Dernière mise à jour le 25/09/2013
Présentation
Que-ce que sais que le fil mémoire ?? Tous simplement c’est un fil qui à une mémoire, non je rigole ou un peu… Ce fil à la capacité de ce rétracter lorsqu’il subit une tension, et lorsque la tension n’existe plus il revient à sa position d’origine.
Le moyen le plus simple de chauffer un fin fil à mémoire, constituant une résistance électrique significative, est d’appliquer à ses deux extrémités une tension électrique, engendrant en son sein un courant de chauffage par effet Joule. Ce courant peut indifféremment être alternatif ou continu.
En modélisme, le fil de 125 µm (0,125 mm de diamètre) convient dans la plupart des cas.Un tel fil requiert un courant d’environ 200 mA pour atteindre sa température de contraction.La tension nécessaire dépendra évidemment de la longueur du fil, mais nous allons voir qu’il est très facile de la déterminer empiriquement. Chaque application exige une longueur de fil appropriée, qu’il est facile de calculer. Le fil offre une contraction répétitive de (3% à 3,5 % de sa longueur à froid), quand il s’échauffe à 70°C.
Déplacement de 2mm
Si vous souhaitez provoquer un déplacement de 2 mm pour manœuvrer votre modèle, la longueur de fil active dont vous aurez besoin sera donc de 2 mm / 0,035 = 60 mm.
Déplacement de 5mm
Ou encore, si vous souhaitez un déplacement de 5 mm, la longueur de fil devra être de 5mm/0,03= 140 mm.
En pratique, les longueurs typiques nécessaires en modélisme sont de l’ordre de 5 à 15 cm.
Et les tensions électriques à fournir devront être de l’ordre de 1 à 3 V.
Deux limites importantes doivent être respectées pour que le fil conserve son efficacité à travers le temps:
ne pas le surchauffer en lui injectant un courant trop élevé (ce qui se traduirait par un mouvement brusque facilement détectable à l’oeil)
ne pas imposer au fil une charge de plus de 200 g (ou 2 N)
Caractéristiques techniques du fil mémoire
Comme dis précédemment pour 5mm de déplacement il me faut un fil de longueur à froid 14cm, soit une tension de 4,2V pour un courant de 400mA (0,4A).
1cm=2petit carreau, je me suis amusé à compter les nombres de petits carreaux en longueur et en largeur, et (à peu prêt) la longueur du fil mémoire est d’environ 27 petits carreaux soit une longueur de 13,5cm, et le déplacement de A vers B environ 7,5mm en hauteur pour ce type de montage.
Avantages :
Remplace aisément solénoïdes et servomoteurs, Toute naturelle aussi est l´utilisation du fil à mémoire pour la motorisation des panneaux de signalisation mécanique ! Le silence absolu de l´opération, sa douceur (2 à 3 seconde de mouvement) garantissent non seulement le réalisme mais aussi la durée de vie du matériel par rapport à la brutalité des solénoïdes…
Inconvénients :
Mise en oeuvre pas toujours facile et très sensible à la température ambiante (problème pour de nombreux réseaux qui sont au froid en hiver et au chaud en été.
Schéma a)
Intéressons nous maintenant au schéma a) que je vous propose ci-dessus, montage simple, qui permet d’ouvrir ou de fermer des barrières de passages à niveau, avec une longueur de fil de 10cm.
Régulateur L71812C
L’alimentation comprise entre 12 à 24V volts alternatif, va passer par un redressement simple alternance, et filtré par un condensateur C1, ce qui va venir alimenter notre régulateur de tension du type L71812C qui va venir réguler la tension à 12V aux extrémitées de notre fil mémoire et ce régulateur à la particularité il fourni un courant de 1,5A maximum (seulement 400mA nous sera utile pour alimenter notre fil mémoire), c’est pour cela qu’une résistance limitation de courant est en série et qui va venir limiter le courant à 400mA empêchant les mouvements brusques.
Résistance de limitation de courant R1 et R2
Ce montage est utilisé pour une longueur du fil mémoire de 10 cm, ainsi la résistance R1 est de R1=(12-3)/0,4=22 Ohms, la puissance dissipé pour 22 Ohms est une puissance par effet joule, évidement avec un courant qui la traverse la puissance dissipée par effet joule serais donc de P=rI²=22*0,4²=3,52W, une résistance que l’on trouve dans le commerce et qui aurais une puissance de 1/2W ne tiendrais pas longtemps.
Pour éviter qu’elles ne chauffent j’ai donc placé deux résistances en parallèles de 47 Ohms avec une puissance de 2W chacunes. La résistance équivalente vue par le courant est de 23,5Ohms (un petit peu plus que 22 Ohms mais ce n’est pas grave…), la puissance dissipé dans une résistance est de P=47*0,2²=1,88W < à 2W (0,2A oui, car le courant ce divise dans ces deux résistances).
Pour une résistance de 47 Ohms, et une puissance de 2W, le courant est de I=racine de (P/R)=racine de(2/47)=0,2A.
Avec deux résistances de 47 Ohms en parallèle la résistance équivalente est de 23,5 Ohms, le courant qu’il circule dans la résistance équivalente est de 0,4A on en déduit la puissance P=23,5*0,4²=2*1,88=3,76W=(enfin de compte nous somme bon puisque la puissance d’une résistance est de 2W ce qui fait au total 4W avec les deux, aucun risque d’échauffement intense).
Remarques: Le montage alimente un fil sous un courant de 0,4A (courant max), si l’intensité est trop importante vous pouvez laisser juste une seul résistance de 47 Ohms et de puissance de 2W à la place des deux résistances R1 et R2.
Schéma b)
En ce qui concerne le schéma b) un autre montage ou il est possible de faire varier la tension en fonction de la longueur du fil.
Pour une longueur de 15 cm, il faut une tension de 4,5V
Pour une longueur de 1 cm, il faut une tension de 0,3V
En ce qui concerne le schéma un autre montage ou il est possible de faire varier la tension en fonction de la longueur du fil. Le schéma reste inchangé j’ai juste apporté quelque modification, rajout d’un potentiomètre RV1de 47Ohms et passages d’une seule résistance en 39 ohms (2W) J’ai évoqué les caractéristiques de ce fil mémoire soit 0,3V/cm avec un courant de 400mA Maxi, Je préfère être un peu en dessous pour éviter des actions brusque sur ce fil mémoire.
Pour 1cm soit 0,3V la résistance de ce fil est donc de R=U/I=0,3/0,2=1,5 Ohms
1cm=>0,3V=>R =1,5 Ohms
2cm =>0,6V=>R=3 Ohms
3cm =>0,9V=> R=4,5 Ohms
4cm =>1,2V=> R=6 Ohms
5cm =>1,5V=>R=7,5 Ohms
Etc…..
Résistance R1
La résistance R1 limite le courant à 0,2A, et la chute de tension est de 7,8V, la tension qui ce trouve aux bornes du potentiomètre RV1 est de 4,2V. Lorsque le potentiomètre RV1 est en position haute, la résistance de ce potentiomètre est donc nul (0 Ohm), le potentiel entre le curseur et la masse est de 4,5V (lorsque fil mémoire branché sur les pattes J3 et J4).
Lorsque le potentiomètre ce trouve en position basse la résistance est total soit 47 Ohms. Dans ce cas la tension aux bornes du curseur du potentiomètre RV1 et la masse est de 0,2V et non 0,3. Oui car le courant consommé en sortie de notre régulateur est de I=U/Rt, avec Rt la résistance totale soit R1+RV1+Rfil=39+47+1,5=87,5 Ohms, ce qui fait don un courant de I=U/Rt=12/87,5=0,137A lorsque le potentiomètre est en position basse la tension entre le curseur et la masse est de 0,2V, pour un courant de 0,135A, ces calculs ce vérifie uniquement si un fil mémoire est branché sur les pattes J3 et J4. Dans le cas contraire la tension mesurée aux bornes du potentiomètre sera toujours de 12V.
Potentiomètre RV1
J’ai pris volontairement un courant plus faible en raison du potentiomètre qui ne fait que 3W pour 47 Ohms . Pour un courant de 0,4A la puissance serais deP=RV1*I²=47*0,4²= 7,52W échauffement, pour un courant de 0,2A la puissance n’est que de 1,88W.
Fil mémoire
La résistance évolue en fonction de la longueur du fil, si nous voulons faire varier la tension par l’intermédiaire du potentiomètre RV1 qui va alimenter un fils d’une longueur comprise entre 1cm et 15cm en gardant un courant constant de 0,2A, il suffit de régler le potentiomètre RV1 en fonction de la longueur désirée.
Je m’explique, pour une longueur de 15cm soit 4,5V, la résistance du fil mémoire est de 22,5 Ohms (par déduction du courant et de la tension par centimètre). Dans ce cas le potentiomètre est en position haute 4,5V (tension évoquée précédemment). La résistance de RV1 étant nul le courant traverse R1 puis le fil mémoire, le fil voit 4,5 à ses extrémités et en lui traverse un courant de 0,2A.
Cette fois-ci nous utilisons un fil mémoire de longueur 1cm, soit une résistance de 1,5 Ohms et une tension de 0,3V, RV1 est donc en position basse.
Remarque : avant de brancher votre fil mémoire, et pour des raisons de sécurité, il est préférable de positionné le curseur en position basse, pour les vérifications à l’aide d’un ohmmètre, il suffit de vous mettre sur le calibre Ohms et de mesuré entre la patte mesure et J3, et de régler à l’aide d’un petit tournevis le potentiomètre pour que la valeur lu sur l’afficheur numérique de l’ohmmètre soit de 47 Ohms (environ)
Circuit(s) imprimé(s)
Schéma a)
Typon au format PDF
Schéma b)
Historiques
>25/09/2013
– 1er mise à disposition
