Projet de qualification 5tq Alimentation stabilisée réglable Page de garde Projet de qualification Année scolaire 2003 – 2004 -1- Projet de qualification 5tq Alimentation stabilisée réglable PAGE DE GARDE 1 TABLES DES MATIERES 2 OBJECTIF DE NOTRE PROJET 4 ANALYSE DETAILLEE DE FONCTIONNEMENT 5 SCHEMA ELECTRIQUE 5 SYNOPTIQUE SIMPLIFIE 6 FONCTION FONCTION FONCTION FONCTION FONCTION FONCTION FONCTION 6 6 6 6 6 7 7 1 2 3 4 5 6 7 : : : : : : : ALIMENTATION – TRANSFORMATION SIGNALISATION LE REDRESSEMENT LE FILTRAGE STABILISATION – REGLAGE MESURE UTILISATION ANALYSE DU FONCTIONNEMENT FONCTION FONCTION FONCTION FONCTION FONCTION 8 1 : ALIMENTATION – TRANSFORMATION. 2 : SIGNALISATION 3 : LE REDRESSEMENT 4 : LE FILTRAGE 5 : STABILISATION - REGLAGE 8 10 11 12 14 REGULATION PAR LM317 14 MISE EN OEUVRE DU LM317T CHOIX DU DISSIPATEUR THERMIQUE 14 15 COMPOSANTS 17 Résistance réglable : Condensateurs Diodes Condensateur électrolytique ou polarisé 18 18 18 19 -2- Projet de qualification 5tq Alimentation stabilisée réglable Régulateur de tension 19 CHOIX DES DIFFERENTS COMPOSANTS 19 Choix Choix Choix Choix Choix Choix Choix Choix 19 19 20 20 20 21 21 22 du boîtier du câble et des conducteurs des composants de l’interrupteur du transformateur du fusible du voltmètre. du dissipateur MONTAGE - CABLAGE 23 MISE 23 EN PLACE DES COMPOSANTS SUR LE CIRCUIT IMPRIME ESSAIS 28 FONCTIONNEMENT FONCTIONNEMENT A VIDE. 28 30 EN CHARGE ASSEMBLAGE FINAL 31 DEPANNAGE 32 SYNOPTIQUE DE DEPANNAGE 33 ZONE ZONE ZONE ZONE 33 37 37 38 1 2 3 4 : : : : PARTIE ALIMENTATION PARTIE SIGNALISATION REDRESSEMENT STABILISATION DE TENSION PROBLEMES RENCONTRES 39 CONCLUSIONS 39 REMERCIEMENTS 39 -3- Projet de qualification 5tq Alimentation stabilisée réglable Objectif de mon projet Le but de notre projet est de réaliser une alimentation stabilisée réglable aux caractéristiques suivantes : • Tension : réglable de 1,25 à 30 Volts • Courant : limitation à 2 ampères Affichage de la tension sur voltmètre en face avant. Pour des raisons de simplification et de coût, nous n avons pas retenu le principe d’un réglage du courant, ni de son affichage ; cependant, le régulateur intégré limite le courant à 2 ampères. L’affichage de la tension sur un voltmètre à aiguille plutôt que sur un voltmètre numérique permet de faire une économie au niveau du prix de revient. Néanmoins, si on souhaite un affichage digital, il suffit d’acquérir un module voltmètre numérique complet qui remplacera celui à aiguille. L’alimentation une fois réalisée sera d’une aide précieuse pour mener à bien les essais des divers équipements électronique ATTENTION !!!! L’alimentation se branche sur le secteur 220 V alternatif. Il a été indispensable de soigner particulièrement la liaison entre le secteur et le primaire du transfo via le câble d’alimentation, l’interrupteur et le porte-fusible -4- Projet de qualification 5tq Alimentation stabilisée réglable Analyse détaillée de fonctionnement Sept zones de couleurs différentes figurent sur le schéma et correspondent chacune à une fonction déterminée. Schéma électrique 1 2 3 4 -5- 5 6 7 Projet de qualification 5tq Alimentation stabilisée réglable Synoptique simplifié Fonction 1 : Alimentation – Transformation - Arrivée de la tension secteur 220V alternatif Mise sous tension du transformateur par l’interrupteur bipolaire. Protection par fusible au primaire du transformateur Conversion 220V en 24V alternatif par transformateur Fonction 2 : Signalisation La signalisation de mise en et hors tension est réalisée à l’aide d’une diode électroluminescente ( LED ) rouge, branchée au niveau du secondaire du transformateur. Fonction 3 : Le redressement La tension alternative est transformée en tension redressée polarisée par l’intermédiaire d’un pont de diode intégré ( pont de Graetz ) . Fonction 4 : Le filtrage Le filtrage de la tension redressée s’effectue par le condensateur C1. Fonction 5 : Stabilisation – Réglage Un régulateur intégré monté sur dissipateur assure la fonction de stabilisation de tension quel que soit le courant inférieur à 2 ampères. Le régulateur associé à un potentiomètre permet une variation de tension comprise entre 1,25 Volts et 30 Volts -6- Projet de qualification 5tq Alimentation stabilisée réglable Fonction 6 : Mesure La mesure et la visualisation de la tension s’avèrent indispensables dans le cas d’une alimentation stabilisée variable. Elles se font au moyen d’un voltmètre à aiguille fixé sur la face avant du type magnéto-électrique ou ferro-magnétique Fonction 7 : Utilisation Le circuit utilisation est composé de deux bornes de sortie sur lesquelles se branche la charge. La charge ne doit pas absorber un courant supérieur à 2 ampères et nécessiter une tension comprise entre 1,25 V et 30 V -7- Projet de qualification 5tq Alimentation stabilisée réglable Analyse du fonctionnement Fonction 1 : Alimentation – Transformation. L’alimentation est obtenue en partant du secteur, donc en courant alternatif et n’appelle donc aucun commentaire particulier. Par contre, il serait intéressant de déterminer les caractéristiques du transformateur ; celles imposées ( 220/24 V, 72VA ) étaient-elles judicieuses ? Quel que soit le type de redressement, simple ou double alternance, on montre que la relation entre la tension alternative au secondaire du transformateur U et celle continue aux bornes du condensateur Uc est : U = 0,7 x Uc. Sachant que la tension maximale de sortie Uc = Us = 30 V. D’ou la valeur de la tension efficace au secondaire du transformateur : U = 0,7 Uc -> U = 0,7 x 30 U = 21 V Le choix d’une tension de 24 volts est correct à priori. Il s’agit à présent de déterminer la puissance apparente du transformateur : S = U x Imax. Comme Imax = 2A, on obtient : S = 24 x 2 = 48 VA Les calculs montrent que le transformateur choisi convient à l’application. -8- Projet de qualification 5tq Alimentation stabilisée réglable Eléments constitutifs: 1) Abaissement de la tension : le transformateur: Il sert à transformer la tension alternative du secteur en une tension alternative plus basse ou plus élevée. Le transformateur est caractérisé principalement par ses tensions primaires et secondaires et par la puissance maximale qu'il est capable de fournir. Up, Us, Pmax -9- Projet de qualification 5tq Alimentation stabilisée réglable Fonction 2 : Signalisation La diode électroluminescente H est placée au niveau du secondaire du transformateur. La diode D permet d’obtenir un redressement simple alternance, donc polarisé ( H est polarisée ). Si D n’existait pas, la LED serait détruite sous l’effet de la tension inverse. La résistance R1 limite le courant direct traversant la LED. L’éclairement de la LED est fonction du courant absorbé par cette dernière. On choisira Id = 20 mA ou 0,02 A. On démontre que pour un redressement simple alternance : Ud* = U .√ 2 = 24 .√2 = 10,8 V π π *) Ud = tension moyenne. On peut à présent calculer la valeur de la résistance R1 : R1 = Ud – Vd* = 10,8 – 1,5 = 465 Ω on prendra la valeur normalisée de 470Ω Id 0,02 *) Vd = chute de tension dans la LED de l’ordre de 1,5 V - 10 - Projet de qualification 5tq Alimentation stabilisée réglable Fonction 3 : Le redressement redressement simple alternance Considérons la figure ci-dessous, dans laquelle on admet, en première approximation, que la diode D est parfaite. La tension e est sinusoïdale telle que e = E cos.w.t En raison de sa caractéristique idéale, elle va donc interdire le passage d'un courant négatif et se comporter comme un quasi court circuit pour un courant positif, il en résulte aux bornes de la résistance une tension u telle que schématisée ci-dessous. redressement double alternance Si maintenant nous réalisons le dispositif en pont avec 4 diodes montées comme sur la figure, alimenté avec la même source de tension e .. Selon le signe de cette tension on constatera que ce sera soit le couple D1 D3, soit le couple D2 D4, qui sera conducteur tandis que simultanément l'autre couple restera bloqué. On démontre les relations suivantes : - 11 - Projet de qualification 5tq Alimentation stabilisée réglable Umax = U . √2 Ud = 2 . Umax π Ud = 2 . U . √2 π U = Ud . π 2 . √2 U = 1,11 Ud et I = 1,11 Id Fonction 4 : Le filtrage Nous avons en sortie du redresseur une tension continue, certes, mais une tension qui ondule abominablement. Sur un redresseur double alternance ou un redresseur en pont cette ondulation atteint la fréquence de 100 Hz et ceci n'est pas exploitable par nos systèmes qui exigent une tension stable et exempte de - 12 - Projet de qualification 5tq Alimentation stabilisée réglable ronflements. A votre droite, l'allure de cette tension. Nous allons utiliser pour gommer ceci un filtre composé d'un ou de plusieurs condensateurs. Ce condensateur est positionné immédiatement après le redresseur et immédiatement avant la charge R. Observez le résultat obtenu, la tension récupérée est dessinée en rouge. Quand la tension issue du redresseur est apparue, le condensateur s'est chargé à la valeur de la tension crête. Quand la tension commence à décroître, le condensateur se décharge dans la charge R en lui fournissant bien sur de l'énergie à une constante de temps dictée par le produit RC (t = R.C=) "l'alternance" suivante arrive et recharge le condensateur et ainsi de suite. La figure de gauche vous indique la tension que voit la charge. IMPORTANT !!!!!!! Notre transformateur, sort une tension alternative efficace de 24V, si nous négligeons les pertes dans le pont (1,4V) et si nous mesurons la tension continu avec un voltmètre idoine, nous lisons : 33,94 V ! Il n'y a pas de phénomène de génération spontanée (hélas) c'est seulement que le condensateur "intègre" la valeur maximum de la tension efficace, donc 24 x 1,41 = 33,94 V (1,41 étant la racine de 2). Tension de ronflement maximale : Uronf = Imax = f . C1 f = 100 Hz en double alternance - 13 - 2 100 . 4700 . 10-6 = 4V Projet de qualification 5tq Alimentation stabilisée réglable fonction 5 : Stabilisation - Réglage La stabilisation de la tension est réalisée par un régulateur intégré. Ses fonctions internes sont bien trop complexes pour faire l’objet d’une étude. L’insertion d’un pont diviseur dans le circuit de retour à la masse du régulateur permet de faire varier la tension de sortie. Régulation par LM317 Mise en oeuvre du LM317T Le schéma d'application, on le voit, se révèle d'une simplicité biblique: Schéma d'application et brochage du LM317T. On calcule Vout à l'aide de la formule ci-dessus, la valeur de R1 étant celle recommandée par le fabricant. Les condensateurs C1 et C2 sont facultatifs. C1 n'est nécessaire que dans le cas où le régulateur serait implanté à une distance de plus de 15 cm du condensateur de filtrage. C2 (optionnel mais conseillé) améliore sensiblement l'impédance de sortie et le ripple rejection ratio (rapport des variations relatives de Vout à Vin). En choisissant pour R2 un potentiomètre linéaire de 5 k, on obtient en sortie une tension variable comprise entre 1,25 V et plus de 24 V. Rappel: R2 peut aussi être une résistance fixe; on réalise alors une alimentation fixe de précision. Calcul de la résistance R2 - 14 - Projet de qualification 5tq R2 = P . Vreg Alimentation stabilisée réglable = 4700 . Us max - Vreg 1,25 = 204 Ω 30 – 1,25 Dans notre cas on choisira R2 = 270 Ω. Choix du dissipateur thermique 1) Température de jonction Un composant électronique utilisé en composant de puissance chauffe. Cette chaleur qui prend naissance dans la jonction du composant, est transmise vers le boîtier du composant par conduction thermique. Tant que la température de la jonction reste inférieure à la valeur donnée par le constructeur, il n'y a pas de risque de destruction. En revanche, lorsque la température de la jonction est supérieure à la valeur donnée par le constructeur, le composant n'arrive plus à dissiper cette chaleur et il y a destruction de la jonction et du composant. Pour éviter cette destruction, il faut abaisser la température de la jonction grâce à l'utilisation d'un dissipateur (ou radiateur). Dans le cas de fortes puissances à dissiper, on utilise un ventilateur pour activer la convection de l'air et obtenir un refroidissement plus efficace. 2) Montage d’un composant sur un dissipateur Le dissipateur peut se calculer, mais il y a déjà suffisament de calculs. On se contentera de dire que le modèle choisi a une résistance thermique Rth de l’ordre de 2,5° C/W, ce qui convient à notre application. - 15 - Projet de qualification 5tq Alimentation stabilisée réglable Les fonctions 6 et 7 n’appellent aucun commentaire supplémentaire à ceux déjà enoncés. Dépannage. Pour un tel équipement, réaliser un synoptique qui prendrait en compte tous les cas de pannes possibles est quasiment impossible ou alors serait inexploitable. Le synoptique proposé est une approche possibles mais c’est notre sens du raisonnement allié à l’expérience qui nous permettront de dépanner de manière rationnelle. - 16 - Projet de qualification 5tq Alimentation stabilisée réglable Composants Composants utilisé : Résistances Condensateurs Diodes Condensateurs électrolytiques Résistance réglable Régulateur de tension Petits rappel : Symbole : Resistance Fonction : La fonction dominante d'une résistance est de s'opposer au passage des électrons, donc au passage du courant. Une résistance obéit en général assez fidèlement à la loi d'ohm, ce qui signifie que la tension aux bornes varie proportionnellement au courant qui la traverse, soit u(t) = f ( i(t) ). Spécifications : Résistance nominale R [ ], Tolérance [%] et Puissance maximale P [W]. D'autres caractéristiques peuvent être exigées, comme une stabilité en température, par exemple. - 17 - Projet de qualification 5tq Alimentation stabilisée réglable Technologie : La résistance nominale est obtenue par le choix du matériau résistant, par sa quantité et par sa géométrie. Le matériau résistant peut être soit bobiné, soit aggloméré ou soit déposé en couche sur un support isolant. Le choix dépend des conditions d'utilisation du composant. Utilisations : Pour obtenir un échauffement (corps de chauffe) ou en série: limite le courant ou crée une chute de tension et en parallèle: divise le courant ou représente une charge (Rch). Méthode de contrôle : La mesure à l'ohmmètre donne bien sûr la valeur nominale à condition qu'elle soit effectuée lorsque le composant est mesuré seul et non relié au circuit, sans quoi le résultat ne correspond pas à la résistance mesurée. La mesure de la tension à ses bornes permet de calculer le courant la traversant. En comparant avec d'autres résistances qui lui sont liées, nous pouvons en déduire sa valeur nominale. Résistance réglable : Un potentiomètre ou un ajustable est une résistance réglable . Le potentiomètre se manœuvre a la main alors que l'ajustable se manœuvre au tournevis . Ils présentent 3 pattes : 2 pour la résistance fixe et une pour le curseur , ainsi entre le curseur est une des pattes de la résistance fixe , on obtient une résistance variable . Si on branche un potentiomètre entre 2 tensions alors on peut obtenir sur le curseur n'importe quelle tension comprise entre ces 2 tensions et cela en tournant simplement le potentiomètre . Condensateurs Un condensateur est un composant qui stock de l'énergie(une charge électrique) sous forme de champs électrostatique . Il peut être comparé a un réservoir à électricité . Une résistance peut être comparée à un robinet , donc en associant ces 2 éléments on peut remplir ou vider ce réservoir à une certaine vitesse . Cette association permet de réaliser des temporisations . Le condensateur sert aussi a filtrer une tension afin d'atténuer la composante alternative ou pour supprimer les parasites . Il existe 2 grandes familles de condensateur : Les électrochimique et les autres . Il faut faire attention de ne pas brancher les électrochimique à l' envers car il sont polarisés , sinon ils explosent . Diodes La diode est un dipôle qui ne se laisse traverser par le courant que dans un sens . C'est un composant très utilise en modélisme ferroviaire ,en effet elle permet d'allumer les lampes des motrices en fonction du sens de marche . Elle sert - 18 - Projet de qualification 5tq Alimentation stabilisée réglable également a réaliser des itinéraires fixes et a protéger les circuits . Physiquement , un anneau indique par où doit sortir le courant . Condensateur électrolytique ou polarisé Les condensateurs électrolytiques, ont une capacité beaucoup plus élevée que les non électrolytiques. De 1 F à 10.000 F. Mais, ils sont polarisés, ce qui implique que si sont raccordés à l'envers, ils claquent ou brûlent et ils deviennent inutilisables. Régulateur de tension Le LM317 est un régulateur de tension positive à 3 broches pouvant débiter jusqu'à 1,5A pour une tension de sortie allant de 1,2V à 37V. Il ne nécessite que deux résistances externes. Ce composant dispose d'une protection contre les surcharges. La tension d'entrée peut aller jusqu'à 40V et doit être supérieure d'au moins 3V à la tension de sortie désirée. Choix des différents composants L’ensemble du matériel nécessaire à cette réalisation est présenté à la page si dessus. Remarques concernant le matériel. Choix du boîtier Le boîtier peut être soit en plastique soit métallique. Dans le premier cas une prise secteur 2P sera suffisante, alors que dans le deuxième cas un prise 2P + mise à la terre s’impose . Choix du câble et des conducteurs Le câble comporte trois conducteurs de section 0,5 mm² dont nécessairement un bleu pour le « neutre » , un vert et jaune pour la « terre » et un brun pour la - 19 - Projet de qualification 5tq Alimentation stabilisée réglable « phase ». Le passage dans le panneau arrière se fait par l’intermédiaire d’un passe-fil. Pour assurer les diverses liaisons de câblage, on utilise du conducteur souple de différentes couleurs (noir, bleu, rouge, jaune et vert), ce qui facilite le travail. La section des conducteurs sera de 0,5 ou 0,75 mm² Choix des composants Certains modèles particulièrement bon marché ne régultent pas correctement jusqu’à 2 ampères. Pont de diodes : le modèle B250C5000/3300 est prévu pour une tension de 250 V et un courant maximal sans dissipateur de 3,3 ampères donc correctement dimensionné pour le projet. Condensateurs électrolytique : ils ne peuvent en aucun cas avoir une tension de service inférieur à 40 volts. J’ai préféré prendre une valeur de tension de service de 63 volts. Choix de l’interrupteur Il faut un modèle prévu pour une tension nominal de 220 V et supportant le courant au primaire du transformateur ( prendre en compte les surintensités lors de la mise sous tension ). Le modèle interrupteur miniature bipolaire 250V/2A convient parfaitement. Choix du transformateur Caractéristiques : - tension primaire : 220 V tension secondaire : 24 V ou 2 . 12 V En effet le secondaire du transformateur comporte souvent deux enroulements. Un pont de câblage pour les mettre en série permet d’obtenir les 24 volts souhaités. Puissance apparente : 48 VA, ce qui correspond à une puissance active de 48 W. Il faut respecter les caractéristiques énoncées ci-dessus, surtout en matière de tension. - 20 - Projet de qualification 5tq Alimentation stabilisée réglable Choix du fusible En considérant le transformateur comme parfait, on peut écrire : m = U2 = I1 U1 I2 -> U2 = 24 = 0,11 U1 220 En supposant que le courant maximal au secondaire du transformateur est de I2 = 2A, on peut déterminer le courant au primaire : m = I1 I2 -> I1 = m . I2 -> I1 = 0,11 . 2 = 0,22 A En réalité, I2 > 2A. on optera pour un calibre de 0,5A On choisit le type suivant : fusible : 5 x 20mm HPC, 250V, 0,5A, M 5 x 20mm : diamètre x longueur du fusible HPC : haut pouvoir de coupure 250V : tension nominal 0,5A : calibre de l’élément fusible M : semi-temporisé. En effet, les fusibles à fusion rapide ou très rapide ( F ou FF ) ne sont pas adaptés, dans la mesure où la mise sous tension de l’alimentation provoque une surintensité due à la présence du transformateur ( effet de self ). Ces fusibles grilleraient systématiquement, seuls les types M ou T (temporisé) conviennent. Par ailleurs il faut noter que ce fusible ne sert pas à protéger l’alimentation contre un court-circuit au niveau des bornes de sortie (dans ce le régulateur entre en action), mais protège l’alimentation contre tout court-circuit entre le secteur et l’entrée du régulateur. Choix du voltmètre. Le voltmètre sera prévu pour un montage en façade ; il sera du type magnétoélectrique et gradué de 0 à 30 Volts. - 21 - Projet de qualification 5tq Alimentation stabilisée réglable Choix du dissipateur Le dissipateur (radiateur) s’impose pour dissiper la chaleur émise par le boîtier du régulateur. - 22 - Projet de qualification 5tq Alimentation stabilisée réglable Montage - Câblage Mise en place des composants sur le circuit imprimé Les composants seront insérés sur le circuit imprimé conformément au plan d’implantation. Côté composants Côté cuivre Phase 1 : Insérer respectivement D, R1, R2, C2, C3 et souder Phase 2 : Insérer les borniers. Souder Insérer le pont de diodes U1 et souder Insérer le condensateur C1 et souder Phase 3 : Montage du régulateur sur le dissipateur. Au préalable percé deux trous dans le circuit imprimé, d’un diamètre de 2,5 mm pour permettre la fixation de l’ensemble régulateur – dissipateur par l’intermédiaire de vis écrous M3. Enduire le dessous du régulateur de graisse silicone. - 23 - Projet de qualification 5tq Alimentation stabilisée réglable Fixer le régulateur sur le dissipateur. Fixer l’ensemble sur le circuit imprimé à l’aide de vis. Serrer sans forcer. Souder les 2 pattes. Souder les écrous sur les pastilles. A présent tous les éléments sont implantés sur le circuit imprimé. - 24 - Projet de qualification 5tq Alimentation stabilisée réglable Phase 1 : Câblage de la partie alimentation ( en rouge ) Rechercher les deux contacts de l’interrupteur bipolaire à l’aide du testeur. Souder les deux conducteurs (bleu et brun) issus du câble d’alimentation sur l’interrupteur. Sertir une cosse plate à l’extrémité du conducteur de terre vertjaune. Effectuer les autres liaisons avec du conducteur noir. REMARQUE : Si le transformateur possède deux enroulements de 12 volts, il faut souder le pont en assurant la mise en série des enroulements. Phase 2 : Câblage de la face avant Conducteurs rouges : (+) du voltmètre borne de sortie (+) conducteur (+) vers bornier du circuit imprimé anode de la LED Conducteurs bleus : (-) du voltmètre - 25 - Projet de qualification 5tq Alimentation stabilisée réglable borne de sortie (-) conducteur (-) vers bornier du circuit imprimé cathode de la LED Conducteurs jaune et vert : câblage du potentiomètre. REMARQUE : - Ne pas oublier le pont entre le curseur et l’extrémité (conducteur vert). - Prévoir deux morceau de gaine thermorétractable pour isoler l’anode et la cathode de la LED H. - 26 - Projet de qualification 5tq Alimentation stabilisée réglable Phase 3 : Raccordement aux borniers du circuit imprimé Raccorder aux bornes numérotées 1 et 2 du circuit imprimé, les deux conducteurs noirs du secondaire du transformateur. L’ordre n’a pas d’importance car il n’y a pas de polarité. REMARQUE : Tous les conducteurs à visser sur les borniers doivent être étamés. Raccorder la LED aux bornes numérotées 3 et 4 du circuit imprimé. - Conducteur bleu sur la borne 3 - Conducteur rouge sur la borne 4 Dans ce cas il faut respecter la polarité. Raccorder les bornes de sortie rouge et bleue aux bornes numérotées 5 et 6 en respectant la polarité. - Conducteur bleu sur la borne 5 - Conducteur rouge sur la borne 6 Raccorder les conducteurs reliés au potentiomètre sur les bornes numérotées 7 et 8 du circuit imprimé. A présent notre alimentation est totalement câblée. On peut procéder à la phase d’essai avant de fixer définitivement tous les éléments et de réaliser le toronde câblage . - 27 - Projet de qualification 5tq Alimentation stabilisée réglable Essais Fonctionnement à vide. Avant toute chose, il ne faut pas oublier d’introduire le fusible dans son logement. Poser le circuit imprimé sur un support isolant afin d’éviter tout risque de court-circuit. Aucune charge n’étant reliée aux bornes de sortie, on branche l’alimentation sur le secteur. On actionne l’interrupteur K position « marche » en ayant préalablement placé le potentiomètre en position mini (1,25 Volts) Constatation : - LED H illuminé - Aiguille du voltmètre proche de 0 volt A présent tourner le potentiomètre dans le sens horaire et contater une déviation de l’aiguille jusqu’à la valeur maximal proche de 30 volts. - 28 - Projet de qualification 5tq charge Alimentation stabilisée réglable Si cette séquence s’est bien déroulée, on passe à l’essai en - 29 - Projet de qualification 5tq Alimentation stabilisée réglable Fonctionnement en charge Ramener le potentiomètre en position mini (1,25 volts). Brancher sur les bornes de sortie une charge résistive, par exemple une lampe 24 volts, d’une puissance maximal de 40 watts. En affichant une tension de 24 volts, la lampe doit s’illuminer normalement. On peut procéder à un second essai en branchant une miniperceuse (moteur absorbant moins de 2 ampères). Constatation : - - On doit constater une rotation régulière de la broche. En cas de dépassement de l’intensité I = 2 ampères, le régulateur fera chuter la tension de sortie de telle manière à maintenir la puissance constante. Si l’alimentation répond aux critères énoncés, on pourra considérer son fonctionnement comme normal et terminer l’assemblage. Dans le cas contraire on procédera au dépannage. Les résultats de ces mesures et leur analyse sont consignés dans le tableau suivant : - 30 - Projet de qualification 5tq Alimentation stabilisée réglable Assemblage final Assemblage final Il consiste à fixer mécaniquement tous les éléments et à réaliser un toron de câblage de manière à rendre l’ensemble esthétique, fonctionnel et fiable. On procède de la manière suivante : - Fixer le transformateur au fond du boîtier par montage vis-écrous en plaçant impérativement des entretoises afin que les soudures ne touchent aucune partie métallique, ce qui provoquerait irrémédiablement un courtcircuit. - Visser les panneaux avant et arrière au châssis. - Réaliser un toron de câblage en utilisant des petits colliers. - A présent visser le couvercle supérieur et procéder à un nouvel essai. Si ce dernier est concluant, l’alimentation est définitivement opérationnelle. - 31 - Projet de qualification 5tq Alimentation stabilisée réglable Dépannage S’il advenait que l’alimentation ne fonctionne pas malgré tous les soins apportés à sa construction, un dépannage s’impose. Mais attention de ne pas agir de manière désordonnée et au mépris des règles de sécurité, surtout pour ce montage relié au secteur. En premier lieu, lire attentivement le paragraphe relatif à l’analyse du fonctionnement. En second lieu, se munir d’un multimètre et d’un testeur afin de procéder à diverses mesures. Pour simplifier la procédure de dépannage, on partage le schéma en quatre zones de couleur. Zone 1 : rouge Partie alimentation Zone 2 : vert Partie signalisation : cette dernière peut être hors serviece, mais ne devrait pas empêcher le bon fonctionnement de l’alimentation. - 32 - Projet de qualification 5tq Alimentation stabilisée réglable Zone 3 : bleu Conversion alternatif-continu : par l’intermédiaire du pont de diodes et filtrage. Zone 4 : jaune Stabilisation de tension ; variation et affichage de cette dernière. Synoptique de dépannage Zone 1 : Partie alimentation Synoptique de dépannage Début de la séquence 1 Vérifier l’état du fusible F à l’aide du testeur A non Fusible F en bon état 1 oui Vérifier la présence de la tension secteur aux extrémités du cordon d’alimentation arrivant sur K (voltmètre en position alternatif ) Tension = 220V - 33 - non 2 Projet de qualification 5tq Alimentation stabilisée réglable oui Vérifier la présence de la tension secteur aux bornes du primaire du transformateur. Interrupteur K en position « marche ». C non Tension = 220 V 3 oui suite Vérifier la présence de la tension au secondaire du transformateur bornes 1et 2. Voltmètre en position alternatif D non Tension = 24 V oui Plus ou pas de défaut dans la zone 1 E Fin de la séquence 1. Suite des investigations. - 34 - 4 Projet de qualification 5tq Alimentation stabilisée réglable - 35 - Projet de qualification 5tq Alimentation stabilisée réglable 1 2 Présence d’un court-circuit -Débrancher la prise secteur -Hors tension : -Vérifier le circuit imprimé (aucune soudure ne doit faire contact sur le boîtier métallique) Débranché la prise secteur HORS TENSION : -Vérifier la câble d’alimentation du testeur -Procéder à la réparation si nécessaire. Essai alimentation concluant Apres dépannage, brancher l’alimentation non non B oui Essai alimentation concluant A E oui E 3 4 Débranché la prise secteur HORS TENSION : A l’aide du testeur, vérifier : - câblage interr. K -Procéder à la réparation Essai alimentation concluant non Débranché la prise secteur . Vérifier câblage secondaire transformateur. -Choix du ou des enroulements - Présence d’un pont de câblage, état des soudures Dépannage C oui Essai alimentation concluant E oui E - 36 - non D Projet de qualification 5tq Alimentation stabilisée réglable Zone 2 : Partie signalisation Les causes de non-fonctionnement de la signalisation peuvent être les suivantes : - inversion de l’anode et de la cathode au niveau du câblage entre le circuit imprimé et la LED H implantée en face avant. Si tel étais le cas, changer la LED et câbler correctement Diode D mal implantée. Dans ce cas changer D et H. Valeur de R1 non conforme. Si R1 est trop faible il y a risque de destruction de H. Si R1 est trop grand il n’y a pas d’illumination de H. Zone 3 : Redressement Mesure entre les bornes 1 et 2 de la tension alternative à l’entrée du pont U1. On relève U = 30 Volts ( voltmètre en position « alternatif » ). Mesure de la tension continue filtrée aux bornes de C1. On relève Uc = 39 Volts ( voltmètre en position « continu » ). Ces deux valeurs peuvent sensiblement varier en fonction du matériel. Un mauvais branchement de pont de diode produirait la destruction de C1 au même titre qu’un non-respect des polarités de C1. Si U1 et C1 sont bien branchés » et correctement soudés, aucun problème ne devrait apparaître. Dans le cas contraire, changer U1 et C1. - 37 - Projet de qualification 5tq Alimentation stabilisée réglable Zone 4 : Stabilisation de tension Vérifier que les composants implantés sont conformes à la liste du matériel Vérifier le câblage du potentiomètre ainsi que la variation de la résistance entre les bornes 6et 7 du circuit imprimé avec ohmmètres MONTAGE HORS TENSION . Dessouder et câbler correctement Tests corrects. oui Vérifier qu’il n’y a pas de courtcircuit entre les bornes du régulateur par le biais du dissipateur Contacts entre les bornes oui Changer de régulateur et vérifier qu’il n’y a plus de court-circuit. Procéder à un nouvel essai de l’alimentation. On doit constater une variation de tension continue entre les bornes 5 et 6 ( de 1,25 à 30 volts ). Conclusion Ces séquences de dépannage n’ont pas la prétention de prendre en compte tous les cas possibles, mais elles peuvent être utile ! ! - 38 - Projet de qualification 5tq Alimentation stabilisée réglable Problèmes rencontrés - Problème rencontré sur la réalisation de notre projet fut avec le régulateur de tension LM396 qui répondait exactement aux caractéristiques attendue ! ! Ce problème est que ce régulateur ne se trouve plus. Après m’être renseigné sur Internet, nous avons contacté Fissette et Microselect établissement de vente d’appareil et composants électronique à Liège et leurs réponse fut brève « Hélas, ce n'est plus livrable. » après avoir reçu cette réponse, nous avons encore fait plusieurs recherches mais avons vite compris que nous perdions notre temps avec ça ! ( facilement 1 voir 2 mois de recherches et d’attentes de réponses) Car on en trouve à plus de 100€ et on n’en vend plus à cause de ce prix excessif. Nous avons préféré prendre le LM317T Conclusions Mes conclusions sont simples, nous avons appris beaucoup de choses intéressantes et j’ai été confronté à des situation auxquelles je ne m’ attendais pas et cela m’a beaucoup instruits Remerciements – – – – – M.BLANCHART professeur de dessin technique et de TP Électricité et Électricité automatisme pour l’intérêt et le suivi motivant qu il a apporté à la réalisation de ce projet Madame PHILIPPE professeur de français Madame GUILLAUME professeur de sciences et technologie Messieurs DELBOVIER,JR ETIENNE,LAHAYE, professeurs de laboratoire a la Haute École Blaise Pascale ( ISAT-HEBP-HECL) pour les conseils donnés lors de la « Journée Entreprises » du 28 Avril (HEBP) Sans oublier les anciens de l’ismi - 39 -