Ballon Air Chaud Solaire de 4 mètres.

Projet Soupape pour régulation de l'altitude : 

5. Carte moteur, commande par leds et opto-coupleurs :

L'utilisation des composants opto-coupleur permet un isolement total entre la partie électronique de commande très sensible car il y a au départ un microcontrôleur et la partie puissance avec le moteur qui est susceptible de générer des parasites dans les fils comme des surtensions (rupture des courants de bobines du moteur aux balais). La transmission de l'information se fait par un rayon lumineux à l'intérieur de l'opto coupleur. Cette information est du type TOUT ou RIEN. 

Du coté de la commande des Leds, la tension Vm est appliquée entre l'entrée et le point masse 0V de l'alimentation. Si elle est positive, seule les diodes d1 et d3 sont passantes, les transistors T1 et T3 conduisent et le moteur tourne dans un sens.

Si elle est négative, seule les diodes d2 et d4 conduisent, les transistors T2 et T4 conduisent et le moteur tourne dans l'autre sens. 

L'avantage de ce montage est qu'il ne peut pas y avoir d'incident ou court-circuit entre les transistors T1 et T4 ou T2 et T3. C'est une énorme sécurité qu'on ne peut pas négliger vu la nécessité d'une fiabilité de la soupape. 

6. Mais comment fonctionnent la diode et le transistor :

Un circuit diode peut se calculer facilement avec la loi d'ohm : 

+ U - Ur - Ud = 0       + U - R . Id - Ud = 0

Comme U, Id et Ud sont connus ou choisis, reste à calculer R. Cette résistance sert à limiter le courant qui passe par la diode à une valeur correcte comprise entre 0 et la valeur maximale de destruction Idmaxi. Voir la caractéristique de la diode utilisée, il faut choisir Id nominal, d'où  :

R =   ( U - Ud ) / Id

Un circuit à transistor peut se calculer aussi facilement mais il y a deux mailles :

maille base/émetteur  :    +U - Ur1 - Vbe = 0     +U - R1. Ib - Vbe = 0

R1 = ( U - Vbe ) / Ib

Il existe une diode entre base et émetteur, et deux diodes entre collecteur et émetteur, il faut choisir les points de fonctionnement 1 et 2. Voir la caractéristique du transistor utilisé.

Pour Ib = 0 : c'est le point 1, le transistor est dit "bloqué". 

Vce = U et  Ic = O

Pour Ib = valeur choisie en fonction de R1 : c'est le point 2, transistor "passant". 

Vce = 0  et   Ic =  valeur choisie en fonction de R2.

Le fonctionnement du transistor est semblable à celui d'un interrupteur, commandé non plus manuelle mais électronique par le courant de base.

on peut écrire du coté collecteur : 

maille collecteur/émetteur :    + U - Ur2 - Vce = 0     +U - R2. Ic - Vce = 0

R2  =  ( U - Vce ) / Ic   

Deux utilisations possibles  par le transistor en commutation : 

--- R2 est la charge à alimenter et le transistor est l'interrupteur.

--- La tension Vce varie de  0  à  +U  suivant la commande par la base Ib. On peut utiliser le transistor en interrupteur, sans brancher R2, c'est le montage à collecteur ouvert dans les versions en circuits intégrés. On peut alimenter un autre transistor, ou court-circuiter un montage ou un condensateur par exemple. 

La diode de l'opto-coupleur doit être protégée par une résistance de limitation de courant, la bobine du relais doit avoir une diode à ses bornes, pour éliminer les surtensions au moment de la coupure du courant alimentant cette bobine. Le transistor de l'opto-coupleur est unidirectionnel, le contact du relais ne l'est pas.

Le relais a des inconvénients majeurs, sa bobine (lourde) à alimenter, les rebondissements du contact qui génèrent des microcoupures, l'arc électrique au moment de l'ouverture du contact, la lenteur des commutations (<50 Hz), l'usure mécanique et électrique des pastilles de contact, présence d'un champ magnétique...