Le circuit imprimé envisagé regroupe les deux générateurs de courant ainsi qu’un pont redresseur et un condensateur de filtrage. Il suffit d’alimenter sous 20 V alternatif environ.

Le radiateur est en grisé sur l’image, la zone pointillée correspondant à son emprise sur le circuit imprimé..

Si la charge est un court-circuit (R=0) pas de problème le générateur délivre son courant de 200 mA. Si R augmente le générateur assure le même débit en courant dans une certaine limite au-delà de laquelle il ne peut plus suivre. Supposons que la chute de tension dans le circuit intégré soit de 3 V dans le pire des cas. Pour avoir un courant de 200 mA sur une charge de 113,4 Ω, il faut disposer d’une tension de U = 113,4 x 0,2 = 22,7 V. Si l’on ajoute 3 V de chute dans le LM317 et les 1,25 V de la tension de référence, on trouve que la tension d’alimentation doit être au moins de 22,7 + 3 + 1,25 = 26,95 ≈27 V.

La résistance de 6,25 Ω doit avoir une puissance de 1,25 x 0,2 = 0,25 W. Il faut donc au moins une résistance quart de watt.

La puissance dissipée dans le LM317 est au pire de 0,2 x 22,7 = 4,54 W. Un radiateur est donc nécessaire.


Calcul approximatif du radiateur thermique pour le LM317.


La puissance dissipée par un radiateur est relié à la différence de température par la formule :

Pd = (T– Tamb)/(Rj + Rrad)

Pd est la puissance que l’on souhaite dissiper, Tj la température maximum de la jonction du composant, Ta la température ambiante, Rj la résistance thermique jonction-boîtier et Rrad la résistance thermique du radiateur. Il faudrait ajouter d’autres résistances thermiques qui s’ajoutent comme celle entre le boîtier et le radiateur. On va la supposer négligeable ici.


On veut dissiper au pire 5 W. Le constructeur donne T= 125°C et Rj  = 5°C/W. Si on prend une température ambiante de 25 °C on trouve :

Rrad = ((Tj-Tamb)/Pd ) – Rj

Soit  Rrad = (125 – 25)/5 – 5 = 15°C/W


Si l’on utilise un seul radiateur pour les deux montages identiques, il devra avoir une résistance thermique au plus de :

Rrad = (125 – 25)/10 – 2,5 = 7,5°C/W


On trouve facilement des radiateurs donnant cette performance sans pour autant mettre des monstres. Voir par exemple ce catalogue ou le site de vente de Sélectronic.


Réalisation


Afin d’ajuster le courant avec précision à la valeur de 200 mA, au lieu d’une résistance de 6,25 Ω on peut mettre une résistance ajustable en parallèle sur une résistance de 10 Ω.

Nous avons en réserve des résistances assez puissantes de 10 Ω.

La résistance équivalente à 6,25 Ω en mettant R et R2 = 10 Ω en parallèle répond à la formule :


1/6,25 = 1/10 + 1/R

Ce qui donne R = 1/(1/10 – 1/6,25) = 16,67 Ω

Nous avons en réserve deux résistances ajustables de 56 Ω bobinées.

Avec une résistance ajustable de 56 Ω on peut régler avec précision le courant à 200 mA.

Les essais confirment la théorie : la résistance réglée sur une position intermédiaire permet d’obtenir 200 mA sans difficulté, avec une certaine plage où le courant reste stable. Il est possible de monter le courant à 220 mA ou au contraire de le faire baisser vers 190 mA si besoin était.

La photo en tête d’article montre les différents composants réunis (tous de récupération !). Le radiateur thermique fais 80 mm de long sur 65 mm de haut avec des ailettes de 35 mm ou 18 mm.  J’évalue sa résistance thermique, par comparaison à des radiateurs du commerce, à 4°C/W ce qui donne une certaine marge de sécurité. Les essais ont confirmé ces calculs et l’échauffement du circuit reste modéré, même en court-circuit.

Il reste encore à faire fonctionner le système en vrai grandeur sur un nombre de moteurs important. Il me faut à présent installer les moteurs sur le réseau !

Le circuit imprimé côté cuivre

Le montage volant pour les essais. Un vieux transfo me donne une gamme de tensions alternatives de 5 V à 25 V. Un seul des deux circuits générateur de courant a été monté. Le radiateur accueille les deux LM317.

Visualisation de la tension d’alimentation. Avec 1000µF des ondulations résiduelles à 100 Hz subsistent bien évidemment. Mais est-ce vraiment gênant ? Le régulateur donne de toute façon un courant bien régulier à 200 mA.