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Led de puissance avec Arduino




  1. #1
    orangeboy

    Led de puissance avec Arduino

    Bonjour ,
    j'écris ce post pour pouvoir m'apporter une aide par rapport à mon projet de BAC qui consiste à éclairer automatiquement une caméra à l'aide de LED de puissance (j'en ai choisi 10).
    Pour la programmation je suis ok ayant testé sur de simple Led mais je dois tout de même expliquer avec des Leds de puissance qui sont des Led de 3W avec un courant de 750mA et une tension comprise entre 3.5 et 4.5V.
    Le problème c'est que la carte Arduino n'a qu'un courant de sortie de 40mA donc il faudrait que j'utilise des transistors pour amplifier ce courant dans chaque broche.
    Et pour la tension je pense que la tension de l'Arduino devrait être suffisante. Et pour la LDR j'avais alimenter en 5V ensuite en 10V pour augmenter les plages de variations.
    Du coup si vous auriez une idée du type transistors que je pourrait intégrer ou autre solution.
    Merci de votre aide je vous joint un aperçu du montage avec de simples Leds.
    Maquette2_bb1.jpg

    -----


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  3. #2
    DAT44

    Re : Led de puissance avec Arduino

    Bonjour,
    si tu allume les 10 DELs la consommation passe a 7,5 Ampères, il faut que l'alim suive...

    si tu utilise le transistor en ballast pour limité le courant dans les DELs(montage classique a deux transistors), pour le transistor monté en ballast il faut prendre un NMOS digital en boitier DPAK ou D2PAK ou TO220(pour le petit NPN tu prend ce que tu veux):

    https://www.mouser.fr/ProductDetail/...WKllgNPUBs0%3d

  4. #3
    DAT44

    Re : Led de puissance avec Arduino

    Bonjour,
    schéma :
    cmd del 3 w.gif


  5. #4
    orangeboy

    Re : Led de puissance avec Arduino

    Si j'ai bien compris le NPN situé après la LED va permettre de faire passer le courant de la Led puisque la base est connecté à la sortie de l'arduino mais j'ai pas compris pour le deuxieme transistor. :/
    Et pour l'alim je serais obligé de prendre une batterie puisque cette caméra sera sous l'eau donc à la limite je diminue le nombre de LEDs non?
    Dernière modification par orangeboy ; 07/04/2018 à 17h44.

  6. #5
    PA5CAL

    Re : Led de puissance avec Arduino

    Bonjour

    Le schéma fourni par DAT44 est celle d'une source de courant constant.

    Quand la sortie de l'Arduino produit un niveau haut (5V), la tension VGS sur la grille du transistor MOSFET (à droite) est rendue suffisamment élevée pour allumer la led.

    Le courant IF traversant la led, commandé par la tension VGS, passe en presque totalité au travers du shunt RS=1Ω, de sorte que la tension VS qui apparaît aux bornes de ce dernier lui est proportionnelle (on a VS≈RS·IF).

    En fonctionnement normal, la tension base émetteur VBE du transistor NPN est à peu près constant VBE≈U0. Si le courant IF est trop faible alors la tension VS est inférieure à U0, donc le courant passant dans le collecteur du transistor NPN est faible, ce qui tend à élever la tension de grille du MOSFET et à augmenter IF. Inversement, si le courant IF est trop élevé alors la tension VS est supérieure à U0, donc le courant passant dans le collecteur du transistor NPN est élevé, ce qui tend à abaisser la tension de grille du MOSFET et à réduire IF.

    Le transistor NPN fournit une tension de référence, et réalise une contre-réaction permettant d'asservir à cette tension le courant produit dans la led.
    Dernière modification par PA5CAL ; 07/04/2018 à 18h58.

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

    Re : Led de puissance avec Arduino

    Toutefois, pour que le montage fonctionne, il faut que la somme de la tension VF aux bornes de la led et de la tension VS aux bornes du shunt reste strictement inférieure à la tension d'alimentation. Il faut également que la somme de la tension VS aux bornes du shunt et de la tension VGS à l'entrée du MOSFET reste strictement inférieure à la tension de sortie de l'Arduino.

    Comme VS est de l'orde de 0,7V, avec une tension d'alimentation de 5V ce montage ne permet pas d'alimenter correctement des leds présentant une tension directe VF trop proche de 4,5V. Certaines leds du modèle indiqué pourraient donc ne pas convenir.

    Le seuil de commande VGS(ON) du transistor MOSFET doit également être suffisamment bas. En toute rigueur il faudrait utiliser un MOSFET « logic level » avec de préférence une VGS(ON) inférieure à 4V. Le modèle de MOSFET proposé par DAT44 ne présente pas ces caractéristiques, mais il pourrait quand même fonctionner parce qu'il est très largement surdimensionné (l'idéal étant, selon moi, d'utiliser un transistor avec des caractéristiques adaptées garanties par le constructeur).

  9. #7
    orangeboy

    Re : Led de puissance avec Arduino

    Merci pour tes explications j'ai un peu de mal a comprendre puisque j'ai pas vraiment vu les transistors Mosfet, mais je pense avoir compris le raisonnement si If est trop faible alors la tension source du mosfet sera inférieur à U0 (je sais pas à quoi ça correspond :') ) Donc le courant du collecteur sera quasi nul et augmente donc la tension au grille et donc le courant également puisque R=1

    Mais je ne sais pas pourquoi pourquoi le courant IF augmente si le courant arrivant au collecteur est faible et pourquoi le courant If serait t'il à la fois trop élevée ou trop faible?
    Désolée pour ces questions qui peuvent être bête mais je veux bien comprendre pour pouvoir le présenter à l'oral fin à moins que ça soit trop compliquée j'expliquerais seulement le test :/

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  11. #8
    PA5CAL

    Re : Led de puissance avec Arduino

    Dans mon explication, U0 représente la valeur de VS et de VBE correspondant au courant IF attendu. On a U0≈0,7V.

    Le circuit est conçu comme une boucle d'asservissement : si à un moment donné la valeur de IF est trop faible alors le circuit l'augmente, et inversement, si la valeur de IF est trop élevée alors le circuit la diminue.

    Plus en détail :
    - quand le courant IF dans la led augmente, la tension VS aux bornes du shunt augmente,
    - la tension VS est égale à la tension VBE à l'entrée du transistor NPN,
    - quand la tension VBE augmente, le courant de collecteur IC du transistor NPN augmente,
    - quand le courant IC augmente, la tension d'entrée VGS du transistor MOSFET diminue,
    - quand la tension VGS diminue, le courant IF diminue ;
    et inversement :
    - quand le courant IF dans la led diminue, la tension VS aux bornes du shunt diminue,
    - la tension est égale à la tension VBE à l'entrée du transistor NPN,
    - quand la tension VBE diminue, le courant de collecteur IC du transistor NPN diminue,
    - quand le courant IC diminue, la tension d'entrée VGS du transistor MOSFET augmente,
    - quand la tension VGS augmente, le courant IF augmente.
    Le circuit tend donc naturellement à stabiliser son fonctionnement dans un état particulier, pour lequel le courant IF dans la led vaut environ U0/RS.

    Dans cet état stable, la conduction des transistors est modérée, de sorte qu'elle puisse diminuer ou augmenter facilement afin de contrecarrer les causes qui tendraient à faire varier le courant IF. Le canal drain-source du transistor MOSFET présente une résistance ni trop faible ni trop forte, et le transistor NPN n'est ni saturé (sa tension de sortie VCE n'est pas minimale) ni bloqué (son courant collecteur IC n'est pas nul).

  12. #9
    orangeboy

    Re : Led de puissance avec Arduino

    Du courant If sera toujours de 750mA environ pour la led, si c'est le cas il faut que je fasse ce mémé montage pour chaque Led?

  13. #10
    DAT44

    Re : Led de puissance avec Arduino

    Bonjour,
    Citation Envoyé par orangeboy Voir le message
    Du courant If sera toujours de 750mA environ pour la led, si c'est le cas il faut que je fasse ce mémé montage pour chaque Led?
    Oui.

  14. #11
    orangeboy

    Re : Led de puissance avec Arduino

    D'accord merci de vos aides j'ai compris dans l'ensemble mais niveau calcule ça se passe comment? et le choix des résistances puisque j'aurais surement à expliquer le choix de ces deux transistors du coup

  15. #12
    orangeboy

    Re : Led de puissance avec Arduino

    J'ai également essayé reproduire sur Proteus mais la Led ne s'allume pas :/

  16. #13
    PA5CAL

    Re : Led de puissance avec Arduino

    Voici un exemple de mesures sur un montage avec une led Luxeon III (IF=3,7V@VF=700mA) et un transistor MOSFET « logic level » (VGS(th)<2,4V ; RDS(ON)<0,45Ω@VGS=4,5V). À l'exception du courant dans la led, les valeurs indiquées peuvent notablement évoluer du fait des dispersions entre les composants d'un même modèle (led et MOSFET notamment).

    source_courant.png
    Dernière modification par PA5CAL ; 09/04/2018 à 14h08.

  17. #14
    PA5CAL

    Re : Led de puissance avec Arduino

    Le choix des composants et de leur point de fonctionnement doit répondre aux conditions que j'ai indiquées plus haut.

    Cela impose notamment de choisir un transistor MOSFET qui présente une résistance RDS(ON) assez faible pour produire un courant de drain ID plus élevé que celui nécessaire avec une tension grille-source VGS effectivement réalisable par le montage lorsque le transistor NPN est bloqué. Ainsi le transistor NPN pourra réduire le courant ID jusqu'à la valeur souhaitée en augmentant la valeur de RDS via un diminution de VGS.

    Le transistor MOSFET doit également être en mesure de supporter la dissipation de puissance thermique attendue (P=VDS×ID).

  18. #15
    PA5CAL

    Re : Led de puissance avec Arduino

    Voici ce qu'on obtient si l'on déplace le point de fonctionnement du montage précédent en réduisant la résistance de 1kΩ à 143Ω :

    source_courant-2.png

    La forte augmentation du courant de collecteur IC du transistor NPN nécessaire pour atteindre le point d'équilibre a pour conséquence une augmentation de la tension VBE, et donc du courant IF=ID dans la led. Toutefois, alors que IC est presque multiplié par six, IF n'augmente que de 20%.

  19. #16
    alonso69

    Re : Led de puissance avec Arduino

    Bonjour tout le monde, petite question avec les LED de puissances. Peut-on alimenter une LED de puissance à 1000V avec un Vf de 37V environ et un courant de 400mA, en dimensionnant bien le tout par la suite. Avec du coup une résistance de 3kOhm environ et un puissance à dissiper de 450W. Donc ça nous ferait 5 résistances en série de 680Ohm /100W. Est-ce possible ?

  20. #17
    antek

    Re : Led de puissance avec Arduino

    Pas une led mais l'ensemble led+résistance.
    C'est possible mais très bizarre . . .

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