SCR - dimensionnement composants

[maugann]

Bonjour,

J'aimerais réaliser un SCR pour alimenter une résistance 2500W afin de chauffer un cuve d'eau.

Le schéma que j'utilise est représenter en pièce jointe.

Je m'interroge sur le dimensionnement des résistances et du condensateur.

Le condensateur : Étant donné que le DIAC est passant avec une tension à ses bornes de 32V, est-ce qu'un condensateur type MLCC 0603 100nF acceptant une tension max de 50V est suffisant ?

La résistance fixe : Si je pars du principe qu'un condensateur 50Vmax est suffisant, alors n'importe quelle résistance peut convenir. Le potentiomètre que j'utilise est un potentiomètre numérique (ref : AD5242BRZ1M) afin de commander mon SCR avec un microcontrôleur. Vous trouverez en pièce jointe le schéma du SCR avec ce potentiomètre. Ce dernier sera alimenté en 3V3 ou 5V, ceci ne risque pas de poser problème si aux bornes de A1 et B1 il y a une tension 0-32V ?

Je vous remercie de votre aide. Bonne journée !
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[penthode]

y'a donc pas d'isolation galvanique

le réseau 230 va se retrouver sur le rail 5 volts .....

ça ne pose pas de problème face aux circuits en amont ? (utilisateurs)

[gienas]

Bonjour maugann et tout le groupe

... J'aimerais réaliser un SCR pour alimenter une résistance 2500W afin de chauffer un cuve d'eau.

Le schéma que j'utilise est représenter en pièce jointe ...

Tes informations sont loin d'être claires.

Tu parles de SCR mais tu dessinés un triac.

Pour un triac, le pont redresseur est inutile.

Tu ne précises pas quelle est la fonction et les caractéristiques du "switch" délivré par l'interface.

Tu oublies aussi de préciser ce que doit faire au juste la structure complète qui me semble bien compliquée et tordue.

[Antoane]

Bonjour,

Le condensateur : Étant donné que le DIAC est passant avec une tension à ses bornes de 32V, est-ce qu'un condensateur type MLCC 0603 100nF acceptant une tension max de 50V est suffisant ?

Sur le principe ca marche, mais un MLCC 0603 de 100 nF aura une capacité très diminuée sous 36 V : https://www.maximintegrated.com/en/d...ls/5/5527.html. Un plus gros composant, ou une autre techno, serait préférable.

La résistance fixe : Si je pars du principe qu'un condensateur 50Vmax est suffisant, alors n'importe quelle résistance peut convenir.

La tension aux bornes de la résistance n'est pas limitée ainsi : dans le pire-cas, lorsque le TRIAC ne conduit pas du tout (voire pas pendant 90 °), le RC voit la totalité de la tension secteur à ses bornes. La résistance voit alors une tension pic de 385 V. Par conséquent :

Le potentiomètre que j'utilise est un potentiomètre numérique (ref : AD5242BRZ1M)

ne convient pas

La solution consiste à utiliser un opto-coupleur pour commander le triac ou le SCR de manière isolée. Cela complique un peu le circuit car il faut prévoir une synchronisation du signal de commande avec le secteur.

Par ailleurs, la commande par variation d'angle de phase est relativement bruyante. Mieux vaudrait faire une commande par train d'onde, i.e. un PWM à très basse fréquence (par exemple de période 10 s). Cela peut dépendre de contraintes qu'on ne connait pas, mais c'est possiblement la meilleure approche ici. La synchronisation du signal de commande avec le secteur n'est pas nécessaire, et l'utilisation d'un opto-coupleur permet de rester isolé.

Enfin, si un SCR est utilisé, il peut être préférable de placer le résistance chauffante et (surtout ?) le fusible sur la ligne AC, en amont du pont de diodes.

[A voir en vidéo sur Futura]

[fdamien12]

Bonjour,
En fait, tu veux contrôler la puissance envoyée à la résistance avec un microcontrôleur. Mais remplacer le potentiomètre d'un gradateur à triac traditionnel par un potentiomètre numérique n'est pas une bonne idée :
- Déjà, comme ça a déjà été souligné, il n'y aura pas d'isolation galvanique entre le secteur et ton microcontrôleur (mais bon, si tu sais ce que tu fais, cela peut ne pas être un problème).
- Par contre, de nombreux potentiomètres numériques (et le tien n'y fait pas exception) ne tolèrent que des tensions entre Vss et Vdd sur les broches A, B et W. Tu avais pressenti le problème.
- Si on analyse le fonctionnement du gradateur, le réseau potentiomètre-condensateur-diac a pour rôle de créer une commande retardée de la gâchette du triac. Lorsque l'on a déjà un microcontrôleur a disposition, on génère plutôt le retard en numérique. La commande du triac se fait donc par le microcontrôleur (éventuellement à travers un opto-triac), un certain temps après le passage par 0 du secteur (il faut alors un moyen de détecter ce passage par zéro, cherche "zero crossing detector").
- Cette commande par angle de phase est nécessaire pour piloter les ampoules ou des moteurs universels, mais dans le cas d'une résistance, tu as tout intérêt à faire une commande par train d'ondes. Autrement dit, faire une modulation de largeur d'impulsion sur une période d'une minute par exemple. L'inertie thermique de ta cuve fera le reste. Cela permet de consommer soit un courant sinusoïdal sur le secteur, soit pas de courant, plutôt qu'en permanence un courant déformé, source de perturbations qu'il faut essayer de filtrer pour ne pas polluer le réseau et perturber le fonctionnement d'autres appareils. Cela t'épargne aussi la détection du zéro du secteur.

Bonne journée


Edit : grillé, mais nous disons exactement la même chose

[maugann]

Merci pour vos retour,

Gienas, lorsque je tape SCR sur Google, il en sort tout le temps des schéma avec des triacs. Comme l'on compris Antoane et Blue Sn4ke, le schéma est en fait un gradateur à angle de phase. C'est quoi un SCR du coup ?

Je n'ai jamais entendu le terme gradateur. Je me suis donc penché sur la question.
Le gradateur par train d'onde fonctionne avec le même principe qu'un relais ce qu'il y a de plus basique. C'est finalement un relais pas mécanique = pas de bruit et moins d'usure. Est-ce là les seuls avantages par rapport à un relais mécanique ?

J'ai réaliser un nouveau schéma que vous trouverez en pièce jointe. (R10 = 180R et non 1k) Cela vous parait-il mieux adapté ? L'isolation galvanique, problème que vous m'aviez mentionnés, est résolue à l'aide du MOC3021. Cette fois une résistance 0603 est suffisante car lorsque D2 n'est pas passant, R10 n'est traversé par aucun courant.

L'objectif est chauffer un liquide dans une cuve isolée à certains paliers de température. Le must serait d'avoir une précision +/- 1°C. Le liquide sera agité pour facilité l'homogénéité de la température dans la cuve entière.
Pour atteindre cette précision, je pensais réaliser un PID. Or, le PWM pourrait être associé à une commande tout ou rien.... assez contradictoire avec une commande PID. Il existe probablement une possibilité pour associer commande PID (réaliser par le microcontrôleur) et gradateur par train d'onde.

[Murayama]

Bonjour!


Une alternative:
Le circuit ci-dessous fait tout ce que vous voulez sans les ennuis. Tellement
simple qu'il n'est même pas utile de faire un schéma. Je mets une photo de ce
qu'il y a dans mes tiroirs, mais il y en a certainement d'autres.
Le Sharp est un monstre qui permet de passer 16 ampères. Je l'avais acheté pour
me faire un four de soudure avec un mini four toaster.


En gros, entre le + et le -, c'est une LED, et entre ~, c'est le secteur.
Vu que le système est déjà isolé, inutile de se prendre la tête. Vous mettez
le contrôleur d'un côté, la charge de l'autre et c'est fait.

Je m'aperçois qu'on ne voit pas les indications sur le 2ème, mais je l'ai trouvé
dans cette catégorie:

https://www.digikey.com/en/products/...ate-relays/183


Pascal

[Antoane]

Bonjour,

Gienas, lorsque je tape SCR sur Google, il en sort tout le temps des schéma avec des triacs. Comme l'on compris Antoane et Blue Sn4ke, le schéma est en fait un gradateur à angle de phase. C'est quoi un SCR du coup ?

Un SCR est un thyristor, un "triac ne fonctionnant que dans un sens". Vu autrement : un triac est un SCR bidirectionnel.

Le gradateur par train d'onde fonctionne avec le même principe qu'un relais ce qu'il y a de plus basique. C'est finalement un relais pas mécanique = pas de bruit et moins d'usure. Est-ce là les seuls avantages par rapport à un relais mécanique ?

Pour une commande par train d'onde, un relais classique aurait une durée de vie limitée du fait du grand nombre de commutations (de l'ordre de 2 toutes les 10 s).
Avec une commutation par zéro du courant, le "relais statique" utilisant un triac est moins bruyant du point de vue CEM. Le relais méchanique chauffe moins.
https://www.jpcfrance.fr/bases-prati...tromecaniques/

L'objectif est chauffer un liquide dans une cuve isolée à certains paliers de température. Le must serait d'avoir une précision +/- 1°C. Le liquide sera agité pour facilité l'homogénéité de la température dans la cuve entière.

Dans ce cas, la gradation par train d'onde semble appropriée.

Pour atteindre cette précision, je pensais réaliser un PID. Or, le PWM pourrait être associé à une commande tout ou rien.... assez contradictoire avec une commande PID. Il existe probablement une possibilité pour associer commande PID (réaliser par le microcontrôleur) et gradateur par train d'onde.

La constante de temps thermique de la résistance et de la cuve a un effet de filtrage qui fait que la température de la cuve ne varie (quasiment) pas à l'échelle d'une période du PWM. Vu autrement : si le PWM est suffisamment rapide, alors seule importe la puissance moyenne dissipée par la résistance. Cette puissance est égale au produit du rapport cyclique du PWM par la puissance crête. La sortie du PID sera donc à utiliser comme valant "la fraction du temps pendant lequel on alimente la résistance".

[maugann]

Merci beaucoup pour cette aide.

Je vais déjà réaliser un premier prototype avec une gradation par train d'onde.
C'est encore un peu flou pour la relation PID/PWM même si par intuition j'ai tout de même l'impression de comprendre.
Je ne maîtrise pas encore bien cette notion de PID. Je vais réaliser quelques testes pour cerner un peu mieux le sujet.

Au moins j'en sais un peu plus sur la partie hardware et ça... ça me plaît.

Encore merci