Se connecter
Se connecter
Mot de passe oublié ?
ou
Créer un compte
ou
Se connecter avec Facebook
Notifications
< Retour vers Les Mains dans le Cambouis
Agrandir
Les Mains dans le Cambouis
Forums thématiques
Les Mains dans le Cambouis
Actu 35 35
Articles 36 36
Médias 7 981 8k
Tutoriels Tutos 26 26
Forums 11 031 11k

Sujet Conception d'une Alimentation pédale régulée et simulation proteus !

  • 21 réponses
  • 4 participants
  • 6 300 vues
  • 5 followers
Sujet de la discussion Conception d'une Alimentation pédale régulée et simulation proteus !
Bonjour,

je suis en train de concevoir une alimentation pour pédales de guitare, au menu, du 9v, 12v, 24v en continue et alternatif avec inversion de polarité et tout le tintouin! Dès que j'aurais fini ce projet et que tout marchera, je ferais un tuto sur mon site expliquant toute la conception. Mais en attendant je bloque sur certains points. Je vais donc présenter ici mon schéma et tout mon raisonnement lors de la conception. Dites moi si je me trompe quelque part svp !

La partie sur laquelle je bloque un peu est l'affichage a led. J'utilise une led tricolore à cathode commune, elle s'allume en bleu lorsque le courant est continue avec - au centre, en vert lorsque le courant est continue avec + au centre et en rouge lorsque le courant de sortie est alternatif.

Voici le point de ce qui marche (à la simulation) et ne marche pas :

Marche : Le régulateur qui sort du 9v
Le transistor Q3 et son switch qui permettent d'allumer ou non les leds signalétiques
La led Rouge signalant le courant alternatif en sortie.

Ne marche pas : Les leds bleu et verte restent constamment éteintes.

Comme une bon schéma vaut mieux qu'un long discours, voici le schéma de la partie Alim 9v:

image.php

La partie du haut est donc une alimentation régulée 9v tout ce qu'il y a de plus classique, le switch SW4 permet l'inversion de polarité en mode continue et le switch SW1 gère la sélection tension alternative ou continue en sortie.

Toute la partie en bas est présente pour l'affichage à led.
Le transistor Q3 permet d'allumer ou d'éteindre l'ensemble des leds via une tension de controle "alim" 9v externe et un switch SW2.

Si on prend la maille de la led bleue, il y a une diode D1 qui permet de protéger la led des courant inverses (notamment lorsque de l'alternatif est présent en sortie).

Calcul de la résistance R1 :
On a en théorie une sortie à 9v, on peut se dire que la tension aux bornes d'une diode est de 0.6v, et que lorsque le transistor Q1 ou Q3 est saturé la tension a ses bornes est proches de 0v, une tension résiduelle de 0.2v peut cependant être présente. Allez disons 0.3 pour prendre de la marge. La Led bleu a une tension Vf de 3.3V et consomme 20mA. On a donc une maille qui nous permet de calculer R1 de la manière suivante :
R1 = (9-0.6-3.3-0.3-0.3) / 0.02
R1 = 225 ohms
R1 réel = 220 Ohms

Calcul des condensateurs C2 et C3 :
Ces condensateurs sont là pour bloquer les tensions continues et laisser passer les tensions alternatives afin que la led Rouge ne s'allume que lorsque la tension en sortie est alternative.
On veut donc que l'impédance de C2 et C3 soit proche de celle d'un fil à 50Hz.

On pose Zc1 = 1ohm à 50Hz
Ors C2 = 1 / 2.∏.Zc.f = 3183µF
On prendra donc C2 et C3 = 2700µF (leur impédance sera donc une peu plus grande qu'un ohm ce qui causera une légère chute de tension, mais ce n'est pas critique pour allumer la led rouge. le condensateur sera lui du coup un peu moins cher et un peu plus compact...)

Calcul de C1 :
On a Umax = (Veff . √2)- (2.Vdiode) = 11.52v
On choisit une tension minimale en dessous de laquelle on ne veut pas descendre (il ne faut pas que l'écart soit trop grand, car cela engendre également une variation d'intensité dans la diode)
Umin = 10v

Lors de la décharge d'un condensateur dans une résistance on a la formule suivante :
R.C = -t / ln(Umin/Umax)
avec t : temps de décharge du condensateur. Ici nous somme en double alternance donc le condensateur ne se déchargera pas plus d'une demi période. Une période (à 50Hz) vaut 20ms, on a donc t=10ms.
R.C = 0.071

Pour avoir C1 on va donc devoir calculer R3 :
La led rouge a une tension Vf de 4v et consomme 20mA.
On a donc R3 = (Umin - Vled - Vd - Vcesat) / 0.02
R3 = 255 ohms
R3 réel = 220ohms.

On peut à présent calculer C1 = 0.071/R3
C1 = 323µF
C1 réel = 330µF

Calcul de R4 :

Là pour ce calcul il faut quelques données sur le transistor qu'on doit pouvoir trouver dans la datasheet.
https://www.farnell.com/datasheets/1693304.pdf
Alors le point que j'ai du mal à comprendre c'est : quel est le gain (hfe) du transistor?
Sur la page 2 à la rubrique "ON Characteristics" on peut voir que pour Ic =10mA (ce qui est le plus proche de notre cas), hfe = 75 .
Cependant lorsque l'on descend page 3 au graphe "DC current gain" on trouve que pour Ic = 10mA on a hFE = 200 tout comme (à peu de choses près) pour Ic = 20mA.
Qui croire? J'imagine qu'il y a une subtilité que je n'ai pas... Dans le doute je prend pour la suite de mes calculs, le hFE le plus petit : 75.

La première question est : quel va être Ic ? Etant donné que chaque led ne s'allumera pas en même temps, Ic devrait toujours être environ égal à 20mA. Prennons cependant une bonne marche, afin de permettre à des courant résiduels de s'évacuer etc... Je choisis donc Ic = 40mA.
Ib = Ic/hFE
Ib = 0.53mA

Pour assurer au minimum ce courant de base, il faut une résistance R4 = (9 - 0.6)/0.00053
R4 = 15849ohms.
Afin d'être sûr que mon transistor commute bien, je prend une valeur normalisée près de 2 fois inférieure : R4réel = 7.5kohms

Calcul de R6 :
Selon le même principe, Icq1 et Icq2 = 20mA. Ils ont donc chacun besoin d'un courant Ib = 0.27mA.
R6 doit donc être calibrée pour fournir 2.Ib .
On calcul donc R6 = (9 - 0.6) / 2Ib
R6 = 15556Omhs on prend une valeur normalisée 2 fois moindre.
R6 réel = 7.5kOhms

Calcul de R5 :
Le transistor Q4 doit devenir saturé (passant) lorsque une tension alternative est présente en sortie. Ainsi elle rend non passant les transistors Q1 et Q2 en mettant leur base à la masse et la led rouge est la seule à s'allumer!
Le transistor Q4 doit donc laisser passer un courant Ic = 9/7500 = 1.2mA
On a donc Ib = Ic/hFE = 0.016mA
La tension arrivant à R5 est Umin = 10V.
On a donc R5 = (10-0.6) / 0.000016
R5 = 587.5kOhms On choisit une valeur normalisée inférieur d'au moins deux fois.
R5 réel = 240kOmhs.

Voilà pour les calculs, sauf que quand on fait tout ça la simulation sous Isis (Proteus) ne donne pas vraiment les résultats espérés.

Essais simulation :

Après quelques essais, je me suis rendu compte que le circuit fonctionne en simulation si je bypasse (je le court-circuite en ajoutant un fil à ses bornes) et Q3. Il semblerait donc que le courant de base de Q1 et Q2 soit trop faible, et que Q3 ai du mal également à être pleinement passant...

Cependant avant de plus modifier mon montage, je me pose la question de la fiabilité de la simulation?
Que pensez-vous que je puisse faire pour améliorer ce montage?
Me suis-je tromper quelque part dans les calculs?

Merci d'avance du temps que vous voudrez bien mettre à essayer de m'aider!
En espérant avoir été clair dans mes explications, et que, par la suite, ce schéma pourra servir à d'autres!

Bonne soirée

Songs are soundtrack of your life...(Peace & love)  http://3francs6sous.cowblog.fr

[ Dernière édition du message le 25/10/2013 à 21:20:59 ]

Afficher le sujet de la discussion
11
Magique!
Effectivement, ca permet de décharger assez rapidement les condensateurs à la masse, c'est exactrement ce qu'il fallait! Merci, j'avais bien tenté de mettre une résistance de 1k entre la patte "alt" et même si c'était déjà mieux, ça marchait pas aussi bien!

Songs are soundtrack of your life...(Peace & love)  http://3francs6sous.cowblog.fr

12
Bon, maintenant qu'on a réussi à faire un beau circuit qui marche mais qui demande quand même pas mal de composants et représente donc un certain encombrement, j'voudrais pouvoir proposer une version compacte, avec seulement 2 led, soit l'un soit l'autre lorsque la tension est continue et les deux allumées lorsque la tension est alternative.

J'ai donc pensé à ce schéma là :

image.php

Alors ça marche en continue, mais la simulation n'allume pas les led lorsqu'on est en alternatif... J'imagine que la cause est le temps de commutation trop rapide pour le logiciel, mais que en vrai ça devrait fonctionner... Quelqu'un pourrait me confirmer?

Sinon encore une petite bizarrerie, lorsque la led bleu est allumée un courant de 17.5mA tandisque le courant est de 14.7mA pour la verte. A quoi est due cette différence?

Autre question bien plus cruciale, le fait de commuter super vite en alternatif ne va pas abîmer ou user prématurément les leds? Leur durée de vie va être beaucoup réduite?

Songs are soundtrack of your life...(Peace & love)  http://3francs6sous.cowblog.fr

13
Citation :
lorsque la led bleu est allumée un courant de 17.5mA tandisque le courant est de 14.7mA pour la verte. A quoi est due cette différence?

Tension nominale des LED identique ? Tension de saturation de Q1 et Q5 identique ?
Je ne pense pas ;-)

Citation :
le fait de commuter super vite en alternatif ne va pas abîmer ou user prématurément les leds? Leur durée de vie va être beaucoup réduite?

Tant que le courant qui traverse ces LED ne dépasse pas leur valeur nominale, elles ne s'usent pas plus que la normale. Ce sont les pics de courant [de forte intensité et de longue durée] qui peuvent leur faire du mal.

Formateur en techniques sonores ; électronicien ; auteur @ sonelec-musique.com

14
Bah oui j'ai rentré la même tension Vf dans les propriétés des deux leds... Pour les trnsistors, j'ai pas particulièrement accès aux paramètres mais ceux sont les deux mêmes transistors, donc à priori le même modèle spice...
Du coup je ne m'explique pas cette différence d'intensité...

Sinon mes leds doivent en nominal être traversée par un courant de 20mA...
Comme je dois faire un compromis entre l'éclairage des leds lorsqu'on est en continue (9v en sortie) et lorsqu'on est en alternatif (sinusoide avec en max 12,7v)...

J'ai donc choisis une résistance de 330ohms (j'ai changé la valeur depuis la photo dans mon dernier post), ça me donne 16.9mA en continue et 28.2mA en crête en alternatif.

Tu penses que c'est raisonnable comme compromis?
Sinon on est d'accord le montage devrais marché en alternatif, même si la simulation ne m'allume pas les leds?

Songs are soundtrack of your life...(Peace & love)  http://3francs6sous.cowblog.fr

15
Bonsoir,

Personnellement je monterais la résistance de limitation a 510 Ohms, ce qui limiteras le courant à 20mA pour l'alternatif et à un peu plus de 10mA pour le continu.

Et pourquoi pas mettre une résistance de limitation pour chaque LED comme ça tu peut avoir la même luminosité pour les 2 LEDs.

16
Et à 10mA en continue la led sera assez éclairée? Parceque ça sera quand même la position choisie dans la majorité des cas...

Sinon pour les 2 résistances j'veux bien, sauf que théoriquement vu qu'on a le même Vf pour les 2 led, les résistances devraient avoir la même valeur... Je ne comprend pas pourquoi on a une intensité différente dans un sens par rapport à l'autre...

Songs are soundtrack of your life...(Peace & love)  http://3francs6sous.cowblog.fr

17
Salut Touf,

Pour tes courants différents dans tes LEDs, je regarderais au niveau du courant de base du transistor Q1 qui doit être plus faible que celui de Q5 et donc limite le courant collecteur. par le calcul je trouve un Ib de 0.08mA à multiplier par le Hfe que tu as dans ton model.

A+

18
Citation de chimimic :
Tension de saturation de Q1 et Q5 identique ?
Je ne pense pas ;-)

Formateur en techniques sonores ; électronicien ; auteur @ sonelec-musique.com

19
salut Chimimic,

j'avais pas fais attention a cette partie de ta réponse, mais en effet je dis la même chose que toi.
20
Euh je suis pas trop votre raisonnement là....
Les deux transistors sont les mêmes donc même si dans la vraie vie 2 même modèles de transistors ont des hfe legerements differents, dans la simulation les 2 transistors ont le même modèles théorique.... De plus ils ont une résistance de base identique et c'est la même source de tension qui alimente les 2 transistors....
Du coup je comprends pas bien, ou j'ai faux dans mon raisonnement?

Sinon pour la question sur la luminosité d'une led à 10mA quelqu'un sait si c'est suffisant pour quand même la voire clairement briller?

Merci

Songs are soundtrack of your life...(Peace & love)  http://3francs6sous.cowblog.fr