Edu-009 (Franc.s).cdr
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1. MODULES EDUGCATIFS Pour l ENSEIGNEMENT et la PRATIQUE de l ELECTRONIQUE www cebek com QUELLE e E DU 009 Sources d alimentation lin aires MMNNASRRERRENN RE CRNRNRENSENERNNNEN _ A a A Hz CZ Z P Z x e mn E e L Edu 009 d crit le proc d de conversion du signal alterne du secteur en une o tension continue et sp cifique de sortie en utilisant des r gulateurs de tension fixes et variables En appliquant la famille 78XX et LM3 17 les diff rents param tres auxquels la source d alimentation doit r pondre dans le proc d de r gulation sont num r s dans trois le ons pratiques Le manuel technique d origine du fabricant est inclus il aidera l l ve se familiariser Le on pratique 0 D finition de la source d alimentation parties qui la constituent et description des diff rents l ments qui la composent Le on pratique l Source d alimentation de 5 V D C A travers le r gulateur LM7805 Tension de dropout tension de ripple tension apr s le r gulateur e Le on pratique 2 Source d alimentation de 9 V D C Bas e sur le r gulateur LM7809 Comparative par rapport la le on pratique ant rieure et tension de ripple Le on pratique 3 Source d alimentation variable en utilisant le r gulateur LM3 17 Fonction des condensateurs de filtre et conception de l ajustement de tension E D U 009 eSources d Alimentation lin aires A Garantie et Con2. Sources d Alimentation lin aires e Le on pratique 3 Source d alimentation variable Dans les r gulateurs de type variable les plus utilis s sont les mod les LM3 17 et Lm337 sans augmenter le nombre de pins permettant l ajustement externe de la tension de sortie par l interm diaire du calcul des r sistances de configuration La le on pratique monte le LM317 avec le m me 2 bre d i bole l i O v nombre de pins et un symbole e ectrique Q hs i pu similaire mais avec une assignation de ox configuration de pins diff rente de la N le 9 ajustement Simbole famille 78XX Bien qu il existe d autres gt g sortie E moul s celui du sch ma est le plus e La le on pratique 3 compare le r sultat pratique du calcul des r sistances dans l ajustement de la tension de sortie Il faut commencer l exercice en pla ant un voltm tre de D C entre les pointes tests TP3A et TP3B o l on pourra visualiser la valeur de la tension de sortie de la source d alimentation AC1 O c9 470uF 25V Sch ma lectrique de la Le on pratique 3 La conception de la partie du r gulateur dans une source d alimentation fixe ou variable doit maintenir deux condensateurs de d connexion l entr e et la sortie du r gulateur Tous deux sont n cessaires pour viter l inductance caus e par le filtre capacitif Dans la le on pratique C10 et CI I r alisent cette fonction Normaleme
3. SPAIN e R glementation et Identification des El ments de la s rie EDU Pour faciliter une identification rapide et une r glementation unique pour les diff rentes le ons pratiques et circuits des modules ducatifs Cebek tous les l ments communs r pondent un code de couleur ou une forme les lectures des param tres relatifs la le on pratique Selon sa couleur il indiquera que le Test Point TP est connect au positif ou au n gatif du circuit lecture de courant de tension charge etc TP circuit TP circuit TP Tension TP Courant Test Point TP Il permet de connecter les pointes de l oscilloscope ou du multim tre pour r aliser Y Rouge Noir Jaune Bleu TP Sans courant ou TP AC Blanc Commutateur Interrupteur Selon la couleur du capuchon vous contr lerez le voltage le courant ou f l alimentation f x f f fi f Alimentation Courant Tension Logique Rouge Bleu aune ert Jumper Point important Il permet de fermer ou Point important rappel ou partie d ouvrir un signal ou circuit m moriser g EE QE E E EDU 009 a E D U 009 eSources d Alimentation lin aires Avant de commencer Avant de commencer une le on pratique il est important de lire attentivement son manuel d instructions et les indications correspondantes R alisez correctement les connexions au niveau des points de contact indiqu s
4. et les bobinages du transformateur De fa on pratique la r sistance du bobinage peut s obtenir par l interm diaire d un ohmm tre et celle du pont rectificateur en divisant la valeur Vf entre IF que vous trouverez dans le manuel du fabriquant Lors de la conception vous devrez vous assurer que le courant de surcharge produit ne d passe jamais la limite de courant nominal du pont rectificateur Intervenant le dessinateur sur la capacit du condensateur et ou la puissance du pont rectificateur s lectionn R gulateur La fonction du r gulateur est de fournir un niveau d termin de tension et Filtre Capacitif Courant de surcharge lc V gt lovf 2 Frz x C Rth lovf Courant de surcharge Rth R Th venin Vrz V ripple Ilc Courant charge max Vrz V V Secondaire Frz fr quence ripple fr quence ligne C Condensateur E D U 009 eSources d Alimentation lin aires a Conceptos previos continuaci n 2 de soumettre le signal obtenu apr s le condensateur un filtrage d finitif qui r duira drastiquement le ripple et fournira alors une tension compl tement continue Les r gulateurs disponibles sous diff rents transfo moul s et normalement avec une configuration de trois pins maximum fournissent une tension et un courant de sortie que le fabriquant limite pour chaque mod le De plus ils disposent d une limitation de courant d une protection thermique etc Parmi les param tres les
5. evra tre connect le transformateur Remarque Le fusible du circuit est de 3 A Connecteur jpm Connecteur femele m le Sorties Les bornes de sortie admettent une section max de 2 5 mm Le c ble se fixe par pression et non pas l aide d un tournevis Le proc d se r alise en poussant l extr mit du piston de la borne vers le bas ainsi l espace s ouvrira pour loger le conducteur Apr s avoir enti rement introduit ce dernier et une fois le piston lib r le conducteur restera fix et en contact lectrique avec le circuit H Etape 2 Etape lI R ad d i WVE E D U 009 Sources d Alimentation lin aires e Mat riel n cessaire Vous n aurez besoin d aucun mat riel ni de composants additionnels pour exp rimenter avec ce module Il suffira des instruments de mesure n cessaires pour pouvoir obtenir et comparer les valeurs des le ons pratiques et le transformateur d alimentation Pour ce module vous aurez besoin d un oscilloscope d un ou plusieurs canaux Si vous disposez d un voltm tre vous pourrez aussi l utiliser mais vous ne pourrez pas appr cier diff rents r sultats des signaux du courant alterne Bibliographie Principes de l Electronique E McGraw Hill Auteur Albert Paul Malvino Sur Google 7812 National LM317 National e Concepts pr alables Une source d alimentation se d finit comme un circuit qui fournit une tension stabilis e et constante pou
6. is e cependant si on rajoute le condensateur ad quat du fait de la charge d charge du composant celui ci emp che que la tension ne se r duise en dessous d un niveau d termin Sur le sch ma on observe mieux comment le signal apr s le condensateur se convertit en une tension presque continue avec la forme caract ristique de dents de scie Le calcul du condensateur doit se baser sur l quilibre d termin par le courant de surcharge et le courant nominal du pont rectificateur Le courant de surcharge est celui qui se produit lorsque le condensateur se trouve initialement d charg se comportant alors comme un court circuit momentan Plus la capacit du condensateur sera grande plus le temps que demeurera le courant de surcharge haut niveau sera long pouvant requ rir plus d un cycle de travail et donc exc der les limites du courant nominal du pont rectificateur Il est important de ne pas oublier que cycle 20 msec 1 50 Hz D un autre c t plus la capacit du condensateur est importante plus la r ponse de ripple sera bonne apr s le filtrage Normalement l quilibre s tablit selon la r gle du10 c est dire que le calcul du condensateur restera circonscrit obtenir une tension de ripple de cr te cr te gale 10 de la tension cr te cr te du secondaire La formule pour calculer le courant de surcharge requiert une valeur de la r sistance de th venin Rth form e par la r sistance des diodes
7. nt leur valeur est de 100nF bien que certains fabricants recommandent le condensateur de l entr e de 220nF L ajustement de la tension de sortie dans le r gulateur s obtient gr ce au calcul des deux r sistances de contr le R3 doit assurer le courant d entr e dans le pin d ajustement Le fabricant lui m me recommande la valeur pour le LM3 17 de 220 ohms La r sistance RVI peut tre fixe ou variable pour ajuster la tension entre deux valeurs d termin es et leur valeur s obtient en appliquant la formule de calcul de la tension de sortie Calcul Tension de sortie VOEN SOE R3 Rv1 A Vref V R f rence fabricant Vo Vref x R3 ladj x Rv1 ladj I pin d ajustement fabricant ladj et Vref sont des param tres que donne le fabricant pour le LM317 1 25 V et 50uA respectivement En faisant tourner l axe de RVI le voltm tre enregistrera le changement de la tension de sortie produite par le changement de valeur de la r sistance
8. o 15A Regulaci n de carga 250 MA lp lt 50mMA GMA lo 1A OC TE 125 C DropoutVotags T 25 C lour 14 A prat Fassane 1 4 Shit C iul Inet 1 37E css O at nrt T in Aya ane TON yp YDE TE 430 r nE tVe tage Aie dt ten TEE E ae en MIE den Tension de Dropout C est la tension d entr e minimale n cessaire pour assurer le fonctionnement du r gulateur Dans les 78XX et Lm317 dropout 2 V Dans le le on pratique 2 par exemple 7805 la tension d entr e au r gulateur devra tre d au moins 7 V a Le n pratique 0 Circuit d entr e commune L EDU 009 est divis e en trois sources d alimentation qui partagent la m me tension d entr e le m me fusible et interrupteur bien que la masse soit diff rente Placez un canal d oscilloscope entre les pointes tests TPOA et TPOB L ajustement de l oscilloscope peut se configurer sur une base de temps de 2 ms et s ajuster une ouverture de 5 ou 10 V div AC L oscilloscope indiquera le signal de sortie du transformateur l entr e commune AC aux trois sources d alimentation avant d tre rectifi et r gul p 5 Sd x Les r gulateurs int gr s peuvent se diviser en deux classes selon le type de sortie fixe ou variable Ceux de type fixe fournissent une tension dont la valeur est d termin e et tablie d origine pouvant tre positive ou n gative selon le mod le Parmi les Vi Vo r gulateurs fixes
9. ou d un autre et pour les param tres post rieurs de la source d alimentation Quelques mod les de transformateurs comme ceux sous capsules offrent la valeur de la tension de sortie en VA volts par amp re Par exemple u transformateur de 24 VA fournira 24V 1 A mais si la consommation est de 2 A la tension fournie sera de 12 V Rectification Du fait de son importance et de son extension le proc d de rectification est d taill de pr cis ment dans le module EDU 006 e La rectification se produit lorsqu il y a une inversion du demi cycle n gatif du signal alterne sur le demi cycle positif en dupliquant sa fr quence Avec quatre diodes connect es en maille cette m thode d passe les autres configurations de diodes dont le rendement est moindre et on le nomme pont EE QE E E EDU 009 Wa E D U 009 Sources d Alimentation lin aires Concepts pr alables suite rectificateur Cf Sch mas des le ons pratiques Le secteur industriel classifie cette configuration comme composant en standardisant et en classant de mani re basique les diff rents mod les selon le courant maximum de circulation Signal Rectifi Sans condensateur 0 180 Axe vertical d plac pour comparative D Filtre capacitif Le signal obtenu apr s le pont rectificateur est une tension poussante encore loign e d une tension quelque peu stabil
10. plus d terminants dans une source d alimentation on retrouve la R gulation pour charge et la R gulation de Secteur La r gulation pour charge indique l alt ration de la valeur de la tension dans la charge qui se produit selon la demande de consommation de celle ci La r gulation de secteur indique le pourcentage d alt ration qui se produit dans la tension de la charge par rapport la fluctuation de la valeur minimale et maximale du secteur Les fabricants de certains mod les communiquent les deux param tres en forme de rang selon les conditions de la charge et du secteur Comme le montrent les caract ristiques du composant le 7805 contemple une r gulation de charge de 10 mV pour un courant de charge de 5 mA 1 5 A La r gulation de secteur 3 mV pour une tension d entr e de 17 5 30 V Electrical Characteristles LM7BXXC note ner eT 280 ir pa nheraler entes Diutpui Yeltage sv Input Voltage unless otherwlee neted 10 Symbol Parameter Ceondlilone Min Typ Max Ltt otage 1 P TAA TA A z4 b bd DE Fi r Ter M a a M st PT SN El Line Aoquiaton S 2C 3 50 4 120 4 150 Regulaci n de red 7 Vin 25 145 lt Vin lt 30 17 5 lt Vin lt 30 50 120 150 ES Vin 20 15 S Ve lt 27 185 Viy 30 EDU 003 150 25 SVNs 20 146 Vin lt 27 077 SYNS 30 DC STI 125C 25 60 75 AVIN E lt Vn lt 17 15V lt 22 20 lt Viy lt 28 Load Aeulation 5mA lt l
11. positifs se d tache la famille 78XX o XX indique la valeur de Vue frontale 78XX 79XX TA la tension de sortie fixe 5 V dans le 7805 A i Symbole 12 V dans le 7812 etc Le m me type de rie lectrique famille 79XX fournit des tensions e La le on pratique a pour but de visualiser l effet du r gulateur 7805 et 7905 sur le signal provenant du pont rectificateur et le filtre capacitif AC1 TP1A O Test Point 5 VDC C1 470uF 25V Sch ma Electrique de la Le on pratique 1 moni Appliquez le canal de l oscilloscope entre le pin d entr e du 7805 par rapport au pin central masse Le canal 2 doit s appliquer entre les pointes tests Tpl ou Tp2 selon la le on pratique L ajustement de l oscilloscope demeurera en visualisation double base de temps s lectionn e en 2 msec et 0 2 V div C A dans le canal avec 5 mV div C A dans le canal 2 Le signal du premier canal indiquera le ripple de tension avant le r gulateur approximativement de 240mV vide apr s celui ci canal 2 le ripple aura disparu et ACI TP2A Q Test Point 9 VDC Sch ma Electrique de la Le on pratique 2 Test Point sera de l ordre de 0 2 mV pag 18 Si la m me lecture se r alise dans le 7809 le r sultat sera pratiquement gal puisque toute la famille 78XX fournit une r ponse similaire Le r sultat variera seulement si l on applique une charge aux sources d alimentation E D U 00 9
12. r le courant requis par la charge Normalement la source d alimentation part de la connexion du secteur lectrique et doit assurer la fin un approvisionnement en flux lectrique concret de basse tension pour le dispositif connect Le proc d pour convertir un signal de secteur A C en un signal D C de basse tension stabilis e peut se diviser en diff rents blocs chacun d eux r alise une fonction sp cifique et par cons quent requiert des sp cificit s techniques particuli res Sch ma en blocs d une source d alimentation Filt Reduction Rectification sr R gulateur EDU 003 Signal stabilis basse tension Signal de Secteur 230V e R duction Le premier l ment qui intervient dans la conception de la source d alimentation est le transformateur qui r alise les fonctions de r ducteur de la tension de secteur une valeur tr s inf rieure Sur le march il existe une infinit de mod les avec des tensions de sorties diff rentes D la perte de puissance un transformateur ne fournit pas toujours la m me tension car il d pend de la charge appliqu e Dans le manuel technique le fabriquant sp cifie la tension fournie par le secondaire pour un niveau de consommation d termin et la tension du secondaire vide La marge entre les deux valeurs et le courant que le transformateur doit permettre de circuler seront les l ments de base pour la s lection d un l ment
13. sid rations Les modules Educatifs Cebek de la s rie EDU pr sentent plusieurs le ons pratiques pour analyser exp rimenter et apprendre les connaissances de base sur le th me en question Leur fonction n est cependant pas de faire un mini cours sur chaque mati re mais de compl menter de servir de base et de permettre l exp rimentation sur le mat riel th orique du professeur Pour cette raison nous recommandons l utilisation des modules EDU sous la supervision et l attention de l enseignant Cebek n offre pas de service de consultations en ce qui concerne la th orie ou les principes de fonctionnement concernant le sujet trait par le module Il offre seulement une assistance technique relatives aux questions ou aux probl mes manant du fonctionnement intrins que du circuit Tous les modules Cebek de la s rie EDU b n ficient d une garantie totale de 3 ans en composants et main d uvre Les pannes ou dommages d des causes externes au circuit des connexions erron es ou une installation ou un fonctionnement non sp cifi s dans la documentation du module ne seront pas couverts par la garantie il en sera de m me pour toutes erreurs de manipulations Pour tout probl me il faudra pr senter la facture d achat de l appareil Pour contacter le d partement technique envoyez un message sat cebek com ou un fax au N 34 93 432 29 95 ou encore un courrier l adresse suivante CEBEK c Quetzal 17 21 08014 Barcelona
14. sinon les mesures qui d pendent de ces connexions seront confuses ou incorrectes Ne pas r aliser ni court circuiter des connexions non sp cifi es dans les instructions car le circuit pourrait tre endommag Si la led de l alimentation PWR ne s allume pas ou si sa fonction cesse soudainement d connectez vite l alimentation du dispositif et v rifiez qu il ne se produise aucun court circuit ainsi que l tat du fusible Bien que les le ons d crites puissent se r aliser en suivant les indications du manuel nous vous recommandons la supervision d un enseignant pouvant vous conseiller et vous apporter une aide sur les concepts d crits Dans le circuit chaque le on pratique sera d limit e par un rectangle avec le num ro correspondant Une ou plusieurs exp rimentations seront d crites sur cette le on Alimentation du module Le module s alimente avec une tension de 12 VA C Il faut utiliser un transformateur avec cette tension dans le secondaire et un courant d au moins 3A L alimentation du circuit se r alise uniquement par l interm diaire du connecteur m le de la plaque il ne faudra pas injecter de signal sur aucun autre terminal du circuit Une fois aliment le circuit fournit les tensions n cessaires pour exp rimenter partir de chaque le on pratique Pour la connexion de l alimentation le module inclut un c ble avec un connecteur m le une extr mit et les fils nus l autre extr mit auxquels d
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