Dans le cadre du projet de recherche technologique réalisé durant le premier semestre de leur cinquième année dans la spécialité génie électrique par alternance, les étudiants Adrien BENVENUTI et Yliess GRUNDER ont étudié la lévitation magnétique d’une boule de pétanque. La finalité de ce projet est de proposer une solution technologique visant à faire léviter une masse métallique de plus de 700 grammes (une boule de pétanque).

            Dans ce projet encadré par M. Damien FLIELLER, les deux étudiants ont exploré un sujet qui fait travailler l’imagination depuis bien des années, la lévitation magnétique. On ne parlera pas d’Overboard (*skateboard dans le film « Retour vers le futur ») ou de voiture volante mais d’une boule de pétanque en sustentation.

           Les objectifs ont été transmis aux étudiants en amont de leur projet, le but
étant de faire léviter une boule de pétanque à une distance minimale de 1 cm par rapport à l’électroaimant. De plus le système doit permettre un débattement latéral d’au moins 1mm.

           Ces objectifs ajoutent donc de la difficulté à un sujet qui n’en manque pas.

           Les deux étudiants on construit une structure mécanique venant principalement d’une ancienne perceuse à colonne. La partie en rouge sur la Figure 1 est un électroaimant qui a été récupéré d’un camion. À l’origine cet électroaimant servait à freiner le véhicule à l’aide d’une force magnétisante.

           Le choix d’utiliser une ancienne perceuse à colonne provient du fait que l’électroaimant pèse très lourd, la rigidité de cette structure en métal lourd permet de fixer l’électroaimant à une hauteur acceptable afin de permettre une utilisation confortable.

           La partie en violet de la Figure 1 est une base conçue et imprimée en 3D par nos deux étudiants afin de correspondre parfaitement à cette structure. Ce support permet le maintien du moyen de détection de la position de l’objet en sustentation magnétique.

           Après une étude bibliographique détaillée, les étudiants ont pu réaliser une étude théorique permettant de caractériser le système et ainsi imaginer une régulation assez stable pour pouvoir faire léviter une boule de pétanque. C’est grâce à cette étude théorique qu’une simulation détaillée du système a pu être mise en œuvre.

           Le câblage d’une maquette en électronique analogique a été nécessaire afin de pouvoir valider les concepts théoriques et également tester la lévitation.

           Lorsque la maquette fut réglée assez finement pour faire fonctionner la structure, les étudiants se sont aperçu que l’une des composantes de leur système (le hacheur série) impose une limitation du courant en sortie. De ce fait, le courant fournit n’est pas suffisant pour que la boule de pétanque seule permette une lévitation à plus de 1cm de l’électroaimant, un des objectifs n’est pas tenu.

           Deux solutions ont été trouvé par nos ingénieurs.

           La première solution était d’augmenter le courant de sortie via un moyen externe et donc d’augmenter légèrement la distance de lévitation.

           La deuxième solution fut celle qui a été mis en pratique car elle offre un effet visuel plus impressionnant. Les étudiants ont ajouté un aimant puissant accroché à la boule de pétanque permettant d’augmenter la force d’attraction et ainsi permettre une distance de lévitation d’environ 6cm par rapport à l’électroaimant.

           Le schéma ci-dessus permet d’expliquer de façon claire le fonctionnement global de la réalisation effectué par les étudiants.

           Le phototransistor permet d’acquérir la lumière transmise par le laser et ainsi transmettre la position du dessus de la boule (obstruant plus ou moins la lumière) au système électronique.

           Suite au fonctionnement du montage testé par les étudiants, ils ont ensuite conçu une carte électronique fixée dans une boîte permettant de faciliter l’utilisation du montage.

          Voici une vidéo permettant de visualiser les résultats de la maquette grâce à l’effort fourni par les deux étudiants en génie électrique par alternance :

           Pour conclure, le projet est fonctionnel et respecte les objectifs imposés en amont. Il reste des améliorations possible tel que l’ajout d’un convertisseur afin de pouvoir simplement brancher le système au réseau (plug and play) et le faire fonctionner. Aujourd’hui, le système s’alimente grâce à 3 alimentations stabilisées externes.