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Led alimentée en tension non-constante



  1. #1
    fuze188

    Led alimentée en tension non-constante


    ------

    Bonjour,

    Pour un problème de physique, j'aurais besoin d'utiliser une led qui doit tolérer une tension maximale d'utilisation = 5x la tension minimale :/

    Problème : sur les sites ils parlent souvent de différence de tension faible pour ce type de lampes. la plus importante que j'ai trouvée était de 3V à 4,5 ... Je suis donc très loin des 5x nécéssaires à ma dynamo :/

    est ce que vous auriez entendu parler de led qui tolèrent une différence de tension plus importante ?




    Pour situer le contexte (et pour les plus assidus) :

    il nous a été demandé de dimensionner une dynamo de vélo en utilisant des leds

    Notre système est composé d'une séries d'aimant fixé sur le moyeu de la roue avant et tournant à la même vitesse angulaire que la roue.
    le courant alimentant la LED est quant à lui induit par une boucle de surface = à celles des aimants, fixée au cadre.
    (le montage a été conseillé par nos assistants ... même si leur info se sont déjà souvent révéler fausses)

    en utilisant les formules de flux et de force électromotrice j'obtiens
    flux = d(B.A.cos alpha)/dt
    et la f.e.m. = d(flux)/dt

    au final je trouve que la f.e.m. = B.L(largeur de mes aimants).v(vitesse de déplacement des aimants par rapport à la boucle)
    on utilise ensuite un redresseur de tension pour ne garder que les tension positives (valeur constante pour vitesse de rotation constante)

    Le problème est que la dynamo doit pouvoir fonctionner àpd 8km/h et que la vitesse limite d'utilisation est de 40km/h

    => vitesse max=5xvitesse min.

    comme la tension = f.e.m. est directement proportionnele à la vitesse, j'ai besoin d'utiliser une led qui doit tolérer une tension maximale d'utilisation = 5x la tension minimale :/




    Merci

    -----

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  3. #2
    DAUDET78

    Re : Led alimentée en tension non-constante

    Problème classique ... mettre un générateur de courant pour alimenter la LED, par exemple.
    J'aime pas le Grec

  4. #3
    PA5CAL

    Re : Led alimentée en tension non-constante

    Bonsoir

    Il semble que dans ton projet, tu partes du principe que la dynamo est parfaite.

    En pratique, sur les vélos on utilise généralement des dynamos à noyau saturé, qui fournissent une tension variant peu sur une grande plage de vitesse. On obtient une pré-régulation grossière, mais suffisamment efficace pour pouvoir alimenter directement des ampoules à incandescence.

    De plus, l'ajout de certains montages électroniques simples permet d'agrandir la plage de vitesse (afin de commencer à bénéficier d'un éclairage à plus basse vitesse) et de réduire la variation de tension (pour limiter les différences de luminosité et ménager les lampes à grande vitesse).

    Là-dessus on peut venir greffer un régulateur de courant (comme celui évoqué par DAUDET78) pour alimenter des leds, sans devoir prévoir une plage de tension d'entrée démesurée.


    En effet, si tu souhaites utiliser une dynamo relativement parfaite avec un simple régulateur électronique statique, alors c'est ce dernier qui devra dissiper toute la puissance excédentaire produite au-delà de la vitesse minimale requise pour allumer la led.
    Dernière modification par PA5CAL ; 08/12/2012 à 22h16.

  5. #4
    bobflux

    Re : Led alimentée en tension non-constante

    > En pratique, sur les vélos on utilise généralement des dynamos à noyau saturé,
    > qui fournissent une tension variant peu sur une grande plage de vitesse

    Sont proportionnelles à la vitesse :

    - la fréquence
    - la tension à vide

    Il se trouve que l'inductance de la "dynamo" est à peu près de la bonne valeur pour que son impédance (qui croît avec la fréquence, car c'est dans la nature des choses pour une inductance) compense l'augmentation de la tension à vide, le résultat étant un truc qui ressemble à peu près à une source de courant constant, à partir d'une certaine vitesse (genre 6-8 km/h), et dans une charge adaptée (ampoule 6V 3W).

    > la vitesse limite d'utilisation est de 40km/h

    lol

    > comme la tension = f.e.m. est directement proportionnele à la vitesse

    la tension à vide néglige l'impédance du générateur.
    la tension en charge, non.

    > j'ai besoin d'utiliser une led qui doit tolérer une tension maximale d'utilisation = 5x la tension minimale :/

    Non, tu mets un pont de diodes, une capa, une LED et une résistance, et le courant ne dépassera jamais 600mA pour une "dynamo" 6v 3w, à cause de l'inductance.
    Il faut que la LED supporte le courant max de la dynamo. Une LED de 3W convient.Si tu tiens absolument à utiliser une LED de 1W, il faudra un régulateur shunt, ce qui serait idiot, la lumière étant plus utile que la chaleur...

    Mettre une régulation comme suggéré est une erreur* : si tu ne consommes pas tout le courant produit avec un dispositif qui limite la tension (comme ... une LED blanche de 3W qui limitera la tension à 3-3.5V environ) alors la tension augmentera jusqu'à griller le circuit.

    *=(sauf si tu sais ce que tu fais...)
    Dernière modification par bobflux ; 08/12/2012 à 22h25.

  6. #5
    PA5CAL

    Re : Led alimentée en tension non-constante

    Toutefois, même avec une dynamo sans saturation et à aimants permanents, on peut toujours améliorer le rendement global de l'alimentation de leds en utilisant des circuits plus complexes, comme par exemple un régulateur à découpage, une commutation de bobines (nécessite un transformateur ou une segmentation des bobines de la dynamo) ou une commutation de multiplicateurs de tension en échelle.

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #6
    PA5CAL

    Re : Led alimentée en tension non-constante

    Citation Envoyé par bobfuck Voir le message
    le résultat étant un truc qui ressemble à peu près à une source de courant constant, à partir d'une certaine vitesse (genre 6-8 km/h), et dans une charge adaptée (ampoule 6V 3W).
    Ce qui revient à dire, comme je l'ai indiqué, que la tension varie peu sur la plage de vitesse d'utilisation, que la charge soit une lampe à incandescence ou une lampe à led. Non ?


    Citation Envoyé par bobfuck Voir le message
    Mettre une régulation comme suggéré est une erreur* : si tu ne consommes pas tout le courant produit avec un dispositif qui limite la tension (comme ... une LED blanche de 3W qui limitera la tension à 3-3.5V environ) alors la tension augmentera jusqu'à griller le circuit.

    *=(sauf si tu sais ce que tu fais...)
    Si on ne consomme pas le courant, on se retrouve dans le pire des cas avec la tension à vide de la dynamo, qui est limitée par la vitesse. Comme c'est le dimensionnement à prévoir pour le circuit dans une conception sérieuse, il n'y a pas vraiment de raison de finir par griller ce dernier.

    (Mais c'est peut-être ce que tu entends par "sauf si tu sais ce que tu fais...") [EDIT: tu as modifié ton message dans l'intervalle]
    Dernière modification par PA5CAL ; 08/12/2012 à 22h40.

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  10. #7
    bobflux

    Re : Led alimentée en tension non-constante

    Citation Envoyé par PA5CAL Voir le message
    on peut toujours améliorer le rendement global de l'alimentation de leds en utilisant des circuits plus complexes
    Tu n'amélioreras pas le rendement (sauf avec un redressement synchrone éventuellement), mais tu pourras avoir plus de puissance.

    Citation Envoyé par PA5CAL Voir le message
    Ce qui revient à dire, comme je l'ai indiqué, que la tension varie peu sur la plage de vitesse d'utilisation, que la charge soit une lampe à incandescence ou une lampe à led. Non ?
    Oui, à condition de faire attention à la charge : il faut qu'elle puisse absorber tout le courant fourni par la dynamo, tout en limitant la tension.

    Citation Envoyé par PA5CAL Voir le message
    Si on ne consomme pas le courant, on se retrouve dans le pire des cas avec la tension à vide de la dynamo, qui est limitée par la vitesse. Comme c'est le dimensionnement à prévoir pour le circuit dans une conception sérieuse, il n'y a pas vraiment de raison de finir par griller ce dernier.
    Si, parce que si tu veux concevoir un montage robuste, tu te retrouves avec une tension à vide de 80V en faisant le mariole dans une descente, et la sélection des composants devient un problème épineux. Tu te retrouves avec des MOS 100V non optimisés pour le cas le plus fréquent, qui est entre 10 et 20 volts, par exemple.

    Limiter la tension est bien plus simple. Si besoin, on peut court-circuiter la dynamo. Il y a environ 1 ohm de résistance dedans, donc elle dissipera 0.5 W... c'est négligeable.

    De plus, il est souhaitable de ne pas avoir de tension supérieure à 30V qui se balade dans des fils sur un vélo, sait-on jamais...

  11. #8
    PA5CAL

    Re : Led alimentée en tension non-constante

    Citation Envoyé par bobfuck Voir le message
    Tu n'amélioreras pas le rendement (sauf avec un redressement synchrone éventuellement), mais tu pourras avoir plus de puissance.
    Si. Ce que j'indique ici, c'est qu'on peut améliorer le rendement en consommant en sortie de dynamo une puissance proche de ce qui est réellement nécessaire pour éclairer, au lieu de consommer une puissance prédéterminée par la vitesse et de dissiper ce qui n'est pas utilisé par la lampe sous forme de chaleur dans un régulateur de courant statique.

    Le résultat est que la dynamo freine moins le pédalage.

    Citation Envoyé par bobfuck Voir le message
    Oui, à condition de faire attention à la charge : il faut qu'elle puisse absorber tout le courant fourni par la dynamo, tout en limitant la tension.
    Même si c'est ça dans le fond (certains diraient que « ce n'est pas faux »), la façon de le présenter me gêne quand même une peu, parce qu'à mon sens elle nous éloigne des points importants pour la conception d'un système efficace.

    Citation Envoyé par bobfuck Voir le message
    Si, parce que si tu veux concevoir un montage robuste, tu te retrouves avec une tension à vide de 80V en faisant le mariole dans une descente, et la sélection des composants devient un problème épineux.
    Lorsque je parlais de dimensionnement correct et de conception sérieuse, je pense en tout premier lieu au fait de ne pas choisir un transistor qui claque avant d'atteindre le maximum attendu. Pour ma part, j'évalue la limite nettement au-dessus de 80V. Mais on est en 2012, et cela n'est plus un problème épineux depuis longtemps.
    Dernière modification par PA5CAL ; 09/12/2012 à 01h23.

  12. #9
    PA5CAL

    Re : Led alimentée en tension non-constante

    Citation Envoyé par bobfuck Voir le message
    De plus, il est souhaitable de ne pas avoir de tension supérieure à 30V qui se balade dans des fils sur un vélo, sait-on jamais...
    C'est pourtant ce qui peut déjà se passer en temps normal. Sauf que là, si l'on se débrouille bien, ça ne sort plus du boîtier électronique branché derrière la dynamo. Il y a donc même un léger mieux par rapport au système basique.

  13. #10
    DAUDET78

    Re : Led alimentée en tension non-constante

    Citation Envoyé par PA5CAL Voir le message
    En pratique, sur les vélos on utilise généralement des dynamos à noyau saturé, qui fournissent une tension variant peu sur une grande plage de vitesse. On obtient une pré-régulation grossière, mais suffisamment efficace pour pouvoir alimenter directement des ampoules à incandescence.
    Pour votre info, on ne parle pas d'une dynamo de vélo classique..... mais bel et bien d'un alternateur en bonne et due forme
    Citation Envoyé par fuze188 Voir le message
    Notre système est composé d'une séries d'aimant fixé sur le moyeu de la roue avant et tournant à la même vitesse angulaire que la roue.
    le courant alimentant la LED est quant à lui induit par une boucle de surface = à celles des aimants, fixée au cadre.
    J'aime pas le Grec

  14. #11
    PA5CAL

    Re : Led alimentée en tension non-constante

    Exact. Dans mon post #3, je voulais rappeler l'intérêt d'utiliser un noyau saturé, comme on le fait sur les dynamos de vélo. Mais la discussion nous a amené un peu loin des préoccupations de fuze188 s'il ne compte pas en utiliser.

  15. #12
    PA5CAL

    Re : Led alimentée en tension non-constante

    Mes suggestions du post #5 restent toutefois valables pour éviter de consommer 5 fois plus de puissance à vitesse maxi qu'à vitesse mini.


    Pour rappel (parce que l'énoncé du sujet semble suggérer une méconnaissance de la question) :
    - une led s'alimente en courant,
    - la tension qui apparaît à ses bornes varie relativement peu lorsque ce courant évolue,
    - la tension indiquée par le constructeur est la valeur observée pour le courant nominal,
    - les limites données par le constructeur concernent le courant et non pas la tension,
    - les tensions observée dépendent de la technologie et du niveau de courant, mais restent finalement dans une plage assez réduite.

    En ce qui concerne les leds visibles, la plage s'étend des leds rouge de 1,5V sous 2mA (≈1,8V sous 30mA) aux leds bleues de 3,8V sous 1500mA (≈3,2V sous 50mA), plus ou moins une tolérance de 20% sur la tension selon les lots de fabrication.

    Il ne faut donc pas s'attendre à des miracles en ce qui concerne l'obtention de tensions de fonctionnement élevées : la seule possibilité est la mise en série des leds, ce qui malheureusement augmente dans le même temps la tension minimale de fonctionnement.


    Bref, comme la tension d'utilisation est pratiquement constante, si l'on souhaite réduire le gaspiller l'énergie dans un régulateur statique lorsque la tension du générateur varie, il faut recourir à un convertisseur qui abaisse la tension quand elle est trop élevée et/ou l'augmente quand elle est trop faible.
    Dernière modification par PA5CAL ; 09/12/2012 à 10h39.

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  17. #13
    bobflux

    Re : Led alimentée en tension non-constante

    Je parle de "dynamo" de moyeu, il s'agit en fait d'un alternateur de type "claw pole", voici une vue éclatée :

    http://techdocs.shimano.com/media/te...9830637958.pdf

    La "dynamo" qui va sur le pneu, c'est un autre sujet, d'ailleurs ça ne sert pratiquement à rien...

    Citation Envoyé par PA5CAL Voir le message
    Si. Ce que j'indique ici, c'est qu'on peut améliorer le rendement en consommant en sortie de dynamo une puissance proche de ce qui est réellement nécessaire pour éclairer
    Ah, OK. Ce n'est pas intéressant en pratique.

    De jour, on coupe l'éclairage. On peut court-circuiter la "dynamo" ou la laisser en circuit ouvert, ça ne change pas grand chose au niveau du freinage.

    De nuit, plus on va vite, plus on veut de lumière. Donc on ne cherche pas à économiser les watts mécaniques...

    Avec un système simple (pont - capa - résistance - led de 3W), à partir d'environ 8 km/h, la LED prend grosso modo 500mA et le courant reste constant quelle que soit la vitesse. La puissance électrique consommée aussi, donc, en première approximation, le freinage aussi. La résistance sert uniquement à éviter le clignotement de la LED qui est gênant, pas à limiter le courant. C'est la principale source de pertes, avec les diodes.

    >, au lieu de consommer une puissance prédéterminée par la vitesse et de dissiper ce qui n'est pas utilisé par la lampe
    > sous forme de chaleur dans un régulateur de courant statique.

    Je ne comprends pas cette histoire de régulateur de courant statique. Avec le montage simple du dessus, le régulateur de courant est l'inductance de la "dynamo".

    Si on souhaite plus de puissance (à condition de rouler vite), il faut un convertisseur à découpage, mais piloté de façon à adapter la puissance consommée en fonction de ce qui est disponible. Un genre de MPPT, en somme.

    > Le résultat est que la dynamo freine moins le pédalage.

    C'est négligeable, et puis, sans lumière, la nuit, on roule beaucoup moins vite...

    > Bref, comme la tension d'utilisation est pratiquement constante, si l'on souhaite
    > gaspiller l'énergie dans un régulateur statique lorsque la tension du générateur varie

    Si la charge est une LED adaptée, la tension de sortie est à peu près constante, puisque la "dynamo" se comporte comme une source de courant... il n'y a pas besoin de régulateur, sauf si on veut extraire plus que la puissance réglementaire.

    > Lorsque je parlais de dimensionnement correct et de conception sérieuse, je pense en tout premier lieu au fait de ne pas
    > choisir un transistor qui claque avant d'atteindre le maximum attendu. Pour ma part, j'évalue la limite nettement au-dessus de 80V.
    > Mais on est en 2012, et cela n'est plus un problème épineux depuis longtemps.

    OK, ok...

    Conçois donc un convertisseur à découpage avec les caractéristiques suivantes :

    - entrée: alternatif (10 Hz minimum, plus si on va plus vite), 7V minimum
    - sortie 2 LED blanches, contrôle de 0 à 10W
    - rendement > 95% à puissance max
    - surface 3 cm² pour le circuit + autant pour la capa de lissage
    - prix raisonnable (moins de 10€ de pièces en quantité unitaire)

    Si tu y arrives avec une tension de 100V max en entrée (particulièrement pour faire rentrer le condo de lissage de 4700µF dans les 2*3cm), je te tire mon chapeau
    Dernière modification par bobflux ; 09/12/2012 à 20h53.

  18. #14
    PA5CAL

    Re : Led alimentée en tension non-constante

    Citation Envoyé par bobfuck Voir le message
    Je ne comprends pas cette histoire de régulateur de courant statique. Avec le montage simple du dessus, le régulateur de courant est l'inductance de la "dynamo".
    Ce régulateur de courant statique, c'est le système de limitation du courant de la led, qui fixe très précisément la valeur de ce dernier quelle que soit la tension disponible, dès lors qu'elle devient suffisante.

    Un tel régulateur permettrait par exemple de maintenir la luminosité d'une led 3,6V constante pour une tension de dynamo variant de 4,5V† à 25V (ce que demande fuze188) ou plus.

    † : dans le cas d'une source de courant à MOSFET de puissance+bipolaire de référence et contre-réaction.

    Les caractéristisques des leds étant plutôt imprécises, cette régulation/limitation de courant est infinimient plus efficace que ce que peut réaliser une dynamo théoriquement adaptée a priori.


    > Le résultat est que la dynamo freine moins le pédalage.

    C'est négligeable, et puis, sans lumière, la nuit, on roule beaucoup moins vite...
    C'était surtout pour faire comprendre sur quoi l'économie d'énergie portait. Dans le cas présent, l'intérêt est plutôt dans la réduction de la dissipation thermique dans les composants électroniques.

    J'admets que pour allumer seulement une lampe à leds de 5W avec une dynamo courante, la différence n'est pas grande pour les molets du l'utilisateur.

    En revanche, la remarque s'applique aussi lorsque le vélo est équipé d'une dynamo à noyau non saturé et contient des équipements qui consomment quelques dizaines de watts (sonorisation, radiocom, ordinateur, recharge de batteries...). Sans l'optimisation indiquée, on peut alors gaspiller une centaine de watts à allure moyenne, ce qui conduit à perdre entre le tiers et la moitié de la motricité moyenne d'un cycliste amateur. Et là on peut ressentir très nettement la différence.
    Dernière modification par PA5CAL ; 09/12/2012 à 23h23.

  19. #15
    PA5CAL

    Re : Led alimentée en tension non-constante

    Citation Envoyé par bobfuck Voir le message
    particulièrement pour faire rentrer le condo de lissage de 4700µF dans les 2*3cm
    Quand je parlais d'une conception correcte, ça incluait également ce point. On ne choisit pas ce que sera le système a priori et au petit bonheur la chance pour ensuite se plaindre qu'il ne se plie pas aux contraintes qu'on s'était fixé.

    Lorsque la place est trop limitée pour insérer de gros condensateurs de lissage, on règle le problème autrement. Ce ne sont pas les solutions qui manquent.

    S'agissant d'un système d'éclairage, on n'a pas besoin de garantir la continuité du courant, et on peut se passer de lissage dès que la dynamo atteint une vitesse acceptable, correspondant à une dizaine de hertz (la fréquence est doublée par le redressement double alternance).

    Et lorsqu'on a besoin d'assurer la continuité de l'alimentation pour une raison ou pour une autre, on peut par exemple avoir recours à une dynamo polyphasée, ou à une batterie rechargeable (avec une protection simple contre les surtensions pour le cas où elle serait à plat), ou encore déporter les capas de lissage au niveau de l'appareil à alimenter.
    Dernière modification par PA5CAL ; 10/12/2012 à 01h04.

  20. #16
    bobflux

    Re : Led alimentée en tension non-constante

    Pour revenir au sujet original :

    Citation Envoyé par fuze188 Voir le message
    il nous a été demandé de dimensionner une dynamo de vélo en utilisant des leds
    Notre système est composé d'une séries d'aimant fixé sur le moyeu de la roue avant et tournant à la même vitesse angulaire que la roue.
    le courant alimentant la LED est quant à lui induit par une boucle de surface = à celles des aimants, fixée au cadre.
    (le montage a été conseillé par nos assistants ... même si leur info se sont déjà souvent révéler fausses)
    Il faudrait savoir si il s'agit d'une dynamo de moyeu, ou bien d'un truc pourri style reelight.

    Lien : http://www.reelight.com/

    Comparaison des deux générateurs :

    1) "dynamo" de moyeu :

    Le flux de l'aimant est dirigé via des "griffes" en tôle sur la bobine, ce qui inverse le flux dans la bobine au passage de chaque "griffe". On voit bien la construction sur cette machine :

    http://en.wikipedia.org/wiki/Fileynamo.JPG

    En général, on a 28 pôles (parfois 24), donc avec 1 tour de roue par seconde, on obtient du 14 Hz. Le même aimant sert pour tous les pôles, donc il peut être gros et puissant. L'entrefer est étroit, car les tolérances sont petites (usinage, jeu des roulements).

    On peut récupérer une puissance réellement utile (5 km/h = 1W, un peu plus vite=3W, et à 25-30 km/h, beaucoup plus avec un peu de persuasion).
    C'est un éclairage qui permet de voir.
    Par exemple, avec 10W et une bonne optique, rouler de nuit à 60 km/h dans une descente ne pose aucun problème. Avec 1W (ou une optique pourrie) il faudra rouler beaucoup plus lentement.

    2) Système type reelight

    L'aimant est fixé sur les rayons et la bobine sur le cadre.

    - L'aimant ne sert qu'une seule fois par tour (à moins d'en mettre sur tous les rayons)
    - L'entrefer est large, car les tolérances sont élevées (fixé à la main, roue potentiellement voilée, etc), donc le flux est faible.

    Ce type de système allume péniblement UNE LED "haute luminosité" de 10mA, et encore, pas de façon continue, la puissance est parfaitement minable. C'est beaucoup moins performant qu'un piou piou carouf à 3€ à 2 piles AAA.
    De nuit, quand un vélo équipé de ce type de gadget est devant, la réflexion de mon phare sur ses catadioptres est plus lumineuse que la pauvre reelight rouge fixée sur le cadre.
    De plus, ce machin est en général fixé bas, près du moyeu, donc quand le vélo est derrière un obstacle (voiture, etc), il est invisible.

    C'est un gadget dangereux, car après avoir payé ses 30€ pour ce gadget, le mec se croit en sécurité et dispensé de gilet jaune... alors qu'il est à peu près invisible.

    Donc, si ton projet concerne un truc de ce genre, tu risques de devoir faire ta démonstration dans le noir pour qu'on voit quelque chose, et de finir frustré... fais donc un peu de lobbying, ou achète une roue avec un moyeu dynamo 3N30 (t'en as pour moins de 60€) que tu mettras sur ton vélo après, ça sera autrement plus utile !

    Quand je parlais d'une conception correcte, ça incluait également ce point. On ne choisit pas ce que sera le système a priori et au petit bonheur la chance pour ensuite se plaindre qu'il ne se plie pas aux contraintes qu'on s'était fixé.
    Habituellement tes posts inspirent le respect, mais là tu commences à délirer.

    Toute conception implique un cahier des charges (pas forcément gravé dans le granit d'ailleurs, parfois on trouve un moyen de faire mieux facilement), et un choix entre un certain nombre de compromis (c'est pas moi qui vais t'apprendre ça).

    des équipements qui consomment quelques dizaines de watts (sonorisation, radiocom, ordinateur, recharge de batteries...). Sans l'optimisation indiquée, on peut alors gaspiller une centaine de watts à allure moyenne
    Oui, mais là, on est à des années lumières du cahier des charges original qui est d'allumer un éclairage...

    Ce régulateur de courant statique, c'est le système de limitation du courant de la led, qui fixe très précisément la valeur de ce dernier quelle que soit la tension disponible, dès lors qu'elle devient suffisante.
    Faire ça complique le produit tout en diminuant ses performances, donc j'élimine purement et simplement cette ligne du cahier des charges (où d'ailleurs elle ne figurait pas) pour la remplacer par "éclairer en fonction de la puissance disponible avec le moins possible de pertes". On dégage donc toute limitation de courant... et tout élément dissipatif, et on choisit la "dynamo" pour que sa puissance soit adaptée, ie, une dynamo moyeu de 3W (ça tombe bien), pas un moteur brushless de 200W utilisé en générateur...

    S'agissant d'un système d'éclairage, on n'a pas besoin de garantir la continuité du courant, et on peut se passer de lissage dès que la dynamo atteint une vitesse acceptable, correspondant à une dizaine de hertz.
    Le clignotement est extrêmement gênant. Même le PWM à 80 Hz de mon ancien phare créait des effets stroboscopiques pénibles (distraction, temps de réaction non optimum, etc). À 10 m/s un clignotement à 100 Hz transforme le petit caillou dans le virage en pointillés et le rend beaucoup plus difficile à éviter. De plus, celui qui arrive en face ne te remerciera pas. C'est à éviter absolument.

    Pour revenir au schmilblick, voici un schéma synoptique qui marche :

    hppscan15.jpg
    Dernière modification par bobflux ; 10/12/2012 à 10h04.

  21. #17
    bobflux

    Re : Led alimentée en tension non-constante

    C'est un schéma très simplifié du montage qui est sur mon vélo.

    On a notre alternateur, suivi par un redresseur (4 schottky) et une capa de lissage (par exemple 4700µF 40V) qui va permettre une absence de clignotement même à faible vitesse.

    Pour éviter les surtensions, un comparateur surveille la tension, et court-circuite le générateur via les 2 MOS en parallèle sur les diodes du bas lorsqu'elle dépasse un certain seuil. Il faut un peu d'hystérésis, ou un monostable, pour éviter des oscillations trop rapides qui se traduiront par des vibrations dans le guidon. La résonance mécanique du machin est dans les 30-50 Hz (ça dépend du vélo), donc lorsque la limitation est active, je conseille une fréquence maximum de 10 Hz pour la commutation des MOS. Il faut calculer l'hystérésis, ou le monostable, pour le respecter.

    Cette limitation de tension fonctionne très bien en pratique (sauf que le comparateur est en soft dans un uC) et génère très peu de freinage.

    On peut aussi être plus "roots" et mettre un relais, mais bof.

    L'avantage est bien sûr de pouvoir faire le reste du circuit avec des composants standard 30-40V, ce qui permet de dénicher des MOS et des DC-DC modernes et performants.

    > Lorsque la place est trop limitée pour insérer de gros condensateurs de lissage, on règle le problème autrement.

    Oui, voir plus haut

    Pour ce qui est de la LED, on a plusieurs options :

    1) Une luminosité à peu près constante (version simple)

    Dans ce cas, la protection anti surtension est inutile : pont de diode, capa 4700µF 16V, LED de 3W et une résistance de 2 ohms, c'est tout. La LED fait régulateur shunt, et la résistance lisse le courant de concert avec la capa. Testé, ça fonctionne. Bien sûr, on ne dépasse pas 1.5W (courant max = 500mA). Mettre plus de LED en série empêche le truc de s'allumer quand on roule doucement, donc non.

    2) Version plus élaborée

    On utilise un driver de LED à découpage dont on régule le courant en fonction de la vitesse de la roue.

  22. #18
    PA5CAL

    Re : Led alimentée en tension non-constante

    Citation Envoyé par bobfuck Voir le message
    Toute conception implique un cahier des charges (pas forcément gravé dans le granit d'ailleurs, parfois on trouve un moyen de faire mieux facilement), et un choix entre un certain nombre de compromis (c'est pas moi qui vais t'apprendre ça).
    Ce n'est pas moi qui ai parlé d'utiliser des capas de 4700µF en disant qu'on n'aurait pas la place de les mettre.

    Mon propos était que tu ne pouvais pas tout à la fois prétendre donner une solution (qui est forcément un compromis) et dire qu'elle était mauvaise ou irréaliste, alors qu'il existe d'autres moyen de répondre au besoin.

    Je suis certain que les solutions auxquelles tu penses par ailleurs sont certainement avantageuses et bien adaptées à certaines situations. Mais on est ici pour discuter de toutes les solutions, et pas pour en imposer une sous prétexte qu'elle paraît standard, alors que le besoin n'est même pas encore clairement défini.

    Citation Envoyé par bobfuck Voir le message
    Oui, mais là, on est à des années lumières du cahier des charges original qui est d'allumer un éclairage...
    C'était une remarque concernant les alimentations par dynamos en règle générale.

    Et je ne l'ai pas faite sans raison.

    Car justement, on ne sait pas si le cahier original consiste seulement à allumer un éclairage, sans autre besoin ni contrainte. La demande de fuze188 porte uniquement sur un modèle de led qui supporterait une haute tension. Tout le reste est pour l'instant laissé à notre imagination.

    Si ma remarque n'a pas d'importance, elle en restera au stade d'information de culture générale. Mais s'il s'avère qu'elle a de l'importance, cela pourrait orienter la conception du système dans une autre direction.

    Citation Envoyé par bobfuck Voir le message
    On dégage donc toute limitation de courant... et tout élément dissipatif, et on choisit la "dynamo" pour que sa puissance soit adaptée, ie, une dynamo moyeu de 3W (ça tombe bien)
    Sauf que là on n'était plus dans les digressions, mais dans la réponse à la question de fuze188, et je doute que sa dynamo produise une puissance constante, ni même un courant constant.

    Sans parler de dynamo, l'alimentation de leds de caractéristiques mal définies ou de groupes de leds de caractéristiques différentes est un problème qu'il convient aussi de régler.

    Citation Envoyé par bobfuck Voir le message
    Le clignotement est extrêmement gênant.
    Peut-être. Mais c'est pourtant ce qu'on trouve actuellement sur bon nombre d'éclairages de vélos.

    Si question de la qualité de cet éclairage doit être traitée, alors on devrait la voir apparaître dans le cahier des charges. Dans le cas contraire, on n'a pas de raison d'être plus royaliste que le roi.
    Dernière modification par PA5CAL ; 10/12/2012 à 10h54.

  23. Publicité
  24. #19
    PA5CAL

    Re : Led alimentée en tension non-constante

    Concernant la solution qui consiste à court-circuiter la dynamo pour limiter la tension, il est important d'en évaluer les conséquences.

    Celles-ci sont probablement assez limitées sur un modèle à noyau saturé.

    Mais dans le cas contraire, le court-cicuit ne va pas supprimer la f.e.m., et la puissance produite et non consommée va certainement servir à chauffer (brûler ?) les bobines de la dynamo et gêner le pédalage (principe du frein magnétique).

    Pour prendre un exemple excessif, il ne viendrait à l'esprit de personne de réguler une alimentation secteur en court-circuitant le 240V provenant des grosses dynamos de nos centrales électriques.

  25. #20
    bobflux

    Re : Led alimentée en tension non-constante

    L'OP étant plus ou moins disparu, le cahier des charges original s'éloigne dans la brume

    Ici, vélo à l'envers, j'ai accéléré la roue avec une perceuse, puis je l'ai laissée tourner jusqu'à l'arrêt. Mesurer précisément les watts de pertes mécaniques nécessiterait de connaître son moment d'inertie (je ne me suis pas fatigué à le mesurer). C'est un comparatif, plus ça descend vite, plus il y a de pertes. Les courbes sont placées pour avoir 35 km/h à t=0. On voit la vitesse de la roue (traduite en km/h) décroitre tranquillement selon la charge placée sur la dynamo, qui est une résistance, dont la valeur est indiquée dans le cadre.

    Drag-R.jpg

    Conclusion : au-dessus de 20 km/h (vitesse à partir de laquelle on se pose la question de limiter la tension) il n'y a aucune différence entre un circuit ouvert (10k) et un quasi court circuit (1 ohm). En-dessous de 20 km/h, le circuit ouvert gagne (vitesse en-dessous de laquelle le limiteur de tension n'agit pas). Et quand on branche une charge plus ou moins adaptée, ça tire du courant, donc ça freine pas mal plus.

    J'aurais pu quantifier le "pas mal plus", à condition de connaître le moment d'inertie, et mesurer le rendement de la dynamo par la même occasion, mais comme je ne peux pas le changer, j'ai eu la flemme. De même, on pourrait mesurer les pertes fer dans le stator, qui sont là même quand aucune charge n'est connectée, mais il aurait fallu enlever l'aimant...

    En faisant tourner la roue à la main, lentement, on sent bien les pôles. On les sent encore mieux quand la dynamo est en court-circuit (ce que confirme la courbe).

    Cette mesure a plusieurs divergences par rapport à la réalité :

    - le freinage aérodynamique n'est pas le même que pour une roue en mouvement (il peut aussi y avoir du vent)
    - les pertes dans les roulements sont trop faibles puisqu'il n'y a pas de poids dessus
    - la résistance au roulement du pneu n'est pas mesurée du tout (et vu mes pneus, c'est l'éléphant dans le couloir)

    > Mais dans le cas contraire, le court-cicuit ne va pas supprimer la f.e.m., et la puissance produite
    > et non consommée va certainement servir à chauffer (brûler ?) les bobines de la dynamo et gêner le pédalage (principe du frein magnétique).

    L'inductance du bobinage est énorme (100-150 mH suivant l'alignement des pôles et du stator) donc le courant est naturellement limité. C'est ça qui donne le comportement "source de courant", y compris en court circuit. Avec un générateur différent, bien sûr, ce serait différent.

    J'ai mesuré l'échauffement en prenant une grosse descente avec la dynamo en court-circuit. La résistivité du cuivre étant fortement dépendante de la température, une mesure de la résistance en haut et en bas donne l'info... quasiment aucune différence.

    > Peut-être. Mais c'est pourtant ce qu'on trouve actuellement sur bon nombre d'éclairages de vélos.

    Oui, parce que c'est moins cher à fabriquer.

  26. #21
    PA5CAL

    Re : Led alimentée en tension non-constante

    Citation Envoyé par bobfuck Voir le message
    Avec un générateur différent, bien sûr, ce serait différent.
    Là est toute la question. Et comme je disais, il faut en évaluer les conséquences.

    Si la dynamo existe déjà (c'est ce qui semble suggéré dans l'explication de fuze188), le premier travail devrait consister à déterminer ses caractéristiques, ou du moins celles qui sont déjà définies si certains paramètres ne sont pas encore fixés.

    Après seulement il sera possible de faire des choix concernant ces éventuels paramètres et le principe de régulation de courant des leds.
    Dernière modification par PA5CAL ; 10/12/2012 à 16h00.

  27. #22
    bobflux

    Re : Led alimentée en tension non-constante

    L'OP s'est évanoui dans la nature, on dirait.

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