Loi d'Ohm : ils ont 3 !

Tant de fois dans le monde du vaping nous avons parlé de la loi d'Ohm, en général nous pensons à la première, parfois nous parlons de la deuxième, mais rarement la TROISIÈME a été mentionnée.

Voyons donc l'évolution de la troisième loi d'Ohm, qui est d'une énorme importance pour connaître la sécurité des boîtes hors circuit et des tubes mécaniques en particulier.

Tant de fois dans le monde du vaping nous avons parlé de la loi d'Ohm, en général nous pensons à la première, parfois nous parlons de la deuxième, mais rarement la TROISIÈME a été mentionnée (je m'excuse auprès de ceux qui connaissent bien l'ingénierie électrique, mais ce petit article est destiné à ceux qui abordent le vaping et n'ont peut-être jamais exploré ces concepts).

Voyons donc l'évolution de la loi d'Ohm dans ce qu'on appelle très souvent la troisième loi d'Ohm, qui est d'une énorme importance pour connaître la sécurité des boîtes hors circuit et des tubes mécaniques en particulier.

Commençons par une petite discussion sur les deux premiers afin d'être plus complet :

PREMIERE LOI DE OHM : V = RI ou I = V/R

Avec cette loi, on comprend le lien entre la tension (V) et le courant (I) en fonction de l'utilisateur (la bobine), ou de la résistance (R) énoncée par cette loi. En plus de déduire le lien entre les quantités physiques, nous comprenons que le courant requis (courant de décharge de la batterie mesuré en ampères) par le système est fonction de la résistance, et que pour la sécurité dans l'utilisation des PV, nous ne devons pas dépasser le courant de décharge nominal de la batterie. un exemple pratique:

Batterie de 20 A, coil de 0,3 ohm, tension de la batterie de 4 V : en écrivant la formule I=V/R, il faut au minimum 13,33 A disponibles sur la batterie. Dans ce cas, SI la batterie est effectivement capable de fournir les ampères indiqués dans la spécification, nous sommes dans la plage d'utilisation. Une batterie de 20 A, une bobine de 0,1 ohm, une tension de batterie de 4 V : si nous écrivons la formule I=V/R et que nous l'écrivons sous la forme de 40,0 A, il est clair que nous sommes bien en dehors de la plage d'utilisation de la batterie, ce qui nous met en danger.

Je dirais qu'à ce stade, il est obligatoire de s'assurer que les batteries que vous achetez sont d'une qualité qui permet de prendre en compte les données réelles des spécifications et, surtout, de les utiliser dans les limites de leur livraison. Méfiez-vous des batteries qui indiquent, par un marketing peu scrupuleux, des courants d'appel qui ne durent que quelques fractions de seconde au lieu des courants de fonctionnement, c'est-à-dire ceux qu'elles sont capables de délivrer dans le fonctionnement requis pour le vaping.

DEUXIÈME LOI DE OHM: R =ρ L/S

Dans ce cas, considérons les caractéristiques générales de la bobine. Cette loi explique que la résistance que l'on va construire dépend des caractéristiques physiques du matériau utilisé. La résistivité ρ qui est en fait typique des solides et des métaux conducteurs représente la facilité avec laquelle le courant électrique les traverse. La résistance est évidemment proportionnelle à la longueur du conducteur et est l'inverse de la surface de la section transversale. Banalement, pour un même conducteur utilisé, plus le conducteur est long, plus la résistance est grande, plus le diamètre est grand et inversement plus la résistance est faible.

Une petite astuce : les systèmes dits à température contrôlée ne mesurent pas la température de la bobine, mais sa résistivité, puisque celle-ci est linéairement et directement liée à la température. Les systèmes à température contrôlée (TC) disposent donc d'un petit programme qui, en fonction du type de métal choisi, comprend quelle est la température de la bobine lorsque la résistivité change. C'est la raison pour laquelle le métal utilisé dans le circuit doit être réglé de manière absolue pour qu'il fonctionne correctement. J'ajouterais que c'est aussi la raison pour laquelle il est complexe de faire fonctionner ces systèmes en dual coil, en effet il est très difficile de réaliser des résistances parfaitement identiques et telles qu'elles ne trompent pas le circuit qui lirait la valeur résultante malgré des bobines ayant des valeurs de résistance différentes. En fait, cela rendrait l'ensemble du système incompatible avec la courbe d'étalonnage programmée.

Il existe un certain nombre d'applications disponibles sur le web qui nous permettent, en saisissant quelques données, de concevoir la résistance que nous souhaitons et de comprendre, en gros, si elle sera adaptée au système dont nous disposons.

..... mais allons droit au bu....

TROISIÈME LOI DE OHM: P = V I ou remplacement de V par la première loi de Ohm P = R I²

Dans cette équation P est la puissance et nous voyons qu'elle est le produit de la tension et du courant, prenons un exemple intuitif pour mieux comprendre. Imaginons que nous parlions de la puissance de l'eau qui tombe : d'une chute d'eau par exemple. La puissance de l'eau qui tombe est directement proportionnelle à la hauteur d'où elle tombe (c'est ce qu'on appelle le potentiel) et à la quantité d'eau qui tombe. Ainsi, une chute d'eau "basse" avec beaucoup d'eau peut avoir la même puissance qu'une chute d'eau "haute" avec peu d'eau. Le principe est le même pour la puissance électrique : une tension plus élevée avec un courant plus faible a la même puissance qu'un système qui inverse linéairement les valeurs de la tension et du courant. C'est-à-dire, avec un peu de forcing mathématique, qu'en intervertissant l'ordre des facteurs, le produit ne change pas :-) . Cette opération de changement de tension est effectuée automatiquement par des dispositifs équipés d'un circuit ; dans ceux-ci, la constance de la puissance est ajustée au fur et à mesure que la performance disponible de la batterie est réduite et un petit survolteur gère la disponibilité réduite du courant en augmentant automatiquement la tension. Dans le cas de la "mécanique", ces variations se traduiront, au fur et à mesure de la décharge de la batterie, par la perception de différentes tonalités aromatiques des liquides utilisés. En effet, en raison d'effets de chauffe différents, les arômes libèrent différemment tous les arômes qu'ils contiennent. C'est pourquoi beaucoup de gens aiment les mécaniques, en prétendant qu'ils perçoivent une gamme aromatique plus large, ce qui de toute façon se produit en utilisant des résistances de valeurs différentes ... en réalité il suffirait de régler la puissance de la boîte dans le temps .. :-)

Le passage du courant génère un échauffement du conducteur, c'est ce qu'on appelle l'effet Joule, ce phénomène physique est précisément le développement de la chaleur qui se produit lorsque le courant électrique traverse un conducteur. L'intensité de l'effet est fonction de la capacité thermique et de la résistance du conducteur lui-même, c'est-à-dire de ses caractéristiques physiques. Qu'est-ce que cela signifie pour un système de vapotage ? Simplement que les matériaux et les sections utilisés pour faire passer le courant (et pas seulement la bobine) doivent être adéquats pour garantir que le système ne surchauffe pas à cause de l'effet Joule. En effet, la résistance électrique peut être considérée comme la capacité d'un conducteur à transformer l'énergie électrique qui le traverse en chaleur. Dans le cas du vaping, nous voulons que toute la chaleur se développe dans la résistance et non dans l'atomiseur et ses connexions physiques avec la batterie.

Réfléchissons à la raison pour laquelle, dans la distribution électrique domestique, nous utilisons de grandes prises pour des utilisateurs tels que les fours ou les machines à laver et de petites prises pour des utilisations moins "exigeantes". Dans ce cas, les conducteurs et les prises sont conçus et fabriqués pour permettre des courants allant jusqu'à 16 ou 10 ampères respectivement. En règle générale, les "fils" sont de 2,5 mm² pour 16 A et de 1,5 mm² pour 10 A, précisément pour éviter qu'ils ne s'échauffent par effet Joule, ce qui permet de transférer la puissance destinée aux consommateurs spécifiques même sans chute de tension. Voyons également pourquoi une partie de la protection des armoires plates est appelée magnéto-thermique et est activée précisément par l'effet de chauffage. Restons cependant dans le domaine du courant continu pour ne pas compliquer les choses.

La chaleur est donc directement corrélée à l'intensité du courant, non pas de manière linéaire, mais sous forme quadratique et en fonction du temps. En effet, la relation Q = R I² Δt ù Q est précisément la chaleur et Δt l'intervalle de temps. Le conducteur, ou plutôt l'ensemble du système, doit donc pouvoir éviter de s'échauffer pendant son utilisation par effet Joule, ce qui compromettrait son intégrité.

En pratique, que doit-on vérifier lorsqu'on utilise un tube mécanique ou une boîte sans circuit (je ne vais pas revenir sur les questions qui se posent depuis longtemps sur leur utilisation en toute sécurité, je dis simplement que je préfère utiliser des circuits) ? Trivialement, que la structure du système permette le passage du courant de manière adéquate. Evitons donc, par exemple, les contacts ponctuels avec des feuilles rectilignes reposant en croix sur des éléments cylindriques, ou les boutons-poussoirs de puissance insuffisante (j'ai très souvent vu utiliser ceux homologués pour les boutons-poussoirs d'ascenseur) qui sont généralement certifiés jusqu'à 5A. Vous rappelez-vous que dans les exemples donnés précédemment, en raison de la première loi d'Ohm, les courants que nous utilisons sont beaucoup plus élevés que ceux des sub-ohms ? Dans ces conditions, nous n'utilisons donc pas des systèmes sûrs, mais des systèmes dont le point critique se situe précisément dans le bouton ou son contact et qui doivent donc être couplés à des dispositifs électroniques de régulation et de contrôle pour fonctionner en toute sécurité.

Un autre problème est celui des contacts dits hybrides, dans lesquels la broche positive de l'atomiseur repose directement sur la broche positive de la batterie. Dans ce cas, il est impératif de vérifier la parfaite planéité de la broche positive de la batterie ainsi que la distance entre le contact de la broche de l'atomiseur lui-même et la partie restante du boîtier (négatif). Si elles sont trop proches, en cas de déformation de la broche positive de la batterie, cela entraînerait facilement un court-circuit et non pas simplement le passage du courant dans une section inadéquate.

Le dernier élément dont je voudrais dire quelques mots est le court-circuit. Techniquement, le court-circuit se produit lorsque la résistance entre les pôles positif et négatif est nulle, auquel cas le courant n'a pas de limites (il tend vers l'infini) et la batterie délivre de l'énergie de manière incontrôlée et évidemment hors des limites d'utilisation. Les résistances sub-ohm extrêmes tendent à cette condition et il faut considérer que dans ces cas, même une imperfection dans l'assemblage ou dans un contact conduit à une diminution de la résistance et donc potentiellement à la condition plus dangereuse d'un court-circuit.

Sécurité : c'est un sujet qui a été beaucoup discuté et avec des avis complètement divergents, certains affirmant que pour utiliser certains systèmes, il faut savoir ce que l'on fait et qu'ils ne conviennent pas à tout le monde. Personnellement, je préfère parler d'abord de l'adéquation des systèmes avec le fait évident que la composante humaine est fondamentale, mais je pense qu'il est clair que si le facteur humain conduit par définition à l'erreur, le système doit être intrinsèquement sûr et que les limites d'utilisation doivent être indiquées dans tous les dispositifs. Enjoy.... :-)