03) Le collisionneur.

Terme un peu « ronflant » pour désigner l’organe de cette machine étrange qui de loin est le plus mal agencé, alors que l’idée au départ était pourtant simple … comme toujours quand on passe de la théorie à la pratique. Directement issu des dessins du « magnétron », il suffisait comme sur la Fig.15 de prévoir un entonnoir 1 avec un électroaimant de « lévitation ». On alimente la bobine en 12V et le champ magnétique maintien dans le dispositif la bille cible 2 jusqu’à ce que l’automatisme coupe le courant au bon moment. Guidée verticalement par le corps supérieur 3 la cible tombe sur le chemin de roulement 4 jusqu’à ce que la « particule accélérée ne vienne la frapper. C’est simple, facile à mettre en Å“uvre et surtout … ça n’avait aucune chance de réussir ! Un calcul dérisoire aurait aisément prouvé cet échec idiot.

Réalisation du bobinage.

Puisque nous sommes dans le domaine des ampères-tours, afin de tester cette idée simple, l’entonnoir avec des joues pour réaliser un bobinage électromagnétique a été moulé en 3D. Puis, sur la carcasse d’Image 02.JPG il restait l’enroulement primaire du transformateur, (Voir la Fig.16) autant s’en servir comme fil inducteur. Ce fil émaillé est fin comme un cheveu. Donc la résistance électrique sera plus importante et le courant électrique plus faible. Le nombre de tours compensera en termes de champ magnétique généré. Bref, passons de la théorie à la pratique. Avec Image 04.JPG et Image 05.JPG on prépare une ligne de sortie qui sera constitué d’environ 20cm de fil émaillé de 0,8mm de diamètre. Le fin cheveu serait vraiment trop vulnérable. Puis, symbolisé sur Image 06.JPG cette ligne fait un demi-tour autour du noyau avant de sortie à angle droit du flanc de la bobine. On va ensuite commencer à bobiner de façon à bloquer rapidement cette ligne bien contre le noyau. Attention, le fil est si fin que l’ensemble de l’enroulement primaire de l’ancien transformateur va permettre plus de 3272 spires. (Si, si, si, je vous assure, je les ai comptées !) Aussi, pour réaliser ce travail sans galérer, il faut ajouter un manche à la bobine comme sur Image 07.JPG et surtout transformer la carcasse de la Fig.11 en un dérouleur digne de ce nom. Image 08.JPG et Image 09.JPG sont là pour en témoigner. Quand on est presque à la fin, mais qu’il reste encore pas mal de fil sur la bobine débitrice, on installe la ligne de sortie comme montré sur Image 10.JPG également constituée de 20cm de fil de 0,8mm. L’extrémité de cette dernière a été décapée et étamée. Ici aussi on a environ un demi-tour autour du bobinage avant qu’elle ne sorte d’un coté, et qu’elle traverse de l’autre. On va alors terminer d’enrouler tout le fil qui reste et ainsi recouvrir entièrement cette ligne. Enfin, avec Image 11.JPG à Image 13.JPG on termine le bobinage bien sécurisé mécaniquement et électriquement.

Invalidation de la solution retenue.

Vérifier le bienfondé de cette solution initiale est enfantin. On enfile le tenon de la bobine dans le manchon vertical prévu à cet effet sur le corps du dessus de la machine. Dès que l’on branche les deux fils de la bobine du collisionneur sur une alimentation de 12V, on constate que le courant consommé est assez discret, puisque l’ampèremètre accuse à peine 50mA. On en déduit avec brio que la résistance interne est de l’ordre de 240Ω. Mazette mais c’est méga trop ! je n’avais pas prévu une valeur aussi élevée. Pour la consommation c’est génial, mais pour les ampères-tours c’est une vraie catastrophe.

Soyons clair, avec un minimum de réflexion on pouvait le deviner sans pour autant en faire une thèse. En effet, les premiers essais montrent que déjà pour attirer la bille à l’horizontale, avec 850 ampères-tours on est limite limite. (2A avec 425 spires donnent bien 850Atr.) Alors à la verticale pour maintenir cette bille en lévitation, cette valeur était déjà amplement insuffisante. Dans notre cas c’est à peine 0,05 x 3272 = 163Atr. Une valeur insignifiante : Pas bon >>> POUBELLE !

Changement de stratégie.

Deux approches sont possibles. Soit on persiste et on s’enlise, soit on change complètement de solution. Pour ma part, j’ai consacré trop de temps à réaliser cette belle bobine et j’ai développé une solution « débile », mais qui confère à ma machine une esthétique d’exterminator. Aussi, je me moque de la complication qu’elle engendre et vais la conserver. Si je vous la présente, c’est qu’elle me servira pour vous proposer une solution nettement plus raisonnable. Le premier élément d’ajustement consiste à incliner la rampe de l’entonnoir de 30° sur l’horizontale. (Voir la Fig.17) Ainsi pour Retenir en position la bille l’effort à fournir n’est plus que la moitié de son poids P. Comme cet effort ne peut pas être fourni par la bobine B, ce sont deux aimants très puissants placés latéralement qui vont générer le champ magnétique de sustentation. Quand on introduit la bille dans l’entonnoir E, avec son poids elle prend de la vitesse, et le champ magnétique permanent n’est pas suffisant pour l’empêcher de poursuivre son mouvement et de tomber. C’est la raison pour laquelle, avant de charger le collisionneur, l’opérateur à inséré une goupille G dans le guidage. La bille cible étant alors introduite dans la machine, l’opérateur retire la goupille et le champ magnétique permanent des deux aimants maintien la bille en place. Lorsque le magnétron a accéléré suffisamment la bille projectile, au bon moment l’automatisme alimente un court instant la bobine B. Cette dernière engendre un champ magnétique antagoniste à celui des aimants permanents et la bille cible tombe sur le chemin de roulement. La collision est alors inexorable. Personnellement je trouve cette solution bien sympathique. Toutefois elle présente un inconvénient rédhibitoire. Les aimants utilisés sont récupérés dans des anciens « disques durs » d’ordinateur, dont ne pourra probablement pas bénéficier le lecteur. Aussi, en page suivante je vous propose une solution plus simple, que toutefois vous devrez adapter …
Pour information, la Fig.18 présente mon dispositif expérimental dont vous pouvez consulter les trois photographies commentées de la <Galerie d’images> Image 18.JPG à Image 20.JPG saisies en gros plan. En 2 et 4 on retrouve les deux aimants permanents « croisés » pour que leurs flux magnétiques soient de même sens le long du bobinage. En 3 on observe les 3272 spires de fil émaillé. Comme le collisionneur serait une gêne considérable pour bobiner les sept autres inducteurs, à ce stade du projet il n’est pas encore collé à l’Araldite dans le manchon 1 et peut facilement s’enlever de l’ensemble de la structure.

Une solution « raisonnable » pour les internautes.

Raisonnable suppose que l’ensemble des éléments sera relativement facile à approvisionner ou a réaliser en local. Raisonnable impose d’en vérifier la validité et le fonctionnement assuré. Par ailleurs, vous trouverez dans le dossier <Fichiers imprimante> les fichiers en code graphique pour le Bouchon.gco et pour l’Entonnoir vertical.gco à mouler sur une imprimante 3D. Avant de commenter les essais effectués pour valider cette solution, consultez la Fig.19 ainsi que les explications associées sur le fonctionnement de ce petit sous-ensemble. Personnellement, je n’ai pas moulé l’entonnoir vertical. Je me suis contenté de bricoler un substitut en carton rigide pour y assembler avec force ruban adhésif ma bobine d’Image 13.JPG avec pour avantage une bonne fiabilité du test, puisque le dispositif a fonctionné du premier coup avec un bobinage d’à peine 163Atr. Cette solution est bonne et fonctionne sans problème. Il vous reste à résoudre deux petites difficultés. La première, trouver un ressort … à chacun de faire au mieux. La deuxième difficulté va consister à réaliser le noyau plongeur 3 avec son aiguille servant de goupille. Pour ma part, je me suis contenté de scier un petit bout d’environ 12mm de longueur dans une barre de ferrite de 10mm de diamètre. C’était des « bâtons magnétiques » qui à l’époque des récepteurs de radio à transistors qui captaient en grandes ondes et en petites ondes. Ces barres qui pouvaient avoir jusqu’à 20cm de longueur concentraient les champs électromagnétiques rayonnés par les émetteurs radio disséminés sur le territoire, voir à l’étranger. Par exemple France Inter sur 170kHz.

Particularité de ces barres de ferrites, certaines étaient réalisées dans une poudre de fer doux fritté. Elles ont la particularité de se scier très facilement. De plus, elles présentent un trou central d’environ 0,5mm sur toute la longueur. En agrandissant cet orifice à 1,5mm, opération très facile, j’ai collé à l’Araldite un clou à ce diamètre raccourci à 18mm de long sous sa tête qui n’a pas étés enlevée. Le total d’une masse très faible se fait attirer avec nervosité vers le centre de la bobine.

Fonctionnement de la solution proposée.

Non, ce n’est pas la coupe du carburateur simple corps de votre V8 de 450cV qui vous sert à frimer avec votre décapotable lorsqu’il fait soleil et que vous allez bronzer. C’est la coupe transversale d’un collisionneur à noyau plongeur. On retrouve le corps de l’entonnoir 6 emmanché sur le demi-tore du dessus 7 associé au chemin de roulement 8. Rien de bien nouveau. C’est le noyau plongeur 3 qui est poussé en permanence par le petit ressort de récupération 4. Quand on introduit la bille cible 2, elle s’immobilise sur le téton de 3 servant de goupille automatique. Le petit ressort 4 prend appui sur le bouchon 5 qui est collé à l’Araldite sur 6 au moment de l’assemblage, et surtout lorsque le bon fonctionnement de l’ensemble à été entièrement validé. Le petit ressort doit être sélectionné pour repousser de façon énergique le noyau plongeur 3 en s’opposant le moins possible à l’attraction de l’électroaimant lorsque la bobine 1 est alimentée en 12Vcc. L’avantage du dispositif, c’est que le noyau plongeur 3 est déjà en partie engagé dans le bobinage 1 et fait converger vers lui les lignes de force du champ électromagnétique. Noter que, l’aiguille servant de goupille traverse 6 dans un orifice de bien plus grand diamètre. En 1 vous remplierez la bobine avec du fil émaillé de 0,4mm de diamètre conduisant à un enroulement de résistance interne d’impédance analogue à celle des autres inducteurs. De ce fait l’électronique de pilotage devra commuter des courants d’amplitude identiques. Contrairement au prototype qui se contente d’un petit transistor, on va employer un composant plus « musclé ».

La suite est ici.