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17 décembre 2012 1 17 /12 /décembre /2012 21:25

      C'est vrai, toutes nos sorties se font en plein jour....quoique..... Pétronille se souvient d'un départ de Brusque avant le lever du soleil pour le rallye de Millau.

 

     Mais, et c' est bien connu des utilisateurs,  toutes ces 125, Motobécane ou Motoconfort de l'époque de Pétronille souffrent d'une installation électrique un peu...limite. (je ne suis pas convaincu que les autres fabricants faisaient mieux)

 

      ESSAYONS D'ANALYSER LE CIRCUIT ELECTRIQUE.

 

Schéma électrique base copie

 

      La production d'électricité provient d’un volant magnétique (VM) à 4 aimants permanents  qui produisent une force électromotrice (fem) alternative dont la fréquence est double de celle des tours moteurs.

 

      Le phare et le code sont alimentés en courant alternatif (circuit rouge) tandis qu’une diode réalise un redressement mono-alternance destiné aux  feu arrière, veilleuse, avertisseur et batterie (circuit vert). Ce circuit comprend un ampoule régulatrice montée en série, cette ampoule sert aussi de voyant pour vérifier le bon état du système.

 

      Il n’y a donc pas de système de régulation de tension évoluée pour compenser l’effet des variations de régime du moteur. Toutefois certaines caractéristiques de conception compensent un peu ce manque:

 

  A - Le volant magnétique "VM", comme toute machine alternative, a une impédance qui est de la forme: Z =  R+ j x L x Oméga**, c'est à dire croissante avec le régime moteur (N). Cette impédance se traduit par un frein au passage du courant d'autant plus élevé que le régime du moteur est fort.

 

**

- R est la résistance pure de la bobine (Ohm)

- L est l'inductance de cette bobine (Henry)

- Omega est la pulsation égale  2 x PI x N (t/min)


    

     C' est d'ailleurs la raison fondamentale pour laquelle les dynamos de nos vieilles voitures ont été remplacées par des alternateurs dès que la technologie des diodes de puissance, nécessaires pour le redressement du courant, s'est démocratisée*. Il a alors été possible de définir l'alternateur pour que la puissance électrique soit suffisante dès le ralenti sans pour autant générer une tension inconsidérée au régime maximum du moteur. De plus, un "vrai" régulateur contrôle leur tension de façon précise.

* d'autres particularités d'ordre technologiques ont aussi favorisé leur développement.

    

 

B - La puissance appelée par les ampoules de phare ou code est à peu près égale au maximum de puissance que peut fournir le VM, (25 à 30 watt), d’où l’impossibilité de survoltage.

 

C - Les ampoules des veilleuses avant et arrière, de faible puissance, sont alimentées en simple alternance, et ne disposent donc que de la moitié de la puissance disponible. De plus, la résistance variable d’une ampoule « régulatrice » montée en série absorbe en partie l’excès de tension à haut régime: en effet la résistance électrique de son filament de tungstène varie dans un rapport de l’ordre de 5 entre 20°C  et la température nominale de plein éclairage qui est de l’ordre de 2500 °C.

 

D - la batterie au plomb, du fait de sa faible résistance interne, se comporte comme un « générateur de tension » et contribue à stabiliser la tension du circuit redressé dédié aux ampoules de faible puissance.

 

     Ce système reste malgré tout "limite" car tout non-respect des caractéristiques d’ampoules par rapport aux préconisations conduit, soit à un éclairage défaillant soit à leur destruction. On peut aussi provoquer une accélération du vieillissement de la batterie par survoltage. Ceci est d’autant plus grave que de nos jours l’ampoule régulatrice, indiquée 9,5 v et 1,8 Amp, est introuvable.

 

     Autre critique : l‘avertisseur est du type « courant continu », c’est à dire sans vibreur interne, et il est soumis à une tension trop stable du fait de la présence de la batterie. Il s’ensuit que tout appui sur le bouton génère ne guère qu'un seul « clac » suivi, il est vrai, d'un maigre grésillement bien ridicule. Le fait de supprimer la batterie améliore cette situation, mais ce n'est pas une solution.

 

 

 

MODIFICATION

 

      Ne croyez pas que j'ai inventé la lune, j’ai simplement utilisé une diode Zener de puissance comme on en voit sur des motos plus récentes.

 

      Cette diode qui relie le circuit redressé à la masse a pour effet d’absorber les tensions supérieures à 6,8 volts en dissipant la puissance correspondante sous forme de chaleur. Elle permet de remplacer l’ampoule régulatrice introuvable par un shunt (un bout de fil électrique pour parler français), ce qui permet de ne pas y gaspiller un peu de puissance à bas régime tant que la tension disponible est inférieure à 6,8 volts, tout en garantissant que les ampoules des veilleuses et la batterie ne seront jamais soumises à des pics de tension destructeurs. Bien sûr la fonction "voyant de contrôle" reste indisponible. 

 

 

      Quelle puissance doit être capable de dissiper la diode Zener?

    

      La sécurité consiste à considérer que dans le cas pire, y compris court-circuit ou circuit ouvert accidentel, la diode devra être capable d’absorber la totalité de la puissance fournie par une demi-alternance du volant moteur soit 15 watts. Le seul problème est que mes recherches sur le net et les divers forums ne m’ont pas permis de trouver une diode Zener dune telle puissance en 6,8 volts. 

 

      J’ai quand même trouvé pour un  prix dérisoire, en Angleterre, un fournisseur de diodes Zener de 6,8 volt capables de dissiper 5 watts….et bien j’en mettrai 3 ou 4 en parallèle.


      Malgré l’indication des 5 watts de leur fiche technique je préfère réaliser une sorte de radiateur en insérant les quatre composants dans une plaque de cuivre et en garantissant un bon contact thermique avec de la résine Epoxy (de l’Araldite, mais Epoxy ça fait plus "pro") dont est conçu leur enrobage. Cet assemblage sera dissimulé dans le phare.

 


DSCF1057DSCF1062

 

Nouveau schéma électrique.

 

Schéma électrique Zener copie

 

 

 

 

Essai N°1 

Sans diode Zener

Mesure de la tension VM (voie 1 en haut) et feu arrière (voie 2 en bas)

Batterie non connectée, ampoule régulatrice shuntée, unique consommateur = feux arrière.

 

Période = 26 msec => 1153 t/mn

VM pic moins = -11 V

VM pic plus = + 11V

V pic circuit redressé = 6 V (mesurée sur le feux arrière

 

VM et veilleuse Ar allumée sans batt, diode Or commenté

 

 

     Remarque: on note 5 volts de pertes de tension maxi dans le circuit diode-câblage. La perte de tension semble proportionnelle à la tension VM => l’ensemble diode + câblage se comporte comme une résistance. Vu le côté « collector » de la diode d’origine et vu qu’elle remplit bien sa fonction de blocage dans le sens « non-passant » je vais la conserver, mais en branchant une diode moderne en parallèle.

 

 

 

Essai N° 2

Mesure de la tension VM (voie 1 en haut) et feu arrière (voie 2 en bas)

Batterie non connectée, ampoule régulatrice shuntée, unique consommateur = feux arrière. 

Diode « moderne » en parallèle avec la diode d’origine

 

Période = 31 msec => 967 t/mn

VM pic moins = -9 V

VM pic plus = + 8V

V pic circuit redressé = 7,5 V (mesurée sur le feux arrière)

 

 

1- VM et V après diode, Nelle diode parallèle, sans bat,

 

 

      Remarque: la perte de tension entre VM+ et V feu = 0,5V , c'est la valeur typique de la tension de jonction d’une diode de redressement. D’ailleurs tout le profil de tension au feu est réduit de 0,5 V par rapport à la tension positive du VM.

La diode d’origine était bien en cause, mais elle restera connectée, elle est trop belle !


 

Voyons ce que cela donne à différents régime moteur dans les mêmes conditions.

 

Essai N° 3

Mesure de la tension VM (voie 1 en haut) et feu arrière (voie 2 en bas).

Batterie non connectée, ampoule régulatrice shuntée, unique consommateur = feux arrière.

Diode « moderne en parallèle avec la diode d’origine

 

Période = 12 msec => 2500 t/mn

VM pic moins = -22 V (moyenne)

VM pic plus = + 22V

V pic circuit redressé = 21 V (mesurée sur le feux arrière)

 

 

 

3- VM et V après diode, Nelle diode parallèle, sans bat,

 

 


 

 

Essai N° 4

Mesure de la tension VM (voie 1 en haut) et feu arrière (voie 2 en bas)

Batterie non connectée, ampoule régulatrice shuntée, unique consommateur = feux arrière.

Diode « moderne en parallèle avec la diode d’origine

 

Période = 7,4 msec => 4054 t/mn

VM pic moins = -37 V (moyenne)

VM pic plus = + 33V

V pic circuit redressé = 29 V (mesurée sur le feux arrière)

 

4- VM et V après diode, Nelle diode parallèle, sans bat,

 

 

      Remarque: Dans les trois essais précédents, la valeur absolue du pic négatif est représentatif de la FEM maxi du VM puisqu’il n’y a aucun courant négatif: on note :

 

967 t/mn          9 V

2500 t/mn        22 V

4054 t/mn        37 V

 

La Fem est bien proportionnelle au régime moteur et suit la formule :

 

Soit : Fem max (V) = 9,1 / 1000 * N(t/mn)

 

      On note un écart entre deux ondulations d’un même tour du VM, probablement parce que touts les aimants du VM ne génèrent pas exactement le même champ magnétique.


 

 

 

Essai avec diode Zener.

 

Essai N° 5

Mesure de la tension VM (voie 1 en haut) et feu arrière (voie 2 en bas)

Batterie non connectée, ampoule régulatrice shuntée, unique consommateur = feux arrière.

Diode « moderne en parallèle avec la diode d’origine

Diode Zener 6,8 V sur le circuit redressé

 

Période = 22 msec => 1363 t/mn

VM pic moins = -12 V (moyenne)

VM pic plus = + 8V

V pic circuit redressé = 7 V (mesurée sur le feux arrière)  

 

1- VM et V après diode, Nelle diode parallèle, Avec Zener

 

      Remarque: L’ondulation négative, non contrôlée par la diode Zener atteint –13 Volt, tendis que l’ondulation positive est limitée à 7 V.

La diode Zener remplit correctement son rôle.

 

 

Voyons à plus haut régime.


Essai N° 6

Mesure de la tension VM (voie 1 en haut) et feu arrière (voie 2 en bas).

Batterie non connectée, ampoule régulatrice shuntée, unique consommateur = feux arrière.

Diode « moderne en parallèle avec la diode d’origine

Diode Zener 6,8 V  sur le circuit redressé

 

Période = 9 msec => 3333 t/mn

VM pic moins = -30 V (moyenne)

VM pic plus = + 10V

V pic circuit redressé = 9 V (mesurée sur le feux arrière)

 

2- VM et V après diode, Nelle diode parallèle, Avec Zener

 

      Remarque: La tension de Zener est légèrement plus forte quand elle est plus sollicitée mais cela reste acceptable.

 

 

 

Essai N° 7

Mesure de la tension VM (voie 1 au milieu) et batterie (voie 2 en haut)

Batterie connectée, ampoule régulatrice shuntée, pas de consommateur électrique

Diode « moderne en parallèle avec la diode d’origine

Diode Zener 6,8 V  sur le circuit redressé

 

Période = 11,7 msec => 2586 t/mn

VM pic moins = -23 V (moyenne)

VM pic plus = + 8V

V batterie = 7 V, légère oscillation d’environ 1 V

 

VM et Vbat connectée,Feu Ar OFF diode en parrallèle et Ze

 

      Remarque: On note l’effet stabilisateur de la batterie. La tension moyenne à ses bornes (7 Volts) est élevée sans être excessive. Elle est due au courant de charge fourni par la demi alternance positive du VM alors qu'il n'y a aucun consommateur allumé.

 

 

 

 

 

Essai N° 8

Mesure de la tension VM (voie 1 au milieu) et batterie (voie 2 en haut)

Batterie connectée, ampoule régulatrice shuntée, feu arrière ON

Diode « moderne en parallèle avec la diode d’origine

Diode Zener 6,8 V  sur le circuit redressé

 

Période = 10 msec => 3000 t/mn

VM pic moins = -26 V (moyenne)

VM pic plus = + 8V

V batt = 6,5 V  oscillation de 2 à 3 V


VM et Vbat connectée,Feu Ar ON diode en parrallèle et Zen

 

      Remarque: on note encore ici encore l’effet stabilisateur de la batterie, dont la tension moyenne a baissé par rapport à l’essai précédent du fait  de la consommation du feu arrière.

     Malgré le régime du moteur assez élevé, le feu arrière n'est pas survolté.

 

 

 

 

 

Essai N° 9

Mesure de la tension VM (voie 1 au milieu) et batterie (voie 2 en haut)

Mesure de la tension VM et batterie.

Batterie connectée, ampoule régulatrice shuntée, feu arrière ON , phare ON

Diode « moderne en parallèle avec la diode d’origine

Diode Zener 6,8 V  sur le circuit redressé

 

Période = 16 msec => 3750 t/mn

VM pic moins = -10 V (moyenne)

VM pic plus = + 8V

V batt = 6,1 V (mesurée sur le feux arrière)

 

1- VM et Vbat connectée,Feu Ar ON diode en parrallèle et

 

 

      Remarque: la tension moyenne de la batterie a baissé par rapport à l’essai précédent car le VM « donne presque tout ce qu’il peut » pour le phare et n’assure que peu la charge de la batterie ce qui se voit à la faible ondulation de sa tension.

     La tension efficace aux bornes du phare est bonne: en faisant une approximation sinusoïdale, un peu grossière, du profil de tension on trouve (10 + 8) /2 / Rac(2) = 6,36 Volts.

 

 

       Pour conclure :


      J’ai un peu l’impression d’avoir ré-inventé l’eau chaude et d’avoir seulement découvert que les concepteurs de ces si célèbres « volants magnétiques » et de ces non moins célèbres « diodes Zener » étaient loin d'être des idiots !

 

      Alors, pourquoi s’obstiner à modifier si irrespectueusement une conception d’origine si adorable avec ces petits défauts qui en font le charme et l'authenticité?


- Pour plus de sécurité la nuit ?…..Pétronille ne sort pas souvent la nuit…et jamais seule…mais ce pourrait être un début d’excuse...


- Parce qu’on ne trouve plus cette fameuse lampe régulatrice ? ….il suffit de la shunter et de mettre des ampoules 12 volts dans  les veilleuses…OK ça éclaire moins bien…mais…bofff !


- Pour s'amuser? …..je crois que je suis démasqué! Il se pourrait bien que ce soit la seule vraie raison, mais que voulez-vous, il faut bien qu'ils s'occupent ces jeunes retraités!

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Published by faites-pour-rouler - dans Mes bricolages
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commentaires

mounir 12/09/2013 01:19

poste tres interssant pour moi merci beaucoup

Pétro's lady 19/12/2012 17:20

Et pendant qu'il fait joujou il me fout une paix royale ! Elle est pas belle la vie !
Mais si je comprends bien ça n'éclaire pas mieux (voire plutôt moins bien) alors qu'il m'avait fait miroiter un éclairage digne de Versailles ... J'ai dû me faire avoir ...

nicole 19/12/2012 15:20

Boudiou! ....!
Sais pas si je suis mieux éclairée en fin de lecture ...rire!
Bon, OK! on dira, je suis une blonde, et ainsi, le problème est résolu ...!
T'as aussi une autre solution pour rouler la nuit avec Pétronille, attacher une lampe tempête au guidon, ou mettre une bonne frontale sur ton casque ...!
C'est cette dernière option qu'avait retenu mon motard lors de sa sortie dans les "chemins caillouteux " Cathares ...son phare avant ayant rendu l'âme ... ce fut du provisoire , jusqu'à sa
réparation ...rire!
Bonne continuation, dans les exercices de jeunes retraités ...:))))
Amicalement
Nicole

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