Régulation température PT100 1/10 de degré

[invite55548c6f]

Bonjour,

Je souhaite réaliser une régulation de température à l'aide d'un tapis chauffant dans une boite de cuivre dans laquelle se trouve une carte électronique (qui n'a rien à voir).
La précision doit être au 1/10 de degré avec la meilleure dynamique possible. Je veux réguler à 50°C (+ ou - 0,1°C)

Pour réaliser une régulation au 1/10 avec une bonne dynamique, est-il obligatoire de mettre un correcteur PI ? PID ? Pouvez vous me proposer un schéma complet. J'ai à ma disposition une alim de labo, un transistor TIP141, une sonde de platine PT100. (rappel : pour 50°C => Rpt100 = 119,4 Ohms)
Mon autre question est : Faut-il utiliser un mode tout-ou-rien pour faire fonctionner le tapis chauffant, ou alors se servir du mode linéaire du transistor pour le maintenir à température constante ?

On peut peut-être commencer par un schéma synoptique, puisque la méthode de régulation n'est même pas encore déterminée.

Cordialement
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[DAUDET78]

1/ une régulation au dixième de degré, c'est un peu illusoire à cause des gradients de température
2/ pour faire un thermostat, une CTN est plus adaptée

PS : C'est quoi ta carte électronique? un quartz ?

[invite55548c6f]

Justement, je veux minimiser les gradients de température et garder une température constante (d'où la grande dynamique). Une régulation au 1/10 de degré est plutôt courante dans mon entreprise.
La carte électronique dans la boîte est une carte d'acquisition thermo-anémomètrique, qui va caractériser la vitesse dans des écoulements de type air/eau/helium liquide.
Nos mesures nous amènent à penser que la température des composants a une influence sur notre électronique : on observe des fluctuations de tensions aux alentours de 1µV => et ça on veut pas. A notre résolution, 1µV de dérive fait varier notre mesure de plusieurs cm/s.

Après avoir mis en oeuvre une régulation de température "test", je suis venu sur ce forum pour chercher des idées.

Voici mon schéma :



ps: je fixe R1=12k et R2 = peu importe, disons 1k
Les 2 suiveurs en entrée ne sont pas très importants pour le moment, je les ai mis là par défaut parce que je sais que ma consigne doit être isolée de mon impédance de sonde. J'ai réalisé ce schéma sur plaque test, mais je n'arrive pas à comprendre pourquoi ça marche ... je m'explique : je mets la sortie de mon comparateur en l'air, pour ne pas avoir la charge au moment des réglages. Je fixe donc mon seuil à environ 120mV sans problème, la tension aux bornes de ma sonde est d'environ 115mV (car 1mA dans celle-ci).
Ensuite je branche mon étage de sortie, l'alim débite alors 1,3A (le max) dans mon tapis. Celui-ci se met à chauffer. Tant que je ne mets pas la sonde sur le tapis, ça ne bouge pas. Jusque là, ça va.

Ensuite je place la sonde sous mon tapis bouillant, la résistance augmente jusqu'au seuil, et là le courant diminue, mon alim va réguler à environ 700mA ... Alors que normalement je fonctionne en tout en rien. L'alim devrait me délivrer 1,3A jusqu'au seuil, puis rien du tout (jusqu'à ce que la tension chute sur la sonde). Second problème, la tension de consigne varie simultanément avec la sonde à partir du moment où l'alim se met à réguler. Normalement le courant dans R2 et le potar devrait être fixe, or là suivant le courant débité par l'alim, mon seuil varie de la même manière que ma sonde. Lorsque je bouge le potar, alors le courant de régulation augmente, et au lieu de réguler à 700mA mon tapis, alors on varie, ça peut aller jusqu'à 1,3A.

Je ne comprends pas d'où viennent ces variations de courant dans mon étage de consigne et pourquoi mon transistor ne fait pas : saturé/bloqué/saturé/bloqué

Désolé c'est un peu compliqué.

Ce n'est pas que je ne veux pas faire un montage avec une CTN mais je suis encore en phase d'apprentissage, et avant de m'intéresser à la CTN, j'aimerais que la solution que j'ai commencée à explorer soit vraiment impossible. Déjà qu'au début de mes recherches je ne voulais pas mettre en oeuvre le mode bloqué/saturé parce que je trouvais le mode linéaire du transistor tip top pour ce que je voulais faire(finalement j'ai abandonné car manque de compétence), si je change encore de solution technologique, au final je résous jamais mes problèmes et je progresse pas. Voilà pourquoi je souhaiterais qu'on avance sur ce schéma en y rajoutant des correcteurs pourquoi pas....

[DAUDET78]

• Il n'y a aucune valeur des composants sur le schéma ......
• Il 'y a pas de symbole d'émetteur sur le TIP
• Je ne vois pas de condensateur de découplage

Quand on veut faire quelque chose de précis, on ne mélange pas la puissance et la mesure. Ta référence et la PT100 doivent être alimentées par une référence de tension (pas le 13V de chauffage !)

PS : Inspire toi de ma réponse #12 http://forums.futura-sciences.com/el...ant-pt100.html

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite55548c6f]

Le transistor est de type darlington NPN (TIP141) http://www.datasheetcatalog.org/data...onics/4132.pdf
Rb fait 1k Ohms, mais ça reste encore à définir, j'ai mis ça provisoirement pour mes tests. Le potar fait 500 Ohm mais aucune importance, c'est juste pour fixer ma consigne à la bonne valeur.
Les autres résistances sont données justement en dessous de mon schéma réponse #3.

Les condensateurs de découplages ne sont pas présents sur mon schéma ni sur ma plaque test, je les rajoute toujours une fois le schéma validé. Ils sont inutiles lors de phase de test c'est juste pour protéger d'une surtension il me semble ?

Je m'occupe du sujet que vous m'avez invité à regarder dès que j'ai du temps, en attendant je suis tout ouïe...

ps: j'ai essayé de mettre une deuxième alim de labo sur mon étage de puissance (le tapis et le transistor) en ayant relié les masses avec l'alim qui s'occupe d'alimenter le reste : le résultat est le même, dès que l'étage puissance réclame du courant (basculement du comparateur), alors je dois avoir un appel de courant par la masse, qui me fait varier mon courant dans mon étage sonde et consigne.

[DAUDET78]

Ils sont inutiles lors de phase de test c'est juste pour protéger d'une surtension il me semble ?

Ben voyons .... on met les condensateurs de découplage uniquement pour faire de la déco !

[invite55548c6f]

Ça c'est constructif ! Expliquez dont si vous en avez l'envie. Peut-être que j'ai mal compris et que je parlais d'un autre type de condos. Moi je parlais des condos que je mets sur toutes les alimentations de mes CI (sur le routage ils sont carrément sous le composant pour être le plus efficace possible en cas de surtension (valeur=47nF)). Je ne sais pas si c'est de ceux là que vous parlez, mais c'est sur que si vous m'en dites pas mieux, on n'avancera pas correctement.

Bon, voici mon nouveau schéma plus propre. Il fonctionne mais pas comme je le souhaiterais encore. C'est à dire que lorsque je fixe une tension de consigne (correspond à une certaine température du tapis) celle-ci varie pendant que mon courant dans le tapis se stabilise.



Exemple je fixe 120mV sur "V-", à partir du moment où la sonde arrive aux alentours de 120mV (rappel : 1mA dans la sonde à 20°C), le tapis se régule en température et ma consigne passe aux alentours de 160mV bien que je n'ai rien touché. C'est juste le fait que l'étage puissance réclame du courant. J'ai vérifié, l'alim n'est pas en saturation.

Ce que je me demande, c'est faut-il mettre un générateur de courant dans l'étage consigne et sonde pour que ceux-ci ne varient pas d'un poil même pendant la stabilisation du courant dans le tapis (du type LM317). Ou alors le phénomène serait le même sachant que l'appel de courant se fait par la masse je crois. Ce n'est pas très clair pour moi

[DAUDET78]

pour être le plus efficace possible en cas de surtension (valeur=47nF)). Je ne sais pas si c'est de ceux là que vous parlez, mais c'est sur que si vous m'en dites pas mieux, on n'avancera pas correctement.

Moi, je ne suis pas là pour faire les réponses .... mais pour que tu cherches !
En quoi un condensateur de 47 nF protégerait d'une surtension ? produite par qui ?

[invite55548c6f]

Vous avez raison, ils sont là pour lisser la tension d'alim et d'éventuelles petites dérives avant d'alimenter les composants, m'a-t-on dit (les condos de 47nF).

Et sinon concernant le LM317 pour gérer le courant dans mon étage sonde et consigne ? Cela résoudrait-il le problème ? Parce qu'au niveau de ma pt100 actuellement, j'ai la résistance qui varie en fonction de la température, le courant qui varie en fonction du courant demandé sur l'étage puissance, du coup il est impossible d'étalonner la tension donc impossible de savoir la température du tapis.

[DAUDET78]

Le LM317 ne peux pas réguler un courant de moins de 10 mA .....
En #4 , tu as un lien. J'ai donné un schéma qui permet de réguler le courant .

PS : Les condensateur de découplage permettent de diminuer l'impédance dynamique des fils d'alimentation. Ce qui permet aux ampliOP de ne pas osciller (peut être !) et aux circuits numériques de pomper des courants de pointe sans effondrer les alimentations

[invite55548c6f]

Je ne comprends pas du tout votre schéma posté dans le lien #4.

Le voici :



On veut fixer une tension de seuil de basculement sur l'ampli de telle manière à conduire un courant ou non dans la pt100. Mais en quoi ce courant est plus stable ? Les variations de la résistance pt100 induiront les mêmes variations de courant que dans le schéma déjà établi non ? Par ailleurs, le transistor semble toujours saturé, quelle est l'utilité ?

Admettons que ce système soit adéquat, il faut que je l'englobe dans mon précédent schéma à la place de mon étage pt100 uniquement ?

[invite55548c6f]

up (comme daudet rentre de vacances)

[DAUDET78]

On compare la tension du TL431 à la tension aux bornes de R (qui est l'image du courant qui circule dans la PT100 Ie=Ib+Ic)
Ceci amène à avoir plus ou moins de conduction du NPN qui n'est jamais saturé mais en fonctionnement linéaire.

Et si on fait le même montage avec la même TL431 et une résistance de charge de 100 ohm
La tension différentielle entre la PT100 et la résistance est de la forme V=K*T (en supposant que la PT100 est parfaite)
Le coefficient K ne dépend que du générateur de courant.

Astuce suprême : Tu utilises un ADC pour lire la tension différentielle ? Qui donne une sortie en fonction d'une tension de référence? donc tu utilises la même tension de référence pour tout alimenter et tu remplaces le TL431 par une simple résistance que je te laisse calculer

[invite55548c6f]

Ok je comprends mieux.

Qu'entendez vous par ADC ? Convertisseur A/N ?

Je souhaite que mes 2 étages sonde et consigne soient indépendants des variations de courant dans la charge. Donc si je remplace mon étage pt100 par votre schéma avec les bonnes résistances, comment empêcher les variations de courant dans mon étage consigne ?

[DAUDET78]

comment empêcher les variations de courant dans mon étage consigne ?

Tu relis mon message #13

[invite55548c6f]

En référence à mon schéma post #11 :

La tension sur la patte 2 de mon ampli OP (OP27 et non LM324) est comparée à la patte 3 de l'ampli OP qui est (Vcc-VR)=Vpt100 <== Ok j'ai compris

On compare la tension du TL431 à la tension aux bornes de R (qui est l'image du courant qui circule dans la PT100 Ie=Ib+Ic)
Ceci amène à avoir plus ou moins de conduction du NPN qui n'est jamais saturé mais en fonctionnement linéaire.

==> Ça j'ai compris également

Et si on fait le même montage avec la même TL431 et une résistance de charge de 100 ohm
La tension différentielle entre la PT100 et la résistance est de la forme V=K*T (en supposant que la PT100 est parfaite)
Le coefficient K ne dépend que du générateur de courant.

Astuce suprême : Tu utilises un ADC pour lire la tension différentielle ? Qui donne une sortie en fonction d'une tension de référence? donc tu utilises la même tension de référence pour tout alimenter et tu remplaces le TL431 par une simple résistance que je te laisse calculer

==> Là je comprends pas. Ce que j'ai surligné en rouge n'est pas clair et je ne vois pas ce que vient faire la résistance de charge de 100 Ohms dans ce schéma ?? De plus, ce que vous appelez générateur de courant est votre montage dans son ensemble ou l'alimentation Vcc qui délivre le courant ? Si je devais lire la tension entre la patte 2 et 3 de mon AOP alors j'utiliserais un nanovolmètre classique.
Pour calculer la résistance à la place du TL431 normalement aucun soucis si je savais quelle tension appliquer sur ma patte 3 pour avoir 1mA FIXE dans ma pt100.

[invite55548c6f]

Pour ceux que ça intéresse : Le montage en tout ou rien n'était absolument pas stable, très peu fiable, et ne fonctionnait pas à cause de la tension sur la masse (due aux gros courants).


J'ai opté pour tout autre chose : Une amplification différentielle entre la sonde et une consigne pour venir piloter le transistor .... ça marche du tonnerre ! On a un afficheur numérique de chez "redlion" et on est stable à environ 5/100 de degré.


Voici le schéma

[invite247a94a5]

Pour ceux que ça intéresse : Le montage en tout ou rien n'était absolument pas stable, très peu fiable, et ne fonctionnait pas à cause de la tension sur la masse (due aux gros courants).

De quel schéma tu parles ? Si tu parles de la boucle de courant constant avec le 1mA fixe dans la PT100, je l'ai réalisé et il marche.
C'est vrai qu'il n'est pas à 0.1°C près par contre et qu'il est un peu instable... xD Je vais regarder ton schéma

[invite55548c6f]

je parle du schéma en réponse #7. Dès que le tapis réclamait du courant, une tension de plusieurs dizaines de millivolts se créait aux différents points de masse du circuit, ce qui remontait mes potentiels aux bornes de la sonde et de mon potar de consigne. du coup la tension fixée changeait, on ne pouvait même pas savoir à quelle température était la sonde à moins d'avoir un ampermètre en série