Conception d'une Alimentation pédale régulée et simulation proteus !
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WillBeAllRight
1350
AFicionado·a
Membre depuis 21 ans
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:
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
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:
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 ]
vinic
522
Posteur·euse AFfolé·e
Membre depuis 21 ans
vinic
522
Posteur·euse AFfolé·e
Membre depuis 21 ans
Question con peut-être, mais pourquoi pas prendre deux LEDs, les mettre tête bèche avec leurs résistances respectives entre Milieu et Ext...?
avec cette signification :
rouge seule : +/-
vert seul : -/+
les 2 : alternatif
Bref, pourquoi faire compliqué?
avec cette signification :
rouge seule : +/-
vert seul : -/+
les 2 : alternatif
Bref, pourquoi faire compliqué?
http://vinic.blog.free.fr > Audio and/or electronics related stuffs
http://vinic.free.fr > et encore d'autres choses...
http://www.bidibop.com > projet musical personnel
[ Dernière édition du message le 25/10/2013 à 22:53:09 ]
WillBeAllRight
1350
AFicionado·a
Membre depuis 21 ans
WillBeAllRight
1350
AFicionado·a
Membre depuis 21 ans
Bon la seule solution facile à mettre en oeuvre que j'ai trouvé pour l'instant c'est de rajouter deux résistances comme sur le schéma ci-dessous :
Du coup les condensateurs C2 et C3 se déchargent plus vite à la masse et mes leds verte ou rouge s'allument maintenant en 3 ou 4 secondes ce qui est nettement plus acceptable! (et a même un côté prog sympa ^^)
Je m'attendais en revanche à ce que du coup lorsque je passe en alternatif celà fasse une sorte de pont diviseur de tension et que j'me retrouve avec beaucoup moins de tension vers la led rouge. Il n'en est rien, la tension allant à la led rouge commence à chuter pour des valeurs de résistances approchant 10 Ohms ou moins... J'avoue que j'ne comprend pas trop comment ma tension ne chute pas avec mes résistances de 100ohms... si quelqu'un a une explication, j'suis preneur! :D
Si quelqu'un a une autre solution j'suis également preneur!
Merci en tout cas!
Du coup les condensateurs C2 et C3 se déchargent plus vite à la masse et mes leds verte ou rouge s'allument maintenant en 3 ou 4 secondes ce qui est nettement plus acceptable! (et a même un côté prog sympa ^^)
Je m'attendais en revanche à ce que du coup lorsque je passe en alternatif celà fasse une sorte de pont diviseur de tension et que j'me retrouve avec beaucoup moins de tension vers la led rouge. Il n'en est rien, la tension allant à la led rouge commence à chuter pour des valeurs de résistances approchant 10 Ohms ou moins... J'avoue que j'ne comprend pas trop comment ma tension ne chute pas avec mes résistances de 100ohms... si quelqu'un a une explication, j'suis preneur! :D
Si quelqu'un a une autre solution j'suis également preneur!
Merci en tout cas!
Songs are soundtrack of your life...(Peace & love) http://3francs6sous.cowblog.fr
vinic
522
Posteur·euse AFfolé·e
Membre depuis 21 ans
WillBeAllRight
1350
AFicionado·a
Membre depuis 21 ans
J'ai essayé ce que tu m'a conseillé à l'instant et ça ne marche pas, les leds ne s’allument pas.
Comme je l'expliquait dans un précédent message, le courant qui se décharge et empêche Q4 de devenir bloqué n'est pas du au condensateur C1, le courant de C1 s'évacue assez rapidement (moins d'une seconde). La preuve est que le transistor reste également saturé lorsque je retire totalement C1 du circuit.
Après plusieurs essai je me suis rendu compte que ce courant provenait de C2 et C3...
Si j'enlève ces 2 condensateurs, alors plus de soucis de commutation, tout se passe à merveille!
En fait je viens de comprendre le pourquoi du comment et c'est somme toute assez simple
En fait lorsqu'on est en alternatif le condensateur se charge et se décharge à la fréquence de 50Hz, lorsque l'on switch sur continue, il n'y a qu'une infime probabilité pour que l'on tombe au moment pile où le condensateur a 0v à ses bornes, il est donc plus où moins chargé selon le moment où on s'est arrêté dans notre sinusoïde.
Lorsque l'on passe en continue l'un des deux condensateurs va se charger au maximum et rester chargé, il bloque donc la composante continue, tandis que l'autre condensateur va se décharger à travers le pont de diode pour se stabiliser à 0V. C'est cette décharge qui empêche notre transistor de devenir bloqué!
En rajoutant ces deux résistances R8 et R7 et en diminuant un peu les valeurs des condensateurs C3 et C2 on réduit ainsi le temps de décharge des condensateurs!
Quelqu'un a une autre explication? un complément? ou simplement une meilleur idée?
Comme je l'expliquait dans un précédent message, le courant qui se décharge et empêche Q4 de devenir bloqué n'est pas du au condensateur C1, le courant de C1 s'évacue assez rapidement (moins d'une seconde). La preuve est que le transistor reste également saturé lorsque je retire totalement C1 du circuit.
Après plusieurs essai je me suis rendu compte que ce courant provenait de C2 et C3...
Si j'enlève ces 2 condensateurs, alors plus de soucis de commutation, tout se passe à merveille!
En fait je viens de comprendre le pourquoi du comment et c'est somme toute assez simple
En fait lorsqu'on est en alternatif le condensateur se charge et se décharge à la fréquence de 50Hz, lorsque l'on switch sur continue, il n'y a qu'une infime probabilité pour que l'on tombe au moment pile où le condensateur a 0v à ses bornes, il est donc plus où moins chargé selon le moment où on s'est arrêté dans notre sinusoïde.
Lorsque l'on passe en continue l'un des deux condensateurs va se charger au maximum et rester chargé, il bloque donc la composante continue, tandis que l'autre condensateur va se décharger à travers le pont de diode pour se stabiliser à 0V. C'est cette décharge qui empêche notre transistor de devenir bloqué!
En rajoutant ces deux résistances R8 et R7 et en diminuant un peu les valeurs des condensateurs C3 et C2 on réduit ainsi le temps de décharge des condensateurs!
Quelqu'un a une autre explication? un complément? ou simplement une meilleur idée?
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Lexyan
14
Nouvel·le AFfilié·e
Membre depuis 14 ans
WillBeAllRight
1350
AFicionado·a
Membre depuis 21 ans
Merci Lexyan pour tes trsè bonnes remarques!
Effectivement à force de trifouiller mon montage sous proteus pour arriver à en tirer quelque chose j'en avais finis par perdre de vue l'aspect Cathode commune!
Mis à part ça, mon approche globale n'était je pense pas la bonne. Même si je n'ai aps tout compris à ton montage, j'en ai retenu l'idée de comparer la tension avant et après inverseur pour savoir quel led allumer. Voici donc le circuit remodelé avec cette idée!
Voici le nouveau schéma :
Pour l'instant la valeur des résistances a été mise un peu au pif en fonction de ce que j'avais déjà calculé avant, mais un nouveau calcul sera sûrement nécessaire.
Bonne nouvelle le montage marche à peu près !
Je dis à peu près parcequ'il y a toujours ce problème de décharge des condensateurs C3 et C2...
Du coup Q3 et surtout Q4 ont pendant le temps de leur décharge une tension sur leur bases et mettent vraiment beaucoup de temps avant de revenir à un état totalement bloqué...
Ce qui se traduit par un long temps avant l'allumage des leds verte et bleu (bizarrement la led bleu est bien plus longue à l'allumage que la led verte...mais les deux sont vraiment longues, plus de 5sec)
Voilà si vous avez des idées, n'hésitez pas!
Effectivement à force de trifouiller mon montage sous proteus pour arriver à en tirer quelque chose j'en avais finis par perdre de vue l'aspect Cathode commune!
Mis à part ça, mon approche globale n'était je pense pas la bonne. Même si je n'ai aps tout compris à ton montage, j'en ai retenu l'idée de comparer la tension avant et après inverseur pour savoir quel led allumer. Voici donc le circuit remodelé avec cette idée!
Voici le nouveau schéma :
Pour l'instant la valeur des résistances a été mise un peu au pif en fonction de ce que j'avais déjà calculé avant, mais un nouveau calcul sera sûrement nécessaire.
Bonne nouvelle le montage marche à peu près !
Je dis à peu près parcequ'il y a toujours ce problème de décharge des condensateurs C3 et C2...
Du coup Q3 et surtout Q4 ont pendant le temps de leur décharge une tension sur leur bases et mettent vraiment beaucoup de temps avant de revenir à un état totalement bloqué...
Ce qui se traduit par un long temps avant l'allumage des leds verte et bleu (bizarrement la led bleu est bien plus longue à l'allumage que la led verte...mais les deux sont vraiment longues, plus de 5sec)
Voilà si vous avez des idées, n'hésitez pas!
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Lexyan
14
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