allumer une del automatiquement quand il fait trop sombre

[invitedfec7179]

Bonjour à tous

Avant toutes choses, cette discussion n'est pas un projet scolaire ou un exercice, je ne demande pas à ce que vous fassiez le travail pour moi ou autre !

Sur l'idée du défi : "créer un montage capable d'allumer une del si une photorésistance est dans l'obscurité.

Voici mes différentes idées, dans l'ordre auxquelles j'y ai pensé ( Important ^^ )

Je les présenterais en au moins 5 messages (1 messages par idée ^^ et plus de 5 si j'ai d'autre idées d'améliorations )
Accompagné d'au moins 1 schémas et d'explications ^^
Je présenterais les avantages et inconvénients du montage et préciserais précisément (oui un peu lourd je reconnais^^ ) ce qui ma pousser à passer d'une idée à la suivante.

Je vous autorise bien sur à ajouter tout commentaire vous semblant constructif !
Mais pas de critiques tel que : ce montage est nul et ... rien de plus ! Car je sais que ces montages ( surtout le premier ^^ ) sont perfectibles et simplifiable =) et c'est le but même de la démarche de cette discussion : Montrer ce que j'ai essayer au début et montrer à quoi j'arrive au fur et à mesure.
A tout de suite pour ma première approche du problème
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[invitedfec7179]

Mon tout premier essais ( voir image en pièce jointe )

Rappel : c'est mon idée de départ perso : je n'ai rien pompé ou autre ... mais que je partage avec vous avec plaisir !



Liste des composants : (j'ai fais avec ce que j'avais sous la main ^^)

transistor NPN 344TIP29
R1 = 1K ohm ( *2) ( la valeur de ces deux résistances n'est pas importante mais on verra qu'il est préférable de prendre de grosses résistances)
R2 = 222Kohm
R3 = 100 ohm à ( code couleur et à5 % mais: mesuré 91ohm comme quoi des fois faut mesurer ses résistances! )
Résistance photo-électrique Rp ( ref inconnue mais mésuré au ohm-mètre : Rp = environ 2K ohm en pleine lumière et Rp= 1.2 G ohm dans l'obscurité totale )
Amplificateur opérationnel TLO81 (Aop)
Del rouge standard ( 3V 20mA )
Tension V1 ici égale à 3V ( on peut prendre plus ou moins )
Alim de mes AOP V+= +3V V- = -3V ( mais on peut prendre plus ( jusqu'à +15V -15V avec celui là ^^ ) mais éviter de prendre moins pour celui là ... )
Piles ( une seule représenté sur le schémas ) : association en série de 3 piles 1,5 V

on peu bien sur faire avec d'autres ^^

Principe :

L'Aop est en montage comparateur simple,
on note Us sa sortie Uin + la tension en entrée + et Uin - la tension en entrée -

montage comparateur => Us = V+ si Uin+ - Uin- > 0
Us = V- si Uin+ - Uin- < 0
de plus Us commande le transistor NPN
Donc : si Us > 0 le courant passe dans le transistor et la del s'allume et si Us <0 et bien le courant ne passe pas et la del ne s'allume pas.

les 2 résistance R1 servent de pont diviseur et me donne ma tension Uin+ = 3V* ( ( R1/(R1+R1) ) qui rentre dans l'entré +

en entrée - on a de même : U in- = 3V *( R2/(R2+Rp)

Donc quand Rp > R2 ( quand il fait sombre ) on a ( R2/(R2+Rp) < 1/2 donc U in- < Uref => Us > 0 et la del s'allume !
cas contraire si il fait moins sombre et que RP<R2 la del ne s'allume pas .

vous me direz et R3 alors ? et bien R3 est là pour optimiser la lumière émise pas la del : 3V 20 mA on prend et éviter qu'elle grille !

R3 = tel que la tension au borne de R3 + 3V ( la tension au borne de la del souhaité ) = 4.5 (= tension totale 3*1.5) et que l'intensité parcouru dans la del soit égale à 20 mA = intensité parcourue par R3
Donc R3 tel que R3*20*10^-3 + 3 = 4,5 d'ou R3 = 75 ohm donc j'ai pris R3 = 91 ohm ( le plus proche que j'avais ^^ )


Avantages :

Et bien ça marche plutôt bien ! On fonctionne en Tout ou rien ( TOR ) avec allumage directe de la del quand on est au "seuil de manque de lumière" désiré pour l'allumage !
On peut d'ailleur régler le seuil d'allumage en jouant sur R2 si on prend un R2 plus élevé la del s'allumera quand il fera plus sombre et inversement en prenant R2 plus faible.

Un Aop consomme peu d'ampère et peu rester plusieurs jours branché sur des piles ( vécu à cause d'un oublis )
On a pas de contraintes* concernant la valeur des résistances R2 .

oui mais :

Inconvénients :

-Dans le cas ou la luminosité est tel que RP varie "rapidement" entre RP > R2 et Rp < R2 la del clignote=> usure de la del qui peut aller jusqu'à griller ...
- C'est un peu gourmand "en énergie" juste pour allumer une petite del :
tension d'allimentation de l'AOP ,
tension pour les ponts diviseurs de tensions qui utilisent d'autant plus d'ampère heure que que la somme des résistances composant le pont sont faible car i = U/R .... d'où le choix de résistances élevé ^^
plus les 3 piles de 1.5 V = 4,5 V pour allumer la del qui ne nécessite que 3V



Remarques :

Remarque 1 : En ne prenant que que 2 piles en série de 1,5V on peu enlever R3 ( ce qui permet d'enlever une pile et une résistance pas mal d'autant plus qu'expérimentalement ma del brille un peu plus ! ) mais cela est déconseiller pour une alimentation longue durée de la del : ça détruit la del plus vite à ce qu'on ma dis ...
Remarque 2 : On peut utiliser la même tension d'alimentation pour V+ et V1 aucun problème connu ( du moins à ma connaissance et expérimentalement ) voir pour les piles aussi si on passe en
Remarque 3 : On peut complémenter ce montage de 2 voir plus d'interrupteur pour couper rapidement l'allimentation du montage : dans mon ca j'ai utiliser deux interrupteur doubles le premier sur la boucle d'alimentation de la del et pour fermer l'alimentation en V1 l'autre pour couper l'limentation de l'AOP en V+ et V-
Remarque 4 : En intervertissant R2 et Rp on peut avoir le fonctionnement suivant : la del s'allume quand il y a beaucoup de luminosité et s'éteint quand il fait trop sombre !
Remarque 5 : On peut mettre un autre composant à la place de la del. Exemple : un moteur


( j'ai oublier les flèches sur la del sur le shémas j'espère que vous ne m'en tiendrez pas rigueur !!! )

Vous pouvez ajoutez des commentaires ou des précisions pour compléter ( en respectant l'esprit de cette discussion ) voir des petites corrections si j'ai commis une erreur ( mais je pense pas en avoir commise ! ) des suggestions tant que cela est constructif
Vous pouvez aussi me poser des questions ( mais je ne suis qu'un étudiant ) pour éclaircir certains points si nécessaire ( mais de préférence par MP histoire de ne pas envahir la discussion mais que j'ajouterais ensuite ici si cela s'avère utile ! )



Merci de m'avoir lu et à bientôt !

PS : Annonce du prochain message à venir : Mon idée d'amélioration suivante : Pour corriger le problème du comparateur simple ( 1er inconvénient ) je vais utiliser un comparateur à hystérésis !

[Antoane]

Bonjour,
quelques précisions concernant ton premier schéma ; rien qui fasse sauter au plafond, mais quelques petits détails quand même :

L'Aop est en montage comparateur simple,

En général, pour faire un montage à comparateur, on utilise un vrai comparateur (LM311 LM393...) plutôt qu'un AOP qui est prévu pour fonctionner en linéaire et qui sort des tension pouvant rarement atteindre les rails d'alimentation (alimenté en +/-15V, la sortie d'un TL081 ne sort pas de la plage +/-12 ou 13V...)

Donc : si Us > 0 le courant passe dans le transistor et la del s'allume et si Us <0 et bien le courant ne passe pas et la del ne s'allume pas.

Tu ne nous à pas dit qu'il y avait une liaison entre les alimentations de la led et de l'AOP... Et sans elle, ça ne marche pas

la del clignote=> usure de la del qui peut aller jusqu'à griller ...

La durée de vie d'une led, à la différence de certaines autres sources lumineuses (lampe fluo, lampes à incandescence...), dépend très peu de nombre d'allumage extinction, donc pas de problèmes pour la faire clignoter.

car i = U/R .... d'où le choix de résistances élevé ^^

Tu peux sans problème augmenter fortement R1, et passer à 10k, voir même 1M (en ajoutant un petit condensateur de découplage).

Remarque 1 : En ne prenant que que 2 piles en série de 1,5V on peu enlever R3

Seigneur !!! Non ! Voir ce pdf : http://forums.futura-sciences.com/at...de-led_1.3.pdf pour (presque) tout comprendre de l'alimentation des led.

Remarque 2 : On peut utiliser la même tension d'alimentation pour V+ et V1 aucun problème connu ( du moins à ma connaissance et expérimentalement ) voir pour les piles aussi si on passe en

... et même remplacer toutes les alim par une seule... D'autant plus qu'ici, le comparateur n'a pas besoin d'alimentation négative.

Remarque 5 : On peut mettre un autre composant à la place de la del. Exemple : un moteur

...Sans oublier la diode de roue-libre.

Détails supplémentaires :

Le montage de ton transistor n'est ici pas le meilleurs : tu es en "émetteur suiveur" (collecteur sur l'alimentation positive). Ca marche, mais dans ce cas, la tension sur l'émetteur n'est pas 0V ou V=4.5V, mais la tension de sortie de l'AOP moins une perte dans le transo. Cette perte de tension entre l'émetteur et le collecteur vaut, pour un transo classique, de l'ordre de 0.6V. Mais, comme ici, comme tu as choisi un darlington, c'est plutôt 1.2V)
C'est génant, d'autant plus que l'AOP ne sort pas exactement sa tension d'alim, mais un peu moins (il y a jusqu'à 2 ou 3V de perte), donc au final... il ne reste pas grand chose pour ta led

Ici, il faudrait mieux utiliser un montage "émetteur commun" : http://fr.wikipedia.org/wiki/Fichier...on_emitter.svg


PS :

Dans le cas ( particulier ) ou la luminosité est tel que RP varie "rapidement" entre RP > R2 et Rp < R2 la del clignote

la rapidité n'a pas grand chose à voir ici - si ce n'est concernant la fréquence de clignotement - se sont les faibles variation qui font clignoter la led.

[invitedfec7179]

Bonjour !

Tout d'abord merci pour toutes ces précisions ! je ferais un nouveau post avec toutes les corrections effectuées !

En général, pour faire un montage à comparateur, on utilise un vrai comparateur (LM311 LM393...) plutôt qu'un AOP qui est prévu pour fonctionner en linéaire et qui sort des tension pouvant rarement atteindre les rails d'alimentation (alimenté en +/-15V, la sortie d'un TL081 ne sort pas de la plage +/-12 ou 13V...)

En fait je ne vais faire mes montage qu'avec mes fonds de tiroirs et je ne dispose pas de ce type de composants ( n'en ai jamais utilisé et sais même pas comment ils fonctionnent (en tor comme le ferais un aop idéal atteignant les railles d'alimentation? )

Tu ne nous à pas dit qu'il y avait une liaison entre les alimentations de la led et de l'AOP... Et sans elle, ça ne marche pas

oui j'ai oublié le symbole de masse relié au - de la pile ! oups ! =S

La durée de vie d'une led, à la différence de certaines autres sources lumineuses (lampe fluo, lampes à incandescence...), dépend très peu de nombre d'allumage extinction, donc pas de problèmes pour la faire clignoter.

Merci pour l'info ^^

Tu peux sans problème augmenter fortement R1, et passer à 10k, voir même 1M (en ajoutant un petit condensateur de découplage).

je savais que je pouvais aumenter fortement R1 mais : comment on ajoute un petit condensateur de découplage pour R1 = 1M qu'elle en est l'utilité et le fonctionnement ?

Seigneur !!! Non ! Voir ce pdf : http://forums.futura-sciences.com/at...de-led_1.3.pdf pour (presque) tout comprendre de l'alimentation des led.

très sympas le pdf !

... et même remplacer toutes les alim par une seule... D'autant plus qu'ici, le comparateur n'a pas besoin d'alimentation négative.

Je note !




Bon prochain message à venir : la correction de mon tout premier essais !

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitedfec7179]

Correction de mon tout premier essais ( voir schémas en pièce jointe )

Rappel : modifié sue les conseils ( avisés ) d'Antoane.


Liste des composants : (j'ai fais avec ce que j'avais sous la main ^^)

transistor NPN 344TIP29
R1 = 10K ohm ( *2) ( la valeur de ces deux résistances n'est pas importante mais il est préférable de prendre de (plus ) grosses résistances)
R2 = 222Kohm
R3 = 100 ohm à ( code couleur et à5 % mais: mesuré 91ohm comme quoi des fois faut mesurer ses résistances! )
Résistance photo-électrique Rp ( ref inconnue mais mésuré au ohm-mètre : Rp = environ 2K ohm en pleine lumière et Rp= 1.2 G ohm dans l'obscurité totale )
Amplificateur opérationnel TLO81 (Aop)
Del rouge standard ( 3V 20mA )
Tension V1 ici égale à 4.5V
Alim de mes AOP V+= +4.5V V- = 0V
Piles ( une seule représenté sur le schémas ) : association en série de 3 piles 1,5 V servant aussi pour la tension V1 et à alimenter l'aop

on peu bien sur faire avec d'autres composants et valeurs ^^

Principe :

L'Aop est en montage comparateur simple,
on note Us sa sortie Uin + la tension en entrée + et Uin - la tension en entrée -

montage comparateur => Us = V+= 4.5V si Uin+ - Uin- > 0
Us = V- = 0V si Uin+ - Uin- < 0

de plus Us commande le transistor NPN monté en émetteur commun ( en "commutation" )

Donc : si Us > 0 le courant passe dans le transistor et la del s'allume et si Us <0 et bien le courant ne passe pas et la del ne s'allume pas.

les 2 résistance R1 servent de pont diviseur et me donne ma tension Uin+ = 4.5 V* ( ( R1/(R1+R1) )= 2.25V qui rentre dans l'entré +

en entrée - on a de même : U in- = 4.5V *( R2/(R2+Rp)

Donc quand Rp > R2 ( quand il fait sombre ) on a ( R2/(R2+Rp) < 1/2 donc U in- < Uref => Us > 0 et la del s'allume !
cas contraire si il fait moins sombre et que RP<R2 la del ne s'allume pas .

vous me direz et R3 alors ? et bien R3 est là pour optimiser la lumière émise pas la del et éviter qu'elle grille !

R3 = tel que la tension au borne de R3 + 3V ( la tension au borne de la del souhaité ) = 4.5 (= tension totale 3*1.5) et que l'intensité parcouru dans la del soit égale à 20 mA = intensité parcourue par R3
Donc R3 tel que R3*20*10^-3 + 3 = 4,5 d'ou R3 = 75 ohm donc j'ai pris R3 = 91 ohm ( le plus proche que j'avais ^^ )


Avantages :

Et bien ça marche encore mieux ! On fonctionne toujours en Tout ou rien ( TOR ) avec allumage directe de la del quand on est au "seuil de manque de lumière" désiré pour l'allumage !
On peut d'ailleur régler le seuil d'allumage en jouant sur R2 si on prend un R2 plus élevé la del s'allumera quand il fera plus sombre et inversement en prenant R2 plus faible.

Un Aop consomme peu d'ampère et peu rester plusieurs jours branché sur des piles ( vécu à cause d'un oublis )
On a pas de contraintes* concernant la valeur des résistances R2 .

oui mais :

Inconvénients :

- problème du comparateur simple : dans le cas ou la luminosité est tel que RP varie entre RP > R2 et Rp < R2, la del s'allume et s'éteint suivant le cas, et donc le fonctionnement du montage n'est pas des plus stable: ce qui peut ne pas être appréciable suivant l'application qu'on en fait!
- On peu très certainement diminuer le nombre de composants.



Remarques :


Remarque 1 : On peut complémenter ce montage d'un interrupteur pour couper rapidement l'allimentation du montage .
Remarque 2 : En intervertissant R2 et Rp on peut avoir le fonctionnement suivant : la del s'allume quand il y a beaucoup de luminosité et s'éteint quand il fait trop sombre !
Remarque 3 : On peut mettre un autre composant à la place de la del. Exemple : un moteur (sans oublier la diode de roue libre).



Vous pouvez ajoutez des commentaires ou des précisions pour compléter ( en respectant l'esprit de cette discussion ) voir des corrections si j'ai commis une erreur et des suggestions tant que cela est constructif .
Vous pouvez aussi me poser des questions ( mais je ne suis qu'un étudiant ) pour éclaircir certains points si nécessaire ( et de préférence par MP histoire de ne pas envahir la discussion mais que j'ajouterais ensuite ici si cela s'avère utile ! )



Merci de m'avoir lu et à bientôt !

PS : à venir : Mon idée d'amélioration suivante : Pour corriger le problème du comparateur simple ( 1er inconvénient ) je vais utiliser un comparateur à hystérésis, offrant de plus certaines possibilité de réglages intéressants.

[invitedfec7179]

Amélioration 1 : amélioration avec comparateur à hystérésis

Remarques préliminaires :

Attention : Par rapport au schémas précédent, V- n'est plus relié à la masse on a V-= - V+ et ajout de deux résistances R4 et R5
De plus : montage légèrement modifié ( certains composant ont été intervertis dans cette nouvelle version par rapport à l'ancienne pour un fonctionnement correcte du nouveau montage )
Ce qui n'est pas repris sur le schémas n'est pas modifier par rapport au schémas précédent ( on garde le transistor en montage émetteur commun la del etc...etc ... )

On corrige ainsi le premier problème : l'instabilité du montage "-Dans le cas ( particulier )où la luminosité est tel que RP varie entre RP > R2 et Rp < R2 ne serais-ce que d'un dixième d'ohm, la del clignote: donc montage peu stable et on peut accéder à certains réglages intéressants.

composants :

Idem que précédemment avec R4 et R5 en plus

Principe :


Tout d'abord le calcul ( oui c'est moche mais faut passer par là pour bien comprendre ^^ )

On a maintenant Uin+ =V1 ( Rp/(R2+Rp))*(R5/(R4+R5) + Us(R4/R4+R5) donc dépendant de Us

et Vin- = V1/2

De plus on a toujours

Us = V+ si Uin+ - Uin- > 0
donc Us= V+ si V1 ( Rp/(R2+Rp))*(R5/(R4+R5) + (V+)*(R4/R4+R5) - V1/2 > 0

=> V1(Rp/(R2+Rp)> (V1)* ( R5+R4)/ (2*R5) - (V+*(R4)/R5 )
et dans ce cas là on a basculement Us = V- pour V1(Rp/(R2+Rp) < (V1)* ( R5+R4)/ (2*R5) -( V+*)R4/R5 ( donc Pour Rp faible devant R2 on a V1(Rp/(R2+Rp) proche de 0. Donc en présence d'une importante luminosité c'est conforme au fonctionnement vu solution précédente car Us devient égale à V- (<0 donc le courant ne passe plus, ce qui éteint la del )


Us = V- si Uin+ - Uin- < 0
donc Us= V- si V1 ( Rp/(R2+Rp))*(R5/(R4+R5) + V-(R4/R4+R5) - V1/2 < 0
donc si V1 ( Rp/(R2+Rp))*(R5/(R4+R5) - V+(R4/R4+R5) - V1/2 < 0 ( car ici V+ = -(V-) mais valable ici que car alimentation symétrique des AOP !!!! )


=> V1(Rp/(R2+Rp)< (V1)* ( R5+R4)/ (2*R5) + V+*R4/R5
et dans ce cas là on a basculement Us = V+ pour V1(Rp/(R2+Rp) > (V1)* ( R5+R4)/ (2*R5) + V+*(R4)/R5 ( donc Pour Rp important devant R2 on a V1(Rp/(R2+Rp) environ égale à V1. Donc en présence d'une faible luminosité c'est conforme au fonctionnement vu solution précédente car Us devient égale à V+ ( > 0 donc le courant passe, ce qui allume la del )



Bon j'espère que je ne vous ais pas perdu et que j'ai été assez claire car ça c'était l'explication total du résultat simplifié qui ne vient que maintenant :

Pour résumer on à créer un comparateur à hystérésis a seuil non symétrique centré sur Vo = V1( R5+R4)/2*R5 et de seuils Vo + Vh et Vo -Vh avec Vh = (V+)* R4/R45


Le fonctionnement simplifié de notre montage devient :

Quand la del est allumé elle ne s'éteint que si Us devient égale à V- => si VE = V1 ( RP/R2+RP) devient inférieur à Vo -Vh (et donc qu'il fait jour car VE diminue avec Rp qui diminue quand il fait jour !)

et quand la del est éteinte elle ne s'allume que si Us devient égale à V+ => VE devient supérieur à Vo + Vh ( et donc qu'il fait nuit car VE augmente avec RP qui augmente quand la luminosité diminue ! )

(voir en pièce jointe Us en fonction de VE)

Avantages :

Notre montage est beaucoup plus stable
On peut jouer sur les résistances R4 et R5 afin de n'allumer la lumière que quand il fait vraiment nuit ( et pas quand un papillon passe devant ^^ ) et de l'éteindre que quand il fait vraiment jour ... en prenant Vh important de l'ordre de 1V
Mais on peut tout aussi bien rester sur les même caractéristiques que le premier montage ( enfin presque ) en prenant un rapport R5/ R4 très faible et on a Vo très proche de V1/2 de la solution précédente et des variations quasiment au même moment mais avec un fonctionnement beaucoup plus stable

Inconvénients

Si on cherche à faire un truc simple et que le réglage possible en jouant sur les valeurs de R4 et R5 ne nous intéresse pas, on commence vraiment à monter une usine à gaz un peu pour rien ( enfin ça dépend des applications qu'on fait bien entendu! ^^ ) d'autant plus qu'il faut de nouveau aliment l'ampli op avec V- = -(V+)

Remarques :
1)Toutes les remarques du poste précédent sont toujours valables
2) On ne doit préférer ce montage que dans le cas ou la stabilité qu'il apporte nous importe ou que l'on souhaite pouvoir régler l'allumage et l'extinction par 2 valeurs différentes. ( c'est ce qui explique pourquoi on peut être pousser vers ce montage plutôt que le précédent !)
3) Autre remarque: en enlevant les résistances R4 et R5 du schémas ci joint, on obtient exactement le même type de fonctionnement que celui décrit par le post précédent et ce malgré les petites modifications effectuées (ça se démontre, je le ferais si quelqu'un ne comprend pas pourquoi )


Vous pouvez ajoutez des commentaires ou des précisions pour compléter ( en respectant l'esprit de cette discussion ) voir des corrections si j'ai commis une erreur et des suggestions tant que cela est constructif .
Vous pouvez aussi me poser des questions ( mais je ne suis qu'un étudiant ) pour éclaircir certains points si nécessaire ( et de préférence par MP histoire de ne pas envahir la discussion mais que j'ajouterais ensuite ici si cela s'avère utile ! )

Merci de m'avoir lu et à bientôt !

Ps : annonce pour le prochain montage à venir : après avoir écouté vos commentaire et fais les corrections nécessaire j'essayerais aussi d'améliorer ce montage de manière à avoir V- à la masse !