Alimentation 12VAC depuis batterie 26V

[Aliocha44]

Bonjour à toutes et tous,

Je suis nouveau sur le forum et après l'avoir longtemps parcouru, je lance cette discussion afin d'avoir des avis et de l'aide sur mon projet du moment.

Dans le cadre d'un système son mobile monté sur une remorque vélo, j'utilise le dispositif suivant :
- Batterie de vélo électrique récupérée, Giant 26V - 9 Ah
- Ampli XY-S350H basé sur un TPA3251, chinoiserie un peu obscure mais qui a l'avantage d'accepter entre 12 et 36V, d'intégrer du Bluetooth et d'avoir 3 sorties (2.1)
- Quatre HPs (2 en parallèle sur chaque sortie) + 1 sub sur sa voie

Schema1.png

Maintenant que le son fonctionne bien, l'idée est de passer à la lumière :
- Si l’ampli est en direct sur la batterie, j'utilise pour la lumière un convertisseur à base de LM2596 pour obtenir une ligne en 12 VCC
- Sur cette ligne, 4 projecteurs PAR16 avec des LEDs de 3,5W, pour un total de 14W pour 36W maximum théoriques

Schema2.png

- J’ai également un autre dispositif lumineux qui contient un moteur. À mon grand étonnement, le bloc secteur avec ce dispositif convertir du 230 VAC vers du 12 VAC

Alim.jpg

Voilà donc le problème*: fabriquer un oscillateur pour générer les 12VAC requis. Petite difficulté*: je n’ai pas encore d’oscilloscope. Je suis censé en récupérer un prochainement, mais pour l’instant je dois faire sans. Je n’ai donc pas d’information sur la forme du signal de sortie, hormis*:
- 12 VAC - 500 mA annoncé soit 6W
- Fréquence de 50 Hz confirmée au multimètre
- Tension alternative mesurée au multimètre de 14,8 V
Qui peut le plus peut le moins, je me suis donc dis que pour protéger le moteur, il était judicieux de générer un signal sinusoïdale propre et pas un simple signal carré.

En me basant sur plusieurs sources dont celle-là*: https://www.sonelec-musique.com/elec...osc_sinus.html , je pensais partir sur un pont de Wien basé sur un ampli op. Par simplicité et parce que j’ai un TL082 dans un tiroir qui pourrait faire l’affaire il me semble. Il contient 2 amplis op, donc je pensais faire [pont de Wien] + [amplification du signal] seul. Mais il n’arrivera jamais à sortir les 500mA, je pensais donc l’appuyer sur un TDA2030 pour sortir la puissance nécessaire, le tout en alimentation symétrique pour atteindre les 12 VAC requis.

Schema3.png

Cependant, le TDA2030 n’est pas rail to rail donc je ne pourrais pas utiliser le convertisseur 12 VCC déjà existant, sous peine de ne pas atteindre la tension visée en sortie. J’imagine qu’il faudrait ajouter 2 convertisseurs pour sortir ±15V ou ±18V pour atteindre finalement un signal amplifié ±12V :

Schema4.png

Ça commence à faire pas mal d'éléments.

En reprenant les explications suivantes https://www.sonelec-musique.com/elec...audio_010.html, je peux calculer mon pont de Wien :

Voici donc un schéma très théorique (mon niveau d’électronique est relativement faible)*: avec la formule F=1/2πRC , on trouve R1 = R2 = 32 kΩ et C1 = C2 = 100 nF.
En effet, 1/(2π.32k.100n) = 49.74 Hz

Concernant le gain, on veut*:
- R3 > 2R4 pour lancer l’oscillation
- R3 = 2R4 pour maintenir l’oscillation

Je reprends les valeurs indiquées*avec les deux 1N4148 :
- R3 = 10 kΩ
- R4 = 18 kΩ
- R5 = 3.9 kΩ

Je continue dans un second message pour ajouter les schémas suivants.
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[Aliocha44]

Premier problème : je n’arrive pas à faire fonctionner la simulation de ce pont sous Kicad. J’ai compris qu’il fallait un signal pour amorcer l’oscillation afin de simuler le bruit des composants dans la réalité, mais malgré différents essais, ça ne prend pas, alors que ça semble prendre chez d’autres :

- https://forums.futura-sciences.com/e...wien-isis.html
- https://forums.futura-sciences.com/e...t-de-wien.html

J’ai essayé avec VPULSE, VCC, VSIN, reliées au niveau de Vin, dans tous les cas j’ai eu erreur de simulation. Je ne maîtrise pas assez Kicad et Spice pour régler au mieux mes alimentations.

SpiceOsc.png

Modèle spice : https://www.ti.com/product/TL082#des...ols-simulation
Schéma : https://drive.google.com/file/d/1HcV...usp=drive_link

Exemple d’erreur avec VPULSE relié au niveau de Vin :

SimuError.png

Concernant l’ampli derrière, j’ai utilisé ces explication : https://www.sonelec-musique.com/elec...li_bf_008.html, mais compliqué de déterminer le gain sans connaître la sortie de mon pont de Wien.

Je n’ai pas trouvé le modèle Spice pour le TDA2030, j’utilise donc un LM1875 pour la simulation à la place. J’ai suivi les valeurs indiquées par Sonelec.

SpiceAmp.png

Modèle spice : https://www.ti.com/product/LM1875#design-development
Schéma : https://drive.google.com/file/d/1u7b...usp=drive_link

Mais une fois de plus, la simulation ne fonctionne pas comme attendu :

SimuAmp.png

Voilà pour l’état actuel des travaux, si une bonne âme a des conseils pour la simulation Spice des deux schémas ou sur le projet en général et le choix des solutions et composants, je suis preneur !

Merci

[gts2]

Bonjour,

Pourriez-vous fournir le fichier spice de votre simulation ?

[antek]

- J’ai également un autre dispositif lumineux qui contient un moteur. À mon grand étonnement, le bloc secteur avec ce dispositif convertir du 230 VAC vers du 12 VAC

Tu as un lien ou une doc concernant "le dispositif lumineux avec moteur" ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[Antoane]

Bonjour,


> https://forums.futura-sciences.com/a...e-26v-alim.jpg
C'est très très probablement un simple transformateur 50Hz délivrant un sinus.
Comme tu le suggères, il n'est pas impossible, voire probable, que le circuit se satisferait d'une tension de 12 ou 15Vdc.

> https://forums.futura-sciences.com/a...v-spiceosc.png
Le but de la source annexe est de faire sortir le circuit de son point de repos où toutes les tensions sont à zéro, puis le laisser courrir comme il l'entend. Or, en connectant une source de tension sur Vin, lorsque la source devrait "laisser [l circuit] courrir comme il l'entend", elle se comporte en fait comme un court-circuit au GND, empécant ainsi le fonctionnement du circuit.
Il faudrait, par exemple, utiliser une source envoyant un unique pulse de tension entre le commun R1-C2 et la masse. Je connais mal kicad, mais il me semble qu'en remplacant le GND maintenant connecté au point commun R1-C2 par "VPULSEin", ca devrait fonctionner. Il faudrait ceoendant sans doute modifier les valeur pour utiliser : tw = 50m et per = 10 et td = 1m.
Il faut par ailleurs une simulation suffisament longue pour voir des oscillations, i.e. >> 20 ms.
Nota : déconnecter VIN de toute source et étendre la durée de la simulation, possiblement avec un time-step << 1ms, et possiblement en "uic startup", pourrait déjà solutionner le problème. De nombreux simulateurs démarrent les scillations avec bien moins de précautions.

Avec un tel circuit, l'amplitude des oscillations est mal maitrisée. Comme tu ne cherches pas une très grande pureté harmonique, un signal carré d'amplitude calibrée suivie d'un filtrage ne laisant que le fondamental, envoyé à l'amplificateur, serait préférable. Il serait aussi bon, sans doute très préférable, d'utiliser un ampli en classe D (tel le TPA3251) pour le moteur aussi. Ainsi, pas besoin de générer les alimentations +/-15 ou 12 ou 18V, et beaucoup moins de pertes dans l'amplificateur.

Note que pour avoir un sinus de 12Vrms, il faut générer un sinus d'amplitude crête 12*sqrt(2)~17 V.
Note que pour avoir un sinus d'amplitude crête 12*sqrt(2)~17 V en filtrant un signal carré, il faut que le carré ait une amplitude de ±17*pi/4 ~ ±13.5V. On peut aussi intégrer un certain gain dans l'amplificateur.

[Aliocha44]

Bonjour et merci de vos différentes réponses et éclairages,

Pourriez-vous fournir le fichier spice de votre simulation ?

Je ne sais pas exactement de quel type de fichier vous souhaitez, quand je sauvegarde ma simulation, j'ai un fichier .wbk, et j'ai aussi accès à une netlist Spice.

Dans le doute je vous mets :
- Le dossier Kicad dans un zip ici : https://drive.google.com/open?id=1-8...6&usp=drive_fs
- La Netlist ici : netlistSpice.txt

Tu as un lien ou une doc concernant "le dispositif lumineux avec moteur" ?

Je n'ai aucune documentation, produit acheté d'occasion et pas très qualitatif : voici une photo : https://sainte-rose.gifi-guadeloupe....e-rotative.jpg
Il y a un moteur unique qui fait tourner la structure sur la base, et avec un jeu d'engrenage, les boules tournent sur elles-mêmes en plus de tourner autour de l'axe. Il y a quelques LEDs. Je précise qu'en alimentant en 12VDC, les LEDs s'allument mais le moteur ne tourne pas. Donc l'alimentation en 12 ou 15 VDC a été testé et n'est pas fonctionnelle.

Le but de la source annexe est de faire sortir le circuit de son point de repos où toutes les tensions sont à zéro, puis le laisser courrir comme il l'entend. Or, en connectant une source de tension sur Vin, lorsque la source devrait "laisser [l circuit] courrir comme il l'entend", elle se comporte en fait comme un court-circuit au GND, empécant ainsi le fonctionnement du circuit.

Je comprends, je n'ai pas trouvé comment couper cette source après un certain temps justement. Il y a seulement VPULSE qu'on peut arrêter après un nombre de pulsations justement, mais comme souligné, je ne pensais pas que ça créait donc un court-circuit au GND.

Il faudrait, par exemple, utiliser une source envoyant un unique pulse de tension entre le commun R1-C2 et la masse. Je connais mal kicad, mais il me semble qu'en remplacant le GND maintenant connecté au point commun R1-C2 par "VPULSEin", ca devrait fonctionner. Il faudrait cependant sans doute modifier les valeur pour utiliser : tw = 50m et per = 10 et td = 1m.

Effectivement, en partant du principe précédent ça parait beaucoup plus logique. Voici les nouveaux réglages de mon VPULSEin :

VPUSLEin.png

J'étais étonné de la valeur "10" indiqué pour la période. J'ai mis 20m pour 50Hz, et j'ai également testé avec 10. Pas de lancement de la simulation dans les deux cas.

Il faut par ailleurs une simulation suffisament longue pour voir des oscillations, i.e. >> 20 ms.
Nota : déconnecter VIN de toute source et étendre la durée de la simulation, possiblement avec un time-step << 1ms, et possiblement en "uic startup", pourrait déjà solutionner le problème. De nombreux simulateurs démarrent les scillations avec bien moins de précautions.

J'ai indiqué sur mon schéma .tran 500u 3 uic startup, ainsi :
- Ma simulation dure 3 secondes ce qui est >> 20ms
- Le timestep est de 500µs soit << 1 ms
- uic startup est déjà enclenché

Voici donc le nouveau schéma testé :

SpiceOsc#2.png

Cependant, ça ne part toujours pas :

SimuOsc#2.png

Je remets là encore le .zip et les fichiers associés :
- Zip Kicad : https://drive.google.com/open?id=1-F...0&usp=drive_fs
- Netlist : netlistSpice#2.txt

un signal carré d'amplitude calibrée suivie d'un filtrage ne laisant que le fondamental, envoyé à l'amplificateur, serait préférable

C'était une de mes question : est-ce qu'un signal carré à la place d'un sinus ne va pas abîmer le moteur à terme ?

Il serait aussi bon, sans doute très préférable, d'utiliser un ampli en classe D (tel le TPA3251) pour le moteur aussi. Ainsi, pas besoin de générer les alimentations +/-15 ou 12 ou 18V, et beaucoup moins de pertes dans l'amplificateur.

Si je comprends bien, l'idée est de faire comme l'amplificateur côté son (aussi un TPA3251) pour brancher en direct sur la batterie et ne pas s'embêter avec une alimentation symétrique qui nécessite deux convertisseurs ? Un TPA3251 me paraît super cher par rapport à mon TDA2030 d'origine de quelques euros. N'est pas un peu "overkill" ?

Note que pour avoir un sinus de 12Vrms, il faut générer un sinus d'amplitude crête 12*sqrt(2)~17 V.
Note que pour avoir un sinus d'amplitude crête 12*sqrt(2)~17 V en filtrant un signal carré, il faut que le carré ait une amplitude de ±17*pi/4 ~ ±13.5V. On peut aussi intégrer un certain gain dans l'amplificateur.

Effectivement, ça peut-être compliqué d'aller chercher les 17V et plus simple d'aller chercher 13.5V.

Autre question parallèle que je n'ai pas posé, en mesurant en mode VAC avec mon multimètre les 14,80V, est-ce la valeur RMS que je mesure ? Voici mon appareil : https://meters.uni-trend.com/product...Specifications. Il est donné pour une mesure True RMS des signaux sinus.

Merci encore !

[Antoane]

Bonjour,

Je comprends, je n'ai pas trouvé comment couper cette source après un certain temps justement. Il y a seulement VPULSE qu'on peut arrêter après un nombre de pulsations justement, mais comme souligné, je ne pensais pas que ça créait donc un court-circuit au GND.

Ca dépend ce qu'on entend par "s'arrêter" : tu pensais à un ciruit ouvert, mais en pratique c'est une source de tension de 0V... et un truc qui a toujours 0V à ses bornes, c'est un composant tel que U=R*I=0 indépendament de I, i.e. un court-circuit (R=0)

J'étais étonné de la valeur "10" indiqué pour la période. J'ai mis 20m pour 50Hz, et j'ai également testé avec 10. Pas de lancement de la simulation dans les deux cas.

Tu veux un pulse de durée "suffisante", e.g. 20 ou 100ms, puis que la source n'ai plus d'impact sur le circuit pendant tout le reste de la simulation, qui va durer >> 20ms (par exemple 10s).

J'ai indiqué sur mon schéma .tran 500u 3 uic startup, ainsi :
- Ma simulation dure 3 secondes ce qui est >> 20ms
- Le timestep est de 500µs soit << 1 ms
- uic startup est déjà enclenché

Au temps pour moi, j'ai lu trop vite.

https://forums.futura-sciences.com/a...spiceosc-2.png

VpulseIN est en court-circuit avec la masse, elle est donc innactive.
Voir les messages d'erreur sous la fenetre de simu.

La sortie 7 de l'OPAMP pourrait être en circuit ouvert. Ca ne change probablement rien, mais psychologiquement, au moins la moitié d'entre nous se sentira mieux

C'était une de mes question : est-ce qu'un signal carré à la place d'un sinus ne va pas abîmer le moteur à terme ?

Possible, c'est pour ca que je propose de le filtrer, pour ne garder que la composante fondamentale, i.e. un sinus. https://en.wikipedia.org/wiki/Fourier_analysis

Si je comprends bien, l'idée est de faire comme l'amplificateur côté son (aussi un TPA3251) pour brancher en direct sur la batterie et ne pas s'embêter avec une alimentation symétrique qui nécessite deux convertisseurs ? Un TPA3251 me paraît super cher par rapport à mon TDA2030 d'origine de quelques euros. N'est pas un peu "overkill" ?

Il existe pléthode d'ampli class D à pas cher, et comme l'application n'est pas critique, il suffit d'en trouver un qui convient.
Le TDA2030 engendrerait beaucoup de pertes, il aurait un rendement de l'ordre de 50 à 60, peut-être 70%.

Autre question parallèle que je n'ai pas posé, en mesurant en mode VAC avec mon multimètre les 14,80V, est-ce la valeur RMS que je mesure

Oui, un instrument TRMS utilisé en mode AC (ou DC+AC s'il existe) mesure toujours (ou en tous cas dans la limite de ses capacités) une tension RMS.
Un instrument non-TRMS en mode AC mesure une tension RMS lorsque le signal est sinus (dans la limite de ses capacités) et une tension sans grand sens physique pour toute autre forme d'onde.
Tout instrument en mode DC mesure une tension moyenne.

[antek]

Je continue en parallèle . . .
S'il s'agit d'un synchrone ce serait relativement simple à bricoler.

[Aliocha44]

Bonjour et merci pour vos réponses,

Quelques nouvelles positives, j'ai réussi à faire fonctionner la simulation et l'explication est toute bête, j'y viens ensuite.

c'est un composant tel que U=R*I=0 indépendament de I, i.e. un court-circuit (R=0)

C'est complètement logique effectivement, je me demande comment je n'y ai pas pensé plus tôt !

La sortie 7 de l'OPAMP pourrait être en circuit ouvert. Ca ne change probablement rien, mais psychologiquement, au moins la moitié d'entre nous se sentira mieux

Ça marche, j'essaye d'éviter les sorties flottantes par habitude mais sur une sortie ça n'a pas trop de sens effectivement.

Possible, c'est pour ca que je propose de le filtrer, pour ne garder que la composante fondamentale

L'idée est intéressante effectivement, Fourier, gros souvenir de mes études !

Je suis tombé sur une autre piste qui me paraît aussi intéressante et peut-être plus stable : https://www.sonelec-musique.com/elec...audio_009.html

Avec un IC spécialisé comme le XR2206, je m'enlève pas mal de problème et avec une plage 20Hz-20kHz, mon 50Hz est dans la plage. Ça me semble être une alternative intéressante au delà de l'intérêt de comprendre et de faire fonctionner un pont de Wien.

Il existe pléthode d'ampli class D à pas cher, et comme l'application n'est pas critique, il suffit d'en trouver un qui convient.
Le TDA2030 engendrerait beaucoup de pertes, il aurait un rendement de l'ordre de 50 à 60, peut-être 70%.

Effectivement, je n'avais pas fait gaffe que le TDA2030 était de classe AB. Niveau efficience (qui compte pas mal dans ce projet), c'est clairement pas génial.

Je suis en train de regarder un bon rapport qualité prix sur des modèles TI, TPA3110, TPA3118, TPA3122... ces 3 là prennent 30V max, donc ils pourraient être en direct sur la batterie.

Oui, un instrument TRMS utilisé en mode AC (ou DC+AC s'il existe) mesure toujours (ou en tous cas dans la limite de ses capacités) une tension RMS.

Merci pour l'éclairage.

Pour revenir à notre schéma qui fonctionne désormais :

SpiceOsc#3.png

On a bien une belle oscillation généré par la pulsation :

SimuOsc#3-1.png

On a bien la fondamentale sur 50Hz ce qui était recherché :

SimuOsc#3-2.png

Le problème était en fait l'utilisation du modèle du TL082 de Kicad et pas du modèle d'ampli op de Spice. Je trouve ça pas hyper intuitif :

Symbole1.png

Symbole2.png

Malgré l'ajout du modèle Spice dans les deux cas, seul le deuxième fonctionne.

Je continue en parallèle . . .
S'il s'agit d'un synchrone ce serait relativement simple à bricoler.

Je vais essayer de démonter la bête pour voir l'intérieur, je vous tiens au courant. D'ici là je vais essayer de simuler l'ensemble avec un ampli classe D pour faire fonctionner le circuit complet, ça fera toujours un entraînement pour Kicad.

Merci !

[Aliocha44]

J'ai démonté l'appareil et on est bien sûr un moteur synchrone. Il y a très peu de composants, le moteur est branché en direct sur l'alimentation après l'interrupteur.

Moteur1.jpg

Moteur2.jpg

Moteur3.jpg

[Antoane]

Une autre option est de générer un carré de la bonne amplitude, et d'y ajouter un filtre.

Personellement, je n'aime pas la solution à XR2206, qui a pour seul avantage la simplicité apparente, à un cout prohibitif, un grand manque d'élégance, et une simplicité qui n'est qu'apparente.
Mais ca marche.
Pas vraiment mieux qu'une autre proposée plus haut cependant.

[Aliocha44]

Je reviens avec quelques nouvelles avancées qui m'ont bien fait tourner le cerveau.

Je me suis penché sur la proposition de générer un signal carré puis de le filtrer. J'ai pour cela utilisé un montage à partir d'un NE555, avec ensuite un filtre "Rauch", d'abord passe bas combiné à un passe haut, puis un passe bande.

SpiceOsc555#1.png

Le résultat est acceptable avec le passe haut + passe bas (1-1) et me paraît vraiment bien avec le passe bande (1-2), même si le choix des valeurs était vraiment très compliqué.

SimuOsc555#1-1.png

SimuOsc555#1-2.png

J'ai utilisé ces deux ressources pour essayer d'y voir plus clair :
- http://electronique.aop.free.fr/AOP_...ch_PBande.html
- https://www.silicium628.fr/articles/116/article.pdf

Mais j'ai encore du mal à saisir exactement quel composant agit sur quoi, j'ai fait beaucoup d'essais-erreurs en simu. Par exemple la phrase "La valeur de C en fonction de la gamme de fréquence désirée" me paraît un peu obscure vu que tous les paramètres ont une influence sur la fréquence : f = 1 / 2.π.C * √(R1+R2 / R1.R2.R3)

Je me dis aussi que le pont de Wien semblait sortir un signal plus propre et avec moins de composants.

Je reviens sur une remarque précédente :

Il serait aussi bon, sans doute très préférable, d'utiliser un ampli en classe D (tel le TPA3251) pour le moteur aussi. Ainsi, pas besoin de générer les alimentations +/-15 ou 12 ou 18V, et beaucoup moins de pertes dans l'amplificateur.

On est d'accord que si je souhaite un signal alternatif centré sur zéro (sans composante continue), je suis obligé d'avoir un système basé sur une alimentation symétrique ?

Sinon, est-ce que ça voudrait dire que mon moteur peut supporter une composante continue et que je peux rester dans la plage offerte par ma batterie de 0V à 26V ?

Je rajoute que j'ai mesuré 14,80 VAC RMS. Ainsi, la valeur crête à crête du signal Vpp = 14,80 . 2√2 = 41,86V. Ca fait une sacrée amplitude, supérieure à ce que ma batterie peut offrir.

Je suis donc un peu perdu sur la meilleure direction à prendre :
- Soit la solution avec alimentation simple : Signal carré 555 > Filtre passe bande Rauch > Amplification classe D. Mais alors je me retrouve avec une tension crête à crête trop haute à atteindre (plage 0V à 42V, soit au moins ~45V dans l'ampli).

- Soit la solution de base avec alimentation symétrique : Sinus avec Pont de Wien > Amplification classe D. Mais alors l'ampli doit générer un signal symétrique (-21V à +21V) et je me demande comment il peut le faire avec une alimentation simple. Cependant, là je comprends bien comment je peux sortir -21V et +21V depuis ma batterie avec un double convertisseur.

J'espère ne pas être trop confu, j'ai l'impression qu'il me manque une brique théorique pour réussir à assembler les morceaux.

D'ici là, je vais essayer de faire le schéma de la partie amplification, en classe D.

Merci !

[Antoane]

Bonjour,

Je vois les architectures suivantes, en autres:[list][*]Oscillateur de Wien > ampli -- Difficulté liée à l'amplitude mal maitrisée en sortie de l'oscillateur, sauf à utiliser un circuit de control actif. Satisfaisant psychologiquement.[*]Oscillateur carré > filtre > ampli -- Amplitude du signal bien maitrisée, peu d'inconnues a priori.[*]Générateur sinus intégré (eg. XR*) > ampli -- cf. post 11[*]Oscillateur carré > ampli logique > filtre -- demande un filtre de puisance, mais la charge étant connue, ca ne devrait pas être très compliqué. Simplicité de l'étage de puissance (pas besoin d'un classe-D complet).
[/I]
Toutes ces solutions ne donnent pas la même pureté harmonique en sortie, mais en pratique toutes sont suffisantes.
Mis à part la dernière qui est un peu différente, toutes les autres sont en pratique très proches.

> https://forums.futura-sciences.com/a...ceosc555-1.png
Il suffit d'un passe bas, puisque tu ne veux que supprimer les harmoniques. On trouve des calculateurspour filtres actifs, de Rauch ou Sallen & Key par exemple: http://sim.okawa-denshi.jp/en/OPstool.php (fc = 50 Hz, Q=2)

> On est d'accord que si je souhaite un signal alternatif centré sur zéro (sans composante continue), je suis obligé d'avoir un système basé sur une alimentation symétrique ?
Ou bien intercaller un condensateur en série avec le moteur, de valeur telle que son impédance soit négligeable (i.e. Zc * Im << 12 V, avec Im le courant moteur).

> est-ce que ça voudrait dire que mon moteur peut supporter une composante continue
non

> Je rajoute que j'ai mesuré 14,80 VAC RMS. Ainsi, la valeur crête à crête du signal Vpp = 14,80 . 2√2 = 41,86V. Ca fait une sacrée amplitude, supérieure à ce que ma batterie peut offrir.
C'était a vide ? en charge la tension doit se rapprocher du nominal, i.e. 12V, soit ~34V. Si c'est encore trop, il faut un montage en pont ou, dit autrement : un ampli 2 voies fournissant des sinus déphasés de pi.

[DAT44]

Bonjour,

Si je comprends bien, l'idée est de faire comme l'amplificateur côté son (aussi un TPA3251) pour brancher en direct sur la batterie et ne pas s'embêter avec une alimentation symétrique qui nécessite deux convertisseurs ? Un TPA3251 me paraît super cher par rapport à mon TDA2030 d'origine de quelques euros. N'est pas un peu "overkill" ?

en version pas cher, il y a le TDA2005, mais ça chauffe un peu ...

https://www.e44.com/composants/compo...g-TDA2005.html

[Aliocha44]

Bonjour, merci pour les éclairages à nouveau

Concernant les architectures :
1 - Oscillateur de Wien > Ampli

Difficulté liée à l'amplitude mal maitrisée en sortie de l'oscillateur

Je pense que je me fais berner par la simulation (qui est très propre) et je sous estime les difficultés à entretenir l'oscillation en réel. Je laisse cette solution de côté.

2 - Oscillateur carré > Filtre > Ampli

Amplitude du signal bien maitrisée, peu d'inconnues a priori.

Ça me paraît effectivement être une bonne solution, d'autant plus qu'à part l'ampli classe D, j'ai les composants sous la main (NE555 / TL082). En plus, avec un TL082 qui contient 2 AOPs, je peux partir sur un double filtre passe bas de Rauch, pour obtenir un ordre 4 si je ne me trompe pas. Tant qu'à faire !

3 - Générateur sinus intégré (XR2206) > Ampli
Quitte à s'embêter à se plonger dans la théorie et comme souligné post 11, autant faire les choses de manière élégante donc j'abandonne cette solution. D'autant plus que je n'ai pas de XR2206 sous la main.

4 - Oscillateur carré > Ampli logique > Filtre de puissance
Approche intéressante, j'imagine que l'intérêt de la solution est qu'un ampli logique est plus simple qu'un ampli Classe D "complet" ? Est-ce qu'on peut imaginer qu'un montage simple à base de MOSFET suffise pour servir d'amplification ? J'ai deux modèles sous la main : F9Z24N (P, -12A, -55V), FQP30N06L (N, 32A, 60V). En tout cas, me passait de l'achat d'un ampli de classe D m'intéresse (moins de composants pour faire la même chose, c'est donc ça l'élégance ?).

Cependant concernant le "filtre de puissance", on parle forcément d'un modèle passif RC ? Est-ce qu'un filtre actif de puissance existe ? J'ai du mal à savoir les contraintes qu'implique un "filtre de puissance".

Toutes ces solutions ne donnent pas la même pureté harmonique en sortie, mais en pratique toutes sont suffisantes.
Mis à part la dernière qui est un peu différente, toutes les autres sont en pratique très proches.

Oui, j'ai bien conscience que la qualité de signal nécessaire pour le moteur n'est pas énorme. C'est surtout que je me sers de ce projet pratique pour apprendre des notions plus larges

Ou bien intercaller un condensateur en série avec le moteur, de valeur telle que son impédance soit négligeable (i.e. Zc * Im << 12 V, avec Im le courant moteur).

Je me disais bien qu'on pouvait supprimer la composante continue avec un condensateur, mais je n'ai pas réussi hier en simulation, d'où le passe bande. Je vais m'y remettre.

est-ce que ça voudrait dire que mon moteur peut supporter une composante continue - non

Je me disais bien, ça me paraissait bizarre. Après si un simple condensateur suffit, c'est top.

C'était a vide ? en charge la tension doit se rapprocher du nominal, i.e. 12V, soit ~34V. Si c'est encore trop, il faut un montage en pont ou, dit autrement : un ampli 2 voies fournissant des sinus déphasés de pi.

C'était effectivement à vide. 34V ça reste trop effectivement, la batterie donnée pour 26V monte à un peu plus de 28-29V en charge maximale, pas plus. L'idée du montage en pont règle parfaitement le problème, je vais essayer ça.

en version pas cher, il y a le TDA2005, mais ça chauffe un peu ...
https://www.e44.com/composants/compo...g-TDA2005.html

C'est un ampli de classe B, et pour des soucis d'efficacité (projet portable sur batterie) et d'élégance, je préfèrerais rester sur du D. J'ai déjà un TDA2030 sous la main en AB sinon.
En tout cas, merci pour le commentaire et surtout pour le lien E44... j'habite à 500m du magasin, plutôt pratique s'ils ont les références

Objectif du moment : poursuivre sur l'approche n°2 - Oscillateur carré > Filtre > Ampli
- Passer sur 60Hz puisque le moteur l'accepte pour augmenter un peu la vitesse du moteur par rapport à l'alimentation d'origine
- Réussir à simuler l'ensemble NE555 + double passe bas de Rauch sur TL082 + Amplis classe D en pont + condensateur pour un signal symétrique

Merci !

[DAT44]

Bonjour,
le 555 nécessite un petit régulateur de tension (15V maxi), tu peux aussi bien faire un générateur de carré (ou triangle) avec un AOP "classique" qui supportera la tension d'alim de la batterie ...

Pour l'ampli de sortie, si tu reste sur le TDA2030 que tu possède déjà, tu peux lui mettre un petit boost sur son alim et le poussé a 36V, ainsi tu auras la possibilité de lui faire sortir le 12Vac directement ...

[Pascal071]

Bonsoir

Proposition de schéma, la sortie triangulaire est polarisée à Vcc/2
j'espère que les valeurs de résistances sont compatibles pour le gain x10 du TDA2030.


le réglage GAIN se fera pour une sortie max: ça devrait sortir 24v c à c...

cordialement

[Pascal071]

edit. : le réglage GAIN se fera pour une sortie max sans écrêtage.

[DAT44]

Bonjour,

le réglage GAIN se fera pour une sortie max: ça devrait sortir 24v c à c...

Une tension de 12Vac a une tension c à c de 34V, il faut donc booster l'alim du TDA2030 au maximum ...

Le deuxième AOP sera mieux utilisé avec un montage philtre passe bande (ou a défaut un simple filtre RC) afin de "sinusoaliser" le signal pseudo triangle du premier AOP ...

[DAT44]

Ajout d'une petite cellule RC pour arrondir le signal :

[Aliocha44]

Bonjour et merci à Pascal071 et DAT44 pour votre proposition qui a le mérite d'utiliser les composants que j'ai déjà.

J'ai réalisé le schéma sous Kicad tel quel en vue d'une simulation. Modification tentées :
- Changement des valeurs de l'AOP1 pour avoir un signal à 60Hz.
- Changement des valeurs du filtre RC pour filtrer au-dessus de 60Hz
- Utilisation d'un LM1875 à la place du TDA2030 car je n'ai pas le modèle Spice de ce dernier.
- N'ayant pas de modèle Spice de moteur AC, j'ai mis un équivalent RC. Est-ce correct ?

J'ai des difficultés à atteindre 60Hz : la fréquence de l'astable est donnée par la relation f = 1 / (2π*R3*C1 + ln(1 + (2* R1 / R2))), le rapport cyclique est donné par α = R1 / (R1 + R2)
- J'en ai déduis que je devais avoir R1 = R2 pour garder un rapport cyclique de 50%.
- Je garde donc R1 = R2 = 100k (= R4 pour garder la polarisation Vcc/2)
- J'obtiens par exemple C1 = 100nF et R3 = 24k.
- Cependant, en simulation, le résultat est assez mauvais.

Pour le filtre RC, f = 1 / 2π*R*C, j'ai donc pris R = 10k et C = 320 nF.

---

Plusieurs interrogations pour bien comprendre le schéma qui n'est pas évident pour moi :

[1] Les générateurs de signal triangle que j'avais trouvé utilisaient plutôt deux AOPs pour coupler un astable avec un intégrateur qui transforme le signal carré initial en triangle.
-http://electronique.aop.free.fr/AOP_..._triangle.html
-https://perso.esiee.fr/~poulichp/PR2...angulaire.html

Si je comprends bien, on choisit ici de ne prendre qu'un montage astable et de se mettre sur l'entrée inverseuse pour récupérer un signal proche d'un signal triangle, en profitant du travail du condensateur C1 ? L'idée est bien de ne pas avoir un signal triangulaire parfait, mais de n'utiliser qu'un AOP ?


[2] Le montage astable de base ne contient pas la résistance R3. C'est ici qu'on parle de :

la sortie triangulaire est polarisée à Vcc/2

Cette polarisation permet de d'assurer le fonctionnement de l'astable avec une alimentation simple et non symétrique ? Signal centré sur 15V ?


[3] Si je ne me trompe pas, l'AOP suivant est en montage suiveur. Quel est l'intérêt dans notre cas ? Faire une adaptation d'impédance entre le premier AOP et l'amplificateur à suivre ?


[4] Après le filtre RC, je ne comprends pas le rôle de RV1, R6 et R7. RV1 sert à régler le gain de l'ampli ? R6 et R7 repolarisent à nouveau le signal ?

Pour le reste, je comprends le montage de l'amplificateur qui semble reprendre des schémas d'exemple déjà vus : https://www.sonelec-musique.com/elec...li_bf_008.html

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En simulation, les deux résultats avec les valeurs d'origine d'abord, puis avec mes modifications pour 60Hz qui bloquent très vite en simulation.

Schéma original : SpiceOscTriangle#1.png

Simulation : SimuOscTriangle#1.png

Schéma modifié : SpiceOscTriangle#2.png

Simulation : SimuOscTriangle#2.png

Dans les points positifs, le signal arrivé au moteur est bien centré sur 0 grâce au condensateur. Pour le reste, j'ai pas l'impression que ça fonctionne comme attendu...

Aussi, petit point de comparaison concernant les deux solutions du moment :

1 - Oscillateur carré > Filtre > 2 amplis en pont : Utilise un NE555 + le TL082 + 2 amplis.

2 - Astable > suiveur > 1 ampli : Utilise seulement le TL082 et le TDA2030, mais nécessite un boost pour monter à 34V.

Concernant la classe de l'ampli, je vais essaye de calculer la perte avec un classe AB pour voir si ça vaut le coup d'investir sur du D. Je retourne finir la simulation de la solution 1.

Merci!

[Pascal071]

Bonjour

1/ oui, un triangle correspondant à la charge - décharge de C1
2/ l'hystérésis donné par R1-R4-R2 donne un seuil centré à Vcc/2
R2 détermine la valeur càc du triangle, la fréquence est donc fonction de R2 et R3-C1
3/ oui, montage suiveur: ne pas perturber la charge/décharge de C1 et sortir sous faible impédance pour la suite.
4/ RV1 permet le réglage du gain, pont diviseur avec R6-R7 qui polarisent à Vcc/2
pour le filtre, reprends le schéma #20, R5 doit être en série avec l'entrée.
en simulation, on trouve 60Hz (env. 16,6 mS) et 10v càc sur le condensateur avec R3=210k.
dans les schémas précédents, j'étais à côté pour le calcul de R3
cordialement

[Pascal071]

l'hystérésis de 1/3 Vcc permet de calculer la fréquence = 1/ 0,7.R3.C1
ou 1/ 0,77.R3.C1 ?

[Aliocha44]

C'est vraiment à n'y rien comprendre : je commence à faire de moins en moins confiance à la simulation sous Kicad.

J'ai très régulièrement des résultats aberrants, 2 simulations d'affilé ne donnent pas la même chose...

Exemple concret : j'obtiens le même résultat que vous sous LTSpice

LTspice.png

Circuit identique sous Kicad, la fréquence n'est pas la même.

Schema_Kicad.png

Simu_Kicad.png

Et c'est sans compter sur les nombreuses irrégularités, l'amplitude instable, le début qui est toujours folkorique...

Je pense qu'il va falloir songer à lâcher Kicad pour la simulation ou trouver vraiment l'origine du problème, c'est super fatiguant et je perds un temps fou.

[Pascal071]

bon, je ne suis plus sûr de rien, car en utilisant un 555, qui a les mêmes seuil que notre hystérésis (1/3, 2/3 Vcc),
avec le simulateur Digikey: https://www.digikey.fr/fr/resources/...ator-555-timer
Il faut 120k pour charger/décharger C1: (j'ai mis R1=100ohm négligeable par rapport à R2)

[Aliocha44]

En parlant de 555, je suis reparti sur la solution proposée par Antoane justement à base de 555.

Je me suis un peu battu avec Kicad comme toujours mais j'obtiens quelque chose d'assez satisfaisant :

SchemaOsc555#2.png

On voit bien l'évolution du signal : signal carré > 1er filtre > 2eme filtre > amplification > suppression de la composante continue. On obtient presque un signal 12 VAC RMS avec Vpp = ~34V.
1/ J'ai l'impression qu'il n'est quand même pas centré sur 0 : il est entre +14V et -17V ? C'est un problème du condensateur de liaison du moteur ?

Aussi, impossible de faire fonctionner en simulation le modèle du LM1875, même avec un modèle Spice. Je suis obligé de garder le modèle "OPAMP" de base de Kicad.

SimuOsc555#2-1.png

Sur l'analyse fréquentielle, on voit la fondamentale sur 60Hz avec le bon boulot des filtres.

SimuOsc555#2-2.png

Avantage de la solution : réutilisation de la ligne 12V déjà existante dans le projet, pas de ligne négative. Il reste la question de l'alimentation en +34V (ici 38V). Il faut donc bosser sur les amplis en pont branchés en direct sur la batterie ou sur un boost.

Quitte à avoir bossé autant sur ce projet, j'ai une petite préférence pour la solution "propre" avec 555 et classe D en pont.

2/ J'ai tout de même un interrogation : j'ai effectué la polarisation avec R7, R8 et R9, mais c'est un peu par hasard. Autant je comprends R8 et R9 pour avoir R9/R8+R9 donc Vcc/2, autant je ne comprends pas la présence de R7 ni sa valeur (coup de bol, ça marche).
3/ Pour le boost, si la datasheet du TDA2030 indique max +-18V, est-ce que ça veut dire qu'il accepte 36V en alimentation asymétrique ?
4/ Pour les amplificateurs classe D, j'ai trouvé ce TPA3113D2 pas cher : https://www.ebay.fr/itm/152193371442. Il est donné pour 6W avec une alimentation maximale de 30V que n'atteint jamais ma batterie. Ça me paraît être pas mal pour le montage en pont en classe D ?

[Pascal071]

https://forums.futura-sciences.com/a...maosc555-2.png
le montage à 555 ne donne pas un signal carré, il faut la résistance entre Vcc et DIS. bien plus faible que celle qui charge/ décharge le condensateur.
voir post#25 exemple C1 100nF, R1 120k, R2 4k7 (R2 pas trop faible pour ne pas consommer trop à la décharge)
avec un suiveur, tu peux aussi récupérer le signal triangulaire sur le condensateur, comme les montages précédents, et un simple RC suffira pour le rendre sinus,
plutôt que t'embêter avec des filtres.

[Aliocha44]

Effectivement, j'avais prévu de revoir les valeurs du 555 pour passer à 60Hz dans tous les cas et j'étais concentré sur l'amplification.

Je me suis aussi rendu compte que j'utilisais Sallen&Key et pas Rauch pour les filtres, j'ai modifié.

SchemaOsc555#3.png

SimuOsc555#3.png

Ce qui me pose question c'est que si je récupère le signal triangulaire sur le condensateur, l'amplitude est bien moins grande que a sortie classique du 555. Il faudra plus tirer sur l'ampli du coup. Aussi, si je repars sur la solution proposé avec AOP, récupération du signal triangle sur l'AOP1 et filtre RC, est-ce que je ne peux pas utiliser le deuxième AOP comme un filtre actif au lieu du suiveur ? Si le filtre actif a aussi un rôle d'adaptation d'impédance, ça fera coup double.

Concernant l'ampli, et R7 et R11 joue sur le gain mais j'ai du mal à comprendre si les deux ont exactement le même rôle où si la modification de leur valeurs respectives a des effets de bord.
On est d'accord que R7 permet d'isoler le filtre et le pont diviseur ? Et que sa valeur doit donc être élevée ?
J'ai joué sur R7/R11 en augmentant leur valeur pour revenir sur une sortie plus symétrique.

[Pascal071]

récapitulatif, ref. le dernier schéma:
R10-R11 donnent un gain de 110 à l'ampli !
R8-R9 fixent Vcc/2 sous une impédance de 5k
R7 permettait de régler le niveau en entrée d'ampli pour avoir un signal en sortie max. non saturé, l'ampli avait un gain de 10.

la version astable à AOP - sortie triangle - suiveur permet d'alimenter l'AOP en 36v max, le 555 18v max.
un filtre plus simple suffit alors. https://forums.futura-sciences.com/a...tda2030_v2.jpg

[Pascal071]

Encore une simulation montrant qu'un simple RC suffit pour avoir une sinus correcte.
le RC (R5-C2) diminue fortement le signal, il faut augmenter le pont Vcc/2 à 2x100k, réglage gain toujours par R7.
Ne pas oublier que tu commandes un moteur, pas une chaine HiFi
cordialement