Nous allons étudier le fonctionnement de communication entre la

Nous allons étudier le fonctionnement de communication entre la télécommande et la voiture.
Pour cela nous devons savoir comment les deux parties peuvent échanger des informations
sans fils électrique.
Pour y arriver, on utilise des ondes hertziennes. Comment ces ondes sont-elles crées ?
Lorsqu’un conducteur est traversé par un courant électrique, il émet un champ magnétique
autour de lui dont l’intensité diminue en fonctionne de la distances qu’il parcourt. Ces ondes
se propagent à la vitesse de la lumière : c =3.10^8 m/s. Considérant la lumière comme une
onde, cette affirmation devient alors logique.
En 1820, Oersted découvre les effets magnétiques du courant électrique avec le déplacement d’une aiguille
aimantée près d’un fil parcouru par un courant électrique. Biot et Savart énoncent la loi relative au phénomène
et Ampère en établit la théorie.
Lorsqu’on coupe brutalement le courant, les ondes les plus proches du se replient vers le
conducteur, c’est ce qu’on appelle le phénomène de self-induction, alors que les lignes
d’ondes éloignées ne peuvent plus effectuer ce repli, et deviennent de l’énergie en liberté,
c’est se qu’on appel le rayonnement hertzien. Ainsi pour l’obtenir il faut provoquer des
lancées et arrêt très rapides d’électrons. Il faut donc soumettre les conducteurs à un courant
alternatif rapide, donc à Haute fréquence.
Dans notre cas, le circuit électrique sert justement à transformer le courant continue transmis
par la pile (alcaline carrefour 6LR61, pour ne pas citer de marque ^^) en un courant alternatif
et à envoyer l’onde.
Schéma du circuit :
(Le logiciel utilisé pour faire ce schéma, Crococlip, ne nous permet pas d’introduire de quartz, pour y remédier, nous l’avons donc remplacer
par un condensateur et un oscillateur en série. Car ces deux composant sont parfois utilisé pour imité le quartz.)
Quartz
Antenne
Mais qu’est-ce qu’un condensateur ?
En 1831, Faraday, découvre l’induction électromagnétique qui consiste en la création d’un courant électrique
par le déplacement d’un circuit dans un champ magnétique permanent, par la présence d’un circuit fixe dans un
champ magnétique variable ou bien par une combinaison des deux phénomènes. Il devient professeur de chimie
deux ans plus tard.
Un condensateur est un composant électronique capable de stocker de l'énergie. Il est dit
« passif » et est constitué de deux surfaces conductrices parallèles mises face à face, appelés
armatures séparés sur toute leurs étendue par un milieu isolant de faible épaisseur, appelé le
diélectrique.
Le condensateur s'oppose au passage du courant continu mais il laisse passer le courant
alternatif. Bien évidemment il peut aussi s’opposé à certains courants alternatifs, tout dépend
de la valeur du condensateur et de la fréquence du courant alternatif.
La capacité d’un condensateur est généralement fixe (il existe tout de même des
condensateurs ajustables et variables), elle dépend de la taille de la surface mais aussi de la
qualité des armatures et du diélectrique. Logiquement, la valeur d’un condensateur augmente
proportionnellement à sa taille.
La formule simplifié de la capacité électrique d'un condensateur est : C = ε * S/e
Avec S : surface des armatures en regard, e distance entre les armatures et ε la permittivité du diélectrique.
Elle s’exprime en Farad (F), et tout comme pour les résistances, il existe un code, non pas de
couleur mais de valeur. Vous trouverez une liste non exhaustive ici : http://www.sonelecmusique.com/electronique_theorie_condensateur_codes_valeur.html.
La différence de potentiel (ddp) engendrée entre les armatures provoque un champ électrique
E (epsilon) dans le diélectrique. En fonction du temps, une grande quantité de charges va
circuler d'une armature à l'autre.
Relation entre charge et courant :
I t = Q
[A] *[s] = [C]
Où :

I est le courant électrique (nombre d’électrons par secondes, en ampère [A]);

Q est la charge électrique (nombre d'électrons, en coulomb [C]);

T est le temps (en secondes [s]).
Relation entre la capacité C, la charge Q et la tension U :
C U = Q
[F] *[V] = [C]
Où :

Q est la charge stockée sur sa borne positive (nombre d'électrons, en coulomb [C]);

U est la tension aux bornes du composant (en Volts [V]);

C est la capacité électrique du condensateur.
Comme dit précédemment, elles se déplacent à la vitesse de la célérité. En le sachant, nous
pouvons calculer la Longueur d’onde () . Celle-ci est égal à la distance parcourue en une
période.
Alors que la fréquence est égale au nombre de période en une seconde : f = 1/P. L’unité est le
Hertz.
Maxwell réalise une étude qui unifie les propriétés électriques, magnétiques et
lumineuses de la matière. Sa démonstration est accueillie en 1865 avec une certaine froideur.
Cependant, Hertz confirme cette théorie en 1887 en découvrant les ondes électromagnétiques et en montrant
qu’elles possèdent toutes les propriétés de la lumière.
Un émetteur est caractérisé par sa fréquence d’onde. Il y a plusieurs catégories d’onde :
- Les grandes ondes : de 100kHz à 500kHz
- Les petites ondes : de 500kHz à 1500kHz
- Les ondes courtes : de 1500kHz à 30MHz
- Les VHF (Very High Frequency ) : de 300MHz à 300 MHz
- Les UHF (Ultra High Frequency) : de 300 MHz à 2GHz
L’émetteur de notre télécommande utilise un oscillateur à quartz de fréquence 27,145MHz.
Le quartz est un cristal naturel qui est taillé en fine lamelle et agit comme un filtre lorsqu’on
lui applique un courant alternatif. Celui-ci va amplifier la fréquence de résonnance du quartz
et atténuer les autres.
Calculons la longueur d’onde utilisé par notre voiture électrique.
T = Période
C = Célérité
V = Vitesse
F = Fréquence
F=1/T
27,145.10^6 = 1/T
T = 1/27,145.10^6 secondes
 = V/F = c/F
 = 3.10^8 / 27.145.10^6 = 11.05 m
L’onde émise par la télécommande parcourt 11.05m.
Pour mesurer la longueur de l’antenne (antenne courte ou longue) Nous avons utilisé un pied
à coulisse car ayant à sa base une bobine de quelques spires, une règle de suffisait pas.
Il fut inventé en 1631 par le mathématicien Pierre Vernier, d’où il porte son autre nom : Vernier.
Pour utilisé un pied à coulisse, on peut placer l’objet de différentes (trois) manière différentes :
-Entre les « pattes » du bas, généralement utilisé pour mesure le diamètre extérieure d’un cylindre.
(cf : la photo ci-dessous)
-Mette les « pattes » du haut dans le cylindre, utilisé pour mesuré le diamètre intérieure.
-Place l’objet sur un support plat et faire coulissé le vernier jusqu’au contact.
Dans tous les cas, pour lire la mesure, il suffit dans un premier temps de lire la graduation sur
la partie fixe qui correspond au zéro de la partie coulissante. Nous obtenons ainsi une mesure
au dixième de centimètre, ce qui correspond au millimètre près, ici : 0.4 cm. Pour avoir une
précision plus grande, le centième de centimètre il faut lire quelle est la graduation, sur la
partie coulissante, qui s’ajuste parfaitement au trait d’une des graduations se trouvant sur la
partie fixe, ici nous trouvons que c’est la quatrième graduation. Ainsi, nous ajoutons 0.04 cm
au 0.4 cm trouvé précedemment, ce qui nous donne une mesure précise de 0.44 cm pour
l’extérieure du cylindre formé par la bobine.
Voilà une photo de l’utilisation du pied à coulisse :
L’antenne (sans la bobine) mesure 30 cm.
En prenant en compte l’épaisseur de l’antenne, on a :
Diamètre intérieure : 42mm Diamètre extérieure : 44mm
Donc les 25 spires ont une longueur de :
Pi * (0.42+0.44)/2 * 25 = 33 cm
La longueur totale de l’antenne est de :
La = 30 + 33 = 63 cm.
Calculons le rapport :
/La = 11/0.63 = 17.
La télécommande possède donc une antenne d’un dix-septième de longueur d’onde. C’est
donc une antenne très très courte.
Le calcul de la longueur d’onde et de la longueur de l’antenne nous permet d’affirmer que
dans un souci d'économie et d'esthétique, les constructeurs (en l’occurrence : Niko) ont
préféré équipé la télécommandé, d'une antenne dite "courte". C'est à dire, dans notre cas, une
antenne qui fait 1/17eme de la longueur d'onde).