Condensateur - Starter Kit

Bonjour,

Assez nouveau dans ce monde, je me permets de lancer un nouveau topic sur les condensateurs.

D’une manière générale, je pense comprendre son intérêt : s’il y a trop de courant, alors il emmagasine l’énergie, et s’il en manque à la limite il en redonne ? Je dirais donc un mélange entre une pile et un fusible ?

Là j’en suis au 5ème projet du Starter Kit Arduino, où on utilise un potentiomètre et un servomoteur pour la première fois. Je comprends leur utilité, le fonctionnement, le montage, etc. sans souci.

Ma question est surtout : Pourquoi utilise-t-on un condensateur ici plus particulièrement ?
Ma réponse serait : car ici, avec le potentiomètre, on a une tension qui peut changer brusquement (et abimer le servomoteur ?).

Ma seconde question est : Pourquoi ne pas avoir mis de condensateur dans le projet précédent? Il s’agissait du capteur de luminosité, qui envoyait une certaine tension également à une LED RVB, en fonction de la luminosité ambiante. De fait, quand on cachait un des capteur par exemple, ça réduisait considérablement l’une des couleurs (donc la tension en arrivée dans la LED pour cette couleur).

Ma dernière question :
Concernant le schéma suivant (condensateur chargé) Sans titre|658x500
Pourriez-vous m’expliquer pourquoi le courant circule ? Alors qu’en théorie, vu qu’il y a la diélectrique, le condensateur devrait “ouvrir” le circuit non ?

Merci pour vos réponses et désolé si cela vous parait un peu bête comme questions o:)

Bonne fin de journée.

hello
tu ne dis pas comment il est branché. je suppose entre GND et le curseur du potar ( qui est sur une entrée analogique)
perso, j’utilise des potards linéaires bobinés
dans ton cas, je suppose que ton potar est à piste graphitée. ils ont tendance à crachoter.
je pense que le condo est là pour “lisser” la tension

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Pas de chance c’est faux.

Ne pas confondre la charge d’un condensateur en présence de tension continue. Elle n’est pas nulle mais il faut des très grosses valeurs pour que cela ait un début d’efficacité.

Donc ne pas confondre avec la fonction de filtrage.
Le condensateur laisse passer les tensions alternatives.
Le bruit électrique sur les alim est une tension alternative.
Le condensateur en parallèle sur une alim court-circuite ces tensions de bruit et ce d’autant plus que la fréquence est élevée.

C’est de la pure électronique analogique qui est bien plus difficile à comprendre que l’électronique numérique.

C’est efficace en sortie du potentiomètre car pour l’entrée analogique du microcontrôleur le potentiomètre est considéré comme une source de tension. Si cette source de tension n’est pas propre la mesure fluctuera sous l’effet du bruit.

Pour peu que tu ais une UNO tu ne sera pas déçu sur l’amplitude des fluctuations.

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Ce serait plus proche d’un accumulateur (batterie). Dans un accumulateur idéal, la tension est fixe. Dans un condensateur la tension dépend de l’énergie stockée (energie = 1/2 Capacité x tension2)

On ne peut pas abimer le servo si on fait des saut de tension. la tension de commande est comme une consigne et le servo va essayer de suivre. Si on a des sauts rapides, il aura du retard, mais finira au bon endroit.

Si le potentiomètre crache (la tension peut devenir nulle un instant) sans condos, si on passe de 0 à 5V, au lieu de voir le servo tourner lentement peut avoir de temps en temps un brusque mouvement aller retour qui correspond à une tension incorrecte.

Ceux qui peuvent t’aider n’ont pas nécessairement un kit de démarrage. Il vaut donc mieux donner les schémas et les programmes.

On a des mauvais contacts sur les boutons et sur les potentiomètres. Pas sur les capteurs de lumière. Et même si la lumière se coupait un millième de seconde, cela ne se verrait pas (par exemple si la lumière était commandée par un potentiomètre).

Pense en terme de “condensateur=réservoir d’énergie”. Quand on bascule l’inter à gauche, le condensateur se charge d’énergie, a droite, il se décharge. Un courant va passer dans le condensateur, mais pas dans le diélectrique. Un condensateur c’est deux plaques proches l’une de l’autre. Quand on fait passer un courant, une des plaque va emmagasiner des électrons, pendant que l’autre va se vider d’électrons. C’est possible car il y a une influence d’une plaque sur l’autre, sinon l’accumulation serait très faible.
Quand on met l’inter à gauche, le courant passe, charge une plaque avec des électrons, pendant que l’autre en perd, puis cela va s’arrêter quand les plaques sont pleines (le “plein” dépend de la tension). Quand on bascule l’inter de l’autre côté, les électrons en excès sur une plaque passent par la lampe pour aller de l’autre côté, et ce jusqu’à l’équilibre.

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Bonsoir à tous,

Merci beaucoup pour vos retours. Je vais essayer de vous envoyer un schéma dès que possible.

J’ai beaucoup de lecture, et de relecture ! Car il y a pas mal de points flous pour moi encore dans ce que vous exposez tous, mais c’est cool ! C’est qu’il y a une grosse marge de progression !!!

Merci encore, j’essaie de relire ça encore et encore et je reposerai quelques questions certainement !

Bonne soirée.

Bonjour,

Je pense avancer dans ma compréhension … Merci !

Voici une photo du montage (désolé ! :slight_smile: )

1/ Courant alternatif
Tout d’abord je remarque que j’avais une vision complètement erronée de ce qu’est du courant alternatif … Je vais aller continuer de lire… mais en gros, si j’ai bien compris, c’est quand il y a une alternance du sens de circulation du courant dans le circuit.

2/ Condensateur :
Ok pour que ce soit plus une “batterie”, je le comprenais comme cela, effectivement mon terme “fusible” n’était pas (du tout) bien choisi !

  • Dans le cas d’un courant continu, il emmagasine jusqu’à être rempli (en fonction de la tension et de ses capacités si j’ai bien compris).
  • Dans le cas d’un courant alternatif, il n’emmagasine rien, car dès que les électrons commencent à se stocker dans un sens, ça repart de l’autre coté et du coup, ça se remplit/vide constamment.

Ai-je bon ? :slight_smile:

3/ Intérêts du condensateur
Du coup, le condensateur agit :

  • Dans un courant continu comme une batterie, qui va pouvoir redonner de l’énergie au circuit (euhhh mais comment en redonne-t-il au final ? s’il n’y a plus d’énergie apportée ?)
  • Dans un courant alternatif, s’il n’emmagasine rien … je ne vois pas trop à quoi il sert… ? :s

Dans un circuit Arduino standard, on est avec du courant “continu” si je ne me trompe pas. Si le potentiomètre crash un coup, le potentiomètre fais des mouvements bizarre car il réagit en temps réel. Le condensateur est-il là pour réguler cela et éviter les mouvements brusques ?

Ici idem, mais les variations légères d’intensité que ça donnerait sur une LED ne seraient quasi pas visibles c’est bien cela ? En fait on aurait pu en mettre, mais trop peu d’intérêt (pour ne pas dire pas du tout) ?

4/ Fonctionnement du condensateur
Dans un courant continu, s’il est “chargé” et qu’on enlève l’alimentation, comment redonne-t-il l’énergie au circuit ?
Dans un courant alternatif, il ne se charge donc pas. Mais … c’est pareil, il ne “redonne” pas d’énergie au circuit (ce n’est pas un générateur ?). Vu qu’il se remplit aussi vite qu’il se “vide” dans l’autre sens… ?

Merci beaucoup pour vos réponses, je vais aller tâcher de lire encore des documents à droite à gauche, mais ces questions me restent actuellement en suspens.

Bonne fin de journée.

exact
On utilise de l’alternatif pour alimenter le pays parce que c’est facile de changer la tension. On par de l’alternateur en 20.000V on porte l’énergie à longue distance avec du 600.000V, puis on redescendra à la fin pour du 230V. Pour le transport, plus la tension est élevée, moins on a de pertes.
On utilise aussi l’alternatif pour la sono. Une onde sonore c’est des variations de pressions autour d’une moyenne. L’atmosphère donne la pression moyenne, le haut parleur va donner les variations. Il faut donc de l’alternatif.

Correct

Le secteur est alternatif, des fois la tension est maximale, des fois maximale dans l’autre sens, et entre les deux cela passe par zéro. Si on redresse le courant avec des diodes, le courant va tout le temps passer dans le même sens, mais des fois il y aura du courant, et quand la tension est nulle, on n’a plus de courant. En mettant un condensateur, il va se charger quand la tension est élevée, et il va restituer son énergie quand le secteur ne le peut pas. Si le condensateur est bien choisi, la tension variera peu.
Si on alimente une Arduino et un moteur avec du 5V, si le moteur démarre, il va essayer de tirer beaucoup de courant, et cela va faire baisser la tension. En mettant un condensateur, c’est lui qui va donner la pointe de courant réclamée par le moteur, la tension ne baissera pas trop et Arduino fonctionnera.

Il sert souvent pour laisser passer l’alternatif mais pas le continu. Par exemple si on a un amplificateur pour HP piloté par Arduino en 5V, le signal va varier ente 0 et 5V. Pour un HP, il vaut mieux l’alimenter en alternatif. On place alors un condensateur, qui va laisser passer le signal, mais pas la moyenne. Le HP aura ainsi un signal alternatif +/-2,5V
On s’en sert aussi pour faire des filtres car son impédance (un peu comme sa résistance) varie avec la fréquence (basse fréquence passe mal, hautes fréquences passent bien). En association avec une résistance, on fait ainsi des circuits qui corrigent les graves ou les aigus.
On les utilise aussi pour faire des oscillateurs: on les charge dans un sens puis dans l’autre. En fonction de leur valeur, la charge sera plus ou moins longue et la période du signal changera

Oui. Mais dans le montage que tu as, le condo est sur l’alimentation. Les deux sont d’ailleurs en parallèle. Il sont surtout la pour maintenir les 5V si le servo appelle du courant.

La charge d’un condensateur (la quantité d’électrons qui est sur l’une des plaque) est proportionnelle à la tension (et à la valeur en micro-Farats). Si la tension augmente, le condensateur se charge, il emmagasine de l’énergie. Si la tension diminue, il se décharge et fournit de l’énergie (il y a inversion du courant dans le condensateur, mais pas de la tension, la puissance change de sens, l’énergie aussi). Quand le condensateur est chargé, si on coupe l’alimentation, le condensateur va fournir de l’énergie et la tension va diminuer. C’est la diminution de la tension qui va obliger ce transfert.

Ce qu’il faut retenir c’est que la tension aux borne d’un condensateur ne peut pas varier instantanément (il n’y a pas discontinuité de la tension), car cela correspondrait à un échange d’énergie instantané, et à un courant infini. La tension peut varier d’autant moins vite que la valeur est importante.

En alternatif, pour les calculs, c’est un peu comme une résistance dont la valeur serait de 1/2.pi.C.f

Fixons les idées sur “le réservoir” :
Charge d’un condensateur : deux formules pour la même quantité :
Q = CU → C en farads, U en volts et Q en coulombs (symbole C)
Q = It → I en ampères, t en secondes.

Ce sont ces deux formules qui permettent de calculer l’équation de la charge et la décharge d’un condensateur.

Remarque dans la deuxième forme si on exprime t non plus en seconde, mais en heures on obtient la capacité d’une batterie selon “l’habitude des garagistes”. 1 Ah = 3600 C.
Seul problème avec l’unité des garagistes, il n’est pas possible de faire des calculs homogènes, pour cela les secondes sont obligatoires.

Fixons les idées sur la fonction réservoir : Condensateur de 1µF (un millionième de farad) chargé sous 5 V : Q= 5*1µF = 5 micro coulombs.

Si on veut que ce condensateur libère 1 A, il ne pourra le faire que pendant 5 micro secondes.
100 mA et t = 0,5 ms
La réalité est bien plus complexe, car il faut faire intervenir des résistances ce qui n’arrange rien à l’affaire.
La fonction réservoir nécessite des condensateurs de très fortes valeurs, bien plus élevées que celles qui sont utilisées en filtrage.
AMHA quand c’est possible il est préférable de surdimensionner l’alimentation.
Avec les composants modernes comme les convertisseurs de tension, dont l’asservissement en tension a un très bon temps de réponse, c’est simple à faire et cela ne prend pas beaucoup plus de place qu’un condensateur électrolytique de 100 µF

Bonkour,

J’ai lu pas mal de choses ces derniers jours et regarde pas mal de vidéos. Ça commence à rentrer !!

J’aurais tout de même une question : [quote=“vileroi, post:7, topic:855392”]
Oui. Mais dans le montage que tu as, le condo est sur l’alimentation. Les deux sont d’ailleurs en parallèle. Il sont surtout la pour maintenir les 5V si le servo appelle du courant
[/quote]

Pourquoi mettent-ils deux condensateurs dans le circuit en question ?

En théorie, surtout si c’est au borne de l’alimentation, un seul condensateur devrait pouvoir gérer cela non ?

À moins qu’ils en aient mis un qui ça surtout s’occuper du moment où on alimente le circuit, et l’autre (celui aux bornes du potentiomètre) pour gérer la variation quand on modifie le potentiomètre justement ?

Une autre question en découle… Comment savoir :

  • où mettre un condensateur dans le circuit (en parallèle de l’alimentation et de chaque objets électrique qui réalise ou reçoit des variations importantes ? Sauf genre les led car ce n’est que peu visible ?)
  • idem, mais… Combien ? (question à peine différente)

Bonne soirée et encore merci pour le temps que vous prenez !!

Je ne sais pas. Il est possible qu’ils en aient prévu un en parallèle sur le servo et un sur la borne milieu du potentiomètre, comme nous le pensions à priori (@dfgh et moi même), puis qu’une erreur s’est glissé.
Mettre un condo sur un consommateur d’énergie, c’est classique. Un moteur CC n’absobe pas un courant constant à cause des commutations. Mais je ne comprends pas la présence d’un condo aux bornes du potentiomètre.

Maintenant pour les commutations rapides, l’induction des pistes ou des fils peut se faire sentir. Ainsi si on a plusieurs moteurs, on met souvent un condensateur au plus près. Si on regarde les vieilles cartes qui ont plein de circuits numériques, on voit souvent que chaque circuit intégré à son condensateur. Sur le papier ils sont tous en parallèle. Voir par exemple:


Il y a un condensateur au dessus de chaque circuit. Ils sont tous entre le 0V et le 5V

En général, on en met sur les alimentations le plus près possible. Si s’est un gros consommateur, c’est souvent 100µF ou plus. Ce sont des condensateur qui sont capables d’avoir une réserve d’énergie. Si c’est pour des circuits numériques, on met en général des condensateurs plastiques qui sont peu inductifs genre 100nF (on peut aussi mettre du tantale genre 1µF).

En principe il n’y a qu’un seul condensateur par élément. Mais dans de rares cas, on met un condensateur chimique de 100µF et un plastique de 100nF. L’un pour les basses fréquences, l’autre pour les hautes.

Le plus près possible ? de l’alimentation (par exemple sur la carte Uno, on mettrait directement sur les broches GND et 5V ?)

Ok pour la capacité des condensateurs : si on n’a pas besoin d’avoir une grosse réserve à redistribuer, pas besoin d’une grosse capacité, uniquement pour lisser ? Par exemple, dans un circuit avec X LED en série … aucune utilité. Mais dès lors qu’on a un composant qui peut produire une chute de tension (demande trop forte, ou variation importante d’un coup), on met un condensateur.

D’ailleurs … Il se met bien en parallèle dudit composant ?

Alors là, je vais aller lire quelques docs, car je ne sais pas à quoi correspondent basses et hautes fréquences :slight_smile: A première vue, je dirais justement ceux qui ont un Delta de variation élevés (type potentiomètre où l’on peut passer du tout au rien), avec ceux qui en ont qu’un mini ?

Merci :slight_smile:

PS : sur l’image du circuit ci-dessus, je n’arrive même pas à trouver un seul condensateur à vue de nez, je pars de loin xD encore merci !

Pour la propreté du signal.
La sortie du potentiomètre est un signal d’entrée pour le circuit aval.

En principe on met toujours 2 condensateurs.
Un gros en entrée de carte pour filtrer les bruits basse fréquence où l’on ne craint pas l’inductance des longueurs de connexion, des petits à raz des circuits intégrés pour minimiser au maximum l’inductance de connexion.

On met deux types de condensateurs parce que l’on ne sait pas faire un condensateur qui couvre toute la gamme de fréquence. C’est un problème de technologie de réalisation.

Schéma équivalent d’un condensateur :
Capture_2021_05_04_23_08_02

Les condensateurs sont constitués d’un empilage de feuilles conductrice séparée par un électrolyte dont la caractéristique est d’avoir une forte permittivité relative (par rapport à l’air).

Tout va dépendre de l’électrolyte utilisé.

Les électrolytes utilisés pour les fortes valeur ont des résistances de fuite (Rp). Les grandes feuilles conductrices ont une inductance série (Ls) et une résistance série, classiquement appelée ESR (Equivalent Series Resistance).

Les schémas équivalents sont des représentations fonctionnelles proches de la réalité, mais ils simplifient énormément la réalité et l’explication détaillée de ce qui se passe dans un condensateur peut prendre plusieurs pages et est un travail pour les technologues.

Toutes ces considérations, auxquelles on peut ajouter l’inductance dans les fils de connexion (10 nH par cm de longueur), font que ces gros condensateurs ont une fréquence de résonance assez basse (résonance série en premier ordre) et que passé cette fréquence de résonance, ils se comportent en inductance. Ils ne filtrent alors plus rien.

On s’en sort en plaçant en parallèle sur ces condensateurs de petits condensateurs très bons en hautes fréquences, mais dont l’électrolyte ne permet pas d’obtenir des fortes valeurs.
En technologie "électrolyte céramique " il est difficile de dépasser 1 à 2 µF et seulement pour des tensions de service relativement faible.

Pour revenir sur le fameux “l’effet réservoir” je peux traiter l’exemple des commutations non pas en temporel, mais en fréquentiel.

Déjà pour que le phénomène se voit il faut admettre qu’une alim en tension est imparfaite sinon on ne verrait rien. Une alim a une résistance interne non nulle et c’est justement pour la masquer en alternatif que l’on y place un condensateur en parallèle.

Le signal présent sur la sortie de l’alim peut être considéré comme un signal parfaitement continu et stable sur lequel est superposé un signal analogique qui est constitué par les commutations.

Ce signal superposé au signal continu est alternatif. Le condensateur filtrera ce signal alternatif dont la fréquence dépendra de la vitesse de rotation du moteur. Le filtrage aura lieu parce que l’impédance présentée par le condensateur, Z = 1/(2.PI.F.C) , sera suffisamment faible pour se comporter en court-circuit alternatif.

L’important est de bien comprendre que toute la théorie électronique est basée sur le fait que les alims sont considérée comme idéales, c’est-à-dire qu’elles ont une résistance interne nulle et aucun autre élément parasite comme de l’inductance, ce qui n’est jamais le cas. D’où l’ajout de condensateurs.

NB : pendant longtemps ce signal des commutations sur le collecteur des moteurs était récupéré pour réaliser un compteur de vitesse de rotation.

Je serais d’accord si on le mettait entre le point milieu et la masse, mais là ils l’ont mis entre les bornes d’alimentation. C’est nettement moins efficace. Surtout en cas de crachotement de la piste.

Sans titre

Tout le reste est bon.

Oui mais s’ils faisaient aussi bien que nous nous ne serions plus les meilleurs. :laughing:

Bonjour et merci à tous !
J’ai tenté ce jour le fameux circuit, mais d’abord sur Tinkercad.

Ca fonctionne bien.
J’ai tenté mon propre code (j’avais oublié qu’on pouvait / qu’il fallait faire appel à une bibliothèque).

Question 1 :
Avec la bibliothèque, ça semble fonctionner correctement. Par contre, ça fait des trucs bizarre quand je le fais avec du “analogWrite(9,angle);”

Sauriez-vous pourquoi ?

En théorie, ça devrait tout aussi bien fonctionner si je vais chercher la valeur du potentiomètre (0-1023), que je la remap sur du 0-179 et que je lui envoie en analogWrite ? :sa:
Voici les deux codes :

Celui fait à la main :smiley:

// C++ code
//

int valeur_pot=0;
int valeur_servo=0;
int const entree_pot=A0;
int valeur_pot_recalculee=0;

void setup()
{
  pinMode(9, OUTPUT);
  Serial.begin(9600);
}

void loop()
{
  valeur_pot=analogRead(entree_pot);
  

  
  valeur_pot_recalculee=map(valeur_pot,0,1023,0,179);
  analogWrite(9,valeur_pot_recalculee);
  
  Serial.print(valeur_pot);
  Serial.print(" --> ");
  Serial.println(valeur_pot_recalculee);
}

Celui avec la bibliothèque, tout nickel

// C++ code
//

#include <Servo.h>

Servo myServo;

int valeur_pot=0;
int valeur_servo=0;
int const entree_pot=A0;
int angle=0;

void setup()
{
  myServo.attach(9);
  Serial.begin(9600);
}

void loop()
{
  valeur_pot=analogRead(entree_pot);
  

  
  angle=map(valeur_pot,0,1023,0,179);
  myServo.write(angle);
  
  Serial.print(valeur_pot);
  Serial.print(" --> ");
  Serial.println(angle);
}

Question 2 :

  • Quand c’est à fond, le servomoteur vibre, comme s’il essayait d’aller encore plus loin… Pourtant avec le code fourni (via bibliothèque) ça ne devrait pas faire ça ?

Merci :slight_smile:

Pour faire fonctionner correctement un servomoteur la bibliothèque servo envoie un signal de période par défaut de 20ms (50Hz) avec un niveau haut variant entre 0,5ms et 2,5ms (soit un rapport cyclique entre 2,5 et 12,5)
analogWrite quand à lui fonctionne souvent à 980Hz avec un rapport cyclique variant entre 0 et 100%
On pourrait limiter le rapport cyclique d’analogWrite entre 2,5 [analogWrite(6)] et 12,5 [analogWrite(32)] mais on n’aurait que peu de précision (28 pas seulement). Il faudrait faire

valeur_pot_recalculee=map(valeur_pot,0,1023,6,32);

Mais il y a aussi la valeur de la fréquence qui est beaucoup trop élevée. C’est sans doute pour cela que cela ne fonctionne pas.

Par défaut servo est entre 0,5ms et 2,4ms mais ce n’est pas standard, Si le servomoteur demande un état haut entre 0,5ms et 2ms, quand on lui envoie un ordre à 2,4ms on lui demande d’aller à 220° et comme il ne peut pas le faire, il broute. La valeur de 2,4ms peu se changer dans le fichier servo.h

#define MIN_PULSE_WIDTH       544     // the shortest pulse sent to a servo  
#define MAX_PULSE_WIDTH      2400     // the longest pulse sent to a servo 
#define DEFAULT_PULSE_WIDTH  1500     // default pulse width when servo is attached
#define REFRESH_INTERVAL    20000     // minumim time to refresh servos in microseconds

Cela devient une habitude : tout est dans la datasheet du micro.
Bon, sur ce point ce n’est pas évident il faut un peu travailler ce qui est écrit.

Avec un microcontrôleur 8 bits on ne peut pas faire n’importe quelle fréquence de récurrence.
On peut améliorer la finesse de calcul en utilisant les deux voies d’un timer → Voir le site de Mike Gamon.
C’est mieux, mais même comme cela il n’est pas sûr que l’on puisse avoir 20 Hz de fréquence de récurrence.

C’est la raison pour laquelle la bibliothèque Servo a été écrite, elle utilise un seul timer et permet de piloter jusqu’à 12 ou 16 servos et point important sur n’importe quelles pins numériques → y compris A0 à A5 qui en réalité par défaut sont des pins numériques.

Attention la bibliothèque Servo considère par principe que le servo est un servo 180°.
Est-ce ton cas ?
Si ce n’est pas ton cas il faudra faire une correction.