Maquette four-électrique pour TP asservissement

[BastienBastien]

Bonsoir à tous,

Je suis en train de monter une maquette pour faire un TP d'asservissement en température d'un mini-four électrique.

Là, je suis en train de concevoir la partie amplification, qui alimentera la résistance de chauffage de 50W et j'aurai besoin d'un coups de main...

Voici deux solutions que je pense envisageable mais je voudrais avoir votre avis.

Je pense que la solution 1 n'est pas valide car le pauvre petit TL081 ne pourra pas driver le gros bousin qu'est le 2N3055 (vieux v8 de 4,7L essence, couple maximum de 400Nm et puissance max de 150ch. Que du bon ! ). Et je lui ai donc rajouté un driver à base d'AOP qui peut sortir du 3A.

Qu'en pensez-vous ?

PS : pour la commande (Ve), elle va de 0 à 4,096V.



Merci !
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[PIXEL]

cette régulation linéaire peut fonctionner (en montant , toutefois , le 3055 avec un autre transistor en darlindton biscotte manque de gain en courant du 3055) , mais sera d'un rendement calamiteux, par la dissipation thermique dans le transo de puissance.

alors qu'une régulation à DÉCOUPAGE sera bien plus élégante, et à peine plus complexe.

j'te laisse cogiter un peu

[erff]

Bonjour

+1 D'autant plus que tu pourras découper à moins de 1 Hz si ça te chante... Il vaut mieux utiliser un transistor MOS pour ce genre de trucs, moins de pertes à l'état 'ON'
, haute impédance d'entrée...tu pourras même le 'driver' avec un AOP directement si tu découpes à très faible fréquence.

[bobflux]

> pour la commande (Ve), elle va de 0 à 4,096V.

donc elle provient d'un uC qui pourrait aussi facilement sortir un signal numérique (PWM) autrement dit marche/arrêt à une fréquence réduite vu l'inertie thermique du bouzin.

N'importe quel MOS Vds>20V RdsON<10mOhm "logic level gate" convient.

Un exemple au hasard (digikey donne 749 candidats) :

http://search.digikey.com/us/en/prod...8-1-ND/2753538

Caractéristiques tip top d'ailleurs, j'ai cliqué dessus par hasard !...
Et en boîtier SO-8 parce que j'aime bien les MOS en SO-8 c'est facile à dessouder quand ça crame...

Il y a eu du chemin depuis le 2N3055...

[A voir en vidéo sur Futura]

[BastienBastien]

Hello,

Merci beaucoup pour vos réponses.
Elles sont vraiment constructives.

Tant qu'à faire une SMPS, je vais mettre un driver et switcher à... disons 10 kHz (pas trop haut car le routage sera plus difficile sinon).
Ca me fera un bel exercice.

Pourriez-vous m'indiquer le nom d'un driver courant/bateau/très_répandu_et_très_connu ?
Idem pour le MOS. Celui que tu proposes, bobfuck, est-il répandu/bateau/très_connu ?

Plutôt que d'utiliser un CI qui fait tout et qui est une boite noire, je préférerai utiliser des composants universel : AOP, MOS, driver courant, etc.

PS : la tension Ve arrive d'une carte DAQ (carte d'E/S analogiques connectée sur BUS USB et qui fonctionne à merveille sous GNU/Linux-rt).
Je préfère ne pas demander à GNU/Linux-rt de faire lui-même le signal PWM car sinon ça va me bouffer des ressources (en terme d'E/S mais aussi de charge CPU).

+

[invitefaaca50b]

tu pourrais switcher a tres basse frequence genre un cycle sur 1 seconde avec variation PWM de 0 à 100% de la duree de pulse...
Pas besoin de switcher a 10KHz pour un bouzin qui a un temps de reponse de plusieurs secondes... Mais bon, c'est toi qui voit...

[Poseidon88]

un simple NE555 fera très bien l'affaire.

[invitefaaca50b]

Sauf que ca fait tres bien d'utiliser des plateformes high tech avec linux ou autre... Les profs y comprennent rien et ca fait poudre aux yeux...
Un simple µC low cost avec une sonde thermometrique et un clavier + ecran LCD a 5 roros, de la ligne a rallonge et un bon gros mosfet en sortie pour pilotage en PWM basse frequence (1Hz jusqu'a 10Hz), et c'est plié... Juste l'algo de chauffe a optimiser en fonction de la proximité de la temperature de consigne pour onduler autour de la temperature de consigne...
Pas besoin d'un cheval de course inscrit aux livre des super heros equins... meme un µC mulesque sera aussi capable...

[nornand]

Sauf que ca fait tres bien d'utiliser des plateformes high tech avec linux ou autre... Les profs y comprennent rien et ca fait poudre aux yeux...
Un simple µC low cost avec une sonde thermometrique et un clavier + ecran LCD a 5 roros, de la ligne a rallonge et un bon gros mosfet en sortie pour pilotage en PWM basse frequence (1Hz jusqu'a 10Hz), et c'est plié... Juste l'algo de chauffe a optimiser en fonction de la proximité de la temperature de consigne pour onduler autour de la temperature de consigne...
Pas besoin d'un cheval de course inscrit aux livre des super heros equins... meme un µC mulesque sera aussi capable...

+1 a mon ancien boulot on avait un four monstrueux il y avait 8 bruleur au gas et une sonde pyro , avec ca on a fait du super bon boulot avec 3 fils .... bientot il faudrat un pc pour allumer une lampe de chevet .

[invitefaaca50b]

il faut deja un iphone 4S pour savoir le temps maintenant... Ca devient tres grave comme la mass populi devien INCULTE, ASSISTEE, SANS AUCUNE INITIATIVE....
Reprendre les fondamentaux serait deja une bonne chose.

[BastienBastien]

Hi,

Yep, la constante de temps du process (résistor 50W) est tellement importante qu'on peut switcher à très basse fréquence. Mais le but est pédagogique.

Et pour la remarque suivante :

Sauf que ca fait tres bien d'utiliser des plateformes high tech avec linux ou autre... Les profs y comprennent rien et ca fait poudre aux yeux...
Un simple µC low cost avec une sonde thermometrique et un clavier + ecran LCD a 5 roros, de la ligne a rallonge et un bon gros mosfet en sortie pour pilotage en PWM basse frequence (1Hz jusqu'a 10Hz), et c'est plié... Juste l'algo de chauffe a optimiser en fonction de la proximité de la temperature de consigne pour onduler autour de la temperature de consigne...
Pas besoin d'un cheval de course inscrit aux livre des super heros equins... meme un µC mulesque sera aussi capable...

Les systèmes RealTime font partie de mon cursus. Et ça me donne également l'occasion d'utiliser Scilab/Xcos. Pourquoi dénigrer cette possibilité ? Ca me donne l'occasion de toucher à de l'informatique RT, de l'électronique, de l'automatique. Bref, le profil que j'essaie d'avoir : un automaticien ayant des bases en électronique et informatique.

Et ce TP d'asservissement ne me sert qu'à valider le bon fonctionnement de la maquette Scilab-Linux-Carte_d_E/S ; qui sera, par la suite, le point de départ pour toutes sortes d'expérimentations dans le domaine de l'automatique. Ce TP d'asservissement n'a pas vocation à être économique ou judicieux d'un point de vue industriel mais pédagogique et test de validation.

+

[BastienBastien]

J'ajoute que j'évite autant que possibles les µC pour faire de l'électronique avec des composants discrets.

[Antoane]

Bonjour,
quid d'utiliser directement le 2N3055 (ou autre transistor/darlington de puissance, en T03) comme chaufferette ?
simple à commander, peu cher, fixation facile...
j'avais déjà vu ça sur un site, mais sans jamais mettre en œuvre.

[BastienBastien]

Re,

Et donc si vous connaissez des MOS, drivers et VCO classiques et génériques, je suis preneur.

+

[Antoane]

Ce qui est classique, en gros, c'est ce qu'on retrouve partout. Donc ce qui se vend le plus. Donc pour un genre de composant donné, c'est le moins cher !

En MOS : BUZ11, IRF540, IRF1010N
VCO : 4046.
MOS : je connais pas, je fais tout en discret (en général push-pull, sinon totem-pole).

[invitefaaca50b]

qu'est ce qu'un VCo vient faire la dedans.... Ca frise le grand n'importe quoi....

[bobflux]

Tant qu'à faire une SMPS, je vais mettre un driver et switcher à... disons 10 kHz (pas trop haut car le routage sera plus difficile sinon).

Ce n'est pas vraiment la peine vu l'inertie thermique de ta résistance, ça risque juste d'émettre plus de bruit.
Avec une commutation à quelques Hz, tu te fous des pertes par commutation, donc tu n'as pas besoin de driver de MOS, ni de MOS rapide à Qg faible, tu peux utiliser une commutation lente en mettant une résistance sur la grille, et tu auras des parasites minimes.

> Pourriez-vous m'indiquer le nom d'un driver courant/bateau/très_répandu_et_très_connu ?

Ça ne se trouve pas chez l'épicier du coin, plutôt Farnell et DigiKey.

http://search.digikey.com/us/en/cat/...switch/2556427

Prends un "low-side". Mais en fait non, comme tu ne cherches pas une fréquence rapide ni une commutation rapide, la sortie d'un AOP convient. Ou un 74HC quelconque utilisé en buffer, 2 bipolaires en push-pull, etc.

> Idem pour le MOS. Celui que tu proposes, bobfuck, est-il répandu/bateau/très_connu ?

Je ne sais pas, j'ai cliqué dessus au hasard. Si tu veux du facile à trouver, mets du TO220...
Chez l'épicier du coin (electronique diffusion par exemple) tu trouves surtout du MOS antique en TO220... d'où l'intérêt de travailler à une fréquence basse quand on peut.

[BastienBastien]

Merci à vous tous,

Du fait que je manque de temps, je vais plutôt - comme vous les suggériez - utiliser un NE555 et piloter le MOS directement avec un AOP à très basse fréquence (genre 2 hertz, ce qui est largement suffisant pour ce cas-ci) !

+

[invitefaaca50b]

Bien sur... Et ton 555 ne peut pas piloter un MOS tout seul comme un grand sans rajouter un AOP????? d'ailleurs pourquoi un AOP...

[BastienBastien]

Hi,

Je vais essayer directement avec le 555, je pense qu'à 1 ou 2 Hertz la capacité de la grille du MOS ne posera pas de problème. Mais si ça ne passe pas, je mettrai un buffer (je voulais dire buffer).

Mais je vais déjà tester directement avec le 555.

Je vous tiens au courant !

Et merci encore.

+

[invitefaaca50b]

il y a des dizaines de sites qui presentent des projets de jeux de lumiere avec 555 ou µC dont le mosfet a sa grille commandee sans soucis par le circuit integré. Alors pourquoi en serait il differemment ici. tu relie ta resistance entre +VCC et drain du mos, tu relie la source a la masse et en avant...

Meme jusqu'a 10 hertz, tu peux y aller franco... Ma question etait pourquoi utiliser un AOP???? qui a eu cette idee geniale???

[BastienBastien]

AOP ? Personne, comme expliqué dans mon dernier post.

Bon, ce soir et ce weekend je gratte le papier et dimanche soir j'expérimente !

+

[BastienBastien]

Hi !

J'ai pondu un schéma. J'espère que ça convient...
Pour l'instant, les valeurs ne figurent pas dessus.

Le MOSFET sera soit un IRF450 soit un BUZ11.
Car j'ai acheté ces deux modèles.

La tension issue de la carte d'E/S est de 0 à 4.096V, je l'ai donc adaptée pour qu'elle évolue de 0 à VCC (12V), pour exploiter au mieux l'entrée du deuxième 555 qui génère le signal PWM.

Pourriez-vous me dire ce que vous en pensez ?

Merci encore !

screenshot2.jpg

[erff]

Bonjour,

Quelques erreurs, notamment sur le 2nd NE555. Voir ici
http://www.sonelec-musique.com/elect...e_pwm_002.html

Pour info : La sortie du TL081 ne peut pas aller à 0V, et ne peut pas monter à Vcc. Alimenté en +15/-15, on ne peut aller que entre -12/+12 ... dans ton cas, si on suppose que c'est le même pb, tu ne peux aller que de +3 à +9V en sortie...
http://www.datasheetcatalog.net/data.../8/TL081.shtml
(voir "output voltage swing" page 3 pour le 'ST')

Je conseillerais d'utiliser un AOP fait pour les alimentations non symétriques, tel que le LM358...Avec tu pourras descendre très proche du 0V, par contre tu ne pourras pas atteindre Vcc. Il existe aussi les AOP "rail to rail" qui autorisent d'aller frôler les 0 et Vcc...mais ils sont + chers. (pas de référence en tête).

[BastienBastien]

Bonjour,

Merci pour cet avis.

Et pour ce qui est des condensateurs de découplages, que pensez-vous ?
Au plus près de l'AOP et des NE555 ne faudrait-il pas placer deux condensateurs d'à peu près 100µF et 100nF ?

+

[Antoane]

Bonjour,
un 100n pour chacun des CI.
et un 1µF (au moins) tantale sur le NE555 driver de MOS, surtout si tu ne mets pas de résistance de gate.


PS : au passage : 2*555=556
PS2 : un 555 est capable de sortir au moins 250mA, c'est donc un assez bon driver.

[Antoane]

P3S : un coup d'œil ici : http://forums.futura-sciences.com/el...iable-pwm.html... il y a eu des problèmes de découplage.
quant à l'association 100µ // 100n (et un peu plus) : http://forums.futura-sciences.com/el...r-demande.html

[invite01fb7c33]

Une question sur le four, qu'elle est la plage de température doit-il atteindre?

[BastienBastien]

Hi,

Merci Antoane pour les liens, le montage de Docteur Tropique à base de deux AOP est génial : bonne linéarité, un seul IC, uniquement analogique (je veux éviter la facilité des µC et suis attiré par l'analogique !).

fabang, pour répondre à ta question, la température du four sera limitée logiciellement : je sais, c'est pas bien, mais c'est un truc de labo qui ne me servira que sur une paillasse de labo pendant une heure et sera toujours sous surveillance.

Donc, d'après les liens que tu m'as donné, le découplage est effectivement très important. C'est bien ce que je pensais.

+

[BastienBastien]

Bnojour à tous,

Je me suis inspiré du montage de Docteur Tropique (dont le lien figure en post #27) pour refaire totalement le ciruit.

Pourriez-vous me dire si ça peut fonctionner ?

Première question, la valeur du condensateur, dans l'oscillateur, était initialement calibrée pour 10kHz, j'ai multiplié la valeur de la capacité par 1000.
Je n'ai pas de quoi faire le calcul ici pour voir la fréquence que ça doit donner. Mon but est de 10Hz.

Seconde question, la commande du transistor IRF540 est-elle correcte ? Tropique avait mis une résistance de pull-up...
J'avoue que je suis perdu entre les MOS N et MOS P...

Remarque : les condensateurs de découplage ne figurent pas sur ce schéma, ils seront évidemment ajouté pour éviter les problèmes.
Je réaliserai un câblage en étoile, avec sur une branche les AOP et sur l'autre la résistance de charge RL. Est-ce que ce câblage étoile est une bonne idée ?

Remarque 2 : le IC du bas est également un LM339 ! C'est mal écrit mais c'est bien un LM339.

Remarque 3 : dans la section "Adapatation de tension", j'ai écrit "de 0V à Vcc", sans prendre compte de la tension de déchet. Je suis conscient de cette approximation.



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