Augmenter la portée de signal IR

[sandrecarpe]

Tout d'abord je tiens à remercier Antoane pour ses explications, je viens de comprendre pas mal de choses !

Je vois que Notofino est motivé ! C'est rare pour les sti ça !
Pour les calculs ça m'a l'air pas mal à part que pour un gain de 40, Vce vaut 1V (c'est écrit sur la ligne de Hfe3)
Et que pour Vce_sat, tu n'est pas exactement dans les mêmes conditions que la doc. Je ne sais pas si c'est une bonne approximation mais en même temps je vois pas trop sur quoi d'autre on peut se baser dans cette doc. Elle spécifie Vce_sat = 1.2V pour un gain de 10

Dernière chose, la fréquence du pwm d'arduino est d'environ 500Hz par défaut, mais tu peux changer la fréquence :
http://playground.arduino.cc/Code/PwmFrequency
-----

[Notofino]

Sa va faire 15h que je suis sur sa sa me saoule un peu ^^

Ah si j'ai bien compris c'est que le gain de 10 viens de la difference entre Ib et Ic (Ibx10=Ic) et que le current gain pour 800mA est de 40
Il aurais donc fallu un Ib de 20 ? (800/40)

[Notofino]

Il faudrais que je mette une frequence de combien ? 10.000? (1/Periode : 1/100*10^-6)

Et avec sa la portée pourrais être plus grande ?

[antek]

Il faudrais que je mette une frequence de combien ? 10.000? (1/Periode : 1/100*10^-6)
Et avec sa la portée pourrais être plus grande ?

Faut lire les réponses (#31).
C'est le courant led qui augmente la portée côté émission.

[Vincent PETIT]

@Notofino,
En effet le débat concernait non pas comment on sature le transistor mais bien jusque où on le sature.

1) Soit on sursature en faisant I_B = I_C/10 :

On envoie un courant dans la base, 10x plus grand que le courant de collecteur comme ça on est sur que V_CE sera le minimum possible (c'est la doc qui le dit) !
Les calculs deviennent plus simple car la datasheet donne des courbes dans ce cas de figure justement.
Pour faire des calculs c'est quand même mieux lorsqu'on connait un peu plus précisément les valeurs en jeu.
Avec quand même un bémol quand on voit qu'il peut y avoir un rapport 2 entre le V_{CE typ} et le V_{CE max}....

L'inconvénient ? Ton Arduino est incapable de délivrer un tel courant de base, du coup ça ne fonctionnera pas.

2) Soit on le sature tout juste en faisant IB > 40_HFEmin / IC :

On envoie un courant de base que le Arduino sait délivrer et on fait des calculs avec plus de tolérances.
Mais du coup on doit estimer des choses dans la datasheet ou alors prendre des cas défavorables et c'est ce que j'ai fait.
Mes calculs sont basés sur un H_FEmin de 40 mais ça c'est pour le transistor le plus mauvais de toute la série. Il y a de grande chance que tu tombes sur un transistor avec un H_FEmin un peu meilleur.

L'inconvénient ? On a plus d'incertitude.

sandrecarpe montre un bon exemple.
Dans mes calculs j'ai pris un V_CE de 0.5V chose qui est purement théorique puisque 0.5V c'est quand on a un rapport de 10 entre le courant de base et le courant du collecteur. Le V_CE sera plus grand en vrai, probablement 1V. Qu'est ce que cela implique ? Comme la résistance de collecteur est de 3Ω alors le courant dans la LED sera de (5V-2.2V-1V) / 3Ω = 600mA. La puissance dissipée dans le transistor devient 600mW donc il le pétera pas mais il y a de l'incertitude car au début je voulais 800mA !



@sandrecarpe
Dans tous les cas de figure, ton idée d'utiliser un MOSFET est la meilleure. J'aurai du partir vers ça aussi.


@Notofino,
Pour la fréquence on s'en fou pourvu qu'elle dépasse les 100Hz. L'impulsion doit durer 100µs (1% du temps)



A minima tu dois respecter ce schéma (1/10ms) mais si tu arrives a faire durer l'impulsion que 1µs c'est bon aussi. Ce qu'il ne faut pas c'est que l'impulsion dure plus longtemps que 100µs sinon tu vas péter la LED.

[Notofino]

@Notofino,
En effet le débat concernait non pas comment on sature le transistor mais bien jusque où on le sature.

1) Soit on sursature en faisant I_B = I_C/10 : [INDENT]On envoie un courant dans la base, 10x plus grand que le courant de collecteur comme ça on est sur que V_CE sera le minimum possible (c'est la doc qui le dit) !
Les calculs deviennent plus simple car la datasheet donne des courbes dans ce cas de figure justement.
Pour faire des calculs c'est quand même mieux lorsqu'on connait un peu plus précisément les valeurs en jeu.
Avec quand même un bémol quand on voit qu'il peut y avoir un rapport 2 entre le V_{CE typ} et le V_{CE max}....

L'inconvénient ? Ton Arduino est incapable de délivrer un tel courant de base, du coup ça ne fonctionnera pas.

Sinon je peux prendre une alimentation externe de l'arduino, sa sera en plus plus facile pour le montage, dans R2 je met du 0.8A avec un generateur et dans R1 je prend l'alimentation de l'arduino

[Vincent PETIT]

Oui c'est ce qu'il faut faire car le régulateur de ton Arduino (si c'est un UNO) ne peut pas délivrer les 800mA.

Donc sur R2 il faut une autre source qui est capable de fournir 800mA. Tu feras attention a bien relier les GND entre ton Arduino et ce nouveau générateur sinon ça ne fonctionne pas.

Quant à R1 j'ai fait mon calcul par rapport ce que ton Arduino peut délivrer en courant dans la base du transistor.


A mon avis avec un tel courant, tu devrais atteindre plusieurs mètres.....


Si on était partie sur la solution sur-saturation il aurait fallu que ton Arduino fournisse un courant de 80mA, chose qui est impossible puisque tu peux atteindre 40mA maximum (cas extrême)

[Notofino]

@Notofino,
sandrecarpe montre un bon exemple.
Dans mes calculs j'ai pris un V_CE de 0.5V chose qui est purement théorique puisque 0.5V c'est quand on a un rapport de 10 entre le courant de base et le courant du collecteur. Le V_CE sera plus grand en vrai, probablement 1V. Qu'est ce que cela implique ? Comme la résistance de collecteur est de 3Ω alors le courant dans la LED sera de (5V-2.2V-1V) / 3Ω = 600mA. La puissance dissipée dans le transistor devient 600mW donc il le pétera pas mais il y a de l'incertitude car au début je voulais 800mA !

Il faut pas que t'oublie que si tu VCE a 1V la resistance ne sera plus de 3Ω
Alors il faudrais faire R2 = (Vcc - Vf - VCE) / IC = (5V - 2.2V - 1V) / 0.8A = 2.25Ω

[Notofino]

Oui c'est ce qu'il faut faire car le régulateur de ton Arduino (si c'est un UNO) ne peut pas délivrer les 800mA.
Donc sur R2 il faut une autre source qui est capable de fournir 800mA. Tu feras attention a bien relier les GND entre ton Arduino et ce nouveau générateur sinon ça ne fonctionne pas.

C'est un arduino ethernet
Bah il faudras que je prenne la borne + sur le haut (là où il y a R2) et la borne - je relie au GND de l'arudino c'est sa ? (en le reglant en 5V et 0.8A)

[Vincent PETIT]

Il faut pas que t'oublie que si tu VCE a 1V la resistance ne sera plus de 3Ω
Alors il faudrais faire R2 = (Vcc - Vf - VCE) / IC = (5V - 2.2V - 1V) / 0.8A = 2.25Ω

Exacte

La vraie question c'est :
Est ce que tu es dans le cas le plus défavorable et dans le cas le plus sur pour l'électronique ?

Le raisonnement c'est :
Le cas le plus défavorable doit assurer le fonctionnement.
Mais qui dit cas le plus défavorable dit qu'il existe un cas le plus favorable (dans une datasheet il y a des valeurs min et des valeur max)
Le cas le plus favorable ne doit pas détruire les composants.

Où sont les incertitudes.
V_F de la diode (si on a les valeurs min, typique et max, pour un courant donnée alors on prend la quelle ?)
V_CE a t-on la valeur dans nos conditions d'utilisation et si oui on prend quelle valeur ? min, typique et max ?
V_BE qu'elle serait le cas le plus défavorable pour nous ?

Quelle est le paramètre qu'on peut laisser varier pour trouver le bon compromis ? Faut que ça marche dans le pire des cas mais il ne faut pas que ça crame dans le meilleur des cas. Pas simple !


Voilà comment j'ai raisonné :
Mon calcul rapide montre que R2 = 3Ω

Maintenant on va regarder cette histoire de min, typique et max et voir ce dont on peut s'assurer.
V_F de la diode @800mA on ne l'a pas, ça commence bien. En revanche on a 2.2V typ et 3V max @1A et les graphiques peuvent donner une bonne indication. On devrait être a 2V
V_CE du transistor @800mA on l'a mais pour un courant de base de 80mA et ça on sait que c'est impossible car un Arduino ne peut pas délivrer plus de 40mA. Par contre on voit que VCE = 1V @800mA donne un gain de 40. Et les graphiques donnent aussi des indications.

On essaye :

MAX

I_C = (5V - V_Fmin - V_CEmin) / 3Ω = Courant max
I_C = (5V - 2V - 0.5V) / 3Ω = 833mA
P_Transistor = 416mW

MIN

I_C = (5V - V_Fmax - V_CEmax) / 3Ω = Courant min
I_C = (5V - 2.2V - 1V) / 3Ω = 600mA
P_Transistor = 600mW

Ici on voit que la diode ne pétera pas et le transistor non plus qu'on soit dans le pire ou le meilleur des cas. Le plus compliqué est d'arriver a faire les bonnes hypothèses.

Puis tu fais pareil pour la résistance R1 bon sauf que ici on connait le cas le défavorable.
I_B > H_FEmin / I_Cmax
R1 = (V_Arduino - V_BEmax) / I_B

IB = 833mA / 40 = 21mA
R1 = (5V - 1.2V) / 21mA
R1 = 180Ω

dans mes calculs j'avais estimé que ça devrait aller avec R1 = 190Ω car on est vraiment dans des cas hyper défavorable.

[Vincent PETIT]

C'est un arduino ethernet
Bah il faudras que je prenne la borne + sur le haut (là où il y a R2) et la borne - je relie au GND de l'arudino c'est sa ? (en le reglant en 5V et 0.8A)

C'est ça !
Mais comme je l'ai dit tu devrais atteindre plusieurs mètre et si c'est de trop alors tu peux baisser le courant jusqu'à finalement pouvoir relier cette diode au régulateur du Arduino.

Fait attention, R2 va dissiper pas mal (2W environ) donc soit tu prends une résistance de 2W soit tu prends des résistances classique 1/4W mais tu en mets plusieurs.

[Notofino]

Tu sais que rien que ton raisonnement ma beaucoup plus appris que ma prof ^^ je pense aussi me reservir de ton raisonnement dans ma presentation

Donc si je reprend bien la base

Coté led emettrice il faut que je reprennent ton schéma avec EN haut 5V et 0.8A alimenter avec un generateur externe
R2 = 3 Ohm
Sortie PWM = broche 9 avec 99%
R1 = 180 Ohm

Coté Phototransitor
Alimenter en 5V par l'arduino
Resistance : (5V - 0.13V (Collector emitter saturation voltage)) / 0.1A (Collector peak current)
J'ai peur du calcul de la resistance je pense avoir faux

[sandrecarpe]

Superbes explications Vincent PETIT !
Où as-tu trouvé l'histoire du 1% d'éclairage pour la diode ? J'ai pas vu ça dans la datasheet (peut-être que je suis passé devant)

[Notofino]

Superbes explications Vincent PETIT !
Où as-tu trouvé l'histoire du 1% d'éclairage pour la diode ? J'ai pas vu ça dans la datasheet (peut-être que je suis passé devant)

Pour le PWM de 99% ? (c'est vrai que moins non plus j'ai pas trop compris, dans mon cours il parle de pourcentage)

[Vincent PETIT]

Pour le PWM de 99% ? (c'est vrai que moins non plus j'ai pas trop compris, dans mon cours il parle de pourcentage)

Je me suis trompé avec cette histoire de PWM à 99% excsuse moi le transistor inverse pas du tout ! C'est bien un PWM 100Hz mini à 1% de rapport cyclique.

Je réponds demain pour la 1%

[Notofino]

Domain J'AI cours de 8h à 12h sur ce projet j'essayerais ce qu'On à dit avec un RC de 1%

Aussi tu me dis de prendre plusieurs résistance mais je sais pas si il existe des résistance de 1.5ohms

[Vincent PETIT]

J'ai pris 4 résistances de 3 Ohms 1/4W pour faire une 3 Ohms 2W.

Si tu n'as pas le bon transistor (qui supporte le bon courant) ni des R de 3 Ohms alors met une R plus grande pour ne pas tuer le transistor. De toute manière même avec 300mA par exemple, la différence devrait être flagrante en comparaison avec la version initiale. Cela validera le principe.

Fort courant pulsé = plus de portée.

Si tu es vraiment embêter avec la 3 Ohms

[Vincent PETIT]

Décidément.... Il faut que j'arrête d'aller trop vite.
Pour les quatre résistances de 3 Ohms, ceux sont des 1/2 W qu'il faut prendre pour faire l'équivalent d'une 2W.

[Notofino]

La prof m'a parler de transistor darlington cote phototransistor

Et côte Led on à pas le transistor qu'On à choisi

[Notofino]

On à que des transistor de la série bca547
Bca327
2n2222

[Vincent PETIT]

Prend un 2N2222 mais baisse le courant parce qu'avec 800mA il va pas aimer.

Baisse le courant à 400mA (environ)

Là je suis en séminaire donc j'ai rien pour regarder côté réception.

[Notofino]

La prof ma parler de transistor darlington . Je sais pas se que vous en penser à la place de faire se qu'on a dis

[antek]

La prof ma parler de transistor darlington . Je sais pas se que vous en penser à la place de faire se qu'on a dis

Un mosfet consomme 1000 fois moins et est plus simple à mettre en œuvre.

[Notofino]

Un mosfet consomme 1000 fois moins et est plus simple à mettre en œuvre.

C'est vrai que j'ai plus rapidement compris que le darlington.
Mais dans ce cas je branche comment le phototransistor avec quelle resistance car je suis sur a 90% que mes calculs mis plus haut sont faux

[Antoane]

Bonjour,

Juste un détail puisque vous êtes partis pour bien faire les choses : la tension de sortie de l'arduino @I_out = 20 mA est assez loin de 5V.
Ca ajoute de l'incertitude.

Utiliser un NPN ici.... Pourquoi pas : c'est pédagogique. Mais le darlington.... C'est vraiment un composant d'une autre époque.

********

Détail @Vincent PETIT : Si tu traces Vce vs. Ib, tu te rends compte que l caractéristique n'est pas monotone : à partir d'un certain point, tu envoies trop de courant dans la base et le Vce augmente. C'est visible sur la figure en PJ : on se place à Ic=150 mA et on mesure Vce pour diverses valeurs de Ib entre 0 et 200 mA. On trace également, en rouge (échelle de droite), le ratio des courants Ic/Ib, qui décroit en 1/Ib, comme attendu.
On observe qu'il existe effectivement un optimiun, i.e. un courant de base pour lequel la Vce est la plus faible. Ici, ce courant de base vaut 32 mA, ce qui correspond à un ratio Ic/Ib de 4,7. La datasheet spécifie que Vce_sat < 300 mV @Ic/Ib=10.
Vce_vs_Ib.png
http://www.st.com/content/ccc/resour...CD00003223.pdf

Et, comme les donnés existent et que c'est rigolo : le tracé de Ib vs. Vbe, pour diverses valeurs de Ic. On reconnait bien la caractéristique exponentielle de la diode, l'étalement est due à l'effet du courant de collecteur. Chaque point correspond à une mesure.
Ib_vs_Vbe.png

[Notofino]

Par contre pour le NPN je vais devoir utiliser un 2N2222 et pas un 8050D

Donc je vais devoir faire
R2 = (Vcc - VF - VCE) / IC
= (5 - 2.2 - 1) / 0.5
R2 = 3.6 Ohm

IBsat > ICmax / HFEmin
IBsat > 0.5 / 40
IBsat min = 0.0125A

R1 = (Varduino - VBE) / IBsat min
R1 = (5V - 2V) / 0.0125
R1 = 240 Ohm
ou
R2 = (Vcc - VF - VCE) / IC
= (5 - 2.2 - 0.3) / 0.15
R2 = 16.6 Ohm

IBsat > ICmax / HFEmin
IBsat > 0.3 / 50
IBsat min = 0.006A

R1 = (Varduino - VBE) / IBsat min
R1 = (5V - 1.2V) / 0.0125
R1 = 633 Ohm

[Notofino]

Bonjour,

Utiliser un NPN ici.... Pourquoi pas : c'est pédagogique. Mais le darlington.... C'est vraiment un composant d'une autre époque.

Pièce jointe 338216

Mais on revient au même ?

J'ai refait un peu le shcéma et sa serais sa
Sans titre-1.jpg
Et les 2 data sheet oublier
Sans titre-2.jpg

[Vincent PETIT]

Salut,

Juste un détail puisque vous êtes partis pour bien faire les choses : la tension de sortie de l'arduino @I_out = 20 mA est assez loin de 5V.
Ca ajoute de l'incertitude.

Bien vu ça, le pire c'est que j'ai mis une copie d'écran et je passe a côté ! (trop vite, trop vite, ...)
Le Arduino sort 4.2V si on tire dessus 20mA.

********

Détail @Vincent PETIT : Si tu traces Vce vs. Ib, tu te rends compte que l caractéristique n'est pas monotone : à partir d'un certain point, tu envoies trop de courant dans la base et le Vce augmente. C'est visible sur la figure en PJ : on se place à Ic=150 mA et on mesure Vce pour diverses valeurs de Ib entre 0 et 200 mA. On trace également, en rouge (échelle de droite), le ratio des courants Ic/Ib, qui décroit en 1/Ib, comme attendu.
On observe qu'il existe effectivement un optimiun, i.e. un courant de base pour lequel la Vce est la plus faible. Ici, ce courant de base vaut 32 mA, ce qui correspond à un ratio Ic/Ib de 4,7. La datasheet spécifie que Vce_sat < 300 mV @Ic/Ib=10.
Pièce jointe 338217
http://www.st.com/content/ccc/resour...CD00003223.pdf

Et, comme les donnés existent et que c'est rigolo : le tracé de Ib vs. Vbe, pour diverses valeurs de Ic. On reconnait bien la caractéristique exponentielle de la diode, l'étalement est due à l'effet du courant de collecteur. Chaque point correspond à une mesure.
Pièce jointe 338216

Super intéressant ça ! Tu as trouvé ça où ? Simulation ?
C'est clair qu'on voit bien l'effet logarithmique causé par la diode.


@Notofino,
Je ne comprends pas, ta prof t'a parlé d'un Darlington mais de quel côté ?
Pour le phototransistor, le signal qui en sort va où ? Ou du moins il est sensé aller où ?

[Antoane]

Bonjour,

Super intéressant ça ! Tu as trouvé ça où ? Simulation ?

C'est de la mesure au Keysigth B1505a http://www.keysight.com/en/pd-148079...r?cc=FR&lc=fre

[Notofino]

@Notofino,
Je ne comprends pas, ta prof t'a parlé d'un Darlington mais de quel côté ?
Pour le phototransistor, le signal qui en sort va où ? Ou du moins il est sensé aller où ?

J'a iessayer de faire un darlington du côté du phototransistor, tous marche bien on observe de bonne courbe sur l'oscillo quand on a rien entre les 2 et un obstacles)
Seul problèmes sur l'afficheur sa affiche toujours la même chose
(la led est alimenter en PWM 50%)