utiliser différents dipôles afin d'augmenter la charge et donc la puissance que ma turbine doit fournir et ainsi je pourrais tracer une courbe Puissance=f(vitesse) pour trouver la puissance maximum que peut fournir ma turbine. Cette puissance ne pourrait pas être trouver expérimentalement en mettant une charge maximale car il y aurait une chute de tension (enfin c'est ce que j'ai cru comprendre)

Donc en fait je peux en soit 'décider' de l'intensité que produira l'alternateur, et donc je peux choisir un capteur adapté à la charge que j'utilise.

ludwig64:
D'accord j'ai compris. Donc ça dépend qu'elle dipôle on branche sur l'alternateur. Par exemple si je branche un chauffage éléctrique de 3000W, l'intensité que devra fournir l'alternateur sera de 3000/14=214A c'est à dire que ça cramerai l'alternateur ^^

Et bien non. (si c'st un chauffage prévu pour fonctionner sur le secteur 220V)

Serge.

D'accord. Donc il faut que je prenne des appareils fonctionnant dans une voiture (prévue pour 12V). Mais dans ce cas, le courant doit être continue puisqu'ils sont reliés à la batterie. Donc il faudrait modifier le signal. Si je branche l'alternateur sur la batterie presque vide. Elle va au début demander une intensité élevée puis au fur et à de la charge l'intensité va diminuer.

Pas de blocage :

Donc il faut que je prenne des appareils fonctionnant dans une voiture (prévue pour 12V). Mais dans ce cas, le courant doit être continue puisqu'ils sont reliés à la batterie.

Quel est le problème s'il n'y a pas de batterie ?

Ah oui question problème il y en a un : que délivre la "chose" appelée "alternateur" que tu as approvisionné ?

  • tension alternative "pure"
  • tension alternative redressée et il faut aussi savoir si c'est du simple ou du double alternance --> voir ces noms --> qwant, gogole, wikipédia, etc .....
  • tension alternative redressée et filtrée.

Je ne comprend pas ces propos :

Mon professeur m'a dit qu'ils ne peuvent pas m'en prêter un. Et je n'ai pas d'ampèremètre à disposition

Est-ce un projet scolaire/universitaire puisqu'il est fait mention d'un professeur ou un projet personnel qui a vu une demande d'emprunt de matériel refusée ?
La meilleure charge est ce que l'on appelle un rhéostat, mais le prix d'un rhéostat de puissance cela douille un peu beaucoup. Sinon il reste les ampoules, le problème avec les ampoules c'est qu'elles ne sont pas linéaires. La puissance indiquée n'est valable que pour la tension spécifiée.
La mesure du courant et de la tension restent toujours possibles.

Et je n'ai pas d'ampèremètre à disposition

Si tu n'a pas de multimètre tu ne fera jamais rien, moins de 10 € en grande surface de bricolage.

Pour le moment la seule source d'information que je détecte c'est :

boule_cristal_irma.jpg

boule_cristal_irma.jpg

Dur métier ..... pas de voltmètre, pas d’ampèremètre, pas plus que cela de connaissances, et une étude à faire.

Je dois faire une expérience, où je fais tourner une turbine hydraulique qui entraîne un alternateur. Et je voudrais ensuite mesurer l'intensité et la tension produite par l'alternateur toute les seconde par exemple.
Le problème c'est que je ne sais pas quels capteur utiliser.

De quoi avoir les boules ! :slight_smile: :slight_smile: :slight_smile: :slight_smile:

Bon, je pense que sans un minimum de matériel et de connaissances ce challenge sera difficile à relever.

Sinon penser à faire du copier-collé autour d'un capteur miracle improbable sera très risqué.

Avec les ordres de grandeurs envisagés, comme déjà dit les signaux de fumée sont à envisager.

Serge .D