Amplifier tension en sortie d'un arduino

[BenjaminQ]

Bonjour,

Me voici parmi vous en ce jour presque ensoleillé pour avoir quelques conseils/avis en électronique !

La partie de mon montage me posant problème est relativement simple :

un transistor PNP dont les broches sont :
Émetteur au 12v
Collecteur reliée à ma charge qui est elle même reliée à la masse (pour cette partie de mon montage. En réalité elle ne va pas directement à la masse, mais la suite du montage fait que je ne peux pas utiliser un NPN)
Base commandé par une sortie d'un Arduino (5v ou 0v)


Donc j'aimerai pouvoir me servir du PNP comme d'un interrupteur, mais pour cela il faudrait que Vb puisse passer à 0V ou à 12V (jusque là je pense ne pas raconter trop de bêtises).
Une méthode simple serait d'utiliser un amplificateur ou un comparateur et de faire en sorte de sortir 12 ou 0V, l'idée me plait et serait facilement réalisable, mais mon chef de projet me demande de ne pas procéder de cette manière.

Ma question est donc, comment puis-je obtenir un Vb=12V avec seulement 5V venant de l'arduino ?

Je m'excuse si mon message est peu compréhensible, je ferais de mon mieux pour éclaircir des zones d'ombres si nécessaire.

Merci,
Benjamin
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[LPFR]

Bonjour.
Si vous n’avez pas d’alimentation de 12 V, il faudrait réussir à faire du 12 V avec les 5 V de sortie de Arduino.
C’est faisable avec une pompe à diodes, à condition que le courant demandé soit faible (quelques mA au maximum) car les sorties de Arduino sont limitées à 40 mA.
De toute façon vous ne pouvez pas attaquer la base d’un transistor PNP dont l’émetteur est eu +12 avec une sortie à +5.
Il faudrait que vous attaquiez un transistor NPN dont le collecteur serait branché sur la base du PNP à travers une résistance.
Au revoir.

[BenjaminQ]

Merci pour cette réponse plus que rapide.

Je me documente sur les pompes à diodes et je tenterai cette solution, pour le moment je privilégie l'ajout d'un NPN à la base du PNP.
Quand vous dites relier le collecteur du NPN sur la base du PNP qu'aviez vous en tête ? le cas 1 ou 2 ?

Je m'excuse si mes questions sont bêtes, je préfère demander histoire de m'éclairer avant de me lancer dans mes tests.

Merci

[LPFR]

Re.
C’est le montage 1 (le 2 est faux). Mais sans la connexion du collecteur du NPN au +12 V.
(Ce qui aussi une grosse erreur).
Mais rappelez-vous que je vous ai dit que la solution avec une pompe à diodes ne peut fonctionner que pour des charges qui demandent peu de courant.
A+

[A voir en vidéo sur Futura]

[BenjaminQ]

Ok.

Hum j'ai un doute, vous m'avez proposé une solution, qui est : pompe à diodes + NPN, ou 2 solutions indépendantes ?

[LPFR]

Re.
Je vous ai proposé une solution pour chacun de vos deux problèmes :
- fabriquer du 12 V à partir de 5 V
- attaquer avec une sortie à 0-5 V la base du PNP dont l’émetteur est à +12 V

Quelle est votre charge ? (Dans le collecteur du PNP).
A+

[BenjaminQ]

Ma charge est un électroaimant-permanent. Lorsque la bobine de l'Em est alimenté elle annule le champ magnétique de l'aimant -> plus d'aimantation.

Ok, donc avec ce montage : Question FS.jpg
Je peux effectivement contrôler mon électroaimant.
Mais en mesurant Vb_pnp j'obtiens 10.5V, que Vb_npn soit à l'état bas ou haut.
Et lorsque Vb_npn = 0 -> Iem = 0A et lorsque Vb_npn = 5V -> Iem = 250mA

Donc j'obtiens le résultat souhaité : cad contrôle de mon Em, mais je ne comprend pas pourquoi ça fonctionne, dans un des cas on ne laisse pas de courant circuler ?

[Antoane]

Bonjour,
1. La charge étant inductive, il faut lui ajouter une diode de roue-libre. Sans cela, le pnp rendra rapidement l'âme.
2. Si tu n'as pas obligation d'avoir une des broches de la charge à la masse, un NMOSFET serait plus approprié : meilleur rendement et plus simple à contrôler. De nombreux MOSFET peuvent convenir, par exemple un IRFZ44n (largement surdimensionné mais ce n'est pas un pb), ou à peu près n'importe lequel spécifié pour Id>300mA, Vds>20V et une tension de mesure de Rdson inférieure ou égale à 5V. par exemple ici : http://fr.farnell.com/jsp/search/browse.jsp un bon moteur de recherche.
Cf PJ.




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Dans ton circuit : http://forums.futura-sciences.com/at...uestion-fs.jpg Tes mesures ne sont pas aberrantes. Un transistor bipolaire se commandant en courant, il faut mesurer le courant de base, et non la tension, qui varie peu avec le courant de base. Ajouter une résistance entre la base et l'émetteur du PNP permettrait cependant de te rendre compte que la tension base-émetteur est bien de 0V dans un cas et de ~0,7V dans l'autre.

[BenjaminQ]

Bonjour Antoane,

Dans la suite de mon montage mon électroaimant (Em) n'est pas relié à la masse mais à un NPN. Lorsque je commande l'ouverture de mon Em je rend passant mon PNP et mon NPN -> annulation du champ magnétique de l'Em (ouverture de l'aimant).

1) Oui j'y ai pensé, cependant ceci n'est qu'une partie de mon montage ; dans un 2nd temps, quand mon Em n'est plus alimenté, je m'en sers comme d'un générateur de signal (je souhaite détecter le contact d'un ferromagnétique (fermeture) avec l'Em -> courant induit), ainsi ajouter une diode de roue libre au PNP dissipera également le signal que je souhaite étudier.

2) Ce qui explique également l'utilisation d'un PNP et non d'un MOSFET, qui possède une diode de roule libre intégrée. J'ai à ma disposition des NMOSFET BS170, j'avais étudié la possibilité d'en utiliser, mais après réflexion j'ai abandonné (à cause de la roue libre, mais aussi car je ne sais pas -encore- les utiliser).


Une fois la commande d'ouverture de l'Em détecté, mon programme autorise la détection de sa fermeture, d'où le fait que "j'isole" l'Em entre 2 transistors.

J'espère avoir été clair, si tu veux plus de précisions n'hésites pas à demander, pour ma part je n'en ai pas d'autres pour le moment, je ferais les mesures demain pour voir les tensions base-émetteur et mieux comprendre ce que tu as expliqué.

Merci à vous pour vos réponses !

[Antoane]

Bonsoir,

Je vois plus ou moins le concept, mais aimerais bien un schéma de tout le circuit, histoire de comprendre cette histoire de NPN + PNP...

NPN/PNP/MOSFET : même combat. Sans protection, le transistor court à sa perte.
Si une protection est indispensable, plusieurs types sont possibles, en fonction notamment de tes besoins en "non-absorption" de signal :
- simple diode ;
- zener ;
- snubber ;
- transistor à (très) haute tension de breakdown ;
- autre truc auquel je ne pense pas.

Si la diode interne au MOSFET est gênante, il faut ajouter une autre diode en série avec le MOSFET. Cet argument n'est pas valable pour justifier l'usage d'un bipolaire face à un mosfet puisque le bipolaire ne devrait pas non plus être (trop) polarisé en inverse (pour sa bonne santé).

Quelle référence de transistor PNP as-tu utilisé ici : http://forums.futura-sciences.com/at...uestion-fs.jpg ? as-tu un oscilloscope pour voir l'allure de la tension sur le collecteur du PNP ?

[LPFR]

Ma charge est un électroaimant-permanent. Lorsque la bobine de l'Em est alimenté elle annule le champ magnétique de l'aimant -> plus d'aimantation.

Ok, donc avec ce montage : Pièce jointe 263341
Je peux effectivement contrôler mon électroaimant.
Mais en mesurant Vb_pnp j'obtiens 10.5V, que Vb_npn soit à l'état bas ou haut.
Et lorsque Vb_npn = 0 -> Iem = 0A et lorsque Vb_npn = 5V -> Iem = 250mA

Donc j'obtiens le résultat souhaité : cad contrôle de mon Em, mais je ne comprend pas pourquoi ça fonctionne, dans un des cas on ne laisse pas de courant circuler ?

Re.
La base du NPN est branchée sur la commande du Arduino.
Quand elle est à 0, le NPN est bloqué ce qui bloque le PNP.

Quoi que vous fassiez, la diode « roue libre », comme vous l’a indiqué Antoane, est indispensable. Non seulement pour protéger le transistor PNP, mais aussi l’Arduino lui-même.
A+

[BenjaminQ]

Bonjour,

Je n'ai pas pu poursuivre mes expérimentations depuis hier soir, mais comme demandé voici le schéma "complet" (pour le moment).


La partie résistance (pic trop grand) + pont de diodes (signal positif lors de l'ouverture / négatif lors de la fermeture) + condensateur (on m'a demandé d'élargir le signal) servent à modifier l'allure du signal de fermeture/ouverture forcée qui sera par la suite envoyé à l'arduino.
Je n'ai pas encore approfondi cette partie je me concentrais sur la partie commande jusqu'à présent.


Jusqu'à maintenant j'ai fais ces montages sans me préoccuper de la protection des transistors car je crains que mes signaux envoyés se fasse dissiper par celles-ci.
Du coup si il existe un moyen de les protéger tout en préservant les signaux que je veux étudier je suis preneur.

Dans mon montage j'utilise : PNP : D45H8, NPN : BC337, diodes : 1N4148.


Mon objectif n'est pas forcément de faire le montage le plus optimisé qui soit, mais de montrer qu'il est possible de répondre aux demandes (cad ouverture + détection fermeture).


Merci pour les précisions sur la partie commande du PNP.

Benjamin

[LPFR]

Bonjour.
Votre montage ne tient pas debout.
- il est inutile de contrôler la charge avec deux transistors en série. Un seul suffit.
- le pont de diodes ne sert à rien. Il chargera le condensateur à +12 V et ne fera plus rien
- les transistors ne sont pas protégés contre les surtensions. Il manque les diodes « roue libre ».

Si ce que vous voulez faire à la fin est contrôler la charge avec inversion de polarité (pour inverser le sens de rotation du moteur) alors il faut dessiner le montage en entier et non un morceau.
Au revoir

[BenjaminQ]

Le montage ne tient pas debout mais agit comme je souhaite qu'il le fasse, n'ayant pas un niveau élevé en électronique cela me convient. Mon objectif est de proposer un prototype de démonstration qui répond aux demandes qui m'ont été faites.

Etant donné que le but de mon travail et de récupérer (je ne souhaite pas contrôler la polarité de mon Em) le signal généré par la fermeture/ouverture de l'électro-aimant (l'ouverture produit un signal positif, la fermeture un négatif) le relier directement à la masse -> pas de signal à récupérer, le relier directement au 12V -> un signal de 12V récupéré. Ne souhaitant ni l'un ni l'autre je l'isole, et je comprend bien que cela endommage les transistors.

Le pont de diode sert à inverser le signal négatif de fermeture produit par la bobine de l'électro-aimant.

Je suis d'accord qu'avec un montage incomplet il est dur de se faire un avis, Antoane m'a demandé mon montage tel qu'il était actuellement, le voilà. Il n'est aucunement définitif, je dois lui rajouter un transistor pour isoler le arduino (afin de ne pas lui envoyer les 12V de la commande d'ouverture), qui sera contrôlé lorsque je voudrais récupérer le signal de fermeture.

[obi76]

Bonjour,

Le montage ne tient pas debout mais agit comme je souhaite qu'il le fasse, n'ayant pas un niveau élevé en électronique cela me convient. Mon objectif est de proposer un prototype de démonstration qui répond aux demandes qui m'ont été faites.

certes, mais autant faire les choses bien. Si au bout de deux actionnement un de vos composants lache, ça ne sera pas très viable comme prototype. Quant au pont de diode, comme on l'a dit il ne sert à rien.

Bref, tenez compte de ce que l'on vous a dit, sinon inutile de perdre du temps...

[Antoane]

Bonjour,

Si j'ai bien compris :

Ton électroaimant a deux fonctions :
- actionneur : Ou bien il est alimenté, ou bien il ne l'est pas ;
- capteur : lorsqu'il n'est pas alimenté, tu obtiens à ses bornes une tension fonction de la vitesse de déplacement d'un truc. Positive quand le truc va dans un sens, négative dans le cas contraire. Tu veux pouvoir déterminer si il y a un déplaceemnt du truc (que celui-ci se fasse dans un sens ou dans l'autre) -- sans considération pour le sens de déplacement.

De là, ton schéma réalise effectivement ton besoin à deux détails près :
- il faut protéger les transistors de découpage ;
- il faut un moyen de décharger ton condensateur, chargé à 12V après que l'EM ai été utilisé en actionneur.
Gardant la psychologie de ton circuit (sans pour autant dire que ce soit la meilleure ) :
- Les deux transistors sont nécessaires pour pouvoir mettre la sortie du pont de diodes à la masse ;
- le pont de diodes est nécessaire pour détecter les tension négatives induites dans l'EM utilisé comme capteur.

Le design de la protection des transistors de découpage se fera en fonction de deux paramètres :
- d'où vient le 12V (alim de labo, batterie...) ?
- quelle est la tension maximale utile induite dans l'EM utilisé comme capteur ?


Edit : merci de mettre les valeurs des composants sur les schémas, ça aide

[BenjaminQ]

Ai-je dis que je ne voulais pas faire les choses bien ? Loin de la, justement je suis ici pour améliorer mon montage, et je vous remercie pour votre aide ; mais quand je vois que les dernières réponses sont identiques, à croire que vous ne prenez pas en compte les informations que je fourni, et que vous êtes resté bloqué aux transistors (visez le jeu de mots) qui s'endommagent, je me demande qui perd du temps dans l'histoire.

Bref, je vais ré-expliquer que l'electro-aimant est utilisé comme un générateur de signal (oui j'ai bien noté que cela endommageait mes composants, je l'ai remarqué au nombre de transistors que j'ai utilisé depuis le début de mon étude, et je n'ai jamais dis que je ne m'en souciais pas).
Voulant récupérer ce signal je modifie sa forme, bref jusque là aucun intérêt pour le pont de diode j'en conviens ! Cependant comme je l'ai dis, en tant que générateur, il m'envoi ou un signal positif ou un signal négatif, d'où l'utilisation de mon pont de diode.

Après je ne suis pas bon sur la théorie et sur les us et coutumes de l'électronique, mais je sais me servir d'appareils de mesures et je peux vous assurer que le signal (que je récupère au condensateur) n'a pas la même allure avec ou sans pont de diode. Comprenez que je n'affirme rien sans fondement, j'ai expérimenté mes montages, fait mes calculs, visualisé les résultats, adapté les valeurs, ainsi quand je vous donne des informations je ne désire pas vous montrer que "j'ai raison" en me basant sur mes connaissances (si je pouvais faire cela je n'aurais pas eu besoin d'aide au départ !), mais qu'elles sont observés et observables.


Ma question initial à été résolue, j'ai uniquement posté la suite car Antoane s'est intéressé à mon montage dans sa globalité, et semblait pouvoir me proposer une solution pour protéger mes composants tout en gardant mes signaux, ce qui m'arrangerait, dans le cas contraire tant pis je ferais sans; mais avant de me faire des remarques (sur un montage pour lequel je vous dis ne pas avoir eu le temps de le retoucher) qui ne sont pas forcément agréable à lire, merci de prendre en compte ce que je dis.
(Je sais que rien ne vous oblige à m'aider, et je vous remercie de le faire, mais je pars du principe que si vous avez décidé de participer c'est par choix, ainsi merci de ne pas faire de réponses hâtives sans prendre en compte/essayer de comprendre les infos que je fournis).

[Antoane]

As-tu lu mon post #16 ?

[BenjaminQ]

EDIT FAIL car + de 5min :

Oui c'est cela Antoane, je ferais une réponse plus poussée demain (je ressors les valeurs demain !) je commence à croire que je vais dormir au bureau, mais sinon l'idée c'est ça, soit j'alimente mon Em, soit je capte sa fermeture/ouverture (sans distinction grâce au pont de diode).

Du coup oui les "seuls" problèmes sont ceux que tu me cite.

-J'alimente mon arduino à l'aide d'une alim stabilisé tout ce qu'il y a de plus banal, et récupère le ~12V au Vin de l'arduino.
-La tension maximale du signal induit par l'EM peut atteindre 50V.

Merci de me comprendre

[Antoane]

La tension maximale du signal induit par l'EM peut atteindre 50V.

As-tu besoin d'avoir ces 50V sur ton condensateur où un écrêtage à ~12V est-il envisageable ?

[BenjaminQ]

Justement non je n'ai pas besoin de ces 50V, c'est pour récupérer sur un pinIn de l'arduino, je comptais atténuer via résistance ou autre (j'avais réussi expérimentalement en testant rapidement), mais si on peut le limiter à 12V directement ça serait encore mieux.
Le condensateur est la pour élargir le signal, on m'a demandé d'avoir un signal bien visible (sans le condensateur il est de l'ordre de 5ms) donc j'ai "bidouiller" ça...

[obi76]

Avec une Zener et une résistance bien placée, ça sera OK...

[jiherve]

Bonsoir
Si il y avait une explication claire de ce qui est souhaité cela permettrait de gagner du temps.
JR

[Antoane]

Bonjour,
en PJ un exemple.

D1 et D2 servent de protection des transistors lors de la coupure du courant dans l'EM (L1). Selon l'ordre de blocage des transistors, les deux diodes ne sont pas indispensables. Le condensateur C1 est indispensable pour absorber le surplus d'énergie envoyé par l'EM. Il peut être intégré à l'alimentation du circuit ou soudé en plus sur la carte. Valeur peu critique, disons minimum une centaine de µF à la louche.

D3-D6 forment le pont redresseur.
R1 permet de décharger le condensateur, à toi de voir comment tu réalises la fonction (transistor commandé par l'arduino, résistance ou autre).

D7 permet d'assurer que la tension collecteur-émetteur de Q2 est toujours négative (ou en tous cas inférieure à ~1,4V). Lorsque D7 est passante, on écrête la tension fournie par l'EM à environ 12V, l'énergie étant alors envoyée vers C1. Ceci peut engendrer une augmentation de la tension 12V, fonction de la valeur de C1 et de la puissance/énergie que peut fournir l'EM utilisé comme capteur.

Certains composants sont en double (je les ai laissés sur le schéma pour détailler le fonctionnement), on peut donc simplifier :
- D2 est en parallèle de {D3, D7}, ont peut la retirer ;
- D6 et D1 sont en parallèle, on peut en supprimer une.

Note que si les diodes du pont (D3-D6) et D7 sont des diodes de signal (ex. 1N4148), les diodes D1 et D2 doivent supporter l'intégralité du courant d'alimentation de l'EM.

[BenjaminQ]

Et bien je te remercie Antoane !
J'ai pu proposer un circuit fonctionnel hier soir, tu m'as été d'une grande aide.

Merci aux autres pour votre aide également.

Cordialement,
Benjamin