Réguler à une température de 39°C sans réglage: est-ce possible?

[invite69fdc51c]

Bonjour à tous,

Mon projet est de concevoir une carte électronique qui permet la chauffe et le maintien d'un petit volume à une température de consigne fixe.

Voici les données:
- Alimentation: Prise USB
- température de consigne: 39°C
- Tolerance sur la température: +-0.5°C
- Puissance chauffe Maxi : 1 W avec resistance de puissance de 5 Ohms

Objectif: conception d'une carte electronique pouvant être produite en série au plus bas coût global ( ci, composants, cablage, test,..) et dépourvue de réglage ( pas de déréglage possible). C'est à dire, que les cartes, une fois cablées, réguleront directement à 39°C.


En recherhcant des infos à droite et gauche, je pense m'orienter vers une carte electronqiue à base d'une thermistance et d'un LM741 en comparateur avec hystérésis.

Mes questions:
1) Est-ce possible , en choisissant des composants de precision de reguler à 39°C directement, sans réglage par potentiometre
2) Est-ce que le choix d'une thermistance et d'un LM741 est le plus pertinent?
3) Que me conseiller vous pour piloter l'aliementation de la resistance? ( transistor, relais,..)
4) Est-ce possible de s'affranchir de la gestion de l'hysteresis?

Dans l'attente de votre expertise et conseil,
Merci et bonne journée

PS: j'ai les bases en électricité, mais débutant en électronique. Merci d'en tenir compte dans vos réponses
-----

[nornand]

BJR : 5 Ohm sur une prise USB celà fait 1 A , donc d'entré de jeu pas possible .

pour info : La norme USB limite le courant admissible à 100 mA par défaut, à 500 mA après négociation entre l'hôte (PC) et le périphérique (batterie) pour l'USB 2.0, et cela monte à 900 mA pour l'USB 3.0.

1W sous 5 V c'est 200 mA .

[invite44510b00]

Bt cela monte à 900 mA pour l'USB 3.0.[/B][/B][/B]

On peut aller jusqu'à 100W en USB 3.1, mais cela n'explique pas pourquoi le PO veut alimenter via USB un truc qui ne fait aucun échange de données.

[invite69fdc51c]

Bonjour,

Merci pour vos réponses. Bonne remarque! je ne connaissais pas cette différence d'ampérage au niveau des USB 1.0, 2.0 et 3.0.

Effectivement, il n'y a pas d'échange de données prévu via l'USB. L'objectif est d'alimenter la carte via une alimentation économique et facilement disponible. Mon choix s'est porté sur un chargeur de telephone USB (quasi tout le monde en posséde un). Il devra donc faire 200mA minimum.

A+

[A voir en vidéo sur Futura]

[Patrick_91]

Bonjour,

Pour le reste il faudra "mesurer" la température, pour cela, sans réglage, il faudra mesurer la résistance d'une sonde type PT100 (elles sont toutes étalonnées). Ensuite il faudra prévoir une coupure d'alimentation de la résistance chauffante des atteinte de la consigne (+ un léger Hystérésis) puis remettre le chauffage des passage a la consigne -hystérésis) l'hystérésis reste a définir en fonction de la précision et dispersion des sondes de température.
L'hystérésis est une méthode rudimentaire de régulation , un microcontrôleur peut faire cela plus efficacement (avec un programme type PID). Cela fonctionnera mieux mais c'est plus compliqué à réaliser ..
A plus

[invite69fdc51c]

Bonjour Patrick,

Le prix d'une PT100 est significatif et son encombrement aussi. N'existe t'il pas des capteurs beaucoup plus économiques et petits suffisant précis pour obtenir le résultat attendu? (thermistance, LM35... j'ai trouvé certaines utilisation avec ce type de composants en tant que capteur)

Concernant la regulation, le PID est trés élaboré,. je recherche une solution trés basique de type ON/OFF. J'envisage même de me passer de la fonctionnalité d'hystérésis, comptant sur inertie thermique pour limiter les oscillations autour de la consigne.

Merci

[bobflux]

Un truc genre LM26 thermostat programmable...

[654QSD]

Sonde LM335 + comparateur à base de TS921 (aop rail to rail), MOS P channel FDN358 en sortie de ton AOP poir le pilotage de ta resistance chauffante. 1W pour chauffer une enceinte, à moins qu’elle fasse la taille d’un paquet de clopes, elle a interet à être équipée d’une fonction lime à épaissir...

[DAT44]

bonjour,
la résistance de 5 ohms peut elle être remplace par une 25 ohms ?
si non la 5 ohms devra être alimenter en PWM et non en TOR ...
Pour la référence de tension on peut utiliser un tl431 ...

[Patrick_91]

Hello,
@Agachoum, Alors une diode silicium, type 1N4148 faut voir , la précision sera quelconque certainement , il faut leur imposer un courant, la mesure de tension directe représentera la température , mais autour de 0,6 V il faudra une mesure avec un peu de résolution. Au fait c'est 39°C plus ou moins combien ?
La solution low cost serait d'acheter des lots de diodes pour en faire la caractérisation (un seul fournisseur , une seule référence) et faire des stats sur la tension forward en fonction de la Température (pour un I constant).
A plus

[mag1]

Bonjour Patrick,

Le prix d'une PT100 est significatif et son encombrement aussi. N'existe t'il pas des capteurs beaucoup plus économiques et petits suffisant précis pour obtenir le résultat attendu? (thermistance, LM35... j'ai trouvé certaines utilisation avec ce type de composants en tant que capteur)

Concernant la regulation, le PID est trés élaboré,. je recherche une solution trés basique de type ON/OFF. J'envisage même de me passer de la fonctionnalité d'hystérésis, comptant sur inertie thermique pour limiter les oscillations autour de la consigne.

Merci

Bonsoir,

Proposition avec capteur LM35 ou LM335, les CTN demandent un étalonnage, il y a aussi les DS18B20, tout ça peut se traiter facilement avec un µC simple.
Dans tous les cas, le LCD est une option.
http://electromag1.wifeo.com/meesure...5-et-lm335.php
http://electromag1.wifeo.com/thermos...de-ds18b20.php

MM

[nornand]

bsr USB alim secteur tout est mélangé ! il existe des alims secteurs qui sortent allègrement 100 W il faudrait recadrer le projet là je ne sais plus ce que tu veux faire , si c'est un bloc alim type USB 5 V il y en a qui sortent 2 A , mais combien de temps ? ce ne sont pas des alimentations faites pour débités H 24 .
Le lien donné par Mag1 est pertinent , se prête a la miniaturisation et a un coup de revient bas . http://electromag1.wifeo.com/thermos...de-ds18b20.php
en modifiant la régulation par du PWM (MLI) il peut y avoir un truc sympa a faire .

[mag1]

Bonjour,

Un truc que je ne vois pas bien dans le CDC:
USB; 1W; 5 ohms,

5V ; 5 ohms, ça fait 1A
1W ; 5V, ça fait 200mA

Faut faire un choix...

MM

[invite69fdc51c]

Bonjour à tous,

Merci à chacun de vous pour vos réponses, ci dessous mon retour:

@bobflux: il semble que le LM26 ait une précision de +-3°C. Je recherche une precision de l'ordre de +-0.5°C

@654QSD : Merci pour cette piste. Etant novice, si tu as un schéma, je suis preneur. sinons je vais faire des recherches sur internet pour mieux comprendre ta proposition. Je manquerai pas de revenir vers toi si besoin. Le volume de l'enceinte est effectivement de la taille d'un paquet de clopes (5% plus grand exactement)

@DAT44: La puissance maxi du chauffage est de 1W . Effectivement sous 5 volts, la resistance est de 25 Ohms (et pas 5 Ohms : ). Concernant le TL431 je vais investiguer.

@Patrick91: C'est 39°C +-0.5C. Cele te semble jouable avec ta suggestion de diode silicium, type 1N414. J'aime bien ton idée d'acheter un même lot de diode et de les caracteriser pour optimiser la carte. Je comprend qu'un fabricant annonce certaines tolérances pour un modèle de diode, que tous les lots fabriqués seront dans ces tolerances, mais qu'au sein d'un seul et même lot les tolérances seraient signifiativement plus serrées, correct?

@Mag1: J'ai parcouru les liens avec intérêt. Cela étant il est question d'étalonnnage malgré tout. Et le coté numerique ajoute une difficulté car j'ai aucune compétence dans le domaine.

@Nornand: oui, le but est d'alimenter la carte par "bloc alim type USB 5 V" . En général, ils font tous 500mA minimum , don si on tire 200m maxi durant 48H maxi, cela devrait aller.

Merci
A+

[mag1]

Le plus simple, à mon avis, serait d'acheter un stock de CTN identiques, de mesurer précisément la R à 39°C, de faire deux ponts, comparer les mesures avec un LM311 et un ampli de courant NPN, hystérésis inutile.
Pour la précision et l'uniformité des résultats... faire des essais.

MM

[nicomedus]

une pt 1000 ne coute pas si cher et a la précision recherchée
https://fr.rs-online.com/web/p/produ...E&gclsrc=aw.ds

c'est la seule solution si tu ne veux pas de réglage, ce que je comprends bien pour une série.
Cependant la sonde ne fait pas toute le précision. Il faut savoir jongler avec les mV pour le reste du circuit

[DAT44]

Bonjour,
proposition de montage avec des TL431, ici R sera a ajusté en fonction de la courbe de la CTN (valeur voisine de 500 ohms a 39°):

[mag1]

Je soumets ce schéma à la critique.

La R de 5,6k (ou autre) est la valeur de la ctn à 39°C
Les R sont des 1%
On trouve des ctn miniatures avec un temps de réponse très rapide.
Composants cms: LM311 et Nmos (TTL)



MM

[DAT44]

Bonjour,
oui, sinon que le LM311 a besoin d'une résistance de pull-up en sortie

[mag1]

Bonjour,
oui, sinon que le LM311 a besoin d'une résistance de pull-up en sortie

Exact, merci
Manque aussi la sortie émetteur au 0v
MM

[sandrecarpe]

Un LM35 à 0.5°C de précision, avec une sortie linéaire. C'est très facile à utiliser

[DAT44]

Bonjour,

Exact, merci
Manque aussi la sortie émetteur au 0v
MM

et peut être un soupçon d'hystérésis ... ?

[mag1]

Bonjour,

et peut être un soupçon d'hystérésis ... ?

Bonjour,

Oui, peut être. Mais l'inertie de la boucle de régulation (on ne connait rien du système envisagé) apporte déjà une hystérésis.
Il faudrait voir ça dans une phase expérimentation.

MM

[invite69fdc51c]

Bonjour à tous,

Merci pour vos suggestions et commentaires.. Cela me fait 6 pistes à investiguer. Génial et intéressant!
Comme je n'ai aucune expertise en la matière, mon but est de passer par l'experimentation pour identifier la solution optimale, celle permettant de faire le job au moindre coût pour une production en série.
Il faut donc que je dresse la liste exacte du matériel nécessaire pour chaque solution, afin de passer idéalement une seule commande ( RS, Conrad, autre fournisseur conseillé..?) pour optimiser les frais de port.

Voici les pistes retenues et la synthése des infos:

PISTE N°1 (654QSD):
Sonde LM335 + comparateur à base de TS921 (aop rail to rail), MOS P channel FDN358 en sortie AOP.


PISTE N°2 (Patrick 91):
Lot de diode silicium type 1N4148 , caracterisation ,courant imosé ( comment?), la mesure de tension directe représentera la température , mais autour de 0,6 V il faudra une mesure avec un peu de résolution


PISTE N°3 (Mag1):
Stock de CTN identiques, de mesurer précisément la R à 39°C, de faire deux ponts, comparer les mesures avec un LM311 et un ampli de courant NPN,

PISTE N°4 (Nicomedus):
pt 1000 (https://fr.rs-online.com/web/p/produ...E&gclsrc=aw.ds). Il faut jongler avec les mV pour le reste du circuit

PISTE N°5 (DAT 44)
montage avec des TL431, ici R sera a ajusté en fonction de la courbe de la CTN (valeur voisine de 500 ohms a 39°)
Piste N° 5.gif

Piste N°6 (Mag1)
R de 5,6k (ou autre) est la valeur de la ctn à 39°C . Les R sont des 1%. ctn miniatures avec un temps de réponse très rapide.
Composants cms: LM311 et Nmos (TTL). résistance de pull-up en sortie LM311. Sortie émetteur au 0v
Piste N° 6.JPG

Pour l'instant, vu mon niveau je ne peux pas encore exploiter ces pistes. Est-ce possible d'avoir plus de détail? référrnces/ tolérances des componsants, schmés?
A propos, existe -il un freeware pour faire des schéma comme les votres?

Merci et bonne journée

[mag1]

Bonjour à tous,

Merci pour vos suggestions et commentaires.. Cela me fait 6 pistes à investiguer. Génial et intéressant!
Comme je n'ai aucune expertise en la matière, mon but est de passer par l'experimentation pour identifier la solution optimale, celle permettant de faire le job au moindre coût pour une production en série.
Il faut donc que je dresse la liste exacte du matériel nécessaire pour chaque solution, afin de passer idéalement une seule commande ( RS, Conrad, autre fournisseur conseillé..?) pour optimiser les frais de port.

Voici les pistes retenues et la synthése des infos:

PISTE N°1 (654QSD):
Sonde LM335 + comparateur à base de TS921 (aop rail to rail), MOS P channel FDN358 en sortie AOP.


PISTE N°2 (Patrick 91):
Lot de diode silicium type 1N4148 , caracterisation ,courant imosé ( comment?), la mesure de tension directe représentera la température , mais autour de 0,6 V il faudra une mesure avec un peu de résolution


PISTE N°3 (Mag1):
Stock de CTN identiques, de mesurer précisément la R à 39°C, de faire deux ponts, comparer les mesures avec un LM311 et un ampli de courant NPN,

PISTE N°4 (Nicomedus):
pt 1000 (https://fr.rs-online.com/web/p/produ...E&gclsrc=aw.ds). Il faut jongler avec les mV pour le reste du circuit

PISTE N°5 (DAT 44)
montage avec des TL431, ici R sera a ajusté en fonction de la courbe de la CTN (valeur voisine de 500 ohms a 39°)
Pièce jointe 388716

Piste N°6 (Mag1)
R de 5,6k (ou autre) est la valeur de la ctn à 39°C . Les R sont des 1%. ctn miniatures avec un temps de réponse très rapide.
Composants cms: LM311 et Nmos (TTL). résistance de pull-up en sortie LM311. Sortie émetteur au 0v
Pièce jointe 388717
Pour l'instant, vu mon niveau je ne peux pas encore exploiter ces pistes. Est-ce possible d'avoir plus de détail? référrnces/ tolérances des componsants, schmés?
A propos, existe -il un freeware pour faire des schéma comme les votres?
Merci et bonne journée

Bonjour,

Les soluces 3 et 6 sont les mêmes, sauf que le NPN est remplacé par un mosfet (le gain n'est que de 10 à 20 pour un NPN en commutation d'où un courant en sortie du LM311 trop important)
J'ai mesuré sur une CTN 10k une résistance de 6k2 à 39°C. Au fait, il y a quoi dans le "petit volume"? Et c'est grand comment un "petit" volume? Dans tous les cas, il faut brasser.
Quel choix: traversants ou CMS ?
Des fournisseurs: Farnel, RS composants, Gotronic...

Un schéma, moins faux et plus explicite: (encore une :c'est pas 5k6, mais 6k2 sur ce schéma, j'ai pas le temps de corriger)


Pour les schémas: Desselec2000, facile et gratuit : http://artools.free.fr/download.htm

MM

[DAT44]

Bonjour,
dans ma proposition de montage en #17, la CTN (1K) peut être remplacer par une diode (anode en haut)... (1N4148 par exemple) , car une diode a un coefficient de température négatif ...

Dans tout les cas, il conviendra de définir la valeur de R (un peu plus de 500 ohms) pour obtenir la régulation de température a 39°