N° 56 lektor post remplacer une LED par une lampe : convertisseur isolé pour des charges jusqu’à 100 W Elektor.lab (Inde) Amplifier la lumière d’une LED, y aviez-vous pensé ? Ici, le petit courant d’alimentation d’un LED fait briller a giorno une lampe à incandescence de 100 watts. Comparées aux lampes traditionnelles, les LED donnent souvent une lumière faiblarde. Suffisante dans bien des cas, mais si vous avez envie d’allumer un éclairage puissant quand vous ne disposez que du courant pour attaquer une LED, il vous faut un amplificateur. Et même un suramplificateur (booster) pourrait-on dire, pour commuter une lampe à incandescence (halogène, de préférence) sur la tension du secteur. C’est la petite LED cachée dans un photocoupleur qui va le faire en protégeant de toute tension dangereuse l’entrée du circuit à laquelle vous pouvez brancher comme pilote un de vos chers appareils, microcontrôleur, RPi, ARM, Arduino ou autre, alors que l’autre côté du photocoupleur est capable de supporter les assauts de périlleux potentiels. La puissance de la lampe à commander doit être comprise entre 15 et 100 W. lektor post | Projet N° 56 | 1 N° 56 lektor post F1 K2 IC1 R2 1 3A 100R * R1 330R 1k R4 K1 6 230VAC +IN TRI1 ZC 0V 2 4 G R3 330R MOC 3041M A2 LA A1 BT136 15...100W C1 X1 100n 140095 - 11 Schéma Disons illico que le photocoupleur, avec sa petite LED, utilisé ici n’est pas n’importe qui. Le MOC3041M, IC1 dans la figure 1, n’est rien moins qu’un pilote de triac à détecteur du passage par zéro de la tension secteur. Il est capable d’enclencher au bon moment un triac de puissance tel que le BT136 bien connu. La fiche technique du MOC3041M [1] explique qu’il se compose d’une diode à l’arséniure de gallium émettrice d’infrarouge, reliée par couplage photonique à un détecteur au silicium monolithique qui assure la fonction de commande bilatérale d’un triac au passage par zéro de la tension. Il est conçu en vue d’interfacer un système logique avec un triac pour alimenter en courant alternatif monophasé, à partir des lignes de puissance à 115/230 V, des appareils tels que lampes, commandes industrielles, moteurs, électroaimants, ustensiles électroménagers, etc. L’appareil qui pilote notre montage met en conduction directe la diode émettrice de IC1 qui envoie alors des rayons IR sur le récepteur du détecteur de passage par zéro, lequel réagit en fournissant des impulsions sur la gâchette du triac TRI1. Ces impulsions mettent en conduction l’un des thyristors du triac au début de l’alternance qui lui est destinée, jusqu’à ce que le courant de maintien ne soit plus suffisant. C’est alors au tour de l’autre thyristor de faire pareil sur l’alternance inverse. Au total, le triac permet l’allumage de la lampe, puis son extinction quand Figure 1. Ce circuit prend la place d’une LED ordinaire tout en produisant beaucoup plus de lumière avec une lampe de 100 W. Pour l’allumer, quelques milliampères par K2 suffisent. l’appareil pilote cesse de polariser la diode. Le réseau d’amortissement R1-C1 procure alors un chemin de dérivation à la tension alternative pour décharger le circuit en toute sûreté, mais aussi discrétion, en termes de parasites électriques, au cas où la charge branchée serait légèrement inductive. Notez que C1 doit être un condensateur de classe X1, question de sécurité. Le fusible F1 protège le circuit contre d’éventuelles surcharges. La valeur de la résistance R4 est suffisamment grande pour limiter le courant dans la diode jusqu’à des signaux de commande de 15 V. Vous pouvez l’adapter, si vous connaissez la tension sur K2, au moyen de la loi d’Ohm : R = (VK2 - VF) / IFT [Ω] lektor post | Projet N° 56 | 2 N° 56 lektor post dans laquelle IFT est le courant nominal pour que la LED enclenche le processus (15 mA dans la fiche technique), VF = 1,3 V, et VK2, le niveau supérieur du signal de commande, d’habitude 5 V ou 3,3 V sur une ligne d’E/S. N’envoyez jamais plus de 6 V de tension inverse sur cette diode. À défaut de mesures précises, faites quelques essais avec R1 pour déterminer la valeur qui assure la réponse optimale Construction Tout d’abord, un appel impérieux à la prudence. N’essayez pas le circuit et n’y travaillez jamais avant qu’il soit complètement enfermé et attaché dans un boîtier isolant. Il y a des normes de sécurité générales à respecter et des règlements particuliers par pays en fonction des caractéristiques du réseau de distribution électrique. Ce petit montage est simple à construire, surtout avec le circuit imprimé de la figure 2. Le fusible de 3 A y sera installé dans un porte-fusible encartable, de préférence surmonté d’un capot. Le triac n’a pas besoin de radiateur, on peut le visser en surface du circuit imprimé. R1 est une résistance de puissance qui en dissipe assez pour qu’on l’implante à distance d’un ou deux millimètres au-dessus du circuit imprimé. Procédure de test Pour commencer à effectuer des tests avec un minimum de sécurité sur le circuit, il faut qu’il soit : 1. complètement enfermé dans un boîtier pour qu’aucune partie ne soit accessible ; 2. ou qu’il soit alimenté par un transformateur d’isolement certifié. Connectez une lampe de 15 à 100 W sous 115/230 V sur K3. Branchez le câble du signal de commande pour la LED sur K2, positif sur +IN, négatif au 0 V. Fixez sur les bornes à vis K1 du convertisseur le câble pour brancher la tension du secteur. Respirez un grand coup et retenez votre souffle (en cas de fumée) et mettez sous tension. Pour allumer la lampe, envoyez le signal de commande sur K2. (140095 – version française : Robert Grignard) Lien [1] www.fairchildsemi.com/datasheets/MO/MOC3041M.pdf (fiche technique MOC3041M) Liste des composants Résistances : 0,25 W, 5%, 250 V sauf indication contraire R1 = 100 Ω, 1 W, 350 V R2, R3 = 330 Ω R4 = 1 kΩ (voir texte) Condensateur : C1 = 100 nF 630 V, classe X1 Semi-conducteurs : TRI1 = BT136 IC1 = MOC3041M Divers : K1 = borne à 3 vis encartable, pas de 7,62 mm K2 = borne à 2 vis encartable 250 V, pas de 3,5 mm F1 = fusible temporisé 3 A (T) porte-fusible encartable avec coiffe support CI DIL à 6 contacts circuit imprimé réf. 140095 boîtier isolé approuvé pour tension secteur Figure 2. Tracé des pistes du circuit imprimé simple face ; il satisfait aux exigences de sécurité pour le 230 VCA monophasé. lektor post | Projet N° 56 | 3