Projet de qualification Année scolaire 2003 – 2004

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Projet de qualification 5tq
Alimentation stabilisée réglable
Page de garde
Projet de qualification
Année scolaire 2003 – 2004
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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.
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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
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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
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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 :
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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
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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
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2
100 . 4700 . 10-6
= 4V
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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
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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.
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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.
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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.
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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
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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
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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.
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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.
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Alimentation stabilisée réglable
Choix du dissipateur
Le dissipateur (radiateur) s’impose pour dissiper la chaleur émise par le boîtier
du régulateur.
- 22 -
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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.
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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
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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.
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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 -
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