LES GALVANOMETRES

Derrière ce titre "technique" se cache un appareil très courant dans le labo d'un amateur de radio:Galva30a ac voltmetre 300v 0591c

Tous ces cadrans qui nous indiquent un voltage, une intensité ou même une température, et cela avec une aiguille qui se déplace sur un cadran gradué sont des "galvanomètres"...

Ils existent depuis bien longtemps 


Voltmetre01g

 

Comme ce type de cadran que l'on pouvais trouver dans les années 20!

Comment cela fonctionne?

Le modèle le plus répandu est celui "à cadre mobile" :Galva 02

Il s'agit d'un bobinage très fin sur un cadre carré et pouvant pivoter dans le champ magnétique d'un aimant permanent.

Ce cadre est muni de deux pivots , d'une longue aiguille, des deux fils d'alimentation et d'un ou deux ressorts spiral de rappelRm26b03b

La faible intensité continue qui parcours le bobinage génère un champ magnétique perpendiculaire au cadre qui va ressentir une répulsion vis à vis du champ de l'aimant, le ressort spiral equilibrera cette force.

On aura donc une déviation de l'aiguille qui sera proportionnelle à l'intensité du courant parcourant la bobine.

Le principe de fonctionnement est très simple mais il est régit par des formules de magnétisme très complexes qui on fait le bonheur de certains physiciens!!!

La construction mécanique de l'appareil: pivots, ressorts, qualité de l'aimant détermine la sensibilité et la précision de l'appareil..!

Attention:

Alimenté en courant alternatif le "cadre mobile" ne dévie pas mais le bobinage chauufe.

Dans ce cas on va utiliser une autre catégorie de galvanomètres:

 

Les galvanomètres ferromagnétiques:

Là c'est le bas de gamme...meilleur marché, moins sensibles, peu précis, mais beaucoup plus robustes!

On les trouve sur les chargeurs de batterie bon marché ou bien ils étaient utilisés comme jauge d'essence sur les anciens véhicules.

Le principe est très simple:

Galva 03

 

Le courant passe dans un bobinage fixe long, creux, et incurvé, et cet électro-aimant va attirer plus ou moins un noyau plongeur en fer doux solidaire de l'aiguille toujours avec un ressort spiral de rappel.

Ils ne sont pas polarisés et fonctionnent aussi bien en continu qu'en alternatif!

Le bobinage peut être aussi bien en fil très fin qu'en fil de forte section et cela pour passer des intensités très élevées.(chargeurs de batterie).

D'autres types de galvanomètres ont existés: thermiques, à miroir....mais n'offrent que peu d'intérêt pour les amateurs que nous sommes.

 

Revenons au "cadre mobile" appareil le plus répandu:

 2 valeurs sont essentielles:

1- la résistance ohmique du bobinage

2- l'intensité à pleine échelle

Des symboles conventionnels dessinés à coté du cadre nous donnent quelques indications:

Galva 07

voici le tableau des plus utilisés:

Galva 05

 

Comme on le vois ci-dessus la résistance interne et la déviation en fond d'échelle sont parfois indiqués ...mais c'est rarement le cas!

Comment faire pour déterminer ces deux paramètres essentiels surtout si l'appareil proviens de récupération?

C'est ce que nous allons voir maintenant!

On va réaliser le circuit suivant:

Galva 04

Le galva à mesurer sera monté en série avec un controleur universel (calibre 50 à 100µA) et un potentiomètre de 220KΩ, le tout alimenté par une source de courant (pile ou alim) de 4,5V.

Avec le potentiomètre on amène l'aiguille du galva à mesurer à fond d'échelle:

On va lire la valeur du courant sur le controleur mis en série!

Pour mesurer la résistance interne du galva on va mettre en parallèlle sur ce dernier un potentiomètre de 4700Ω:

On va régler ce potentiomètre jusqu'à faire revenir l'aiguille du galva à mesurer pile au centre de l'echelle!

puisque l'intensité dans le galva a chuté de moitié c'est que la résistance du potentiomètre = Ri (résistance interne du galva)...

Il nous reste à débrancher le potentiomètre mis en // et à mesurer sa valeur à l'ohmmètre!

Avec ce montage simple on a donc mesuré Imax et Ri avec une précision suffisante pour nos calculs.

 

Calcul des résistances chutrices

On va supposer que l'on a mesuré: 800Ω et 200µA

On veux mesurer une tension variable entre 0 et 13 Volts à fond d'échelle:

Galva 06

Il va falloir monter une résistance Rx en série de telle façon qu'il ne passe que 200µA sous 13V dans le galva...

Ce problème est résolu par la loi d'ohm: E=R x I soit

13= (Rx+800) x 200.10-6 ce qui donne Rx = 64200Ω

En valeurs normalisées on mettra 2 résistances de 56KΩ + 8,2KΩ en séries!

 

On veux maintenant mesurer une intensité avec ce galva:

Supposons que l'on souhaite une déviation totale pour 50mA:

La résistance chutrice sera montée en parallèlle sur le galva: on l'appelle un "SHUNT".

Elle va dériver la plus grande partie du courant passant dans le circuit!

On va simplifier le calcul de la manière suivante:

Il y a aux bornes du galva et du 'shunt" une même tension "e" égale à:

800 x 200.10-6 = 0,160V

Or il passe dans le shunt une intensité "Is"= 50 - 0,2 = 49,8mA que l'on arrondira à 50mA

Toujours la loi d'ohm:

Rs = E/Is soit 0,160 / 0,050 = 3,2 Ohms.

L'insersion d'un galva dans un montage ne demande que quelques calculs simples tous basés sur l'incontournable loi d'ohm...

 

sources:

Article de M.Archambault paru dans Electronique Pratique de Avril 1980, photos perso, photos du net!

 

 

 

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Date de dernière mise à jour : 11/12/2014