Résistance variable avec MOS

[invite007fb79f]

Bonjour à tous,
je recherche un peu d'aide.
Dans le cadre d'un projet, je dois réaliser une résistance variable. Je me suis un peu renseigné et j'ai trouvé qu'il y avait moyen de la réaliser grâce à un transistor MOS ou FET.
En réalité, j'ai un courant qui passe dans une résistance mais ce courant varie sans cesse et je voudrais qu'il reste constant. Pour ce faire, je dois modifier la valeur de ma résistance d'où la résistance variable.
Je voudrais que cette résistance ait une plage de variation la plus étendue possible (de 0 ohm à 1000, 2000 ohms par exemple).
Je voudrais savoir ce qu'il est possible de faire avec un MOS?
Si vous desirez d'autres précisions, n'hésitez pas et merci de votre aide.
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[alayn91]

Bonjour,

Plus d'info sur ce projet ?

- D'ou vient ce courant ?
- Pourqoui veux-tu le stabiliser ?
- Ou va t'il après ?

S'il varie, il y a une raison ? Laquelle ?

Salutations.
Alain.

[invite007fb79f]

En fait le courant vient d'une cellule biologique; ce sont des bactéries qui quand elles sont nourries, fournissent des électrons. Mais comme ce sont des organismes vivants, on ne peut contrôler le nombre d'électrons émis.
Le but est de créer une tension grâce à ces bactéries et on la voudrait constante pour avoir une source de tension. Mais comme le courant ne l'est pas, il faut faire varier la résistance pour avoir une tension constante. Je crois que je me répète, lol.
Cette tension pourrait par exemple servir d'alimentation.
Une chose importante, il faut que la charge variable soit purement résistive.
J'espère avoir répondu à vos questions.

[Qristoff]

Salut,
je ne sais pas ce que peuvent fournir comme courant tes petites bêtes mais ce n'est pas une résistance dont tu as besoin mais d'une capacité ! pour accumuler les charges et aprés éventuellement stabiliser la tension.
Mais si tu met une résistance, tout le courant des bêbêtes va partir dans la résistance et non pas dans le circuit que tu veux alimenter !

[A voir en vidéo sur Futura]

[gienas]

Bonjour ron0553 et tout le groupe

Bienvenue sur le forum

Il me semble qu'alayn91 avait oublié une question fondamentale, mais ta réponse, sauf erreur de ma part, la rend sans objet: la puissance dans cette résistance, qui devrait être dérisoire, donc sans objet.

Cependant, je ressens un "malaise" en lisant ta réponse, qui repose peut-être sur un malentendu

... Le but est de créer une tension grâce à ces bactéries et on la voudrait constante pour avoir une source de tension ...

Dans quel objectif? Est-ce pour dissiper (consommer) cette énergie, ou pour la mettre en évidence? Pour mettre en évidence, pas besoin de le faire à tension constante. Je crains un objectif caché.

... Cette tension pourrait par exemple servir d'alimentation ...

Je vois là pointer mon doute et mon "partage".

Ton objectif (ta question), c'est de créer une charge sur un générateur supposé, (tes bactéries), et tu souhaites que cette charge devienne partie intégrante de ton générateur. Cela me semble contradictoire, et, a priori, irrationnel. Si ton générateur "ne sait faire" que du courant, sous entendu sous tension "variable", il faut le laisser générateur de courant, et le laisser tel quel.


Edit: grillé par Qristoff, qui, lui aussi, se pose les mêmes questions que moi. Je me sens moins isolé

[invite007fb79f]

Non il me faut bien une résistance, ce qu'on me demande c'est de la faire varier pour que selon la loi d'Ohm, U reste constant : U = RI. Et comme mon I varie à cause ou grace aux bebetes, il faut que R varie continuellement pour garder U constant. C'est une des applications que je dois réaliser.

Je dois bien dire que l'objectif de cette tension est pour le moment négligeable, on veut montrer que l'on peut avoir une tension constante grâce aux cellules biologiques et je laisse à d'autres personnes le soin de s'en occuper. En d'autres termes, j'essaye de faire ce qu'on me demande.

En gros pour simplifier ma question : j'ai une résistance et une tension aux bornes de cette résistance. Supposons pour le moment le courant constant. L'utilisateur du programme que je conçois voudrait une valeur de tension bien particulière aux bornes de cette charges et mon but est de diminuer ou d'augmenter la résistance pour avoir la tension demandée par l'utilisateur.

Je voudrais donc faire varier la charge purement résistive grâce à un MOSFET et je voudrais connaître la plage de variation possible de la résistance (entre drain et source donc) en fonction de la tension de commande entre gate et source.

Je ne sais pas si je suis assez clair? Dites moi.

[gienas]

... Je ne sais pas si je suis assez clair? ...

Là, je pense que oui, mais pas forcément complet

... U reste constant ...

Donc, une seule solution, asservir le U. Mais ...

... Je dois bien dire que l'objectif de cette tension est pour le moment négligeable ...

Aïe. Combien?

... Supposons pour le moment le courant constant ...

Combien ce courant?

Si j'ai l'air d'insister autant, maintenant que je connais la "source", c'est que je crains des valeurs de courants difficiles à discerner des courants de fuite ou d'entrée des composants

... L'utilisateur du programme que je conçois voudrait une valeur de tension bien particulière aux bornes de cette charge ...

Combien, là aussi?

... je voudrais connaître la plage de variation possible de la résistance (entre drain et source donc) ...

Là, je te rassure: de zéro à l'infini. Ma crainte (une de plus), qui condamnerait l'idée de l'asservissement, c'est que tu voudras connaître la valeur de la résistance. Et là, je ne sais pas faire

L'asservissement, s'il est possible (fonction de tes chiffres), permettra, s'il y a effectivement courant, "d'ajuster" la résistance équivalente du FET, pour avoir à ses bornes la tension de consigne. Mais il ne renseigne nullement sur la valeur de cette résistance.

[invite007fb79f]

Merci Gienas,
je dois dire que g du mal à répondre à tes questions mais je vais me renseigner quant à la valeur du courant ainsi que que de la tension désirée aux bornes de la charge. Le projet est nouveau pour moi et je vois la personne de contact ce lundi. Dès que j'aurai de plus amples infos, je les communiquerai.
Par contre je peux te dire que je ne souhaite pas connaître la valeur de la résistance, j'aurai un programme qui tourne en boucle et qui va tt le temps comparer la valeur de la tension aux bornes de la charge à celle désirée et en fonction adaptera la tension entre la gate et la source du MOS. Donc aucun intérêt de connaître cette valeur.

Encore merci pour cette réponse et dès que j'en sais plus, je te reviens pour de plus amples explications.

D'avance je te remercie toi et tout ceux qui tenteront de m'aider.

[gienas]

... Par contre je peux te dire que je ne souhaite pas connaître la valeur de la résistance, j'aurai un programme qui tourne en boucle et qui va tout le temps comparer la valeur de la tension aux bornes de la charge à celle désirée et en fonction adaptera la tension entre la gate et la source du MOS. Donc aucun intérêt de connaître cette valeur ...

Tant mieux

Dans ce cas, l'asservissement est "déjà" tout fait, puisque c'est le programme qui le réalise ... si c'est possible.

Reste seulement à déterminer/fixer, dans le programme, la polarité et le sens de variation de la correction, et à brancher/choisir le bon FET.

[invite007fb79f]

Le programme doit être capable de la faire et ce ne sera pas trop compliqué de fixer la polarité ni le sens de la correction. Du moins je pense, lol.
En effet il reste à choisir le bon FET et c'est bien là mon problème, lol.

[alayn91]

Bonjour,

Encore 2 questions:
- De quel ordre de grandeur est ce courant: fA, pA, µA, mA ???
- As-tu le droit d'utiliser une alimentation exterieure: +/- 15 V ?

Salutations.
Alain.

[Qristoff]

En tenant compte du fait que la dynamique du courant n'est pas connue et que l'asservissement sera assurée par soft, je pense qu'une solution à FET est trés mauvaise et trés compliquée.
La gamme de résistance d'un FET en zone saturée depend beaucoup des paramètres du transistor et de la température. Ce qui fait un système non deterministe pour l'étude du soft. même s'il rentre dans une boucle d'asservissement, il n'offrirat pas forcément la gamme de résistance souhaitée.
Je propose plutôt un potentiomètre numérique. Dans cette éventualité, un MCU peut faire l'acquisition de la tension à asservir et contrôler numeriquement le potentiomètre.
@ron : Mais dans tous les cas, utiliser une résistance pour produire une tension exploitable pour une utilisation quelconque est une hérésie physique. Tu vas créer un générateur à impédance source trés élevée qui ne donneras rien (demande à Messieurs Norton et Thévenin, ils te diront la même chose !)

[invite007fb79f]

Comme promis voici les indications demandées:
- la tension que l'on voudrait maintenir constante va varier de 0 à 1 volts ce qui est peu, je le conçois.
- quant au courant qui passerait dans mon MOS entre drain et source, il varierait de 0 à 50 mA.

Voilà j'espère que cela vous aidera à m'aider...

[invite007fb79f]

En réponse à Qristoff, on essaye de minimiser les couts mais je suis ouvert à toute solution meme si ce n'est pas moi qui décide en fin de compte. J'obtiens ma tension via une carte d'acquisition. Pourrais tu m'en dire un peu plus sur ton système?
Merci

[gienas]

Bonjour ron0553 et tout le groupe

... la tension que l'on voudrait maintenir constante va varier de 0 à 1 volts ... quant au courant qui passerait dans mon MOS entre drain et source, il varierait de 0 à 50 mA ...

C'est loin d'être négligeable. Je m'attendais à beaucoup moins

En y réfléchissant, je sens un écueil à vouloir asservir par soft seul. Ce ne peut jamais être stable.

Comme il est seulement question de réguler (si possible) la tension sur le FET, par rapport à une consigne (de tension) délivrée par l'ordinateur, je verrais bien la chose suivante.

1- la source bio aux bornes du FET et sur une entrée AOP FET aussi

2- la consigne venant du PC sur l'autre entrée de l'AOP.

3- la sortie de l'ampli sur la gate.

Ceci pour le principe. Pour les polarités et les protections/limitations, il faudra voir expérimentalement. Cela peut être testé sans PC, avec un simple potentiomètre de consigne, sur une pile ou l'alimentation de l'AOP.

[Qristoff]

Salut à tous,
nous sommes confrontés à un générateur peu habituel, c'est le moins que l'on puisse dire...
à quel dI/dT doit t'on s'attendre ?, on peut penser que c'est trés lent et que cela dépend de la production des petites bêtes....(c'est pour cela que j'avais pensé qu'une régulation à 10 ou 20 seconde suffisait)
Doit on considerer ton bac à vers comme une source de courant ? Que ce passe t-il si le courant de sortie est limité ? à 10mA par exemple ?

[invite56ada5ba]

bonsoir: a mon avis un optocoupleur :H11F1 ! :la led commandee par un courant meme faible si il est amplifie commande un mos qui avec l'aide d'un ampli op monte en ampli va faire le boulot..(le MOS de l'opto sert de resistance de gain). a voir...

[Qristoff]

J'ai trouvé la solution mais c'est bien ce qui me dèsole...
Pour continuer à garder une tension constante sous un générateur de courant, soit la résistance s'éffondre soit tu l'évacues par un chemin dérivée (avec un mos, un fet ou autre chose..) mais je n'arrive pas à comprendre la finalité pédagogique de la manip... ou alors tu es tombé sur le docteur Maboul...

[jiherve]

Bonsoir
Les chinois n'ont vraiment rien à craindre!
Le régulateur shunt cela vous dit qq chose?
Pour le fond c'est ubuesque.
JR

[jiherve]

Re
en fait dans ce cas s'orienter vers un ampli transimpedance à gain variable.
Mais cela restera tout de même un exercice de style
JR

[gienas]

... je n'arrive pas à comprendre la finalité pédagogique de la manip ...

Rassure toi, tu n'es pas le seul

Ce qui me trouble le plus, dans cette "histoire", c'est que l'on cherche à maintenir une tension constante, sans même se soucier de la valeur de l'intensité dont elle est capable, donc de sa puissance et/ou de l'énergie développée, tout en dissipant cette énergie en pure perte.

Je ne suis qu'à moitié surpris, quand on sait que c'est un biologiste qui mène la manip, pour lequel, a priori, les notions qui pour nous sont quotidiennes et évidentes, ne le sont pas pour lui.

[jiherve]

Bonjour,
En fait s'il y a courant il doit y avoir une ddp présente aux borne du dispositif, il faudrait en placer plusieurs en électriquement série pour obtenir qq chose de l'ordre du volt , il serait alors possible de faire un convertisseur DC/DC qui suffirait de réguler.
JR

[alayn91]

Bonjour,

Au fait, le courant généré est-il unipolaire ou bipolaire ??

Sinon, le plus simple, dans un 1er temps, est de brancher une simple résistance de 100 Ω et de surveiller les variations de tension à ses bornes.

Il existe des montages de résistance controlée par une tension,
voir VCR001.
La difficulté est d'appairer précisement les 2 transistors.

Il existe aussi des montages de conversion courant/tension, voir
convertisseur_IV.

Ces montages sont des bases de départ.
Il faudra les optimiser;

Salutations.
Alain.

[gienas]

Bonjour à toutes et à tous

... Sinon, le plus simple, dans un 1er temps, est de brancher une simple résistance de 100 Ω et de surveiller les variations de tension à ses bornes ...

J'ai dans l'idée que cette manipulation a déjà été faite, qu'elle a donné les valeurs fournies, et que, pour la poursuivre, "on" demande (à tort à mon humble avis), de réguler la tension.

C'est dommage, car mon sentiment, non pas de biologiste mais "d'électricien", me porterait naturellement à sauvegarder (accumuler/quantifier/emmagasiner/...) l'énergie produite, pour ne pas la perdre. La tournure prise ne va pas du tout dans ce sens

... Il existe des montages de résistance controlée par une tension,
voir VCR001.
La difficulté est d'appairer précisément les 2 transistors ...

Parce que ce système se veut un "miroir". Ma suggestion, un peu plus haut, donne exactement ce schéma, sans le FET de droite, sans la résistance Rin, le Vin étant la charge, et le Vref la consigne de tension.

... Il existe aussi des montages de conversion courant/tension, voir
convertisseur_IV ...

Ce montage n'est pas ce qui est demandé/recherché. Ce montage "convertit" la valeur du courant en une valeur de tension. Il représente une charge fixe R1, qui n'est pas le but recherché. Et si l'on dispose d'une tension proportionnelle au courant entré, c'est l'AOP qui fournit la puissance.

[invitee05a3fcc]

et que, pour la poursuivre, "on" demande (à tort à mon humble avis), de réguler la tension avec un régulateur [shunt NDLR ].

J'ai suivi cette discussion sans y participer ..... Alors, un peu d'huile sur le feu pour ranimer la flamme !

Je suis entièrement d'accord avec Gienas. Mais tu as affaire à une équipe de chercheurs (Hélas pas de "trouveurs" pour citer le Général). Et ils ne savent pas comment faire avec leurs microbes pour produire de l'électricité utilisable et surtout écrire un cahier des charges qui tienne la route. Ils se sont aperçus qu'en mettant une charge variable, on peut stabiliser la tension de sortie à 1V. Miracle ! On va toucher le prix Nobel.

Hélas, ils ont oublié que ceci est valable sur un voltmètre (à grande impédance d'entrée) et pas sur une utilisation qui va consommer un courant supplémentaire variable. Il faut voir un peu plus loin .... que le bout du fil.

Donc il faut leurs expliquer que 1V, c'est pas beaucoup. Donc il faut mettre des cellules à microbes en série pour obtenir une tension plus élevée (genre 4V ou plus) et avec ça, on pourra alimenté un régulateur de tension (linéaire ou mieux à découpage) pour faire marcher un GSM ou autres appareils électroniques. Mais il va se poser le problème de la consommation instantanée de l'appareil (bien supérieure à 50 mA). Donc il faudra passer par un stockage de l'énergie (capacité UltraGold ou batterie)

Conclusions
Avant d'élucubrer des solutions, il faut expliquer à tes chercheurs ce que c'est qu'un générateur de tension avec une résistance interne et comment on fait pour l'utiliser. A mon avis, ils ont zappé les cours d'électricité .......
Mais ce n'est que mon humble avis que je fais partagé car j'ai déjà, dans une vie antérieure, été confronté à ces chercheurs géniaux qui n'avaient pas les pieds sur terre en dehors de leur spécialité et qui demandaient des trucs farfelus (et qui étaient sûr d'avoir raison)

[alayn91]

Bonjour,

Faut tout faire soi-même !!

Je pense que cette discussion est liée à ce genre de projet:

- http://en.wikipedia.org/wiki/Microbial_Fuel_Cell
- http://pcm-lgc.blogspot.com/

Donc, pour stabiliser un peu cette tension, je pense qu'un condensateur( ou un super-condensateur) pourrait faire l'affaire.

Et, quand ils auront un peu plus de tension et de courant, utiliser ce genre de convertisseur:
- http://focus.ti.com/lit/ds/symlink/tps61200.pdf

Salutations;
Alain.

[gienas]

... Faut tout faire soi-même !! ...

Hum! Enfin, peut-être se faire aider par des hommes de l'art

... Current research practices

Currently, most researchers in this field are biologists rather than electrochemists or engineers. This has prompted some researchers (Menicucci, 2005) to point out some undesirable practices, such as recording the maximum current obtained by the cell when connecting it to a resistance as an indication of its performance, instead of the steady-state current that is often a degree of magnitude lower. Sometimes, data about the value of the used resistance is scanty, leading to non-comparable data ...

[invite5637435c]

Dans le cadre d'un projet, je dois réaliser une résistance variable. Je me suis un peu renseigné et j'ai trouvé qu'il y avait moyen de la réaliser grâce à un transistor MOS ou FET.
En réalité, j'ai un courant qui passe dans une résistance mais ce courant varie sans cesse et je voudrais qu'il reste constant. Pour ce faire, je dois modifier la valeur de ma résistance d'où la résistance variable.
Je voudrais que cette résistance ait une plage de variation la plus étendue possible (de 0 ohm à 1000, 2000 ohms par exemple).
Je voudrais savoir ce qu'il est possible de faire avec un MOS?

Bonsoir,

il me semble que déjà il faudrait poser le problème en modélisant ce générateur "biologique", un peu comme pour une photo-pile.

Dans le principe il faudrait réaliser un système un peu comme un MPPT (Maximum Point Power Tracking) comme pour les panneaux solaires mais il faut connaitre précisément à quoi on a à faire ici pour savoir déjà si c'est possible.

Si le courant varie sans cesse qu'est-ce qui produit cette variation?
Ces variations sont elles périodiques ou aléatoires?
Les 50mA que tu annonces sont générés par quoi?
Quelle est l'influence de la température, est-elle contrôlée ou pas?
Comment te raccordes-tu sur ce 'générateur'?

Si tu es capable de répondre à ces quelques questions, on y verra déjà un peu plus clair.
@+

[Qristoff]

A part le fait que notre ami nous a légerement laissé tombé...et à la vue des liens que nous a posté alayn91 au post #26 pour le dévellopement durable et le highlight de gienas sur la présentation plus que douteuse des résultats d'essais.
Si j'avais comme finalité de produire de l'énergie à partir d'une source quelconque, je chercherais à optimiser le flux d'électrons et donc le courant.
La ddp n'a de sens que si elle comporte une charge et une puissance delivrée.
Un physicien doit pouvoir comprendre que la hauteur d'une cascade n'a de sens que s'il y a de l'eau qui coule....

[invitee05a3fcc]

Un physicien doit pouvoir comprendre que la hauteur d'une cascade n'a de sens que s'il y a de l'eau qui coule....

Ce n'est pas à un physicien, mais à un chercheur qu'il faut expliquer ... et la comprenoire est un peu plus une caboche !