Alimentation de Labo: un design de référence

[Tropique]

Bonjour,

pour la mesure, je compte utiliser une entrée ANA d'un pic et afficher le tout sur un écran 2x16.

L'alim devrait donner environ 25v max, comment faire pour avoir la consigne de tension en 0-5V pour l'entrée du pic?

A ce stade, tu as tout ce qu'il faut pour faire le calcul toi-même: tu as vu la méthode dans l'exemple.
Pour résumer, le régulateur est équivalent à un ampli dont le gain pour la consigne est de (R16+R17)/R16, disons G.
D'autre part, tu vas mettre un diviseur sur la consigne pour que la valeur soit un peu inférieure à 5V lorsqu'elle est au maximum de 6.2V (si tu as repris les valeurs du schéma d'origine).
Ce diviseur va multiplier la tension par un facteur <1, disons k.
Le rapport global entre la tension de sortie et la valeur à l'entrée ANA sera donc de G/k. La valeur à afficher sera donc V_ANAG/k.
Il te reste à mettre les valeurs que tu vas utiliser.

Est-il possible de faire la même chose avec la consigne de courant?

Pour le courant, les choses sont un peu plus compliquées: il n'y a pas une proportionnalité simple et directe entre la tension de consigne en StBy et le courant effectivement régulé.
La topologie particulière du circuit donne naissance à un terme non-linéaire mineur qu'il n'est donc pas possible de compenser avec des méthodes simples (ie. zéro et gain).
L'erreur ne serait pas énorme, et pourrait être ramenée à moins de +/- 5% par un réglage optimal d'offset et de gain, mais sur un affichage digital, ça se verrait gros comme ça.
Il y a quelque part dans le thread une variante de réglage qui élimine cette non-linéarité, mais avec un µcontrôleur, la correction est d'une simplicité enfantine: le courant effectivement régulé, Iout vaut:



Vcons est la valeur mesurée sur le potentiomètre courant; elle est comprise entre 0 et 0.5V. Si ce n'est pas suffisant pour assurer une résolution correcte, il faudra l'amplifier, par 10 p.ex.
Vz est une constante du calcul, c'est la valeur de la zener employée (de préférence mesurée, pas la valeur nominale).

Pour l'alim flottante, est-ce aussi valable dans le cas d'un pic + afficheur?

Oui, parce qu'autrement, le courant consommé par le PIC passerait par le shunt, et perturberait la régulation et la mesure.
-----

[Julien66500]

Donc si j'ai bien compris, d'après les calculs du message #269:

V_out max = 25v
V_ana = 5v

Rapport = 1:5

5.R16/(R17+R16) = 5*4700/(22000+4700) = 0.88

Donc le pont diviseur doit avoir un rapport de 1:0.88 ?

Ou faut-il que je me base sur les 6.2v et faire un pont diviseur pour obtenir les 5v souhaité?

[Tropique]

Il faut d'abord calculer le diviseur de la consigne pour avoir (moins de) 5V: il faut garder une petite marge pour les tolérances, de façon à être sûr de ne jamais dépasser 5V, pour ne pas causer un overflow du convertisseur.
En pratique, tu calcules pour 6.2V --> 5V, et tu prends les valeurs normalisées de résistances qui donnent la valeur inférieure la plus proche; à partir de là, tu calcules le coéfficient qui, dans ton soft, te donnera la valeur d'affichage.
Il faut prévoir quelque part un moyen de calibrer le système. A toi de voir si tu le "brûles" une fois pour toutes dans le programme au moment où tu construis l'ensemble, ou si tu prévois un menu calibration accessible à l'utilisation. Ou si tu le fais en hard, soit avec un pot physique, soit un rejustor ou similaire.

[Julien66500]

Désolé, mais la j'arrive pas à suivre.

Il faut d'abord calculer le diviseur de la consigne pour avoir (moins de) 5V

Ok, mais j'ai combien sur la consigne quand V_out = 25V , 6.2V ou sa un rapport avec le diviseur R17-R16 (25V et diviseur 22k-4k7 donne 4,4V)?

Dois-je me baser sur les 6.2V et mettre un diviseur pour obtenir 5V en sortie?

Je suis un peu perdu

Pour le calibrage se sera un potar qui s'en chargera.

[Tropique]

Prends par exemple 39K et 150K (il vaut mieux éviter de trop charger le curseur du potentiomètre, ça génère du bruit et de l'imprécision).
Ca donne 4.92V au maximum. Le facteur "k" vaut 0.794.
Le gain du régulateur est de (22+4.7)/4.7=5.68.
Le facteur que tu utiliseras dans le programme pour donner la valeur à afficher sera donc de 5.68/0.794=7.154.
Pour un ajustage par potard, tu peux le mettre au point de jonction des 39K et 150K précédentes, sortie sur le curseur. Au pif, une dizaine de K devrait convenir, si tu veux connaitre la valeur minimale possible, il faut faire un calcul complet des tolérances.

[invitecf1e3181]

RAS, il faut arreter de penser et réfléchir...

[neo278]

Bonsoir,

J'ai du mal à suivre quand les formules ne sont pas explique.

Je dois faire deux alim suivant votre modèle en tirant un maximum
de mets transformateurs tant quand tension que en intensite.

j'ai pour base deux transformateurs:
-250 VA 24V.
-200 VA 24V.

Donc Umax=24xracine carre de 2= 33.9V
perte dû au pont de diodes 2v
33.9v-2v=31.9V
Tension d'ondulation=?

Si vous pouvez m'aide pour la suite merci!

[Tropique]

La valeur approximative de la tension d'ondulation est de 0.01*I/C.
I étant le courant de sortie, C le condensateur de filtrage.

[neo278]

Je vais faire deux montages, comme sa je pourai faire une symetrie.
24v est la tension en charge.

Partont pour le transformateur de 250VA-24V
I=250/24=10,4A

3000uF/A donc 31200uF
Tension d'ondulation= (0.01x10.4)/(31200x10^-6)=3.33V
Chûte de tension des diodes=2V

Billan: 34-2-3.33=29V
Je travaillerai sous 25V en prenant une marge

R17= 4.7x(25/6.2-1)=22.6 ohm

R7=(29-12.4)/0.0085=1952.94ohm / 1W

R23=1952.94ohm / 1W


Au max du secteur et avec le transfo à vide, la tension AC vaudra 24*1.1*1.1=29.04V, soit 41.06V crête. Si on retranche 1.4V pour les diodes, on est à 39.66V.
(50-12.4)/1952.94 = 0.0192A. Sa puissance doit être de (50-12.4)²/1952.94= 0.723W, on prendra une de 1W.


R9= 10.4V/0.5A= 20.8ohm

C'est bien correct?
Je ne connai pas la norme des valeurs de résistances et un petit coup de main pour les ballast

[Tropique]

Je vais faire deux montages, comme sa je pourai faire une symetrie.
24v est la tension en charge.

Partont pour le transformateur de 250VA-24V
I=250/24=10,4A

3000uF/A donc 31200uF
Tension d'ondulation= (0.01x10.4)/(31200x10^-6)=3.33V
Chûte de tension des diodes=2V

Billan: 34-2-3.33=29V
Je travaillerai sous 25V en prenant une marge

R17= 4.7x(25/6.2-1)=22.6 ohm

R7=(29-12.4)/0.0085=1952.94ohm / 1W

R23=1952.94ohm / 1W


Au max du secteur et avec le transfo à vide, la tension AC vaudra 24*1.1*1.1=29.04V, soit 41.06V crête. Si on retranche 1.4V pour les diodes, on est à 39.66V.
(50-12.4)/1952.94 = 0.0192A. Sa puissance doit être de (50-12.4)²/1952.94= 0.723W, on prendra une de 1W.


R9= 10.4V/0.5A= 20.8ohm

C'est bien correct?
Je ne connai pas la norme des valeurs de résistances et un petit coup de main pour les ballast

Attention à la "symétrie": selon ce que l'on fait, il peut y avoir des soucis, dûs au fait que le shunt est dans le fil négatif, et que l'on ne peut pas non plus recopier le positif vers le négatif, en inversant la polarité des transistors (à cause du LM324).
Probléme déjà discuté et résolu dans les posts précédents.

Le courant ne peut pas être calculé ainsi: les watts ne sont pas des VA, et même si c'était le cas, ce n'est pas possible ainsi: après filtrage, on disposerait de plus que la puissance nominale du transfo (facteur de puissance >1).
En pratique, il faut compter la moitié pour de faibles puissances, et encore moins (~40% p.ex.) pour des puissances élevées comme ici.

R17 à exprimer en Kilohms, 22K ou mieux 24K en série E24.

R7 et R23, OK

R9, c'est l'inverse, mais de toutes manières à recalculer en fonction du courant de sortie, tout comme les capas de filtrage.

Pour les ballasts, avec 5A de sortie, tu peux en mettre entre 2 et 5, selon ton niveau de "confort" personnel pour le surdimensionnement.

Moins que deux est vraiment impossible, plus que 5 est du luxe.
Quatre me semble une moyenne acceptable, mais ça dépend des radiateurs, de la ventilation forcée ou non, etc.

[neo278]

Je me disai que P=UxI, Comment faut'il proceder pour obtenir ce courant?

[Tropique]

P est effectivement égal à UxI, mais des VA ne sont pas une puissance (juste une puissance apparente, ce qui est très différent), et des volts peuvent être moyens, de crête, efficaces, etc. Idem pour I.

C'est beaucoup plus compliqué que les problèmes d'école primaire, où l'on se contente de refuser d'additionner des pommes et des oranges: ici, on peut multiplier des poires et des pommes, à condition qu'elles aient la bonne couleur, pour obtenir une compote mixte.

Mais pour ce qui te concerne, tu peux te contenter de diviser par deux ou trois la valeur que tu as obtenue par ton calcul.
On peut ensuite vérifier par simulation que les valeurs obtenues restent correctes.
Un calcul analytique exact est presque impossible en raison de la complexité, et du nombre de paramètres à connaître.

[neo278]

Je mettrai le secondaire sur une résistance de 1ohm et je verrai bien le courant, je serai fixe de suite.

[Tropique]

Tu vas tout faire fumer; ce n'est pas comme ça qu'il faut faire.
Si tu n'as pas la possibilité de mesurer effectivement les paramètres du transfo pour les entrer dans une simu, contente-toi de gentiment en rester aux valeurs que j'ai données, tu éviteras de gros soucis.

[neo278]

4A me semble bien léger mais sa donne une bonne reserve de puissance pour une alimentation de labo. Si besoin est je ferai un couplage en sorte que les deux alimentation soit symetrique ou en paralelle.

je referai les calcules sur une base à peu pret correcte.

Sur la page 4, un schémas pour faire une symetrie de semble bien interessent de plus avec les afficheurs, mais une petite alim auxiliaire me semble pas plus mal.
Le Shunt est donc R9, mais il n'y a pas de contre indication par rapport au LM324.

[Tropique]

4A me semble bien léger mais sa donne une bonne reserve de puissance pour une alimentation de labo.

Si c'est pour un fonctionnement permanent (charger une batterie, ....), ce n'est pas léger, c'est raisonnable.
Si tu veux, tu peux fixer la limitation plus haut, à 6 ou 8A p.ex., pour faire des essais de courte durée, < 1heure.
Un gros transfo a une inertie thermique élevée, et mettre du temps à atteindre sa T° finale.
Mais c'est à toi d'être discipliné dans l'utilisation.

Si besoin est je ferai un couplage en sorte que les deux alimentation soit symetrique ou en paralelle.

C'est possible, mais fais très attention de ne pas oublier un détail, surtout avec les afficheurs qui imposent des connections supplémentaires

je referai les calcules sur une base à peu pret correcte.

Sur la page 4, un schémas pour faire une symetrie de semble bien interessent de plus avec les afficheurs, mais une petite alim auxiliaire me semble pas plus mal.
Le Shunt est donc R9, mais il n'y a pas de contre indication par rapport au LM324.

Non, c'est "étudié pour", et dans cette configuration, cela fonctionnera.

[neo278]

Tout d'abord Merci pour ton aide.

La capacité des condensateurs sera 24 000uF en partant de 3000uF/A pour 8A.

Je mettrais des thermostats électroniques standards réglés à 40° comme sécurité pour les transformateurs. La sonde serait mieux sur la carcasse ou sur l'isolant des enroulements?

Je ferais des testes pour connaître le coefficient température/intensité,
en espérant que cela sera le plus linéaire possible.

Au niveau des résistances;

R7 et R23: je mettrais deux résistances de 1K en série, 5%/1W, mais sa semble beaucoup 200ohm de jeu sur les 1952,9 ohms.

R9: 8A/0.5V=16ohm donc une résistance de 15ohm avec une précision de 1% 1/4W

R17: 24k en E24 comme tu m'as dis.

L'alimentation des afficheurs m'a l'air bien simpa à réaliser (l'option1).

Je ferais un petit schémas pour illustrer le couplage.

[Tropique]

Tout d'abord Merci pour ton aide.

La capacité des condensateurs sera 24 000uF en partant de 3000uF/A pour 8A.

3000µF/A, c'est une règle confortable, bien adaptée aux appareils de labo.
Mais dans ton cas, 8A doit être une situation exceptionnelle, et il serait malsain de dimensionner les condos pour ça: ça ajoute un stress supplémentaire au transfo, c'est donc décoseillé dans ton cas.
Environ 15000µF seraient plus raisonnables, le ripple sera plus élevé, mais normalement, avec 25V de sortie, ça devrait encore passer (faire les calculs).

Je mettrais des thermostats électroniques standards réglés à 40° comme sécurité pour les transformateurs. La sonde serait mieux sur la carcasse ou sur l'isolant des enroulements?

En cas de surcourant, ce sont les enroulements qui chauffent, il faut donc s'en approcher le plus possible.

Au niveau des résistances;

R7 et R23: je mettrais deux résistances de 1K en série, 5%/1W, mais sa semble beaucoup 200ohm de jeu sur les 1952,9 ohms.

Ce n'est pas critique

R9: 8A/0.5V=16ohm donc une résistance de 15ohm avec une précision de 1% 1/4W

A nouveau: les résistances, ce sont des volts/A, pas le contraire.
Puissance à calculer en conséquence.

Je ferais un petit schémas pour illustrer le couplage.

C'est plus prudent.

[neo278]

Le post 47 page 3 me trouble "R9 vaut 5A/0.5V= 0.1ohm"
Mais bon c'est la même valeur pour mon cas.

Au niveau de R25 sa donnerai 1.5K/1W

Sa fait toujours 3.33V de tension d'ondulation donc toujours bon.

[Tropique]

Le post 47 page 3 me trouble "R9 vaut 5A/0.5V= 0.1ohm"

Mea Culpa, j'ai inversé U et I, mais le résultat est bien correct, et la loi d'ohm est respectée.
Je ferai la rectification.

Au niveau de R25 sa donnerai 1.5K/1W

R25 n'est pas critique, cela convient.

[neo278]

Lien image externe supprimé

Je laisse les shunt, mise en parallèle et utilisation du tracking en mode symetrique et normal.

Lien image externe supprimé

Les petites modifications du schémas principal.

[gienas]

Bonsoir neo278 et tout le groupe

Pour être conforme à l'épinglé

http://forums.futura-sciences.com/el...ointes-pj.html

Les liens vers les images a été supprimés.

Les PJ doivent être sur le serveur.

Merci de les replacer.


.

[neo278]

Autant pour moi.

Je laisse les shunt, mise en parallèle et utilisation du tracking en mode symetrique et normal. (couplage)
Et le schemas principal de l'alimentation.

[neo278]

Regardez ce schemas de couplage. (problème de temps pour édite)

[Tropique]

Je ne vois pas trop ce que tu veux faire en prenant la sortie - en amont des R9.
Il faut que ces résistances soient tout le temps en circuit pour que la limitation fonctionne.
Les deux blocs, positif et négatif sont des "boites noires", auxquelles on ne touche pas, que l'on met en // ou en série.

[neo278]

Je me met en aval donc si non le reste est bon?

[Tropique]

Il me semble, oui, mais la mise en // me semble assez discutable, dans la mesure où il n'y a pas de tracking entre les deux.

Il faudra faire comme avec deux alims séparées, régler le voltage au plus prés, sachant que l'une va débiter tout le courant jusqu'à sa limitation, et puis l'autre fournira l'appoint.

Pas de problème en soi, c'est ce qui se passe lors de la mise en // de deux alims indépendantes avec des fils volants, mais de là à "l'officialiser" avec un switch, je le sens moyen (mais c'es mon goût perso).

[invite575afbdc]

Bonjour,

Le projet etant indique en balise [TERMINE] je me demandais si il existait un post rassemblant les schema (et eventuels PCBs) pour ce projet.

Merci a vous,

Akira

[Tropique]

Non, cela n'existe pas (encore).

Il faudrait tout passer en revue pour créer un index. Si quelqu'un se sent d'attaque pour le faire, il est le bienvenu..... (mais je ne me fais pas trop d'illusions, et je m'y mettrai quand j'en aurai le courage).

[happyusers]

Bonjour,
merci à Tropique pour son schéma toujours utile à qui veut faire par soi-même et ses explications claires.
Je réalise à mon tour cette alim pour remettre au goût du jour une vieille alim que j'avais cablée il y a longtemps. J'ai utilisé une plaque d'essai et ai fait quelques tests. Tout fonctionne comme prévu, consigne de tension, limite de courant. Le test du court circuit est bon, la tension chute à presque rien.
En revanche, j'ai été surpris de constater que si je charge la sortie pour laquelle la consigne de tension est de 12V par une résistance de 75 ohm, la tension augmente de 12V à 13,5V. Les tensions relevées sur la régulation de tension suivent. La patte 3 d'U1A comme la tension de sortie, mais la patte 2 aussi avec sa référence par zener (6,09V à 6,15V pour une tension régulée amont -schéma de LUDO32- qui va de 11,83V à 11,89V).
En cause, le régulateur qui ne reste pas très stable mais aussi la zener dont la tension varie singulièrement.
Y a-t-il une explication logique à ce phénomène?