Projet du travail de ralisation : ALIMENTION double rglable
24V-5A Professeur travaux de ralisation : M. SIVERT Arnaud tudiants
travaux de ralisation : M.GUEYE EL HADJI NDIOGOU M. KONTE TOMBE M.
KABA ABDOULAYE PHOTO DU SYSTEME :
Promotion 2009/2010
Sommaire :Page 1-2 : Prsentation de l'alimentation et schma
fonctionnel de degr 1 Page 3-5 : Devis des cartes lectronique Page
6-22: tude de la carte boutons poussoir Buzzer Page : Liste des
entres-sorties du contrleur Page : tudes de l'afficheur Page :
tudes des boutons poussoirs Page : Filtrage de l'entre du contrleur
Page : Fonctionnement du buzzer Page : Commande de la ventilation
Page : Tests et simulation Page : Schma lectrique de la carte Page
: Typon Page : Programme Page : Conclusion Page 23-39: tude de la
carte hacheur Page : But de la carte hacheur Page : Schma de cblage
ralis sous ISIS Page : Schma de cblage ralis sous ARES Page : tude
thorique de l'alimentation U2 Page : Programme 0,5 de rapport
cyclique Page : Schma de simulation Page : Simulation pour une
charge R=10 Page : Simulation pour une charge R=100 Page : Mesure
(programme alpha=127 sur CCP2) Page : Mesure (programme alpha=064
sur CCP1) Page : Programme alpha++ toutes les 100ms sur CCP2 Page :
Mesure (alpha++ toutes les 100ms sur CCP2) Page : Conclusion Page
40-47: tude de la carte mesure courant et tension Page : Schma de
cblage ralis sous ISIS Page : Schma de cblage ralis sous ARES Page
: Introduction de la carte mesure courant et tension Page : tude
thorique Page : Mesure de la carte mesure courant et tension Page :
Programme de la carte mesure courant et tension Page :
Conclusion
Page 48-61: tude de la carte Mesure de temprature Page : Mesure
de la temprature du radiateur interne du boitier Page : tude du
capteur (LM35) Page : tude de planification de la tension du
capteur de temprature Page : tude du capteur (PT1000) Page :
Simulation du capteur LM35 Page : Simulation du capteur PT1000 Page
: Plan lectrique de la carte Page : Test de la carte mesure de
temprature Page : Typon Page : Programme C pour la simulation de la
carte Page : Conclusion Page 61-62:Programmes de la rgulation de la
tension et du courant Page 63 ; Conclusion gnrale
L'ALIMENTION double rglable 24V-5ADe nos jours, nous utilisons
de plus en plus de systme autonome en nergie lectrique. Par
consquent, les batteries sont de plus en plus utiliss (appareil
photo, baladeur mp3, lampe de poche, tlphone portable, capteur pour
alarme, rveil, PC portable, bloc de scurit, voiture, chariot
lvateur lectrique, outillage sans fil). Donc nous allons raliser
une alimentation qui permettra de recharger ces batteries, mais
aussi de les remplacer. Cest dire que lalimentation sera branche
sur le secteur et alimentera directement notre systme. Cette
alimentation sera rglable. Elle sera similaire aux alimentations de
nos laboratoires.Objectifs : Le but de notre travail est donc de
raliser une alimentation qui est vendu dans le commerce 600 . De
plus, notre ralisation sera moins encombrante et moins lourde. Elle
pourra tre utilis pour charger des batteries (karting) o ont du mal
trouver des chargeurs fort courant (10A). I) Prsentation de
lalimentation et cahier des charges techniques - Double
alimentation rglable de 0-24 V - Courant maximal 5 A avec rglage du
courant Max ou du courant limit - Affichage LCD sur 2 lignes ou 4
lignes pour l'indication simultane de tous les paramtres essentiels
tels que courant et tension - Utilisation simple grce 2 boutons
poussoirs qui permettent de rgler le courant ou la tension -
Utilisation dun bouton poussoir pour slectionner une variable
(tension, limitation de courant) pour la rgler. La variable
slectionne devra clignoter. - Utilisation dun bouton valider pour
que les sorties fonctionnent. Cela permet de rgler les
alimentations avant de les faire fonctionner. Le systme sera
aliment par une alimentation dcoupage secteur sortant 24 V/ 12,5 A
ou par une batterie de voiture 24 V (400 A.H). De plus, une
alimentation secteur de 12V/1A alimentera llectronique
(microcontrleur et carte mesure). Remarques : La plupart des
alimentations utilisent des transformateurs 50 Hz qui sont
relativement gros et lourds. En effet, le circuit magntique des
transformateurs est proportionnel la frquence qui lalimente. Par
consquent, nous allons utiliser un hacheur pour rpondre aux cahiers
des charges qui permettra de faire varier facilement la tension en
utilisant une inductance 20 KHz donc 400 fois plus petit que le
transformateur prcdent. On utilisera un mControleur qui
permettra
de changer les paramtres de lalimentation trs facilement et
dafficher les paramtres sur un cran LCD. Pour charger une batterie,
il suffit de mettre une tension lgrement suprieure la tension de la
batterie, puis de limiter le courant 1/10 de la capacit nergtique
de la batterie. Exemple pour une batterie de 12V/48 A.H, on mettra
la tension de 15V et on limitera le courant 4,8 A et la charge se
fera donc en 10 heures. Dans un premier temps, la batterie est
charg courant constant (Ilimit 4,8A), puis la tension de la
batterie augmente au bout de quelques heures alors, la charge
continue mais tension constante (15V) et le courant de la batterie
diminuera automatiquement jusqu' 0A. Maintenant que le cahier des
charges est pos, nous allons prsenter le schma fonctionnel de
lalimentation. 1.2) Schma fonctionnel Pour prsenter simplement un
systme, on utilise le schma fonctionnel. Celui-ci de niveau 1 est
reprsent sur la figure suivante:
Les boutons poussoirs et lafficheur permettront de rgler les
valeurs de la tension et du courant pour les 2 alimentations
rglables. Le hacheur permettra de faire varier la tension de
sortie. La mesure de la tension permettra dafficher la tension
relle et de rguler la tension de sortie. La mesure du courant
permettra de limiter celui-ci dans la charge lectrique. Le buzzer
permettra de valider le fonctionnement des boutons poussoirs. Un
ventilateur permettra de refroidir les transistors du hacheur
lorsque latemprature du systme est trop importante.
Devis pour la carte afficheurDsignation Bouton poussoir Buzzer
Condensateur Rfrence BP-RESET1 D6CR KPE-827 Cap 1F Cap-Elec 1F
Cap-Elec 4,7F Connecteur Diode LED support LCD Moteur DC
Potentiomtre Relais Rsistance Transistor CONN H3 CONN H10 1N4001
Standard rouge Connecteur scable SR30 6-12V Quantit Prix Unitaire
Prix Unitaire HT TTC 4 1 1 4 1 1 2 1 3 1 1 1 1 1 13 1 0.59 1.55
0.25 0.08 0.04 0.38 0.42 0.07 0.13 0.50 20.65 2.22 0.21 1.25 0.013
0.59 0.70 1.86 0.30 0.10 0.05 0.45 0.50 0.08 0.15 0.60 24.70 2.65
0.25 1.50 0.015 0.70 TOTAL Total (TTC) 2.80 1.86 0.30 0.40 0.05
0.45 1.00 0.08 0.45 0.60 24.70 2.65 0.25 1.50 0.195 0.70 37.985
Afficheur LCD 4x20 caractres POT-V1 22k Relay 12 V Carbone W TIP
122
Devis pour la carte chargeur de tempratureDsignation
Condensateur Connecteur Capteur de temprature Ampli-Op Potentiomtre
Capteur de temprature Rfrence Cap-Elec 0,1F Cap-Elec 1F CONN H2
CONN H10 LM35DZ LM358N POT-100K PT1000 Quantit Prix Unitaire Prix
Unitaire HT TTC 1 2 1 1 1 1 1 1 0.29 0.08 0.25 0.42 1.46 0.33 0.38
4.35 0.35 0.10 0.30 0.50 1.75 0.40 0.45 5.20 Total (TTC) 0.35 0.20
0.30 0.50 1.75 0.40 0.45 5.20
Rsistance
Carbone W
9
0.013
0.015 TOTAL
0.135 9.285
Devis pour la carte hacheurDsignation Rsistance Condensateur
Rfrence Bobine 3 W Carbone W Cap-Elec 1F Cap-Elec 100F Class X2
Connecteur Fusible Optocoupleur Bobine LED Diac Diode Radiateur
CONN H2 CONN H10 5A HCPL 3020 Inductance 10mH Standard rouge MBR
1535 MBR 745 ML7 pour TO220 Support fusible PF3 Quantit Prix
Unitaire Prix Unitaire HT TTC 1 10 1 2 2 1 1 2 2 2 2 2 2 2 2 0.50
0.013 0.08 0.13 1.17 0.25 0.42 0.13 0.17 0.67 10.00 0.13 1.09 0.84
0.29 0.60 0.015 0.10 0.15 1.40 0.30 0.50 0.15 0.20 0.80 12.00 0.15
1.30 1.00 0.35 TOTAL Total (TTC) 0.60 0.15 0.10 0.30 2.80 0.30 0.50
0.30 0.40 1.60 24.00 0.30 2.60 2.00 0.70 26.65
Devis pour la carte mesure instrumentationDsignation
Condensateur Rfrence Cap 10nF Cap-Elec 3,3F Cap-Elec 10F Connecteur
CONN H2 CONN H3(jumper) CONN H4 CONN H10 Diode Ampli-Op 1N4729A
LM358N Quantit Prix Unitaire Prix Unitaire HT TTC 2 1 2 1 1 2 2 1 2
0.07 0.13 0.08 0.25 0.38 0.13 0.42 0.13 0.33 0.08 0.15 0.10 0.30
0.45 0.15 0.50 0.15 0.40 Total (TTC) 0.16 0.15 0.20 0.30 0.45 0.30
1.00 0.15 0.80
Rsistance
Carbone W
23
0.013
0.015 TOTAL
0.345 3.855
Devis pour la carte micro contrleurDsignation Bornier Bouton
poussoir Condensateur Rfrence Bornier 2 BP-RESET1 D6CR Cap 100nF
Cap 22pF Cap-Elec 1F Cap-Elec 10F Cap-Elec 47F Connecteur CONN H3
CONN H4 CONN H10 Quartz LED Jumper Rcepteur driver RS-232 Moduleur
contrleur Rsistance Crystal 20MHz Standard rouge Connecteur scable
MAX 232 JACK 4C PIC16F877 Carbone W Quantit Prix Unitaire Prix
Unitaire HT TTC 1 1 7 2 5 5 1 3 1 4 1 1 1 1 1 1 5 0.25 0.59 0.13
0.07 0.08 0.08 0.08 0.38 0.13 0.42 3.18 0.13 0.50 1.00 0.33 10.37
0.013 0.30 0.70 0.15 0.08 0.10 0.10 0.10 0.45 0.15 0.50 3.80 0.15
0.60 1.20 0.40 12.40 0.015 TOTAL Total (TTC) 0.30 0.70 1.05 0.16
0.50 0.50 0.10 1.35 0.15 2.00 3.80 0.15 0.60 1.20 0.40 12.40 0.075
25.435
Nom de la carte Afficheur Chargeur de temprature Hacheur Mesure
instrumentation Micro contrleur TOTAL
Prix de la carte TTC 37.985 9.285 26.65 3.855 25.435 103.21
Nous allons d'abord faire l'tude de chaque carte avant d'tudier
l'assemblage des quatres.
CARTE MESURE BOUTON AFFICHEUR PHOTO DE LA CARTE
I-) Etude de la carte boutons poussoirs et du buzzer :1-)Photo
de la carte
La carte buzzer sera raccorde au port analogique RB (connecteur
J4 du PIC 16F877) et lafficheur sera raccord au port RD (connecteur
J2).
2-)Schma ISIS
3-) Typon Voici le schma ARES (prsent sur les deux faces) qui a
t utilis pour faire la carte bouton afficheur et buzzer. Ce schma
est lchelle 1.
4-) Liste des composants et choix de technologie :
C1, C2, C3, C4 condensateurs chimiques polariss de valeur 1F.
C20 : condensateur non polaris de valeur 100 nF C21 : condensateur
non polaris de valeur 4,7 F R6, R10, R13 : rsistances de valeur 330
ohms couche mtallique 1/4W. R2 est une rsistance de valeur 100
couche mtallique 1/4W. R3, R4, R5, R11 sont des rsistances de
valeur 10 K couche mtallique 1/4W. R7, R8, R9, R12 et R20 sont des
rsistances de valeurs 100 K ohms couche mtallique
1/4W.
Q1 transistors type TIP122 D4, D5, D6 sont des diode-LED D2
diode de type 1N4001. RLAZ6V relais de type 1A/120V qui peut
supporter jusqu 6V. J4.1 connecteur qui relie la carte buzzer au
port B Buzzer Ventilateur 4 Switch Un afficheur LCD J2 connecteur
qui relie lafficheur au port D Un potentiomtre P20 5. Nomenclature
et devis :
Nom Condensateur Condensateur Condensateur Condensateur
Condensateur Condensateur Rsistance Rsistance Rsistance Rsistance
Rsistance Rsistance Rsistance Rsistance Rsistance Rsistance
Rsistance Rsistance Rsistance
Dsignation C1 C2 C3 C4 C20 C21 R6 R10 R13 R2 R3 R4 R5 R11 R7 R8
R9 R12 R20
Valeur 1 F 1 F 1 F 1 F 100 nF 4,7 F 330 330 330 100 10 K 10 K 10
K 10 K 100 K 100 K 100 K 100 K 100 K
Rfrence CMS-100R CMS-330R CMS-10K CMS-100K 1/50 SMD KPL-100N
4,7/50 T93 5 RU 6V LCD 2048 SSXH FH 100/36 HE10BD 2x5 LED 3RL
D6C-R
Description RESIST.CMS 1206 1/4 W RESIST.CMS 1206 1/4 W
RESIST.CMS 1206 1/4 W RESIST.CMS 1206 1/4 W CONDENSAT.CMS 1 uF/ 50
RH CONDENSAT.CMS 1206 RH CONDENSAT.CMS 4,7uF/50 V RH AJUSTABLE 25
TOURS RH RELAIS MINIATURE 6V CONNECTEUR FEMELLE 36 PRH HE10 BP MALE
DROIT 2x5 RH LOT DE 10 LEDS 3 MM RO.RH TOUCHE D6 CARREE
Quantit 1 1 4 5 5 1 1 1 1
Prix HT 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,90 0,25 0,92 1,25 20,65 2,09
0,42 0,63 0,59 33,05
Prix TTC 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 1 0,30 1,10 1,50 24,70 2,50
0,50 0,75 0,70 37,85
AFFICHEUR 4 LIGNES 20 C RH 1 1 2 1 4 Prix total
6. Etude thorique de la carte : Lorsquon commute un bouton
poussoir, il y a de nombreux rebonds qui peuvent perturber le
fonctionnement du programme. Un moyen simple est de filtrer lentre
du micro par un condensateur. Mais, lorsque le condo est charg, il
faut le dcharger quand linterrupteur souvrira. Cest le rle de la
rsistance en parallle sur le condo. Nous allons tudier le temps
quil faut pour dcharger le condo R7 et C2 : On a : T= R.C AN :
T=R7.C2=100.103 x 1.10-6 = 100 ms Or nous savons quun condo se
dcharge au bout de 3T donc Tdcharge = 300 ms Et nous pouvons
remarquer que ce temps de dcharge est relativement court Pour un
oprateur humain. Ensuite nous allons essayer de voir le temps quil
faut pour charger le condo : On a RTH = 100.103 // 10.103 = 10K =
9090 (valeur normalise) Et ETH = (5V.100K) / (100K + 10 K) = 4,5 V
Do T= RTH.C2 AN : T = 10.103 x 1.10-6 = 10 ms
Donc le condo se charge au bout de 10 ms. Nous allons en dduire
la tension finale de charge du condo : On a : UC2 = VF + (VI VF)
e-t/T Donc VF = UC2 / (1- e-t/T) AN : VF = 5V / (1 e-100/10) = 5V
Nous pouvons dire que les composants R7, R3 et C2 sont biens
choisis. Nous allons maintenant tudier les diffrents types de
buzzer en expliquant leurs principes de fonctionnement : Le buzzer
lectro-mcanique Un buzzer mcanique se prsente sous la forme d'un
petit botier rectangulaire ou cylindrique, avec connexions
lectriques rigides pour fixation directe sur circuit imprim, ou
avec connexions lectriques constitues de fils lectriques souples.
Dans ce deuxime cas, le buzzer possde deux petites pattes de
fixation. La puissance sonore d'un tel composant est de l'ordre de
85 dB/cm (notez que l'on ne spcifie pas le niveau sonore un mtre -
comme pour les HP, car d'un point de vue commercial, a paraitrait
trop peu puissant. Comme pour les confiseries dont on donne le prix
pour 100 g et non pour un kg). Il ncessite une tension continue
pour fonctionner, cette dernire doit gnralement tre comprise entre
3 V et 28 V, selon les modles. Un buzzer prvu pour fonctionner sous
6 V, fonctionne gnralement trs bien pour toute tension
d'alimentation comprise entre 4 V et 8 V, et un buzzer prvu pour
fonctionner sous 12 V, peut parfaitement fonctionner sous une
tension comprise entre 6 V et 28 V (voir caractristiques donnes par
le fabricant pour ne pas faire de btise). Il existe aussi des
buzzers fonctionnant directement sur le secteur alternatif 230 V.
Le buzzer pizo-lectrique Un buzzer (transducteur) pizo-lectrique
ncessite une tension alternative pour fonctionner, de quelques
volts quelques dizaines de volts (3 V 30 V par exemple). C'est ce
type de transducteur que l'on retrouve au dos des montres ayant une
fonction alarme. Il prsente une frquence de rsonance optimale de
quelques kHz (entre 1 kHz et 5 kHz en gnral, par exemple 2,8 kHz ou
3 kHz). Il faut donc un oscillateur charg de produire un signal
rectangulaire, ce dernier pouvant facilement tre construit avec des
portes logiques ou avec des transistors. Si on applique au
transducteur pizo-lectrique un signal donn sur une de ses bornes,
et le mme signal mais en opposition de phase sur son autre borne,
il sera en mesure de dlivrer une puissance quadruple, avec une
tension d'alimentation identique (montage en pont, mme principe que
celui adopt pour certains amplificateurs audio de puissance). Le
buzzer pizo-lectrique avec oscillateur intgr il s'agit simplement
du montage, dans un mme boitier, d'un transducteur pizo-lectrique
et d'une lectronique de commande (gnrateur de signal
rectangulaire). Le tout s'alimente alors avec une simple tension
continue, gnralement comprise entre 3 V et 20 V, et requiert un
courant compris entre 10 mA et 30 mA (la consommation du buzzer
dpend principalement de la tension utilise). Cependant nous savons
que le microcontrleur commande la ventilation des transistors de
commutation par lintermdiaire dun relais. Nous allons essayer de
trouver la valeur du courant que peut commuter le microcontrleur
PIC sur le port RB. Si on se confre au document constructeur du
pic, nous voyons que ce dernier peut commuter un courant de 25 mA.
Nous pouvons donc dire que la prsence du relais est indispensable.
Nous allons voir si le courant commut par le PIC peut alimenter une
LED. Le document constructeur dune LED montre quelle a besoin dun
courant de 15 mA pour fonctionner
normalement. Nous pouvons constater que le courant commut par le
PIC est suprieur celui ncessaire pour commander une LED (30 mA >
15 mA). Donc ce courant peut commander une LED. Nous allons de mme
voir si ce courant est suffisant pour alimenter un relais RLAZ6V :
On a : IRelais = 5V / 180 = 27 mA Nous constatons que le courant
ncessaire pour alimenter le relais est suprieur celui fourni par le
PIC (33 mA > 25 mA). Donc il ne peut pas alimenter le relais.
Nous allons maintenant nous intresser la tension que peut commuter
ce relais : URelais = 180 x 25.10-3 = 4,5 V Nous pouvons remarquer
sur le schma ISIS quil y a une diode D2. Cette dernire est une
diode de roue libre qui protge des surtensions. Essayons de trouver
le courant de base du transistor : Ib = Ic / AN : Ib = 0,24 / 1000
= 0,2 mA La rsistance R11 vaut : R11 = (5 1,2) / (0,27 / 1000) = 14
K Nous pouvons constater la prsence dune rsistance R12. Cette
dernire permet au courant de se dcharger travers elle quand le
transistor est bloqu. 7. Essais et mesures : Nous allons tout
dabord relier la carte une alimentation 5V afin de vrifier son bon
fonctionnement. Le tableau suivant relate le bon fonctionnement des
boutons poussoirs. Il contient les mesures des tensions sur le
connecteur du port B : BP 1 Select Etat Mesure (V) "0"=0V 0,1 mV BP
2 INC+ "0"=0V 0,1 mV BP 3 DEC"0"=0V 0,1 mV BP 4 Sortie "1"=5V 4,9 V
BP 1 menu "1"5V 4,9 V BP 2 INC+ "1"5V 4,9 V BP 3 DEC"1"5V 4,9 V BP
4 enter "0"0V 0,1 mV
Nous allons injecter une tension de 5V sinusodale de 500 Hz et
visualiser la tension et courant du buzzer. La photo ci-dessus
reprsente les courbes obtenues :
. Nous constatons que le buzzer met un son et que la tension est
plus importante que le courant. Par contre lorsquon augmente la
frquence jusque 5 KHz le son devient plus aigu et le courant plus
important que la tension du buzzer. La photo suivante le montre
:
. Injectons maintenant avec le GBF (avec la sortie TTL) un
signal carr de 500 Hz de 0 5 V afin de visualiser la tension et le
courant du buzzer. La photo suivante montre les rsultats :
. Nous pouvons remarquer que le courant est sous forme de pique
et la tension comme celle injecte est carre. Cependant avec la
tension carre le son du buzzer est plus aigu. Nous avons augment la
frquence du signal et nous constatons qu 5 KHz la tension se
comporte comme un condensateur (charge et dcharge).
. Pour vrifier que le transistor commute bien, on mesure la
tension Vce lorsquil est bloqu et lorsquil est satur. A la
commutation du transistor, on doit entendre le relais bouger. Vce
satur = 0.75V et Vce bloqu = 5V 8. Programme de validation de la
carte : Voici le programme simple que nous avons fait pour valider
notre carte :
9. Simulation du programme sur Isis :
Voici le schma ISIS que nous avons utilis pour tester notre
programme :buzzerR2200R LED-RED
D3
BP1 U113 14 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 OSC1/CLKIN OSC2/CLKOUT
MCLR/Vpp/T HV RA0/AN0 RA1/AN1 RA2/AN2/VREFRA3/AN3/VREF+ RA4/T 0CKI
RA5/AN4/SS RE0/AN5/RD RE1/AN6/W R RE2/AN7/CS RB0/INT RB1 RB2
RB3/PGM RB4 RB5 RB6/PGC RB7/PGD RC0/T 1OSO/T 1CKI RC1/T 1OSI/CCP2
RC2/CCP1 RC3/SCK/SCL RC4/SDI/SDA RC5/SDO RC6/TX/CK RC7/RX/DT
RD0/PSP0 RD1/PSP1 RD2/PSP2 RD3/PSP3 RD4/PSP4 RD5/PSP5 RD6/PSP6
RD7/PSP7 PIC16F877 33 34 35 36 37 38 39 40 15 16 17 18 23 24 25 26
19 20 21 22 27 28 29 30
+5V
0 0 0RB4 RB5 RB6 RB7
RL112V
D2DIODE
RB7
R1110k
Q1T IP122
R1100k D0 D1 D2 D4 D5 D6 D7
0 sortie
RB4
RB5
LCD2LM044L
L: limitation de courant
R8200R VSS VDD VEE
R9200R
RB6
R10200R
RS RW E
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7
1 2 3
4 5 6
VSS VDD VEE
RS RW E
1 2 3
4 5 6
7 8 9 10 11 12 13 14
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7
D1 D2 D0
D4 D5 D6 D7
7 8 9 10 11 12 13 14
D4
D5
D6
U1en li m i tation d e co u rant
U2en l i m i tation d e c o u rant
U1 e t U2
D1 D2 D0
En simulant le programme, lorsquon appuie sur BP1 on voie sur
lafficheur BP1 select, il en est de mme pour les autres boutons
poussoirs. Et le buzzer comme les leds clignotent. Donc le
programme fonctionne bien.LCD2LM044L
D4 D5 D6 D7
VSS VDD VEE
RS RW E 4 5 6 D1 D2 D0
1 2 3
VSS VDD VEE
RS RW E
1 2 3
4 5 6
7 8 9 10 11 12 13 14
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7
D1 D2 D0
En simulation lorsquon appuie sur le bouton poussoir 2 (BP2) on
observe sur la lafficheur : BP2 select, BP3 select pour le bouton
poussoir trois et BP4 select pour le 4me bouton poussoir. =>
voir photos au dessous
D4 D5 D6 D7
D4 D5 D6 D7
7 8 9 10 11 12 13 14
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7
LCD2LM044L
VSS VDD VEE
RS RW E 4 5 6 D1 D2 D0
1 2 3
VSS VDD VEE
RS RW E
1 2 3
4 5 6
7 8 9 10 11 12 13 14
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7
D1 D2 D0
LCD2LM044L
D4 D5 D6 D7
VSS VDD VEE
RS RW E
1 2 3
4 5 6
VSS VDD VEE
RS RW E
1 2 3
4 5 6
7 8 9 10 11 12 13 14
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7
D1 D2 D0
D1 D2 D0
LCD2LM044L
D4 D5 D6 D7
VSS VDD VEE
RS RW E
1 2 3
4 5 6
VSS VDD VEE
RS RW E
1 2 3
4 5 6
7 8 9 10 11 12 13 14
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7
D1 D2 D0
D1 D2 D0
Toujours en simulation nous pouvons constater que la LED que
nous avons remplac par le buzzer est bien allume, cela prouve que
notre fait fonctionner le buzzer. Quand aux trois LEDS connectes
aux broches RB4, RB5 et RB6, elles clignotent bien (voir photo en
dessous). Au final nous venons de faire un premier programme simple
que nous avons implant dans le pic pour tester la carte
afficheur.
D4 D5 D6 D7
D4 D5 D6 D7
7 8 9 10 11 12 13 14
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7
D4 D5 D6 D7
7 8 9 10 11 12 13 14
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7
D4 D5 D6 D7
7 8 9 10 11 12 13 14
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7
R2200R
D3LED-RE D
BP1 U113 14 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 OS C 1/C LKIN OS C 2/C LKOUT
MCLR /V pp/T HV RA 0/A N 0 RA 1/A N 1 RA 2/A N 2/V RE FRA 3/A N 3/V
RE F+ RA 4/T 0C KI RA 5/A N 4/S S RE 0/A N 5/RD RE 1/A N 6/W R RE
2/A N 7/CS RB 0/IN T RB 1 RB 2 R B 3/P GM RB 4 RB 5 R B 6/P GC R B
7/P GD RC 0/T 1 OS O/T 1CK I RC1 /T 1OS I/CC P 2 RC 2/C CP 1 R C3/S
CK /S C L RC 4/S D I/SDA R C5/S DO R C6/T X /C K R C7/RX /D T R
D0/P S P 0 R D1/P S P 1 R D2/P S P 2 R D3/P S P 3 R D4/P S P 4 R
D5/P S P 5 R D6/P S P 6 R D7/P S P 7 P IC16 F877 33 34 35 36 37 38
39 40 15 16 17 18 23 24 25 26 19 20 21 22 27 28 29 30
+5V
0 0 0RB 4 RB 5 RB 6 RB 7
RL112V
D2DIODE
RB7
R1110k
Q1T IP 122
R1100k D0 D1 D2 D4 D5 D6 D7
0 sortie
RB4
RB5
LCD2LM044L
R8200R VSS VDD VEE
R9200R
RB6
R10200R
RS RW E
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7
1 2 3
4 5 6
VSS VDD VEE
RS RW E
1 2 3
4 5 6
7 8 9 10 11 12 13 14
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7
D1 D2 D0
D4 D5 D6 D7
7 8 9 10 11 12 13 14
D4
D5
D6
U1e n l im itation d e c o u rant
U2en l im i tation d e co u rant
U1 et U2
D1 D2 D0
10. Conclusion : Nous avons fait une tude thorique de la carte
afficheur et fait des essais et mesures pour valider son bon
fonctionnement. Cependant le travail ne sarrte pas la. En effet la
carte doit tre raccorde dautres ainsi qu un microcontrleur (do
lintrt du programme que nous avons ralis). Et cest le
microcontrleur qui va grer la communication entre les diffrentes
cartes, en vue davoir un bon fonctionnement de lensemble du systme
(les quatre cartes et le microcontrleur.
D4 D5 D6 D7
II-)tude de la carte hacheur
Photo de la carte
But de la carte hacheur :
Les hacheurs sont des convertisseurs continus continus qui ont
un rendement de 95%. En effet, il y a trs peu de pertes dans les
transistors et les diodes car en lectronique de puissance les semi
conducteurs fonctionnent en commutation (bloqu ou satur). Car dans
ces deux cas, ils ne dissipent pas de puissance. Le hacheur est
constitu par une inductance L2, la capacit C2, une diode D2, un
transistor de commutation Q2 command par lintermdiaire dun
optocoupleur. Le transistor Q2 est command par le micro contrleur
qui fournit une PMW (pulse width modulation = Modulation de largeur
dimpulsion). La PWM est un signal carr ou la priode est fixe mais
de rapport cyclique est variable.
=ton/T
donc
0< 5A.10.(0,625/50).4,7.255= 149 3,6 Prcision mesure courant=
Remarque : Pour modliser le capteur de courant, on utilisera donc
une rsistance de mesure de 0,125=(10tours*0.625V)/50A sous ISIS.
Maintenant que le contrleur a linformation de courant, il faudrait
acqurir linformation de la tension.Pour mesurer la tension des
alimentations, un simple pont de rsistance sera utilis.Pour avoir
une conversion simple de tension dcimale on choisira une chaine de
mesure de 10. Par consquent, la valeur du pont diviseur sera fixe
0,196. La chaine de mesure de la tension sera la suivante : 1 gain
= 149/5 1 =0,03 =3%
Les deux hacheurs sont mis en sries pour faire une alimentation
48V (5A) donc la tension U2 sera dduite de U2CAN-U1.
U1=24v Rth1= (R21+R22+R2).R20 R20+R21+R22+R2
Application numerique : Rth1 = (22k+2,2k+180).82k= 18,79k
(22k+2,2k+180+82k) Frquence de coupure du filtre passe-bas du pont
diviseur U1: FC1= 1 2.PI.Rth1.C7 =2,56Hz
Le condensateur C6 est trois fois plus grand que C7 car comme la
valeur des resistance ne sont pas les meme pour les deux ponts
diviseur il faut ajuster la valeur du condensateur pour avoir
environ la meme frquence de coupure. U2=48V Rth2=(R24+R25+R3).R23
R23+R24+R25+R3
Application numerique : Rth2 = (10K+845+10).82k=16,62k
10K+845+10+82K Frquence de coupure du filtre passe-bas du pont
diviseur U2: FC2= 1 2.PI.Rth2.C6 =0,95Hz
Rapport entre la valeur dcimale et la tension : Q= 3,6 = 14,11mV
255 Simulation ISIS des deux ponts diviseur :
TEST de la carte Mesure de tension et courant:Le capteur LEM
HASS 50S est alimenter entre +5V et 0V. AN0=1,1V AN1=0,58V Vrf=2,5V
Connexion du capteur LEM HASS 50 : Valeur mesurer en pratique :
Mesure Sortie capteur I1 3A 2.878V 1A 2.62V 0A 2.53V Comparateur
Ampli 2,2 0.804V 0.254V 0V AN2 0.804V 0.254V 0V
Conclusion de la carte mesure courant tension : La carte mesure
courant tension nous permet de mesurer avec prcision la tension et
le courant l'aide de deux capteurs : le HASS-200 et HASS-50 . La
valeur mesurer sera ensuite convertie en valeur dcimal par le
convertisseur analogique numriques et sera afficher sur l'cran Lcd
de la carte microcontrleur . Le cot de revient de cette carte est
faible (voir devis carte mesure courant-tension ). Maintenant que
lacquisition de la tension et du courant est effectue par le
microcontrleur . Par scurit, il faudrait mesurer la temprature des
radiateurs des transistors ainsi que la temprature interne de
lalimentation. En effet, lors des commutations les transistors des
hacheurs chauffent, si la temprature est trop importante, il y aura
destruction des semi-conducteurs.
V-)ETUDE DE LA CARTE CHARGEUR DE TEMERATURE Photo de la
carte
I-) tude de la carte de temprature 1- Mesure de la temprature du
radiateur et interne du boitier Le schma fonctionnel de la mesure
de temprature est le suivantCapteur temprature LM35 Capteur
temprature PT1000 Ampli
ContrleurConvertisseur analogique/numrique
Temprature
Amplicomparateur
Voici l'tude sur le principe et le mode fonctionnement des
diffrentes capteurs de tempratures:
a-) Rsistances PT100(100 0)Le capteur variation de rsistance
procure une rsistance lectrique en fonction de la temprature. On
utilise le plus souvent une rsistance fils Pt100 en platine, car le
platine a une rsistivit trs lev, cest une rsistance de 100 0C et
138,4 100C, la sensibilit est de environ 0,4 /C ce qui donne une
prcision suffisante pour un usage courant mais la rsistance des
fils de liaison peut altrer la mesure. Le temps de rponse est de 1s
dans leau et de 10s dans lair. Ce type de capteur peut permettre de
mesurer des tempratures de -200C +850C. Le prix est denviron 5,00
pice. b-) Les thermocouples :
Les thermocouples sont bon march et permettent la mesure dans
une grande gamme de tempratures. Leur principal dfaut est leur
prcision : il est relativement difficile d'obtenir des mesures avec
une erreur infrieure 0,1-0,2 C. Deux mtaux a et b, de natures
diffrentes, sont relis par deux jonctions (formant ainsi un
thermocouple) aux tempratures T1 et T2. Par effet Seebeck, le
thermocouple gnre une diffrence de potentiel qui dpend de la
diffrence de temprature entre les jonctions, T1-T2. Notons que les
thermocouples ne mesurent pas une temprature mais une diffrence de
temprature. L'effet Seebeck est un effet thermolectrique, dcouvert
par le physicien allemand Thomas Johann Seebeck en 1821. Celui-ci
remarqua quune aiguille mtallique est dvie lorsquelle est place
entre deux conducteurs de natures diffrentes lis par des jonctions
leurs extrmits et soumis un gradient thermique. Il existe diffrents
types de thermocouples, Le thermocouple de type K est le plus
standard. Il permet une mesure dans une gamme de temprature large :
-200 C 1200 C. Le prix est plutt lev : environ 50. c-)Les
thermistances :Une thermistance est un capteur de temprature
passif.
Elle est constitue matriau semiconducteur. Sa rsistance varie en
fonction de la temprature.
d'un
Figure 2
On distingue deux types de thermistances : les CTN et les CTP.
La sensibilit thermique est leve, de l'ordre de 10 fois suprieure
celle des rsistances mtalliques. Leur coefficient de temprature est
gnralement ngatif (on les appelle pour cela CTN), elles peuvent tre
utilises dans une large plage de tempratures, de -200C + 1000C.
Cependant, certains lments, dans des domaines de temprature dfinis,
ont des coefficients de temprature positifs (CTP), plutt utilis de
0 100C. La valeur ohmique est leve (>1000W), donc la prise en
compte de la rsistance des fils de liaison devient ds lors sans
grand intrt. Le prix est denviron 5 . c-)Les infrarouges :Les
thermomtres infrarouges mesurent l'nergie mise par un objet sans
entrer en contact avec lui. Cela permet de mesurer rapidement et en
toute scurit la temprature d'objets en mouvement, trs chauds ou
difficiles atteindre.
Le spectre infrarouge s'tend de 0,7 m 1000 m. Seule la bande
situe entre 0,7 et 18 m est utilise pour la mesure infrarouge de la
temprature. Un objet reflte, transmet et met de l'nergie.
L'intensit de l'nergie infrarouge mise par un objet augmente ou
diminue proportionnellement sa temprature. Cela permet de mesurer
prcisment la temprature de diffrents types de surfaces. Le prix est
de 200 pour un capteur et 100 pour un thermomtre complet. V-2 tude
du capteur (LM35)
Le microcontroleur devra lire l'information de temprature avec
un convertisseur analogique numrique .Par consquent,il serait
souhaitable d'avoir un capteur fournissant une tension
proportionnelle la temprature. Le choix s'est port sur le composant
LM35, dons nous allons vrifier ces caractristiques par rapport aux
cahiers des charges.
Le tableau ci dessous indique les plages de temprature et de
tension du capteur LM35 Plage des temprature(LM35) -55C +150C Plage
de tension (LM35) +4V 30V
Oui une alimentation de 5V suffira puisque la plage de tension
est de +4 30V.La tension de sortie est proportionnelle la
temprature, en effet il y en sortie (J1test) 10mV par C, ainsi 0C
on aura 0mV sur J1test et pour 40C on aura 400mV sur J1test
L'quation de la tension de sortie du capteur peut s'crire de la
manire suivante: J1TEST = 10mv x T Donc pour les tempratures 20C et
60C on aura respectivement J1TEST = 10mv x 20C =200mv J1TEST = 10mv
x 60C= 600mv Pour calculer la valeur du convertisseur analogique on
applique la formule suivante: Vout=qN + (avec 0 alors n+1 = n +1
(fonction rcursive) Si lerreur < 0 alors n+1 = n 1 Si lerreur =
0 alors n+1 = nEn effet, lorsque lerreur est positive, il faut que
le rapport cyclique augmente pour que la tension de sortie
augmente.
Lorsque lerreur est nulle le rapport cyclique ne bougera
pas.
Une scrutation de la tension se fera arbitrairement toutes les
100 ms. Cette scrutation est appele priode dchantillonnage. On
utilisera linterruption du dpassement du timer 0 pour faire ce
temps. En effet, le timer 0 est dj utilis par le buzzer avec une
priode de 1 ms, donc il faudra un compteur de 100 pour avoir la
priode dchantillonnage. Par consquent, chaque priode
dchantillonnage, le contrleur devra faire lalgo du correcteur. Ce
calcul durera quelques millisecondes et retournera dans le
programme principal. Ce type de correcteur est trs lent mais, il
est trs stable et utilise la prcision entire du rapport cyclique.
Attention, il ne faut pas avoir dinterruption trop rapide, sinon le
programme est toujours en interruption et le programme principal na
pas le temps de faire ces instructions. Cette rgulation de la
tension fonctionnera si la limitation de courant nest pas active.
En effet, cest la rgulation de courant qui est prioritaire par
rapport la rgulation de la tension. De plus la rgulation de courant
doit tre rapide pour ne pas dtriorer le systme qui est aliment. Si
lerreurcourant < 0 alors n+1 = n avec A= erreurcourant 10 I lim
it
Donc, sil y a une limitation de courant, le rapport cyclique
diminuera fortement, et la tension de sortie diminuera pour
atteindre la valeur du courant de limitation dans la charge
lectrique.
Grace la diminution rapide du rapport cyclique lors dun court
circuit par exemple ou une surcharge de courant. Donc, la rgulation
de courant protgera le systme aliment. La rgulation de
lalimentation peut tre modlise par ce schma.
Controleur
10Chaine de mesure de tension Consigne (V) Correcteur intgrateur
+ Usortie (V)
erreur
1 p
1 255
U moy Uali
1 L 1+ p + L C p2 R ch
U R chIsortie (A)
Charge R +filtrage L C hacheur P : variable de L APLACE Consigne
courant (A) + erreur
10 p
Priorit lasservissement de courant Si I>co nsigne courant
Capteur LEM HASS 50, avec dix tour.
14Figure 7 bis : schma automatique de la rgulation de la tension
et du courant de lalimentation
Il existe dautres type de correcteur mais ceuxci sont des
histoires de deuxime anne. Maintenant, nous allons voir comment le
Contrleur sera configur.
VI-) CONCLUSION Gnrale Le but de ce projet tait de raliser une
alimentation 24V 5 A qui sera issue de l'assemblage des quartes
cartes. Ce pendant toutes les alimentations fournissent la mesure
de la tension ainsi que celle de du courant .Alors comment le
microcontroleur va t-il acqurir ces deux variables ?
