Lissage d'une PWM

[yobeco]

Bonjour à tous

Encore merci pour le temps que vous accordez sur les forums de Futura-Sciences !
J'espère pouvoir avoir comme vous un niveaux suffisant un jour pour aider...

Je suis débutant en électronique analogique et je suis en train d'essayer de fabriquer une alimentation à tension variable commandable par Arduino.
C'est pour alimenter un fil chauffant pour un recycleur de plastique que je veux maintenir à 200°C environ. La tension serait automatiquement ajustée en fonction de l'information de température obtenue par un capteur. Un thermostat quoi...
J'utilise la MLI (490Hz) de l'Arduino commandé par un potentiomètre pour déclencher un MOSFET (IRF540) qui lui-même contrôle une alimentation de plus ou moins 30V.

Mon idée est que si ma MLI est à 50% par exemple, la forme carrée obtenue avec mes 30V aurait une moyenne de 15V après lissage.
Conscient de la faiblesse de mes connaissances, j'ai commencé sur un simulateur.

Sans lissage tout fonctionne bien Même le voltmètre semble lire une valeur correcte alors que je pensais qu'il ne pouvait lire que des tensions continues...

Schéma Sans Lissage.jpg

J'ai effectué réellement ce montage avec succès, sauf que je n'ose pas brancher mon voltmètre sur une tension carrée... Mais mon petit DSO de poche, lui, me montre que j'obtiens bien une amplification de ma MLI...

Tout se complique quand j'essaye le lissage... Après avoir écumé les tutoriels, j'ai commencé par mettre un condensateur en parallèle sur ma sortie.
Cela semble en effet lisser ma forme d'onde, mais étonnamment, elle reste toujours près des 30V originels (même avec seulement 15% de MLI...)

Schéma Lissage.jpg

Si j'essaye d'ajouter une bobine d'induction en série, (2mH, la plus grande inductance que j'ai dans mes récupérations de vieilles alimentations) le simulateur semble devenir fou... Ou-bien j'aurais peut-être tout grillé ... J'obtiens des dents de scie en sortie et aucun autre appareil ne semble fonctionner...

Schéma Lissage 2.jpg

Est-il possible de faire un lissage de tension qui me donne une tension moyenne correspondant à ma MLI?

Merci encore à vous

Lien vers le projet si vous avez un compte TinkerCAD :
https://www.tinkercad.com/things/la6...lU8gh1ozHUkm8=
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[DAT44]

Bonjour,
je ne vois pas encore les PJ, mais apriori la réponse est simple, il te faut un montage RC (une résistance et un condo) ...

[jiherve]

bonjour
pour alimenter un fil chauffant cela ne sert strictement à rien de filtrer(lisser) la PWM, l'inertie thermique du fil et du reste fera le boulot comme une grande.
JR

[antek]

Il est inutile de lisser, l'inertie thermique du fil est suffisante.

[A voir en vidéo sur Futura]

[jiherve]

Re
deux coups au but !
JR

[Patrick_91]

Hello,

Oui complètement inutile c'est sur ..
A plus

[yobeco]

Ok, merci

Ça fait consensus et ça parait logique...

Cependant, j'aurais voulu laisser un voltmètre / ampèremètre sur mon recycleur de plastique pour voir en temps réel quelle est l'alimentation...

J'ai acheté un DSN-VC288 :

Voltage measurement range: 0.0V-100V Max.
Current test range: 0-999mA, 0-10A, 0-50A, 0-100A (4range optional)
Power supply range: 4.5V ~ 24V
Working current:< 20mAVoltage error:±0.1%
Current error:±1%
External shunt specifications:75 milli volt
Refresh rate:300mS
Display method:2 by 3, 0.28 "7-Seg LED
Display colour:Red = V, Blue = A
Lead length:15cm
Dimensions:L=48 x H=29 x T=22 mm
Mounting holes:46 x 27 mm
Operating temperature: -10°C~65°C

Est-ce que je ne vais pas le griller en lui envoyant des impulsions ?
Est-ce qu'il va me donner une valeur fiable ?

Merci encore !

[DAT44]

Bonjour,
le plus simple est de faire un test IRL ...

Si la mesure est erratique :
- pour la mesure de tension, tu peux utilisé la méthode proposé en #2 : une cellule RC
- pour la mesure de courant, tu peux aussi utilisé une cellule RC, mais il faudra l'implémenté en interne sur le shunt ...

Attention, comme le "power supply" de ton module ne dépasse pas 24V, il faudra probablement ajouté une régulation a partir du 30V...

[yobeco]

Merci pour ta réponse

"Attention, comme le "power supply" de ton module ne dépasse pas 24V, il faudra probablement ajouté une régulation a partir du 30V... "
Oui, tu as raison... De plus, je viens de vérifier : mon bloc d'alimentation fournit plutôt du 37V.

Cependant la tension grand maximum dont j'aurais réellement besoin aux bornes de mon fil chauffant, ça serait environs 20V...

C'est aussi pour ça que je souhaitais lisser la tension (en plus du plaisir d'apprendre à le faire... )
Je souhaitais la lisser et la maintenir, stabilisée autour de 15V à 20V selon ce qui sera nécessaire pour maintenir la température optimale. Ainsi je pouvais mettre mon multimètre aux bornes du fil chauffant...

"Pour la mesure de tension, tu peux utiliser la méthode proposé en #2 : une cellule RC"
Je viens de faire le test : et ça marche bien



J'obtiens une courbe satisfaisante et une tension moyenne correcte avec un condensateur de 1 uF et une résistance d'environ 100 K ohms.
Cette résistance est élevée ! N'a-t-elle pas un impact sur la consommation générale ?
Ne faut-il pas que je prenne une grosse résistance ?

Sur le site : Rêve de pierre
J'ai pu calculer les informations autour de mon fil. J'ai choisi 300°C la température cible pour pousser aux extrêmes, mais en réalité, je n'aurais besoin que de 180 à 250°C... (Sinon, le PLA, il va cramer...)

Fil résistif Dia. 0.4mm, longueur 90cm, alliage Nickel Chrome ou Isachrome , température 300°c.
Résistance du fil à chaud : 7.96 Ohms
Courant de chauffe IF injecté dans le fil : 2.82 A
Tension nécessaire UF aux extrémités du fil : 22.45 V
Puissance injectée dans le fil : 63.3 W

Pourrais-tu m'expliquer : "il faudra l'implémenté en interne sur le shunt ..." s'il te plaît ?

Merci pour tes conseils !

[Patrick_91]

Hello,

Cependant, j'aurais voulu laisser un voltmètre / ampèremètre sur mon recycleur de plastique pour voir en temps réel quelle est l'alimentation...

Quelle fréquence de récurence le PWM ??
A plus

[yobeco]

Bonjour

La fréquence de la PWM est de 490Hz sur Arduino.

Merci

[DAT44]

Bonjour,
100K est un peu élever et peut faussé la mesure (en fonction de l'impédance d'entré du bloc d'affichage) il sera préférable de descendre a 10K ...

Pour le shunt, tu peux prendre 100 ohms et 100µ, mais il faut que tu identifie le fil qui part a la mesure et comment est fait le montage car la tension (75 mV maxi) part certainement a un AOP pour amplification avant la mesure sur le µP ...

[Patrick_91]

Hello,

La fréquence de la PWM est de 490Hz sur Arduino.

Donc il de faut un ampli de puissance qui passe 1 ou 2 MHz ??? et 70 W de puissance (mettons 100 W)...tu en as un ? pourquoi 490 kHz
A ces fréquences là inutile de dire que le lissage ne sert a rien bien sur .. de l'ordre de quelques centaines de Hertz devraient suffire évidemment pour piloter la température du fil.
Par ailleurs a cette Fréquence élevée ton multi mètre doit mesurer n'importe quoi .. ou rien .. ? on ne sait pas ...
Impossible d'aller sur le site sans acheter un bouquin, dommage tu as les bons conseils pour fabriquer l'alimentation ...
Le peu que j'ai voir sur le site est un transfo torique (300 W recommandés) qui servirait a l'alimentation de l'alim .. (50 Hz ) mais je n'ai pas eu accès aux examoles d'alimentation ... a mon avis c'est du 50 Hz ...
A
A plus

[jiherve]

bonjour,
ben non en fait si j'ai bien compris ce qu'il désire c'est mesurer sa PWM qui en elle même est adaptée au chauffage de son fil.
Donc il n'a besoin que d'un passe bas diviseur pour nourrir son Arduino.
ce qui obtiendra en utilisant un pont diviseur formé par PWM --- 56K ---12K--- GND avec un condo de 33nF en // sur la 12K, le point de mesure est à la jonction des 3 composants.
JR

[Patrick_91]

Hello , oui mais pas a 490 kHz !!!! c'est illusoire, on ne connait pas l'impédance du fil a cette Fréquence , elle est donnée en dc ou 50 Hz a tout casser ..
De plus l'instrumentation pour 100W a 490 kHz coutera bonbon ...
Restons dans les quelques centaines de Hertz, cela ira tres bien ..
A plus

[jiherve]

Re
Lis bien c'est 490Hz!
JR

[yobeco]

Merci pour votre aide

Ce dont j'ai besoin, c'est d'afficher la tension moyenne qui alimentera mon fil chauffant après mon hachage (et mon lissage ?).
Pour ça, je pensais mettre un "multimètre embarqué" du type : DSN-VC288 (Qui ne supporterait pas des impulsion à 37V...).

La PWM à 490Hz, c'est un standard... Si c'était plus facile pour la lisser (ou de lire directement la tension et l'intensité) en changeant cette fréquence, il semble que ce soit possible de la modifier dans une certaine mesure.
Mais est-ce que je ne risque pas d'émettre des parasites gênants si j'alimentais 90cm de fil autour d'un tube de fer (mon extrudeur...) avec des impulsions de 37V ?

DSC_1788-1000px+flèche.JPG

IMG-20191109-WA0002-1000px.jpg

Merci !

[Patrick_91]

Hello,

OK pour 490 Hz, j'avais capté 490 kHz (mes lunettes !!) . Donc pas de problème de Lissage, il n'y a rien a faire ... Le Voltmetre mesurera la tension moyenne tout comme le fil qui lui chauffera conformément a l'énergie qu'on lui envoie.
Oui cela fera quelques parasites locaux ... rien de bien méchant ..
Vu les pièces jointes ... ou est l'alimentation ?
A plus

[antek]

Pour limiter le champ variable replie la résistance en deux.

[yobeco]

Merci pour ce conseil...

Cependant, ça n'aura d'utilité que si j'abandonne l'idée du lissage et de la mesure de tension / intensité.
Alors je le garde sous le bras en cas d'échec.

Merci

[yobeco]

OK

Je vais faire des mesures directement sur ma PWM de 5V pour voir ce que me lit mon DSN-VC288.

Mais je vais devoir trouver / fabriquer un abaisseur de tension pour arriver en dessous de 24V (ou une autre source d’alimentation ?) pour que mon multimètre embarqué DSN-VC288 ne craque pas à force de recevoir des impulsion de 37V...

Merci !

[yobeco]

Elle est derrière le panneau l'alimentation

[Patrick_91]

Hello,

Pour respecter la plage de mesure du Voltmetre , tu colles un pont diviseur par 2 avec deux résistances de 4700 Ohms en série et connectées sur la sortie de l'alim. Dans ce cas tu mesures entre la masse et le point commun des deux résistances en multipliant le résultat mesuré par deux tu aura la bonne valeur moyenne.
A plus

[yobeco]

Bonne idée

Merci !

[Antoane]

Bonjour,

J'ai lu un peu rapidement le fil, j'espère ne pas poster à côté.

Le voltmètre : http://www.mantech.co.za/datasheets/.../DSN-VC288.pdf
Il n'est probablement pas possible d'alimenter le voltmètre directement avec le signal PWM à mesurer (comme le propose le schéma en bas à gauche du PDF). Il faudrait une alimentation annexe (schéma en bas à droite du PDF) ou un petit montage capable de délivrer une tension continue pour l'alimentation du voltmètre à partir du PWM (e.g. une diode, une capa, une résistance et une zener).

Comme déjà mentionné, il est possible mais incertain que le moyennage réalisé par le composant soit avec une constante de temps suffisamment grande pour que la mesure du signal PWM fonctionne bien. Des essais sur un PWM calibré 0/5 V avec rapport-cyclique connu dc devrait permettre de vérifier : la tension affichée par le voltmètre doit alors valoir dc*5.

Enfin, si tu diminues la tension envoyée pour la mesure (et non l'alimentation) du voltmètre, il peut être préférable de la diviser par 10 pour n'avoir qu'à jouer sur la position du point décimal de l'afficheur et ainsi ne pas avoir à faire la multiplication par deux.

[yobeco]

Bonjour !

J'ai réussi à lisser la PWM pour pouvoir ajouter mon Voltmètre / Ampèremètre. (Voir schéma)
Lissage PWM V4.jpg

Je me suis inspiré du livre d'Eskimon :
https://zestedesavoir.com/tutoriels/...enfin-presque/
Voir : "La valeur moyenne d’un signal"
https://www.tinkercad.com/embed/26HFCFSbYWI

Cependant, j'ai découvert que le MOSFET oppose une résistance lorsqu'il s'échauffe (malgré son radiateur et son ventilo) et finalement, c'est lui qui me sert de résistance de charge pour le condensateur.
Comme il monte à 8Ω, à peu près comme mon fil chauffant, ça me faisait un pont diviseur de tension de rapport 1/2 et je n'avais que 19V sur mes 36V...

DSC_0403.JPG DSC_0405.JPG

Pour contourner le problème, j'ai ajouté une résistance de 15Ω en parallèle avec le MOSFET pour réduire cette résistance.
Ainsi, j'arrive à monter jusqu'à mes 24V avec la PWM à 100%. La contrepartie, c'est que je ne peux pas descendre au dessous de 14V (quand la PWM est à 0), mais ce n'est pas grave... à 14V, ça ne chauffe plus beaucoup de toutes les façons.

https://www.tinkercad.com/things/jZe...BZLb_GL1xLkJ4=

Maintenant, j'aimerais améliorer l'alimentation de mon relais.
Je voudrais l'alimenter sans avoir besoin d'une autre source de 5V.

Pour cela, j'ouvre un autre billet.

Merci à tous !

[Patrick_91]

Hello,

J'ai réussi à lisser la PWM pour pouvoir ajouter mon Voltmètre / Ampèremètre. (Voir schéma)
Lissage d'une PWM-lissage-pwm-v4.jpg

Décidément tu persistes !! a quoi sert la capa de 10 µF polarisée aux bornes du fil chauffant ?
En gros tu ne sais pas ce que tu mesures , encore une fois a 490 Hz avec un voltmètre DC continu il est inutile de bidouiller il te donne la valeur moyenne de la tension aux bornes du fil.Sauf que tu dois installer un diviseur de tension (par deux par exemple) afin de ne pas saturer ton voltmètre ce qui est une source supplémentaire d'erreur de mesure ...
D'ou te vient cette idée de lissage des créneaux ! cela ne sert a rien du tout sauf a faire de mauvaise mesures.
A plus

[Antoane]

Bonjour,

- le IRF540 n'est pas prévu pour être commandé en 0/5 V, mais en 0/10 V. Il est normal qu'il ne conduise pas bien. Il faut choisir un transistor adapté à cette tension de commande.
- La tension de 19 V observée aux bornes du MOSFET peut être due au fait que la mesure est erronée (cf. message #27) et/ou au fait que le IRF540 n'est pas prévu pour un tel usage. L'ajout d'une résistance en parallèle du MOSFET est un non-sens, le rendement est déplorable et le contrôle est partiellement perdu. Il faut la retirer, choisir un mosfet approprié, et faire des mesures à l'oscilloscope.
- La capacité de 10 µF en parallèle avec le fil chauffant n'est pas utile (puisqu'elle est alimentée par une quasi-source de tension), et va faire vieillir très prématurément le transistor, l'alimentation, et elle même. Il faut la retirer.
- la commande du relais n'est correcte que si la tension notée "6V ou 12V" vaut effectivement 6V et que le relais est un relais 5V. Sinon, il faut utiliser un circuit classique avec l'émetteur du NPN à la masse ou, mieux, un MOSFET https://forums.futura-sciences.com/e...tml#post339919
- Il parait étrange d'avoir besoin d'un relais et d'un transistor. IL serait bien plus simple de supprimer le relais et de gérer la commande du fil via le MOSFET

[yobeco]

Bonjour à tous !

J'ai effectivement fait une erreur d'une lettre... J'utilisais un IRF540 au lieu d'un IRL540 qui lui... est bien TTL.
Mais comme je n'ai pas de IRL540, j'ai pu trouver des FQP30N06L... Et ça marche beaucoup mieux !
https://arduinodiy.wordpress.com/201...th-ttl-levels/

J'ai enlevé le condensateur, la diode, et la résistance de 15 ohms.
Il ne reste que le MOSFET et la résistance de pull down.

Plus besoin de relais non plus puisque le MOSFET fait bien son travail

Mon Ampère-Voltmètre m'affiche des valeurs erronées... Je vais voir si je peux en trouver des analogiques...

Mais bon, ça chauffe

Merci à tous !!!

[yobeco]

Dois-je fermer ce fil de discussion ?