Chauffage du Quartz par effet peltier

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TheWing
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Chauffage du Quartz par effet peltier

Message par TheWing » dim. nov. 26, 2017 11:44 am

Bonjour,

J'effectue un TIPE qui a pour but d'étudier la stabilité du quartz dans les montres.
Une de mes partie consiste à étudier la stabilité du quartz face aux changements de températures. De ce fait, j'ai trouvé des résultats théoriques liant la fréquence de résonance d'une lame de quartz (plus précisément un diapason à quartz) en fonction de sa température.
Désormais je souhaiterai comparer ces résultats avec des essais expérimentaux. Je me pose donc la question suivante:
Quel montage électrique réaliser pour observer la fréquence de résonance d'un diapason à quartz en fonction de sa température ?
Je pensais chauffer mon diapason à quartz par effet peltier et raccorder tout cela à un thermomètre et à un fréquencemètre, mais j'aimerais avoir plus de précisions et qui serait capable de m'expliquer comment faire le bon montage.
Ps: je souhaiterais dans un premier temps me concentrer sur le chauffage du quartz (allant de 25 degrés jusqu'à environ 80 degrés)

Merci d'avance pour votre aide

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Hibiscus
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Re: Chauffage du Quartz par effet peltier

Message par Hibiscus » dim. nov. 26, 2017 1:28 pm

T'as des diapasons à quartz ?
Je pense que pour augmenter ta précision, vu que le montage que tu décris est relativement simple et très adapté à un tipe, c'est de faire une statistique de mesures.
Un exemple: Tu chauffes à 40. Tu fais sonner après 5 secondes de refroidissement. Un point de fréquence .
Tu fais ça 5 fois pour la même température.
Et tu recommences en chauffant à des températures différentes. Ça te donnera une belle loi d'échelle, déjà,et assez précise grâce à la répétition. Si tu conserves le même temps entre l'arrêt du chauffage et la mesure de fréquence, ou un chauffage bien entretenu, ou tu limites e
Les facteurs extérieurs qui peuvent t'emmerder, tu auras des barres d'erreurs assez élégantes, une bonne précision et çà sera un très beau TIPE.

Sinon, HS, une solution très précise à des températures plus importantes c'est de bouger ton morceau de quartz sur un truc genre banc koffler (le machin de chimie, je sais pas comment ça s'écrit), mais ça n'utilise pas l'effet pelletier. Par contre c'est peut être possible d'arriver à un tel dispositif avec l'effet pelletier et une gamme de température plus faible, mais ça serait presque un TIPE entier.
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Re: Chauffage du Quartz par effet peltier

Message par TheWing » dim. nov. 26, 2017 5:05 pm

Tout d'abord merci de votre réponse, et oui je possède des diapasons à quartz.
Effectivement je n'avais pas pensé à l'utilisation d'un banc koffler qui doit être mis à disposition dans mon laboratoire de chimie, c'est une solution envisageable.
Mais je n'ai pas bien compris, vous me conseillez plutôt le banc koffler ou le chauffage grâce à une cellule peltier, puisque vous me dites d'une part que le chauffage avec la cellule peltier est à la fois un dispositif basique, tandis que à la fin vous me dites que cela constitue un TIPE en entier. J'ai sûrement du louper quelque chose :/
Cependant si je m'oriente sur l'effet peltier, je suivrais volontiers toutes vos remarques constructives concernant les mesures à effectuer.
Pouvez vous donc me dire ce qui vous semble le plus judicieux à adopter ? (je pensais que le module peltier serait assez simple à utiliser et que les resultats seraient suffisant, si j'applique vos conseils, pour obtenir des tracés assez précis)

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Re: Chauffage du Quartz par effet peltier

Message par Ewind » dim. nov. 26, 2017 5:42 pm

Un truc auquel je ferais attention a ta place : l'uniformité du chauffage, et la réversibilité du phénomène ( pas d'hystérésis )

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Re: Chauffage du Quartz par effet peltier

Message par Hibiscus » dim. nov. 26, 2017 6:49 pm

Déjà à part certains dinosaures, faut tutoyer.. :( Surtout vu les dates, j'ai pas encore 77 ans (contrairement à d'autres :D)
Pelletier c'est bien à faire, je pense. Koffler c'était juste une illustration, une possibilité annexe, ça chauffe entre 50 et 250, donc c'était pas la bonne gamme. C'était juste pour présenter un dispositif qui peut te donner des idées (j'avais écrit HS, hors sujet). Chauffer par effet pelletier c'est très bien.

Le seul souci que tu peux avoir, (mais j'ai pas fait la manip, donc je sais pas à quel point c'est pénible), c'est l'homogénéité de la température, et sa stabilité. Si tu peux être précis avec ta cellule au, disons.... \( \pm 0.5K \) prêt, alors c'est super, sinon, faut trouver un moyen pour calmer le truc. (cotton, gel, un truc.. tes professeurs ou les laborantins auront surement des bonnes idées là dessus).
Le sujet que tu as choisi est excellent et a tout pour être un TIPE parfait, entre la théorie et la qualité de la manip, c'est juste RAS. (ça change....)
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Re: Chauffage du Quartz par effet peltier

Message par TheWing » lun. nov. 27, 2017 7:14 pm

J'hésitais beaucoup à te tutoyer !
Alors effectivement, comme la plage de température que je souhaite observer est de l'ordre de 80K, je vais donc m'orienter sur l'effet Pelletier puisque une mesure tous les 0,5K voire 1K me semble très satisfaisant (enfin je veux dire 5 mesures tous les degrés comme tu m'as expliquer).
De plus, j'ai regardé des manips avec des cellules pelletier, et au vu de la rapidité assez lente à chauffer un matériau, je pense que faire des mesures tout les degré est envisageable.
J'en parlerai demain à mon professeur de physique pour peut être me renseigner sur les conditions de l'expérience et sur sa réalisabilité (le matériel disponible au labo et ce que je dois acheter).
Merci beaucoup de ton aide et de celle de Ewind que je prend aussi en compte.

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Re: Chauffage du Quartz par effet peltier

Message par Hibiscus » lun. nov. 27, 2017 9:14 pm

80K, c'est frais............... (Faudra pas la faire à l'oral, celle là..)
j'ai dit 5, mais c'est du pif, tu adaptes en fonction de la stabilité de ta mesure, et de sa précision. Si tu te rends compte que ça fait n'importe quoi d'une manip à l'autre, commence par améliorer tes conditions expérimentales. Ensuite, tu pourras prendre un nombre de points qui te paraît intelligent. Si ça fait trois fois d'affilée que tu tombes sur 1444.014258 Hz, pas besoin de la refaire.. Si tu passes de 250 à 350Hz en 2 mesures,
il va te falloir une petite dizaine de valeurs pour avoir un sens statistique. (volontairement exagéré).
En principe, tu dois avoir des barres d'erreurs qui évoluent avec les valeurs.
Typiquement, deux tests à température ambiante peuvent suffir pour avoir une mesure de fréquence satisfaisante, alors qu'à une température plus haute, même après 7-8 tu sais toujours pas quelle est la vraie valeur. (une fois de plus, j'ai pas fait la manip, c'est pour te donner un ordre d'idée. un commentaire physique là dessus, ainsi que des précisions sur tes incertitudes seront très bienvenues à l'oral.)
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Re: Chauffage du Quartz par effet peltier

Message par Ewind » lun. nov. 27, 2017 9:33 pm

Possibilité pour le chauffage : immersion dans un bain d'eau thermostaté si ceux de ton lycée sont assez précis ( peu probable).
Ca te permet de régler la problématique de l'uniformité du chauffage.

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Re: Chauffage du Quartz par effet peltier

Message par Hibiscus » lun. nov. 27, 2017 9:42 pm

Faire sonner un diapason dans un bain d'eau, et détecter la fréquence ça pose beaucoup de problèmes...
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Re: Chauffage du Quartz par effet peltier

Message par Ewind » lun. nov. 27, 2017 10:15 pm

Tu le sors pour la mesure :) ( si tu es assez rapide, la diffusion thermique est suffisamment faible pour que la température soit constante durant la mesure)

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Re: Chauffage du Quartz par effet peltier

Message par Hibiscus » lun. nov. 27, 2017 10:27 pm

Tu dois le sortir et le sécher. On pourrait facilement lui reprocher, ou du moins l'attaquer sur l'influence de la flotte.
Donc faudrait conserver un linge dans une étuve, le vérifier, itou...
Ca me paraît un peu ambitieux pour un TIPE vu le nombre de mesures et incertitudes que ça met dedans, il a pas 3 ans pour le pondre :)
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Re: Chauffage du Quartz par effet peltier

Message par Ewind » lun. nov. 27, 2017 10:38 pm

Le chauffage a l'étuve est par contre une idée assez bonne.
Je ne vois pas comment obtenir un chauffage uniforme avec une cellule Peltier en fait;

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Re: Chauffage du Quartz par effet peltier

Message par fakbill » ven. déc. 01, 2017 10:59 am

deidou. une bonne partie du TIPE est de FAIRE une experience.
Chauffer ou refroidir un bout de quartz qui contient un résonanteur quartz ça parait abordable non??

après heu atta....on parle de quoi là??? d'un quartz de montre? Tu sais ce qu'il faut mettre autour pour qu'il oscille? Le montage n'est pas bien compliqué mais il faut faire la théorie et voir un peu les barres d'erreur pour être sûr de bien mesurer la dependence en temperature de la fréquence du quartz et pas autre chose...car ces quartz sont justement fait pour auto compenser les effets de la temperature. As tu une idée de la precision de la mesure que tu dois faire? On ne fait pas d'expérience sans avoir une idée de cela.
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Re: Chauffage du Quartz par effet peltier

Message par fakbill » ven. déc. 01, 2017 11:45 am

chauffage uniforme????
mais il fait quelle taille le machine? Je crois qu'il y a gros quiproquo. On parle de quoi? un diapason quartz de montre (et là je comprends le coup du fréquence mètre meme si je demande à voir le montage autour) ou d'une grosse pièce de quartz sur laquelle on tape ou je ne sais quoi???
Pas prof.
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Re: Chauffage du Quartz par effet peltier

Message par TheWing » ven. déc. 01, 2017 6:21 pm

il s'agit d'un diapason à quartz !
je compte tout simplement faire un montage électronique pour faire un oscillateur à quartz à partir de ce diapason et faire ce que j'ai indiqué précédemment.

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