Etude d'une charge électronique variable

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Modérateur: Klara

Re: Etude d'une charge électronique variable

Messagepar Raffou » Mer 13 Sep 2017 23h22

Bonsoir.

Un double principe pour alimenter les amplis OP conventionnels:
• Créer une masse artificielle à partir de la pile 9 volts.
• Les alimenter avec des sources positive et négative asymétriques (+5V et −1,25V dans l'exemple)

MasseVirtuelle..PNG
MasseVirtuelle..PNG (11.73 Kio) Vu 221 fois

Tous les amplis op ne sont pas éligibles, mais tous ceux qui peuvent encore fonctionner avec une tension d'entrée en mode commun proche ou bien légèrement inférieure au rail d'alimentation le plus négatif (en principe ceux équipés de pseudo darlington PNP comme transistors d'entrée), devraient convenir. (LM324, LM358...)

324[1].gif
324[1].gif (6.41 Kio) Vu 221 fois

Le +1,25 volt est la source pour la consigne. Les sorties des LM337 et LM317 sont chargées par une résistance dont la valeur est à déterminer pour soutirer le courant minimal qui assurera un fonctionnement fiable.
Peut-être sera-t-il nécessaire :
• De remplacer le 7805 par un régulateur LDO.
• Ou bien de lui préférer une tension supérieure (7806, 7808 ou 7909) pour commander l'IRF, ce qui nécessitera une pile ou une batterie de 12V.
• D'augmenter le gain de l'ampli OP de chaque absorbeur.
Dernière édition par Raffou le Jeu 14 Sep 2017 10h51, édité 1 fois.
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Re: Etude d'une charge électronique variable

Messagepar Janpolanton » Jeu 14 Sep 2017 07h14

Bonjour à tous, bonjour Gérard,
Effectivement, c'est une piste a exploiter.
J'ai fait une simulation en utilisant des sources virtuelles car avec les régulateurs, j'ai des problèmes avec la masses du 9V et la masse virtuelle.
(j'ai aussi zappé la source 5V).
Bref, je vais essayer quand même de trouver une solution avec ces masses sur LTspice.

La simulation ci-dessous avec I = 20A

charge V3 20A.jpg
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Re: Etude d'une charge électronique variable

Messagepar Raffou » Jeu 14 Sep 2017 10h45

Les AOP ne sont pas aussi parfaits que la théorie le voudrait, par exemple les transistors à jonction de leur étage d'entrée ont besoin d'un courant base pour fonctionner. C'est d'ailleurs pour cela que certains sont équipés de FET's ou de MOSFET's pour les rendre plus parfaits.
Ce courant base soutiré par l'entrée plus et l'entrée moins peut engendrer une différence de potentiel infime entre celles-ci (mode différentiel) qui sera répercuté et amplifié sur la sortie. Il convient donc d'équilibrer entre elles les valeurs équivalentes des résistances en série avec chaque entrée.

Ainsi JP, dans le dernier schéma publié on devrait théoriquement avoir :
• R7 = R3//R6 = 5k ≈ 5k1 (série E24)
• Il faudrait satisfaire à la fois R2 = R8//R10 et R2 = R8//R18. Ici ça tombe bien car R10 et R18 sont égales donc R2 = 16,67k ≈ 16k (série E24). Sinon il faudrait se résoudre à obtenir un "déséquilibre équilibré" entre les deux cas en prenant la valeur moyenne entre ces deux résistances.
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Re: Etude d'une charge électronique variable

Messagepar Janpolanton » Jeu 14 Sep 2017 11h30

@Gérard,
Je n'ai pas tout saisi, notamment sur le valeur de R2 de 16k7, d'autant plus que je comptais caler les différentes gammes sur la valeur de R8.
De plus, si R2 est < 100k, il y a un décalage du 0 :mrgreen:
Je peux vous mettre le fichier de simulation par email avec des AOP LT1013, comme ça vous pourrez constater par vous même et faire vos essais suivant vos calculs.

Influence R8.jpg
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Re: Etude d'une charge électronique variable

Messagepar Hervé-P » Jeu 14 Sep 2017 12h01

— … Et si, tout simplement, tu connectais la sortie tension/impulsion (sortie de S1) directement par une résistance de 100k à l'entrée de U7 ? Est-ce que U10 et U11 sont vraiment nécessaires, vu que tu débites sur une résistance de 100k, 10x supérieure à ton potentiomètre de 10k ?
— Essaie de faire simple, s'il te plaît !
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Re: Etude d'une charge électronique variable

Messagepar Raffou » Jeu 14 Sep 2017 12h14

Janpolanton a écrit:Je n'ai pas tout saisi, notamment sur le valeur de R2 de 16k7

Il faut considérer la sortie de U10 ou U11 comme un générateur de tension ayant une résistance interne de 100k (R18 pour le premier et R10 pour le second).
De même pour la sortie de U7 mais avec une résistance interne de 20k (R8).

Ces deux générateurs alimentent conjointement l'entrée moins de U7, le générateur de tension équivalent délivre donc une tension U (peu importe la valeur, on la calcule facilement avec le théorème de Millman) à travers une résistance égale à R18//R8 ou R10//R8 selon la position du commutateur.

L'entrée plus est elle alimentée par un générateur de tension nulle (la masse) dont la résistance interne est la résistance R2.

Les courants de polarisation soutirés par chaque entrée de U7 étant assumés quasi identiques et les sorties de U10 ou U11 à 0 volt au repos (générateur de tension nulle), il faut donc que la chute de tension aux bornes des résistances internes des deux générateurs soient égales pour que la tension de sortie de U7 soit à l'équilibre au repos, la valeur de la résistance R2 devra donc satisfaire à l'équation R2 = R18//R8 ou R2 = R10 // R8
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Re: Etude d'une charge électronique variable

Messagepar Raffou » Jeu 14 Sep 2017 12h36

Ne serait pas se limiter que de ne recourir qu'à un générateur de signaux carrés pour moduler le courant absorbé par la charge active ?

Pourquoi pas envisager de moduler aussi avec un signal triangulaire ou sinusoïdal issu d'un générateur de fonction ICL8038 ou XR2206? Si l'on met à part la commutation entre les 3 types de signaux, le schéma ne devrait être guère plus compliqué ni nécessiter plus de composants.
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Re: Etude d'une charge électronique variable

Messagepar Janpolanton » Jeu 14 Sep 2017 12h43

@Hervé

J'ai fait la modif suggérée et j'ai viré les 2 suiveurs et remplace le double inverseur par un simple (ça je l'avais déjà fait)
Ça a l'air de fonctionner...

@Gérard,
Théorème de Millman (je le connaissais pas celui là), loi des mailles, lois de nœuds, (ça ça va, tout ce qui rentre doit ressortir :mrgreen: ) théorème de Thévenin, de Norton sont tombés aux oubliettes depuis 1972.
Je fais un peu beaucoup au feeling par tâtonnement avec LTspice et internet, avec toutes les erreurs et incohérences que ça implique.
Aussi, je suis preneur de toutes les explications théoriques, comprises ou pas. :wink:
Et là je viens de m'apercevoir que le signe n'était pas une division mais une mise en //. Effectivement, ça fait bien 16k666.
Mais, pourquoi, lorsque je mets cette valeur, ou d'autres <100k, j'ai ce décalage d'offset (30mA avec R2 = 16k)?

Simulation avec modif d'Hervé :

charge schéma allégé.jpg
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Re: Etude d'une charge électronique variable

Messagepar Janpolanton » Jeu 14 Sep 2017 12h49

Raffou a écrit:Ne serait pas se limiter que de ne recourir qu'à un générateur de signaux carrés pour moduler le courant absorbé par la charge active ?

Pourquoi pas envisager de moduler aussi avec un signal triangulaire ou sinusoïdal issu d'un générateur de fonction ICL8038 ou XR2206? Si l'on met à part la commutation entre les 3 types de signaux, le schéma ne devrait être guère plus compliqué ni nécessiter plus de composants.


Je savais qu'on allait y arriver.
Mais bon, je n'ai pas mis le mot simple dans le titre, ni fonds de tiroirs...
XR2206 vieux dinosaure (il m'en reste 1 danss mon stock)
Sinon, sans se ruiner et sans alourdir le schéma, il y a ça pour 4€ ou moins...: http://www.ebay.com/itm/DC-12V-ICL8038-Function-Signal-Generator-Module-Square-Triangle-Sine-Wave-Output-/181877555017
J'en ai monté un il y a quelques mois, ça fonctionne bien.
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Re: Etude d'une charge électronique variable

Messagepar lolo17 » Jeu 14 Sep 2017 13h28

Bonjour a tous
pourquoi ne faire une entrée extérieur pour un générateur X qui délivre des signaux sinus triang ou carré sur une entrée bridée en tension
de façon que le générateur envoi toujours la même tension sur cette entrée ds la charge

laurent
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Re: Etude d'une charge électronique variable

Messagepar Janpolanton » Jeu 14 Sep 2017 13h37

Oui, c'est une éventualité, un peu dans le principe du schéma Elektor, mais on a un fil à la patte.
Mieux vaudrait un appareil portatif, autonome et compact non?
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Re: Etude d'une charge électronique variable

Messagepar Raffou » Jeu 14 Sep 2017 13h45

Très pratique le théorème de Millman, dommage qu'il soit si peu connu!

Il s'agit donc maintenant de considérer le générateur de fonction d'eBay comme une carte fille du futur circuit imprimé!
Tâche d'autant plus facile pour l'intégrer matériellement puisque que vous pourrez mesurer les différents empattements sur votre exemplaire.
Et si jamais elle n'était pas installée, il y aura des pastilles disponibles sur lesquelles un générateur extérieur pourra être raccordé.
Il ne reste plus qu'à concevoir la commutation entre les signaux et prévoir un réglage continu ou par bonds du taux de modulation.
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Re: Etude d'une charge électronique variable

Messagepar Janpolanton » Jeu 14 Sep 2017 14h13

Exact,
Mais une chose me chagrine
Quid de la ventilation des mosfet sur une pile 9V?
Sauf peut-être à utiliser les batteries format piles 9V rechargeables sur USB présentées dans un autre fil.
Il y a un modèle 800mAh qui devrait suffire.
Pour le schéma de cette partie, notre ami ROGER33 a publié son alimentation dont extrait ci dessous.
Autant prendre un schéma fonctionnel plutôt que de réinventer l'eau chaude.

Alors, pour les calibres du commutateur de courant, je ne vais pas toucher à R8 laissée à 20k pour le calibre maxi de 20A
Je pense commuter les résistances shunt_1 et shunt_2
0.1Ohm ---> 20A
0.2Ohm ---> 10A
0.4Ohm ---> 5A
etc...
Au choix de l'utilisateur

ventilateur.jpg


Edité :

Je rebondis à l'instant sur le fait qu'il faut faire le PCB :mrgreen:
Soit, je me grave le mien perso, soit plusieurs personnes (au minimum 5) sont intéressées par ce projet et je les fait réaliser.
Avant tout, quelqu'un se sentirait à faire un proto pour valider la théorie (sauf si Gérard valide le projet tel quel)?
Dernière édition par Janpolanton le Jeu 14 Sep 2017 14h28, édité 1 fois.
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Re: Etude d'une charge électronique variable

Messagepar Raffou » Jeu 14 Sep 2017 14h23

Plus récent que le ICL8038 ou le XR2206, il y a le MAX038 :

+++ Sort une référence 2,5 volts qui pourrait remplacer le TL431.
±±± Nécessite une alimentation symétrique.
−−− Pas vu de kit ou de circuit prêt à l'emploi à base de MAX038 sur eBay.
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Re: Etude d'une charge électronique variable

Messagepar Hervé-P » Jeu 14 Sep 2017 14h30

— Voici le schéma “gimperisé” et aussi une adaptation pour une alimentation à tensions dissymétriques (+9/12V, -1,4V) :
Charge fictive.jpg

— Voir dans ta simulation LTSpice si ç'a l'air de fonctionner, Jampolanton !?…
— Pour l'alimentation, j'ai déjà fait un module avec le 34063 pour transformer n'importe quelle tension inférieure ou supérieure à la tension de sortie en 9 ou 12V, à régler ! En voici le schéma :
Schéma convertisseur.jpg
Schéma convertisseur.jpg (48.14 Kio) Vu 121 fois

— On pourrait s'en servir pour alimenter le LM324 !
— Cordialement.
Dernière édition par Hervé-P le Jeu 14 Sep 2017 15h19, édité 1 fois.
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