Alimentation » du palettiseur de contre plaqué

TD : étude de la fonction FA1 « Alimentation » du palettiseur de contre plaqué
Objectifs opérationnels :
• Etablir les relations entre grandeurs d'entrées et grandeurs de sorties qui caractérisent cette
fonction.
• Justifier le dimensionnement des composants transformateur, diode, régulateur, capacité
de filtrage.
• Choisir ces composants dans les documents constructeurs fournis.
On souhaite disposer d’une tension de 12V. Le courant maximal que l’alimentation doit fournir
vaut 0.5A. On prend en compte le nouveau schéma structurel suivant incluant un redressement par pont
de Graetz à la place d’un transformateur à point milieu.
Comme souvent lorsque l’on doit concevoir une fonction électronique, on part des caractéristiques
de sorties que doit posséder cette fonction pour ensuite choisir les composants placés en amont.
SCHEMA STRUCTUREL
VI
TF61
220V AC
D62
D61
C61
D64
GND
1.
D63
220V AC
FUSE
ANALYSE RAPIDE DES
VS
R61
1.5K
LM317H
F61
2.
VO
P61
22K
OV
SOLUTIONS
Le régulateur nécessaire doit délivré une tension de sortie de 12V continue.
Donc on peut choisir un régulateur fixe 7812 qui peut fournir 1.5A . Cette valeur est trois
fois supérieure à ce que l’alimentation doit pouvoir fournir alors on peut s’interroger sur la
possibilité d’utiliser un régulateur de type LM317H qui peut fournir 0.8A. Mais attention ce
composant ne peut dissiper que 2W, ceci impose d’avoir une tension moyenne d’entrée du
régulateur égale à 16 V au maximum (16v-12v)/0.5A=2W.
Nous allons choisir le LM317H car ces caractéristiques semblent convenir et nous allons
vérifier que la fonction alimentation sera garantie avec l’ensemble des composants nécessaires
(Transformateur /Diodes/ Condensateur/ Régulateur).
3.
ETUDE DE LA FONCTION SECONDAIRE « REGULATION »
Le régulateur de tension intégré (CI61) utilisé pour réaliser cette fonction est le régulateur LM
317H (cf. documentation technique).
En vous référant au document d’apport de connaissances sur les régulateurs de tension
intégrés, ainsi que les documentations techniques :
Question1
En négligeant le courant de réglage du régulateur, justifier le choix d’une résistance de 1,5kΩ
Ω
pour R61, associée à un potentiomètre de 22kΩ
Ω (P61).
Question2
Calculer la valeur approximative de réglage du potentiomètre P61 ?
Etude d’une alimentation
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Question3
En vous référant à la documentation technique du régulateur LM 317H, préciser quelle est la
tension minimale à appliquer à l’entrée de celui-ci pour qu’il fonctionne correctement.
Nous retiendrons cette valeur pour la suite du calcul des éléments de la fonction annexe
alimentation, sauf si d’autres éléments imposent une modification de cette valeur.
4.
FONCTIONNEMENT DE LA STRUCTURE TRANSFORMATEUR - PONT
REDRESSEUR – CONDENSATEUR
La tension (vE1) appliquée aux bobinages primaires (mis en série) du transformateur (Tf 61)
est la tension secteur fournie par E.D.F. (220V en valeur efficace, 50Hz).
Question4
Préciser quelles sont la forme et la fréquence du signal présent sur les deux enroulements
secondaires (mis en série) lorsque l’on applique la tension du secteur au primaire du transformateur.
Question5
Donner les numéros des diodes du pont redresseur qui conduisent lors de l’alternance positive
de la tension de sortie du transformateur (VE2).
Question6
Exprimer, dans ce cas, la tension de sortie du pont redresseur (UP) en fonction de la tension de
sortie du transformateur (VE2) et de la tension de seuil des diodes de redressement (VF).
Question7
Donner les numéros des diodes du pont redresseur qui conduisent lors de l’alternance négative
de la tension de sortie du transformateur (VE2).
Question8
Exprimer, dans ce cas, la tension de sortie du pont redresseur (UP) en fonction de la tension de
sortie du transformateur (VE2) et de la tension de seuil des diodes de redressement (VF).
Question9
Représenter l’allure de la tension de sortie du pont redresseur (UP) en fonction de l’évolution
de la tension de sortie du transformateur (VE2) en l’absence du condensateur et en présence du
condensateur sur le graphe 1 de la feuille réponse.
Question10
Préciser quelle est la fréquence du signal redressé.
Le condensateur de filtrage sert à lisser, à réduire l’ondulation de la tension de sortie du pont
redresseur (UP). Après filtrage, la tension aux bornes du condensateur varie entre une valeur
maximale (amplitude de UP : UPMAX) et une valeur minimale à déterminer.
Question11
Connaissant la tension minimale à appliquer à l’entrée du régulateur de tension, donner la
valeur minimale de la tension aux bornes du condensateur (UCmin).
Etude d’une alimentation
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Question12
Donner la valeur minimale (UPmin)de l’amplitude de la tension de sortie du pont redresseur.
5.
ETUDE DE LA FONCTION SECONDAIRE « TRANSFORMATION »
Le transformateur (Tf 61) utilisé pour réaliser cette fonction est le transformateur
d’alimentation TES662
Question13
Donner la valeur minimale (VE2min)de l’amplitude à fournir en sortie du transformateur.
Question14
Quelle est alors la valeur efficace minimale (VE2effmin) de la tension de sortie du transformateur.
Question15
Justifier alors :
− le choix d’un transformateur d’alimentation de tension secondaire 2*9V.
− le câblage des deux bobines du secondaire de ce transformateur.
Question16
Donner la valeur de la puissance apparente de ce transformateur et justifier le choix de ce modèle.
Choix du fusible de protection de l’alimentation (F61) :
Question17
En supposant le transformateur parfait, donner la valeur du courant absorbé au primaire pour
débiter un courant de 0.5A au secondaire.
Question18
Choisir un calibre de fusible approprié.
6.
ETUDE DE LA FONCTION SECONDAIRE « REDRESSEMENT »
Les diodes de redressement (D61 à D64) utilisées pour réaliser cette fonction sont des diodes
1N4001 (cf. documentation technique).
Question19
Donner la tension inverse maximale supportée par les diodes du pont redresseur.
Question20
Quelle est la valeur maximale du courant que doivent supporter ces diodes ?
Question21
En vous référant à la documentation technique de la diode 1N4001 :
-justifier le choix de ce type de diodes pour la réalisation du pont redresseur,
-préciser la valeur (UP) de la valeur maximale de la tension de sortie du pont redresseur.
Etude d’une alimentation
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7.
ETUDE DE LA FONCTION SECONDAIRE « FILTRAGE »:
Le condensateur de filtrage (C61) utilisé est un condensateur électrolytique au tantale.
Après filtrage, la tension (UC) aux bornes du condensateur varie entre une valeur maximale
(UCMAX) et une valeur minimale calculée précédemment (alternance de charges / décharges).
Question22
Quelle est la tension moyenne aux bornes du condensateur après filtrage ?
Question23
Calculer la puissance dissipée dans cette application.
Le régulateur utilisé peut-il dissiper cette puissance ? Si non quelle est la solution à adopter.
Question24
Calculer le taux d’ondulation (en %) de la tension UC filtrée ?
Question25
Calculer la valeur théorique de la capacité du condensateur de filtrage.
Question26
Choisir un condensateur dans la série E12
A ce niveau, il faut s’interroger sur la validité de nos calculs et prendre en compte plusieurs
paramètres comme la taille des composants utilisés, leurs prix, leurs tolérances pour confirmer le
choix de réaliser l’alimentation ou redéfinir une nouvelle structure
Graphe 1 :
E2(t)
t(s)
Etude d’une alimentation
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