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La solution au problème n'a pas été trouvée pour l'instant Comment faire un interupteur avec un comparateur ?

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alex78870

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MessagePosté le: 13 Mar 2008 22:07 
Bonjour à tous, je suis étudiant en prépa scientifique, on fait beaucoup de théorie, mais alors en pratique .... on comprend rien...
Je vous explique mon petit problème :

en gros, j'ai une dynamo qui charge des piles rechargeable. Je voudrais que cette charge s'arrête quand les piles sont chargées (c'est à dire quand la tension à leur bornes atteint une certaine valeur connue) pour éviter la surcharge. Mon objectif (même si en pratique il y a plus judicieux pour détecter une fin de charge...), c'est de stopper cette charge à l'aide d'un un comparateur ou d'un AO, sans source d'énergie autre que les piles et la dynamo.

Dans mon cours... je fais le lien avec les AO comparateurs.Mais Je ne vois pas comment un comparateur pourrait fermer ou ouvrir un interrupteur à partir du moment ou la tension voulue est atteinte. Et comment lui "dire" que la tension limite que l'on veut est 1.4V...
Bref, est ce que quelqu'un pourrait me dire comment résoudre ce problème: en gros je veux quelque chose qui ferme un interrupteur quand une certaine tension atteint un certain niveau...

Je n'ai pas trouvé de site simple qui explique tout ça, c'est soit trop théorique, soit trop compliqué. Merci beaucoup pour votre aide précieuse. Cordialement.
Alex.
Youenn

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Messages: 867

MessagePosté le: 14 Mar 2008 3:06 
Bonjour,

Si j'ai bien compris, votre seule source d'énergie est une dynamo, et vous voulez ne pas dépasser 1,4v, ce qui restreint les composants à utiliser, puisqu'à ma connaissance (mais je ne connais pas tout!), aucun AOP n'est alimentable avec une telle tension... :-(

Mais il y a tout de même une solution! :-] (même 2 en fait!)
c'est la régulation en série-//
Le principe en est très simple : quand la tension dépasse vos 1,4 v, le "régulateur série-parallèle" envoie le surplus à la masse et en dissipe la puissance en la transformant en chaleur.
Ceci se fait avec un simple transistor et trois résistances, plus une diode au besoin, et se règle en rajoutant une autre résistance en // sur l'une des trois autres.

Un petit schéma valant mieux qu'un long discours, je vous le fait de suite...

...

Il est ici : http://www.casimages.com/img.php?i=0803140207412617493.gif

_D1 empêche le retour vers la dynamo et "redresse" la tension en mono alternance ( un pont de diodes redresserait en double alternance donc meilleurs rendement, mais au prix d'une isolation par rapport à la masse!)
_C1 accumule la charge et la redistribue vers la suite du montage.
_R1 est la résistance série qui dissipe en chaleur l'excédent entre la tension de C1 et la tension de sortie (+0.6v absorbé par D2)
R2 et R3//R4 forment un pont diviseur assurant une tension de 0,6v environ sur la base de T1. Lorsque cette tension dépasse la tension de conduction de la diode base vers émetteur du transistor, celui-ci se met à conduire et abaisse ainsi à 2v la tension entre son collecteur et son émetteur.
_D2 assure la charge de l'accu avec une chute de 0,6v (environ) et empêche que l'accu ne se décharge dans le pont de résistances en amont lors de l'arrêt de la dynamo.

Pour les valeurs exactes, elles dépendent directement des caractéristique du courant d'utilisation et de celles de l'accu.
_I4 est égal à I1 lorsque l'accu est chargé et qu'il n'y a aucune utilisation derrière le montage (lorsque I7=0A.)
_I4 est aussi égal à I5 soit I6 courant de charge de l'accu + I7 courant de l'utilisation!
_I3=I4max/10
_ d'où R3//R4= 2v/I3
_T1 doit donc être capable de dissiper une puissance P=2vxI4max!!! (prévoir un radiateur au besoin!
_R1 doit être capable de dissiper I1 (I1=I2+I3=I3+I4max=I3+I5max=I6charge max +I7 utilisation max)

(Je vous étudierai un autre schéma ayant moins de pertes et régulé par deux ou trois transistors, mais pas cette nuit.)

Cordialement,
Youenn -|<-

"L'idiot du village ne savait pas que la chose était impossible, alors il la fit!" Proverbe hindou.
Le noir

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Inscrit le: 18 Sep 07
Messages: 2102

MessagePosté le: 14 Mar 2008 18:56 
bonjour
Juste une petite remarque :
Un chargeur donne toujours une tension supérieure à la batterie (sinon celle-ci ne se chargerait pas), donc, vous ne devez pas travailler sur la tension, mais sur le courant.
Youenn

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MessagePosté le: 15 Mar 2008 13:00 
Bonjour,

Ce que vous dites est vrai, et, tant que la batterie n'a pas atteint sa charge maximum, (donc sa tension maximum "1,4v" max pour des NiMh sous peine de destruction), le montage lui "injecte du courant (I7 sur le schéma), mais ensuite, il bloque la tension à la valeur maximale que ne doit pas dépasser la batterie (1,4v), et tant que celle-ci n'est pas atteinte, la tension du chargeur est bien supérieure à celle de la charge! C.Q.F.D. :-]
(Il charge mes accus NiMh chez-moi depuis l'apparition de cette catégorie d'accus, avec toute satisfaction... Voir donc le proverbe sous ma signature. ;-)))
Si vous regardez mieux le schéma, vous y verrez d'ailleurs, que la partie charge est juste composée d'une diode de redressement, et d'une capa, et d'une résistance (R1) assurant la fonction de générateur de courant de charge. C'est donc bien un chargeur "classique". Le reste n'est que la protection de surcharge.

(Tel quel, le montage peut, aussi, être utilisé en alimentation régulée, mais avec beaucoup de perte. j'attends la réponse du principal intéressé, avec les caractéristique exacte de "la charge", pour lui renvoyer un schéma plus complexe mais plus efficace car avec beaucoup moins de pertes. :-])

Cordialement,
Youenn -|<-

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Le noir

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MessagePosté le: 15 Mar 2008 14:23 
Bonjour Youenn
Ma remarque ne vous était pas destinée, mais à Alex pour son système de détection par Ampli op. Auquel il devra ajouter une alimentation s’il veut vraiment opter pour un ampli op.
Bonne continuation
alex78870

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MessagePosté le: 15 Mar 2008 17:03 
Bonjour Youenn,

merci beaucoup pour ton aide, j'apercoit légèrement le bout du tunnel...Cette solution me semble compréhensible à mon niveau.
Mais j'ai quelques question sur ton montage. Je n'avais pas vu en cours les transistors mais j'ai cherché sur internet, donc maintenant j'ai compris le role de chacune des pièces de ton montage, mais une fois assemblées....je comprends moins.

Je précise le cadre de mon problème : en fait, mon schéma électrique de base est celui-ci
http://www.forum-auto.com/uploads/200601/philippe_h_1137573296_circuit_de_charge...
et je m'intérésse à la situation où l'interrupteur M/A est ouvert et avec 4 dynamos à la place de 2. J'ai donc un courant sortant des dynamos de 2A(en tout) et une tension de 6V puisque mes dynamos sont en //.

Donc j'ai déja des ponts de diodes.
1) Est ce que ton condensateur est alors encore utile? (parceque j'ai l'impression qu'il sert uniquement à lisser la tension U, c'est le cas?)

2)à quoi sert R1?

3) Donc finalement, la tension limite que je veux avoir aux bornes des accus est 4*1.2=4.8V.(plus petit que 4*1.4 pour se donner une marge) Que se passe-t-il dans le circuit quand elle est inférieure, avec ton système, pour que ca continue à charger?
Pourquoi dès que la tension des accus dépasse 5.6V, le courant n'y passe plus?
Merci beaucoup pour ton aide , c'est vraiment sympa !
alex78870

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MessagePosté le: 15 Mar 2008 19:59 
j'y pense là...la tension crée par mes dynamos n'est pas stable du tout, et c'est là que ton condensateur est utile? c'est un intermédiaire entre les dynamos et le reste du circuit qui permet de fournir au circuit une tension stable? je ne sais pas? je cherche.... merci
Youenn

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MessagePosté le: 15 Mar 2008 22:23 
Bonjour,

Ces nouvelles informations changent radicalement les données du problème, et rendent possible l'utilisation d'un ampli opérationnel!

Mon montage reste tout de même utilisable ( quoique 2 A c'est limite!... celà ) et surtout le second montage à transistors que je comptais proposer. L'avantage principal de ce second montage est sa faible chute de tension lors que la tension de charge descend à une valeur proche de la valeur max de la tension des accus.

Avant de revoir ma copie et de vous proposer deux nouveaux schémas (voir trois, le second avec AOP, et le troisième avec un cmos en découpage, si j'ai le temps...), je vais essayer de répondre à vos questions :
La capacité C1 sert effectivement à lisser la tension, même avec plusieurs dynamo en //, je vous conseille de la garder et compte tenu du courant demandé, d'en augmenter même la valeur! (car on ne peut pas exclure le cas rare ou les deux tensions des dynamos soient à zéro au même instant!)
1,2v par accus, c'est la valeur nominale des accus NiMh et CdNi, mais la valeur max en fin de charge, est de 1,4v. Si vous avez peur de les surcharger, limitez cette donnée à 1.35v.
(La valeur de décharge max étant de 0,8v par élément, je vous conseile aussi d'étudier un "montage à fenêtre" interdisant la décharge trop profonde de vos accus!... Oui, je sais, cela complique le schéma!...:-((()

La résistance R1 dans le premier schéma, dissipe la puissance générée en pure perte par la tension de charge des dynamos et celle des accus.
en diminuant cette différence, on limitera aussi les pertes.
Le meilleur rendement serait obtenu par un montage à découpage, car il permettrait de ne pas "charger" les dynamos lorsque l'on a pas besoin de leur apport en énergie.
Une autre solution alternative valable, aux deux dynamos, serait d'utiliser un moteur à courant continu.
En effet, si vous faites tourner un moteur à courant continu, il génère une tension continue parfaitement utilisable! (sans les ponts de diodes, donc 1,2v de tension est déjà gagné, à 2A cela représente tout de même 2,4 W d'économie!!!...
Si vous utilisez un moteur 12v continu, en tournant à la moitié de sa vitesse (environ, car ce n'est pas linéaire!), vous pourriez obtenir du 6v.
Pour les dynamos, d'ailleurs, c'est la même chose, la vitesse de rotation joue sur la fréquence du courant généré mais aussi sur la tension!!!
Cette valeur de 6v est donnée pour une vitesse de rotation bien précise, et peut varier dans de grandes proportions!
(C'est là où mon second montage se révèle intéressant car il permet justement de grandes variations d'entrée (+400%) pour une faible variation de la tension de sortie!(<5%) :-] )
Je vous étudie cela et vous le post dès que possible.

Je pense aussi à une chose, vous utilisez des résistances pour alimenter vos diodes, voilà encore du gaspillage d'énergie, là où je supose, vous voudriez consommer le moins possible (sinon, pourquoi remplacer des lampes par des diodes?...)
Là encore, un montage à découpage, économiserait les pertes donc l'énergie fourni par "le shadock" qui pédale! ;-)))
Il serait intéressant de connaître la consommation et la tension d'utilisation des diodes utilisée, (bien que je doive pouvoir la recalculer en fonction de votre schéma, je suis fainéant par nature!... )

à + donc...

Cordialement,
Youenn -|<-

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alex78870

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MessagePosté le: 16 Mar 2008 0:29 
chaque led nécéssite 4V et (22mA) en fonctionnement optimal
merci
alex78870

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MessagePosté le: 16 Mar 2008 0:41 
Youenn, j'ai essayé quelquechose, j'ai numérisé l'image, je peux te l'envoyer par mail? parcque je n'arrive pas à mettre d'image dans ces message de forum...merci
Youenn

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MessagePosté le: 16 Mar 2008 11:37 
Bonjour,


22mA 4v ce ne peut être que pour les LEDs blanches, les autres (les rouges) ce peut être de 20 à 50mA, mais 1,8v (environ).

Donc combien de blanches (2 sur le schémas que tu as envoyé), et combien de rouges (4 sur le même schéma), c'est exact?

Pour m'envoyer une image perso, il faut d'abord me contacter sur ce site en utilisant la fonction "messagerie privée", car il est interdit de communiquer ses coordonnées sur le forum.
Donc j'attends votre message et je vous renverrai mon e-mail.

à +

Cordialement,
Youenn -|<-

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alex78870

Nouveau membre
Inscrit le: 13 Mar 08
Messages: 9

MessagePosté le: 16 Mar 2008 16:50 
Et au fait, tu peux me dire si cette solution est plus simple ou non? parcque si c'est le cas, je m'en contenterai je crois : (mon prof m'a parlé une zener et d'un transistor monté sur sa base mais je vois pas trop) :
Faire en sorte q'une diode s'allume quand la tension des accus dépasse les 4.8V et fermer un intérupteur à la main. C'est possible ? merci pour ta patience...
Youenn

Membre actif
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MessagePosté le: 16 Mar 2008 20:18 
Bonjour,

la solution que je vous ai donnée est pas trop mal, mais elle génère des pertes, celle de la zéner sur la base du transistor nécessiterai un "Darlington, car on ne doit pas "détourner plus du dixième du courant traversant la zéner!...

le meilleurs rapport simplicité rendement est la solution N°2.
Le meilleur rendement serait le découpage (>90% de rendement!)

Je vais essayer de vous calculer tout ça... mais ne soyez pas trop pressé, car j'ai aussi d'autres passions...

A +
(J'attends votre mail privé pour pouvoir discuter plus rapidement et ne pas être obligé de calculer 5 solutions là où une seule vous suffit!...)
Cordialement,
Youenn -|<-

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Youenn

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MessagePosté le: 17 Mar 2008 10:37 
Bonjour,

Je viens de m'apercevoir que la remarque de "le noir" était parfaitement justifiée du fait de votre chois d'utiliser une batterie de 4,8v nominale!
(Je pris donc "le noir" d'accepter, ici, mes excuses publiques, les plus sincères!... :-°)
_En effet, selon votre projet vous voulez charger une batterie de 4,8v nominale (soit 5,6v impératif en fin de charge si vous voulez entretenir correctement cette batterie!) avec une dynamo de 6v nominale (quand le pédaleur est motivé pour gagner le tour de France!), la différence de tension est trop faible!!!
Déjà le pont de diode consomme 1,2 v (2 x 0,6 sur chaque diode) soit 6-1,2 = 4,8) Il est vrais que la tension crête dépassera dans ce cas les 6 volts, et que donc vous pourrez utiliser cette très légère surtension, mais elle risque d'être insuffisante pour recharger vos batteries et alimenter les LEDs!

Autre point surprenant : Selon votre schéma, vous alimentez 2 diodes blanches (22 mA x2= 44 mA) et ' diodes rouge en deux serie de 2 soit 20 mA x2 = 40 mA), vous n'avez donc besoin que d'une source de 84 mA! et non 2A comme vous le dites.

Si cette caractéristique des 2A est celle des accus, nul besoin de mettre 2 dynamos! En effet la charge des accus doit juste compenser leur décharge et entretenir leur charge minimale lorsque l'on utilise pas l'éclairage (de jour par exemple.)

Conclusion : pour charger les accus, et comme l'avait justement fait remarquer "le noir", il faut une tension bien supérieure au 4,8v des accus; je vous propose donc une solution :
1_ N'utilisez qu'une seule dynamo.(sinon, cela ne fonctionnera pas!)
2_ connectez y directement un transfo élévateur (un 2 VA 6->12v ou un 2VA 110v->220v donc de rapport 1->2 fera l'affaire!) vous obtiendrez aussi la tension suffisante pour alimenter même un montage à AOP!
3_ faites suivre par un pont de diode et une capa de 2200uF 40v,
4_ utilisez le montage que je vous ait envoyé en réglant la tension de base du transistor à 7,2v.
5_la résistance de chute R1 devra être de 56 ohms 2W (dissipés en pure perte, mais sauf à utiliser un montage à découpage, on ne peut pas faire autrement!)
6_ Le transistor devra pouvoir dissiper 1,3W (donc un 2N1711 avec petit radiateur à ailettes, devrait convenir.)

Ayant un RDV , je ne peux continuer ces calculs, je le ferais dès que possible, mais le mieux serait que nous prenions contact par téléphone, cela irait beaucoup plus vite pour moi!!!... Envoyez moi un mail privé, sur l'adresse que je vous ai fournie ce sera plus simple.

Cordialement,
Youenn -|<-

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Youenn

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MessagePosté le: 17 Mar 2008 13:43 
Re-bonjour,

Bon, cette fois je pense être parvenu à un montage (relativement) simple et efficace, puisque lorsque la Dynamo ne fournit que la moitié de sa tension nominale, le montage fonctionne toujours! (Vu le faible courant consommé par les diodes réunies (90mA), vous serez plus souvent en recharge des accus qu'en alimentation pure de l'éclairage!)
En voici le schéma (définitif pour moi! :-]) :
http://www.casimages.com/img.php?i=0803171217592651180.jpg
En changeant très légèrement la valeur de la résistance R1 par mise en // d'une résistance de valeur beaucoup plus forte, vous pourrez ajuster (diminuer) la tension maximale de l'accu en charge maximum, (et pour augmenter cette valeur, c'est en // sur R qu'il faudra mettre une résistance!)
Ce montage offre les avantages suivants :

1_ il fonctionne quelque soit la vitesse de rotation de l'unique dynamo (n'en mettez pas une second, elle compromettrait le montage inutilement!) et à partir de la moitié de sa vitesse nominale.
2_ il ne consomme plus rien (donc pas de perte) lorsque les accus sont à leur maximum et si l'interrupteur est ouvert.

3_ il alimente les LEDs et recharge les accus en les protégeant de la surcharge.
4_Il assure une tension constante sur les LEDs lorsque la dynamo fonctionne, et lorsqu'elle est arrêtée, ce sont les accus qui prennent le relais.
5_ A l'arrêt de la dynamo, et si l'interrupteur est fermé, l'éclairage continue pendant assez longtemps pour au moins avoir le temps de fumer une cigarette ou autres occupations licites ou non!(;-)))
6_ dès l'extinction des LEDs blanches, il faut ouvrir l'interrupteur afin de protéger les accus d'une décharge trop profonde. (Mais il reste tout de même de la marge, puisque ceux-ci peuvent descendre jusqu'à 4 x0,8v = 3,2v avant d'être endommagés!!!)

J'espère que ce montage vous satisfera, (moi je pense que je vais arrêter là, car c'est vous le futur Ingénieur!... Je ne suis qu'un "technicien supérieur" (même si j'ai travaillé comme ingénieur, je n'en ai pas le diplôme!) ;-)))

Tenez-nous au courant (pas plus de 12v ;-)))
D'avance merci.

Cordialement,
Youenn -|<-

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Youenn

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MessagePosté le: 17 Mar 2008 13:56 
Juste un dernier point, le transistor 2n1711, devrait être remplacé par un BD135, 137, 139 ou équivalent, avec un petit radiateur, car je viens de m'apercevoir que le 2N1711 ne tiendra pas le choc! (0,8W de dissipation maximale! :-((( )

le reste ne change pas.

Cordialement,
Youenn -|<-

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Youenn

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MessagePosté le: 17 Mar 2008 14:37 
Le montage final et mis à jour se trouve ici :
http://www.casimages.com/img.php?i=0803170139282651787.jpg
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