Téléchargez l`article

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