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Résolu

MPI: Comparateur hystérésis

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  • Matériel
Dernière réponse : dans Etudes - Travail
28 Février 2010 12:42:17

Bonjour,
J'ai à disposition le matériel suivant: http://xXFryiXx.skyrock.com
Voilà je ne suis qu'en seconde et mon professeur nous demande de réaliser un schéma d'un montage à hystérésis permettant de réguler, maintenir un bain marie à une température comprise entre 20°C et 30°C, et d'expliquer mes calculs etc... Mais nous n'avons presque fait aucun cours concernant ce sujet car il a été absent à de nombreuses reprises. Pouvez-vous m'aider svp? Je suis vraiment perdu, cela fait une semaine que je réfléchis à ce sujet sans comprendre pour autant. En cours, nous avions seulement fait le début d'une expérimentation un peu de cette sorte en cours. Nous avions d'abord réaliser un capteur de température: circuit intégré à 3 broches LM35 alimenté sous 15V; La tension de sortie du capteur varie avec sa température. La température du capteur variait entre 0° et 100°: cristallisoir de glace fondante, dispositif de chauffage au bain marie, thermomètre. La tension U0 du capteur était relativement faible donc on l'avait amplifier puis mesurait Us à l'aide d'un voltmètre à affichage numérique. Le dispositif expérimental était ainsi un montage amplificateur non inverseur de gain en tension A voisin de 10 (Je n'ai d'ailleurs pas compris ce que signifiait cela). Puis on a étalonné le thermomètre. (Je n'ai pas compris cela non plus). Et enfin on a réalisé une alarme visuelle avec ce dispositif qui permettait d'informer par un signal lumineux (DEL) que la température a atteint une valeur donnée (consigne). Il était donc nécessaire de comparer la tension Us à une tension de référence Ur liée à cette consigne.(Sauf que nous n'avions pas terminé ni étudié cette expérimentation).
Parallèlement, en cours avec le capteur de température nous avions fait un traitement mathématique, nous avons modélisé la courbe obtenue par la fonction: U(température)=a*température+b (que je trouve louche car nous avons b = 24.1 +ou-6.3 mV). La valeur du coefficient a de proportionnalité entre U(température) et la température est: a = 10.3*10^-3 d'après ce que j'ai eu le temps de noter.
Je vous serai d'une reconaissance infini.
Merci par avance,
A bientôt.

Autres pages sur : mpi comparateur hysteresis

28 Février 2010 13:12:45

Salut


Bon je te détaille le fonctionnement, mais ensuite, il faut absolument que tu ailles lire un cours sur les comparateur à hystérésis, je ne peux pas t'expliquer le principe ici


Ton capteur : c'est une sonde qui normalement délivre 10mV/°C
Donc je suis d'accord avec ton a (10.3mV/°C) , mais ton b me semble louche, normalement il devrait être proche de 0 et très inférieur à 10mV...dans la suite, je te conseille de faire b=0
http://www.national.com/mpf/LM/LM35.html

Déjà ton capteur sort des tensions faibles, par exemple, pour 10°C, il va te sortir 100mV...donc on amplifie (ce n'est pas une obligation, mais c'est + commode, ça donne de l'immunité face au bruit si l'amplificateur est proche du capteur)...maintenant, c'est comme si ton capteur délivrait 100mV/°C...pour 10°C, on aura 1V, pour 100°C on aura 10V

Maintenant, tu veux asservir la température entre 20° et 30° ce qui correspond à une tension entre 2V et 3V. Qu'est ce que ton montage doit faire ?
- Si la température mesurée devient inférieure à 2V, on chauffe pour la faire monter
- Si la température mesurée devient supérieure à 3V, on arrête de chauffer pour que le truc se refroidisse

Bref, il faut que ton comparateur hystérésis ait 2 seuil : l'un de 2V et l'autre de 3V (ces 2 seuils sont entièrement déterminés par les 2 résistances que tu mets)

Maintenant tu vas sur cette page
http://www.elektronique.fr/cours/AOP/aop-montages-de-ba...
Tu cherches comparateur à hystérésis inverseur (c'est celui qui est adapté à ton application)

Tu dois trouver R1, R2, et V0 (3 inconnues)
Tes équations sont :
Vp=3V
Vn=2V

VSATP et VSATN sont les tensions de saturations de ton AOP, donc pour un LM741 alimenté en +/-15V, on a typiquement VSATP=+14V et VSATN=-14V
http://www.datasheetcatalog.net/datasheets_pdf/L/M/7/4/...

Bref, étant donné que tu as 2 équations 3 inconnues, tu peux te fixer une valeur arbitraire pour R2 par exemple : disons R2=10kOhms

Tu résous le système et tu trouves R1 et V0

V0 est une tension qu'il faudra que tu crées, avec un diviseur de tension par exemple....


Ton montage te sortira +14V si il doit chauffer, et -14V s'il ne doit pas chauffer
m
0
l
28 Février 2010 21:04:36

D'accord j'ai résolu le système et j'ai obtenu: R1= 70/27 KOhm (mais ce n'est pas possible une résistance de cette valeur) et R1=10KOhm. De plus j'ai trouvé VO=70/27 (mais ce n'est pas non plus possible donc comment faire?). De plus, je souhaiterai que tu m'expliques plus ce qu'est qu'un VO stp car j'ai calculé cette valeur mais je ne comprends pas à quoi elle correspond, à quoi elle sert ni comment la représenter sur le schéma de mon montage.
Merci par avance,
A bientôt.
m
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28 Février 2010 21:06:02

Pardon, j'ai trouvé R1= 10/27 KOhm et non pas 70/27 KOhm.
m
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28 Février 2010 21:35:43

Salut

Tes valeurs sont correctes ;) 

Citation :
R1= 70/27 KOhm (mais ce n'est pas possible une résistance de cette valeur)

Ça fait dans les 370 Ohms, donc tu prends la valeur normalisée la + proche qui est 330 Ohms

Il se trouve que là, R1 est un peu faiblarde ce qui veut dire que ton montage va consommer du courant pour rien (même si ces valeurs sont très bien)

On choisira par exemple R2=220kOhms et R1=10/27*22 = 8.14kOhms (8.2 kOhms qui est la + proche valeur normalisée)

Ensuite ton V0 est de 2.59V, pour le crée, il te suffit de faire un pont résistif avec l'alimentation de 15V

La méthode que je conseillerais c'est d'utiliser une diode zener de 4.7V et de mettre un potard en parallèle pour stabiliser la valeur.

Je te mets l'allure du montage


La zener est de 4.7V
le potard d'environ 10kOhms peut etre remplacé par un pont résistif (son but est de créer le V0=2.59V) sur R1.
la résistance au dessus de la zener sera d'environ 680 Ohms afin de générer un courant de 15mA dans la zener (si c'est une 0.5W)...valeur à adapter en fonction de la zener utilisée....On applique la sortie de l'ampli après capteur sur l'entrée "moins" de l'AOP.
m
0
l
28 Février 2010 23:26:15

Je ne comprends pas ce que tu expliques avec le potard ni ce qu'est qu'une zener. Nous n'avons jamais utilisé ce matériel en cours. Est-il possible de créer mon VO de 2.59V avec d'autres montages comme le pont diviseur? Si oui, peux-tu m'expliquer comment il faut faire, les résistances à choisir et l'allure du montage stp?
Merci énormément,
A bientôt.
m
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1 Mars 2010 19:52:54

OK..désolé pour la zener (je ne connais pas le programme de MPI), oublie la dans ce cas
Pour ta culture, c'est une diode qu'on branche à l'envers et qui assure à ses bornes une tension bien fixe : par exemple 4.7V...Si on la monte correctement, tu pourras faire varier ta tension d'alim entre 8 et 15V que ta tension de zener restera bien stable autour de 4.7v...ça rend le comportement du montage indépendant de la tension d'alim (par exemple, on ne veut pas que les caractéristiques changent lorsqu'une pile se décharge)


Tu mets 2 résistances en série avec le 15V
Si on note R1 celle qui touche la masse, et R2 celle qui touche le +15V

Il faut que 2.59=R1/(R1+R2)*15
1 équation, 2 inconnues...comme d'hab, tu choisis R1=10 kOhms par exemple et tu en déduis R2
Le 2.59V sera entre les 2 résistances, il ne te reste qu'à le relier sur le comparateur
Si tu veux, mets le montage complet avec ttes les valeurs en image et je te corrigerai


Je te conseille de relire le cours sur les ponts diviseurs, et les montage à comparateur. Franchement c'est très facile à comprendre. Prends toi 1h ou 2h, et tu verras que tout ce que j'ai dit dans cette discussion est très simple à comprendre.
m
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1 Mars 2010 22:18:00

J'ai obtenu R1=10KOhms et R2=48.3 mais je ne suis pas sur. Le pont diviseur que j'obtiens est-il conforme à celui que j'ai réalisé: http://xXFryiXx.skyrock.com ? Ou les résistances ne sont pas mises dans le bon ordre, faut-il que j'y rajouter quelque chose de plus car sur le pont diviseur suivant: http://pagesperso-orange.fr/daniel.robert9/Digit/images... , il y a placé un "Buffer" je ne sais pas ce que c'est, nous n'avons jamais utiliser cela? Ainsi, le montage à réaliser est celui que l'on obtient en reliant le montage du capteur de température au montage du thermomètre et la tension de sortie Us du thermomètre est reliée au pont diviseur, que l'on relie au comparateur à hystérésis. De plus, je souhaiterais savoir comment les LED doivent-elles être installées sur mon comparateur à hystérésis?
Je te remercies énormément,
A bientôt.
PS: j'ai relu mon cours avec le peu de temps que j'avais et grâce à ton aide j'ai pu comprendre beaucoup de choses qui m'étaient incompréhensibles en écoutant les cours mon professeur.
m
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Meilleure solution

2 Mars 2010 18:22:05

Salut

Citation :
J'ai obtenu R1=10KOhms et R2=48.3

En prenant ton schéma on trouve R2=10 kOhms et R1=47.9k Ohms. La tension Ue, c'est le +15V de l'alimentation.
Citation :
il y a placé un "Buffer" je ne sais pas ce que c'est, nous n'avons jamais utiliser cela?

Oublie le buffer pour l'instant, chaque chose en son temps, en plus ici tu n'en as pas besoin.

L'allure générale de ton montage est la suivante : j'ai regroupé le capteur + ampli dans un même bloc par flemme, mais tu comprends le principe.
LE pond diviseur attaque la résistance reliée à l'entrée + du comparateur ce qui permet de mettre du 2.59V sur l'entrée + (car en fait la chute de tension dans la résistance qui suit le pont est très très faible, c'est une propriété des entrées des AOP...je ne m'étalerai pas là dessus).
Lorsqu'il faut chauffer, il sort +15V, en fait c'est plutôt +13.5V/14V à cause de la tension de déchet de l'AOP, mais passons (n'oublie pas de relier aussi cette sortie vers la commande du chauffage...sinon ça ne risque pas de marcher) et donc permet d'allumer la LED via la résistance de 820 Ohms. En effet dans une LED classique, il faut que le courant soit de 20mA et sa chute de tension sera alors de 2V environ ce qui fait que la résistance aura 13V à ses bornes...Pour avoir 20mA il faut que R=U/I=13/0.020 qui est proche de 820 Ohms (après tu peux prendre 680 Ohms, 1000 Ohms, ça ne sera pas un gros souci, du moment que tu respectes cet ordre de grandeur)

Lorsqu'il n'est pas nécessaire de chauffer, le montage te sort du -15V (en fait c'est plutôt -13.5/-14V) et donc comme une LED est unidirectionnelle (il faut que sa tension d'anode soit supérieure à sa tension de cathode pour s'allumer) elle ne s'allumera pas, et j'imagine que la commande de chauffage ne fonctionnera pas si on lui applique une tension négative

PS : si tu ne sais pas comment mettre en route le chauffage automatiquement ce n'est pas grave, tu n'auras qu'à allumer manuellement lorsque la LED s'allume et l'éteindre quand elle s'éteint.



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2 Mars 2010 22:15:50

Meilleure réponse sélectionnée par DryDragon.
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