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Conclusion

Nous avons été tous les deux ravis d’avoir put travailler ensemble et de pouvoir vous montrer ce que nous avons créé. Nous souhaitons aussi faire un spécial remerciement à Monsieur Pellegeay sans qui, rien de tous cela n’aurait été possible. 

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Suite du projet

Nous ne nous sommes pas arrêté ici. Voyant que nous avions encore du temps devant nous, nous avons décidé de crée un autotransformateur 230v alternatif-60v continu ainsi que de mettre avec un transfo 230v vers +15,-15 et 0v. Nous avons mit tous ce petit monde dans une boite que nous avons chiné dans la remise de notre IUT. Par la même occasion nous avons recrée une carte sur Eagle que nous avons ensuite imprimé, elle associe des résistances pour faire une monté en tension progressive au sein de notre transfo quand on le branche sur le secteur. Nous avons aussi ajouté un arrêt d’urgence, ainsi qu’un voyant indiquant si c’est sous tension ou pas. 

Schéma Eagle de la carte de protection:

Mise en boite :

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Boitier

Nous avons ensuite crée un boitier pour pouvoir y mettre les cartes de notre projet, nous avons récupéré de la tôle que nous avons soudé, percé puis mit en place un voltmètre et un ampèremètre mais aussi toutes les connexions qui serviront à mettre en relation l’intérieur et extérieure de notre boite. 

Présentation de la boite une fois terminé: 

l’intérieur en partie finit :

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Vérification et test de la carte :

Après soudure de tous les composants présent de la carte labdec sur notre carte imprimé il nous faut vérifier  la continuité, une masse correct, ainsi qu’une bonne connexion entre les éléments de notre montage. Nous utilisons ici un multimètre en mode “vérification de la continuité entre les pattes du multimètre”.

Après vérification, nous avons juste trouvé un défaut au niveau d’une résistance et du capteur de courant. Après reprise du problème la carte à chargé correctement et sans probléme notre batterie.

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Suite du projet :

Nous avons attaquer puis terminer il y a peu la conception assistée par ordinateur de notre carte. Nous avons utiliser le logiciel Eagle.

Dans un premier temps réalisation du schématique :

Partie commande :

Partie puissance :

Dans un second temps le board : 

Partie puissance :

Partie commande:

Nous avons ensuite envoyé à une machine notre board pour que celle-ci puisse l’imprimer. 

Carte après impression et en soudage des composants:

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Conclusion projet semestre 3

Lucas

Projet enrichissant, cette première partie de projet m’a permis d’acquérir beaucoup de connaissances mais aussi de l’assiduité dans mon travail. Les difficultés rencontrées durant ce projet m’ont permis d’acquérir de la capacité à raisonner et à anticiper. La complémentarité avec mon binôme Alexeï m’a démontré l’efficacité d’un travail d’équipe. Travailler avec un cahier des charges dans un délais défini nous prépare à ce que nous allons rencontrer plus tard dans le monde du travail.

Alexeï

Mon projet est le chargeur de batterie intelligente, que je le réalise avec mon binôme : Lucas Tardif. Ce projet m’a permis d’apprendre à travailler avec un délai imparti. Durant ce projet, j’ai dû travailler avec mon binôme nous nous sommes réparti les tâches, pour aboutir à notre projet. Il m’a permis de rechercher des idées qui répondent à un besoin défini, de plus pour le choix des composants, j’ai dû effectuer des calculs afin de mieux les calibrer. J’ai publié des informations concernant le projet sur notre blog pour partager.

Malgré quelques problèmes rencontrés j’ai su les résoudre dans le but de ne pas stagné trop longtemps. Pour le moment notre chargeur fonctionne sur plaquette d’essai.

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La suite de notre projet

Nous avons par la suite réussi à utiliser notre montage sous 60V (sous la surveillance du responsable) une fois tous les composants correctement branchés. Nous n’avons pas encore eu le temps de capturer les courbes sur l’oscilloscope et de montrer que nos 2 asservissements fonctionnent correctement ainsi que le reste du montage sous 60V.

Nous allons devoir aussi d’une part imprimer notre carte pour pouvoir y souder les composants et d’autre part fabriquer une boite en tôle pour mettre la carte avec des fusibles de protection pour le montage mais aussi pour la personne, en reliant correctement la mise à la terre par exemple. Il nous reste encore pas mal de travail mais une grosse partie est faite.

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Dissipateur

Les transistors chauffent ! Il faut les refroidir !

Les transistors qui nous posent problème ici sont le BD244C et le BD438.

Le BD244C est le transistor qui chauffe le plus, nous calculons celui-ci :

Dissipation du transistor quand il passe : Passant : 2.5*1 = 2.5 W.

Quand il est bloqué 0 W.

Opération en croix pour déterminer la tension :

Pour 6A on a ? à 1.5v donc 2.5 A -> 1v

RThtot = (Tj-Ta)/Pd

RThR-a = (Tj-Ta)/Pd - (RThje + Rthncr)     (Rthncr = valeur sur Fiche technique composant)

RTh= ((120-40)/2.5) - (1.92+2) = (80/2.5) - 3.92

RTh = 30°C/w

Nous obtenons RTh 30°C/w. Il est préférable de prendre une valeur plus petite pour arriver à mieux dissiper.

-> Dissipateur alors choisi -> WA271-836 avec 2.4°C/w. Valeur beaucoup plus petite.

Ce dissipateur est suffisant pour les 2 transistors, du coup nous vissons nos 2 transistors sur les dissipateurs.

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Asservissement en courant

Pour réaliser l’asservissement en tension nous rajoutons un module qui permettra de lire le courant et d’envoyer une tension en fonction du courant qu’il lira. Le petit boîtier Hx 10-np va regarder comme un ampèremètre (brancher en série) le courant qui circule avant la charge pour comparer à l’entrée, même niveau de comparaison que l’asservissement de tension.

Rajout d’un transistor : le cycle est décalé. Lorsque nous sommes passant à l’entré, nous sommes bloqué en sortie.

Grâce au transistor T1 que nous avons ajouté, lorsque nous sommes passant en entrée, nous le sommes aussi en sortie.

-> Boitier Hx 10-NP : Courant de consommation : 15 mA/v. Resistant à 10A -> Il était en stock donc on l’a prit. Nous l’avons ensuite réparé/ressoudé.

Le Hx 10 NP seul :

  -> 2 Diodes entouré en rouge: Car il y a les 2 asservissements branché sur la même «ligne» du coup c’est pour ne pas qu’un signal issu d’un asservissement ou d’un autre rentre dans l’un ou l’autre asservissement. Ducoup nous mettons une diode pour bloqué le signal et pour ne pas qu’un signal rentre dans un autre asservissement.

-> La résistance entourée en rouge : c’est pour ne pas connecter directement à la masse les asservissements, pour ne pas tout griller. R=10K Conseil du prof pour la valeur.

Aperçue du montage avec le schéma :

Rajout d’un transistor :

Le cycle est décalé. Lorsque nous sommes passant à l’entrée, nous sommes bloqués en sortie. 

Grâce au transistor T1 que nous avons ajouté, lorsque nous sommes passants en entrée, nous le sommes aussi en sortie.

-> Problème : En sortie du Hx10-np la tension crée en fonction du courant est trop petite. En effet nous voulons faire un asservissement avec 2.5v en consigne (comme pour l’asservissement en tension).

Nous avons 15 mA/v soit à 20v 300 mA maxi et 60v -> 0.9v max.

-> solution : On amplifie le signal pour avoir une plus haute tension

Conseil du prof : TL082iP. Nous allons aussi avoir une amplification réglable : du coup utilisation d’un potentiomètre dans le montage.

 Amplificateur non inverseur :

Calcul de l’amplification :

 V+=V>0   Ve=V+

Ve= ((Ve/R2)+(Vs/R1))/((1/R2)+(1/R1)) = 0

Ve= Vs x R1/(R1+R2)

Av= Vs/Ve = 1+R1/R2

Gain de 10 -> 10=1+(100K/10K)

 Donc nous avons R1=100K et R2=10K

 Nous prenons R1 en potentiomètre pour une Amplification réglable.

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Impact transistor BD244C

Nous prenons alors 33 Ohms, nous n’iront pas plus bas en valeur de résistance, ce retard nous suffisant.

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Impact RBE transistor BD438

Nous prenons donc 330 Ohms pour ce transistor.

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Retard Blocage transistors

En voulant optimiser les performances de notre montage nous avons tester l’impact de différentes valeurs des résistances Rbe sur les transistors BD438 et BD244C. En effet un retard de la forme suivante était observé :

Signal carré du haut : partie commande

Signal carré du bas : partie puissance. Pour cette courbe le signal à du mal à vite descendre avant de remonter par rapport à la partie commande.

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Choix des composants

Pour augmenter en puissance il faut adapter certain composant.

La diode de roue libre pour decharger l’inductance doit être plus rapide et aussi pus grosse -> Nous prnons une diode BYT03400 ( 400v - 3 A - 25ns).

Condensateur de découplage entre l’anode de la diode et l’émetteur du bd 244C : Au début 100 uF et maintenant 2000 uF et 100v maxi.

L’inductance : L=E/(4*f*Delta*i)=60/(4*40k*1)=37.5mH. Nous avons prit 1 A au lieu de 2.5 pour être large au niveau des valeurs.

Nous augmentons aussi le condensateur de la charge  (pour simuler la batterie qui se charge et se décharge). De base nous avions 1000 uF, nous sommes passés à 6800 uF (+/- 20%) et 200 Vdc.

Nous avons ensuite branchés et changés nos nouveau composants, le montage est maintenant de la forme suivant :

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Limitation courant/ Tension LM3524

Précédemment nous avons dit que nous allions augmenter la tension et le courant dans notre circuit. Un problème c’est alors présenter. Le courant et la tension étant trop élevé pour notre partie commande nous devions adapter la partie puissance. En effet si du 60 v ou bien si un gros ampérage rentre dans la partie commande tout casse ! Nous savons que le LM3524 supporte au maximum 100 mA mais nous nous limitons à 50 mA.

Nous devons donc choisir un nouveau transistors, notre choix c’est porté sur le BD244C car il supporte 100 v et 6 A (suffisant pour nos 60 v et 2.5 A). 

Nous en avons déduis Ib pour le saturer -> Ib=2*(Ic/B)= (2*2.5)/20=0.25 A

Ib = 250 mA -> cela fait griller le lm3524 car il accepte 100 mA maximum ! 

Nous utiliserons donc un montage DARLINGTON qui consiste à mettre deux transistors à la “suite”. Le second transistor que nous ajoutons pour le darlington est le BD438 (Ic = 4 A, Ib= 1A ). 

Montage Darlington :

En effet maintenant le courant sera baissé car avec un B=100 pour Q2 alors ibq2=ibq1/100 donc le courant est beaucoup plus petit maintenant !

Maintenant que le courant est baissé nous avons toujours une tension de 60v qui pourrait rentrer dans notre LM3524 via la partie puissance. Pour limiter la tension nous rajoutons une résistance avec un transistors qui sera sur la base du transistor 1 du dessus, entre le transistor et la partie commande. R=15v/250mA = 600 Ohms

La photo ci-dessous représente limitation en tension expliqué plus haut :

A ce moment la nous venons de limiter la tension qui rentre dans le lm3524, mais en ajoutant ce petit montage le courant pour saturer T2 (voir photo ci-dessus) n’est plus le même. Nous la recalculons : RB=58.6V/30mA= 1.2K nous prenons 8.2K pour avoir du 6mA et être sur que tout fonctionne correctement. De plus par conseil du professeur nous changeons aussi nos 2 RBE (voir photo ci-dessus) pour 100 Ohms chacune.

Un autre probléme c’est aussi posé. En effet le pont diviseur de la partie puissance n’a pas était calculé à partir de 60v, nous le recalculons :

On fixe R2 à 5K (on prendra 4.7 k pour le montage )

R1=R2*(Ve/Vs)-R2

R1=5000*(60/41)-5000=2317 Ohms

-> On prendra 2.2KOhms

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Avancement du projet

Depuis un petit moment nous n’avons rien publié sur notre page du blog. Nous avions commencé à gonfler les muscles mais depuis un petit moment nous étions bloqués. Cela est de notre faute car nous pensions que les branchements sur la labdec des transistors NPN ou bien PNP était tous les même en fonction de la catégorie du transistor (branchement de la base, émetteur, collecteur). Nous avions un transistor PNP que nous ne branchions pas correctement, nous avions mal lut les caractéristiques de ce transistors. Mais cela est maintenant réglé et dans pas longtemps vous aurez de nos nouvelles !

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On gonfle les muscles !

Nous voulons maintenant augmenter la puissance de notre montage, pour le faire passer à  60V et 2.5A, mais les test seront d’abord effectuer à 20v et 1A maxi au début.

Nous allons donc devoir redimensionner du coté de la partie puissance les transistors, la diode, le puissance dissipée dans Rb, l’inductance, mais aussi limiter le courant et la tension qui rentre dans le LM3524 et pour finir faire un asservissement en courant avant de passer à 60v et 2.5 A.

Nous avons donc du travail en perspective !

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Asservissement en tension

On veut ici, à partir de la valeur de la tension du générateur avoir une tension de sortie fixe qui ne bougera jamais. C’est à dire que nous pouvons faire varier la tension d’entrée mais celle de sortie ne bougera jamais. .

Nous créons alors 2 ponts diviseurs pour comparer 2 valeurs pour toujours avoir une sortie de 12v. -> consigne 12v à garder.

Sur la photo ci-dessus nous pouvons voir le pont diviseur de la partie puissance sur la droite de la photo.

La photo ci-dessus nous présente le pont diviseur de la partie commande et de la partie puissance. En vert les résistances sont d’une part au +12v en sortie de la p.p et à la masse de l’autre coté et les resistances bleu c’est le pont diviseur de la partie commande.  

Calcul du pont diviseur bleu : Avec R2=5K   Ve=5V (patte 16 = +5v continue et VS=2.45V. R1=R2*(Ve/Vs)-R2=5000*(5/25)-5000=5K=4.7K

Calcul du pont diviseur vert avec R2=5K Ve=12v Vs=2.5v    R1=R2*(Ve/Vs)-R2=5000 * (12/2.5)-5000=19000     R1=18K

Sur la photo ci-dessous vous pouvez voir notre nouveau montage avec les 2 ponts diviseur. La partie de droite de la carte est la partie puissance, celle de gauche la partie commande. Vous pouvez voir en bas à droite dans la partie puissance le pont diviseur avec les 2 résistances,de de même en bas à gauche pour la partie commande. 

Vérification du fonctionnement de l’asservissement :

Sur l'image ci-dessus nous pouvons voir 2 images d’oscilloscope. Le signal carré est le signal visualisé en sortie de la partie commande. Le signal continu est celui de sortie de la partie puissance juste avant la charge. Sur la première photo nous avons un rapport cyclique de 65% et sur la seconde de 80% sur le signal carré. Nous pouvons alors observer que la valeur du signal continu ne bouge quasiment pas lorsque nous bougeons notre rapport cyclique. L’asservissement en tension fonctionne !