Régulation de température avec PID

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21/01/2020, 20h10
nlbmoi

Régulation de température avec PID

Bonsoir,

Pour les besoins d'une expérience (propagation de la chaleur dans une barre), je dois mettre une source chaude à une extrémité d'une barre métallique : pour cela, j'ai mis une résistance. Le problème est qu'en l'alimentant en permanence, je n'obtiens jamais de température constante or j'ai besoin que la source chaude soit à une température constante, il me faut donc une régulation de la température.
Je pensais utiliser une carte arduino avec un capteur de température (par exemple LM35) comme circuit de mesure et dans le circuit de régulation un relais qui commande le générateur d'alimentation de la résistance.
Pour améliorer la régulation de la température, j'ai vu qu'il était possible d'utiliser un PID mais je n'ai jamais utilisé un tel dispositif : de ce que j'ai pu glaner comme information, une bibliothèque PID permet de le mettre en oeuvre avec un Arduino.
D'emblée, j'ai quelques questions qui me viennent à l'esprit :
- comment le résultat peut être transmis au relais ?
- comment faire pour déterminer les meilleurs paramètres (Kp, Ki et Kd) ?

Merci pour votre retour
25/01/2020, 21h03
f-leb

Salut,

La loi de commande pourrait être le pourcentage de temps où le relais est fermé sur une période fixe (par exemple, 1 minute).

Il existe des bibliothèques, mais si le système est lent, un simple correcteur P devrait déjà donner de bons résultats et reste facile à programmer.
10/02/2020, 16h10
nlbmoi

Bonjour

Je reviens sur mon problème après l'avoir laissé un peu de côté.
J'ai essayé dans un premier temps une régulation par hystérésis mais qui ne me donne pas une régulation suffisamment bonne pour mon utilisation.
Par rapport à la réponse, je ne comprends pas comment je pourrais utiliser comme loi de commande le pourcentage de temps où le relais est fermé pendant une période fixe ou plus exactement comment je programme un pourcentage de temps car les seuls exemples que j'ai trouvé dans la régulation de type PID (notamment le fichier exemple fourni avec la bibliothèque PID_v1) est (puisque j'utilise un relais pour alimenter ou non la résistance chauffante) une instruction du type

Code:

digitalWrite(RELAY_PIN, LOW)

.

Merci pour l'aide.
10/02/2020, 21h57
f-leb

Salut,

Tu ne peux pas faire une régulation avec une commande qui vaut seulement HIGH ou LOW.

Exemple en pseudo-code, sans doute à améliorer :

Citation:

Boucle infinie
....erreur = consigne - température réelle
....Si erreur>0 // il faut chauffer
........duree_activation = Kp*Erreur + Ki*integrale_erreur + Kd*derivée_erreur
........Si duree_activation > 60
............duree_activation = 60
........Sinon si duree_activation <0
............duree_activation = 0
....Sinon
........duree_activation = 0

....Si duree_activation > 0
........Activer_relais = Vrai //activer le relais==>chauffage allumé
........temporiser(duree_activation)
........Activer_relais = Faux //couper le chauffage
........temporiser(60 - duree_activation)
....Sinon
........temporiser(60) // on temporise 1min chauffage coupé.
Fin boucle infinie
10/02/2020, 22h33
nlbmoi

La temporisation de 60 secondes est arbitraire ?
10/02/2020, 22h42
f-leb

Oui, 60s ce n'est qu'un exemple. Trop court et ton relais "clignote", trop long et le système n'est pas assez réactif, cela dépend de l'inertie de ton système.

Salut

J'ai essayé de mettre en oeuvre ta proposition avec le code suivant

Code:

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65
//chargement des librairires nécessaires
#include <OneWire.h>
#include <DallasTemperature.h>
#include <PID_v1.h>
 
 
//définition des constantes du programme
const unsigned long baud = 115200; //débit de la liaison série
#define ONE_WIRE_BUS  7  //#define PIN_INPUT 0
 
 
//déclaration de l'objet one wire qui permet de gérer le bus one wire
OneWire oneWire(ONE_WIRE_BUS);
DallasTemperature sensors(&oneWire);
 
//température de consigne
const double tempConsigne = 50 ; //Setpoint
 
double temperature, duree_activation;
 
//broche connexion relais
byte relais = 2; //#define PIN_OUTPUT 3
 
//Specify the links and initial tuning parameters
double Kp = 50, Ki = 0, Kd = 0;
PID myPID(&temperature, &duree_activation, &tempConsigne, Kp, Ki, Kd, DIRECT);
 
void setup()
{
  Serial.begin(baud);
  pinMode(relais, OUTPUT);
  sensors.begin();
 
  //turn the PID on
  myPID.SetMode(AUTOMATIC);
}
 
void loop()
{
  sensors.requestTemperatures();
  float temperature = sensors.getTempCByIndex(0);
  Serial.println(temperature);
  myPID.Compute();
  if (duree_activation  > 60000)
  {
    duree_activation = 60000;
  }
  else if (duree_activation < 0)
  {
    duree_activation = 0;
  }
 
  if (duree_activation > 0)
  {
    digitalWrite(relais, HIGH);
    delay(duree_activation);
    digitalWrite(relais, LOW);
    delay(60000 - duree_activation);
  }
  else
  {
    delay(60000);
  }
 
}

mais mon relais ne se met jamais en position "haute" et donc la résistance ne chauffe pas

2 pièce(s) jointe(s)

Salut,
Quelques petites remarques :
Dans ton programme je vois que tu déclares deux fois la variable temperature, d'abord en globale double temperature, duree_activation; puis plus bas dans la fonction principale float temperature = sensors.getTempCByIndex(0); et je pense que ça doit mettre le bazar.

Pour ta solution à hystérésis :
Comme tu l'as compris, un système bouclé tend a osciller en passant au dessus puis en dessous de la consigne. C'est d'ailleurs de cette manière qu'on créait un oscillateur en électronique. Avec un hystérésis il faudrait abaisser les seuils de passage au dessus et en dessous de la consigne en même temps qu'on ralenti la fréquence d'oscillation en ajoutant du temps entre le passage tantôt au dessus puis en dessous de la consigne.

Sur les coefficients k_P, k_I et k_D :

Pièce jointe 537547

Le tableau ci dessous résume ce qui se passe si tu augmentes un les paramètres k. A titre d'exemple, en augmentant k_I ; le temps de monté diminue et on est donc plus rapide, malheureusement le dépassement de la consigne augmente ainsi que le temps de stabilisation du système de régulation ce qui est problématique si on veut quelque chose de stable rapidement ou si le dépassement peut casser quelque chose. Enfin l'erreur global de la mesure par rapport à ce qu'on voulait en consigne est nettement amélioré. Tout ceci se met au point à la main, il n'y a pas vraiment de formule magique permettant de trouver la combinaison gagnante. C'est un compromis de tout.

Pièce jointe 537543
Code:

1 2 3 4 5 6 7 8 Tous les x secondes, faire : erreur = consigne - mesure_temperature; somme_erreurs += erreur; // possibilté de débordement si trop long a stabiliser variation_erreur = erreur - erreur_précédente; commande_courant = Kp * erreur + Ki * somme_erreurs + Kd * variation_erreur; erreur_précédente = erreur generateur_courant = commande_courant
A propos de la solution avec le relai :
Si tu commandes un relai, je ne pense pas que tu puisses réellement faire un PID car celui-ci donne une réponse analogique et pas tout ou rien comme le relai. Peux être qu'il faudrait contrôler, à l'aide du signal de sortie issu du PID, la valeur du courant - avec un générateur de courant - qui passe dans la résistance afin de la faire chauffer.

Je me demandais si tu as fait quelques estimations du courant nécessaire pour maintenir à température constante un élément chauffant relié à un dissipateur de type barre de métallique ? La barre de métallique étant un excellent conducteur thermique, et si elle est grande elle dissipera assez facilement la chaleur, tu pourrais vite arriver à des courants incroyablement forts.

11/02/2020, 12h15
Nebulix

La conception d'une régulation de température demande de connaitre beaucoup de paramètres physiques. Quelle est la précision requise, quel est le système de commande ( ajustable ou TOR, relais ou transistor ), quel est le temps de réaction de la sonde à un chauffage, quelle est l'inertie du système, etc.
J'ai longtemps travaillé avec çà, on peut en discuter.
C'est moins drôle, mais si c'est le résultat qui t'intéresse, on trouve pour une vingtaine d'euros des régulateurs autoadaptatifs qui marchent très bien.
11/02/2020, 12h29
nlbmoi

Salut

Citation:

Envoyé par Vincent PETIT

Dans ton programme je vois que tu déclares deux fois la variable temperature, d'abord en globale double temperature, duree_activation; puis plus bas dans la fonction principale float temperature = sensors.getTempCByIndex(0); et je pense que ça doit mettre le bazar.

En supprimant le "float", cela ne change rien.

Citation:

Envoyé par Vincent PETIT

Je me demandais si tu as fait quelques estimations du courant nécessaire pour maintenir à température constante un élément chauffant relié à un dissipateur de type barre de métallique ? La barre de métallique étant un excellent conducteur thermique, et si elle est grande elle dissipera assez facilement la chaleur, tu pourrais vite arriver à des courants incroyablement forts.

J'alimente la résistance avec 40W (20V, 2A) : avec ces valeurs, j'arrive à obtenir une valeur thermostatée à la température ambiante en bout de barre. Je ne dispose pas de générateur de courant "puissant" me permettant d'alimenter suffisamment la résistance : c'est pour cette raison que j'ai opté pour un générateur de tension commandé par un relais.
11/02/2020, 21h27
Vincent PETIT

Salut,
@Nebulix, nous t'invitons à détailler ta pensée ;)

Il y a truc qui me semble chaud patate à calculer (sans jeu de mots :D) dans cette histoire. Si on veut maintenir une température constante de la source de chaleur malgré la présence du dissipateur thermique qu'est la barre métallique, je ne vois pas comment faire sans connaître au préalable sa résistance thermique ?
11/02/2020, 22h33
nlbmoi

Citation:

Envoyé par Vincent PETIT

Il y a truc qui me semble chaud patate à calculer (sans jeu de mots :D) dans cette histoire. Si on veut maintenir une température constante de la source de chaleur malgré la présence du dissipateur thermique qu'est la barre métallique, je ne vois pas comment faire sans connaître au préalable sa résistance thermique ?

Ce qui m'intérèsse est en fait d'avoir 2 thermostats sur la barre : un point chaud (résistance) et un point froid (l'autre bout de la barre qui est à l'air libre que l'on peut supposer à température constante).
Je cherche donc à avoir une température constante au côté de la résistance : comme il y a effectivement propagation de la chaleur le long de la barre, il faut une puissance pour maintenir constante la température plus une pour propager la chaleur !
12/02/2020, 12h21
Nebulix

Citation:

Envoyé par Vincent PETIT

Salut,
@Nebulix, nous t'invitons à détailler ta pensée ;)

Il y a truc qui me semble chaud patate à calculer (sans jeu de mots :D) dans cette histoire. Si on veut maintenir une température constante de la source de chaleur malgré la présence du dissipateur thermique qu'est la barre métallique, je ne vois pas comment faire sans connaître au préalable sa résistance thermique ?

Tous les thermostats fonctionnent en boucle fermée selon le même principe : une sonde mesure la température, si c'est trop froid on chauffe, si c'est trop chaud on refroidit. Les réalisations pratiques sont évidemment très diversifiées et dépendent de tous ces points que j'ai cités.
Pour pouvoir conseiller utilement, il faudrait que j'en sache plus sur le projet initial.
12/02/2020, 13h07
Vincent PETIT

Mais ici dans le projet, si je l'ai bien compris, je ne vois pas comment avec un simple relais et une résistance de 40W faire pour réguler la température ?

Imaginons qu'on alimente cette résistance de 40W pendant 5 secondes et qu'elle atteint la température de 150°C (c'est un exemple de résistance thermique, élévation de température de 3.75°C/Watt dissipé). Je pose la résistance sur la barre métallique. La présence de la barre métallique va absorber la chaleur à l'intérieur de celle ci, et faisant baisser sur la température de la résistance qui est toujours alimentée et produit toujours 40W. L'idée est donc, non pas de continuer à l'alimenter la résistance sous 40W, cela produirait simplement une montée progressive en température, mais de produire beaucoup plus de puissance pour compenser la chaleur qui part dans la barre métallique.

Je ne suis pas sur que l'exemple du thermostat de maison soit le bon exemple. Chez moi ma chaudière a sa température d'eau qui est fixe et pour atteindre la consigne elle reste en route plus ou moins longtemps. Si, et je dis bien si j'ai bien compris nlbmoi avec mon exemple de chaudière, il faudrait que ma chaudière monte l'eau en température pour rester au niveau de la consigne.

C'est peut être moi qui me trompe mais le problème ici me paraît un peu plus complexe.
12/02/2020, 13h43
nlbmoi

La résistance est intégrée à la barre (vissée dedans) donc elle transmet "instantanément" à une extrémité de la barre une certaine puissance : je mesure la température à ~2cm de la résistance et c'est cette distance que je prends comme extrémité de la barre thermostatée.
Je suis parti dans l'idée d'utiliser un relais pour la régulation car initialement c'est la première idée qui m'est venue pour gérer la température : comme le dit Nebulix, si la température est trop froide, le relais est "ON" ; si c'est trop chaud, il est en "OFF".
Mais peut-être que la solution du relais n'est pas adaptée.
12/02/2020, 14h50
Nebulix

@Vincent : L'exemple de la chaudière est plus complexe parce qu'elle peut jouer sur 2 paramètres : la température de l'eau et sa vitesse de circulation.
@nlbmoi : Il faut commencer par le plus simple, mais c'est à toi de voir si le résultat convient ou doit être amélioré. Avec ce système, la température varie en dents de scie. Son amplitude est-elle trop grande ? Si c'est non, tout va bien. Si c'est oui, tu peux essayer de diminuer la puissance de chauffe ou rapprocher la sonde de la résistance. Si les commutations sont trop rapides pour ton relais,tu peux le remplacer par un transistor ou un relais statique.
etc. etc.
12/02/2020, 15h38
nlbmoi

Citation:

Envoyé par Nebulix

@nlbmoi : Il faut commencer par le plus simple, mais c'est à toi de voir si le résultat convient ou doit être amélioré. Avec ce système, la température varie en dents de scie. Son amplitude est-elle trop grande ? Si c'est non, tout va bien. Si c'est oui, tu peux essayer de diminuer la puissance de chauffe ou rapprocher la sonde de la résistance. Si les commutations sont trop rapides pour ton relais,tu peux le remplacer par un transistor ou un relais statique.
etc. etc.

J'ai essayé au préalable avec une régulation avec hystérésis mais les amplitudes d'oscillation sont trop grandes.
Je ne peux pas rapprocher plus la sonde de la résistance.
Je vais essayer de diminuer la puissance de chauffe mais cela risque d'augmenter le temps de la manipulation et pas sûr qu'in fine cela tienne dans le temps imparti de la manipulation.
Si je remplace le relais pas un transistor, lequel me conseilles-tu ?
12/02/2020, 16h49
Vincent PETIT

Tu souhaites atteindre quelle température ?
12/02/2020, 17h01
Nebulix

https://fr.rs-online.com/web/p/trans...osfet/7545480/ (par exemple,sous toute réserve)
Ton hystérésis était peut être trop grand ?

Salut à tous,
Citation:
Envoyé par nlbmoi
Salut

J'ai essayé de mettre en oeuvre ta proposition avec le code suivant
Code:

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 //chargement des librairires nécessaires #include <OneWire.h> #include <DallasTemperature.h> #include <PID_v1.h> //définition des constantes du programme const unsigned long baud = 115200; //débit de la liaison série #define ONE_WIRE_BUS 7 //#define PIN_INPUT 0 //déclaration de l'objet one wire qui permet de gérer le bus one wire OneWire oneWire(ONE_WIRE_BUS); DallasTemperature sensors(&oneWire); //température de consigne const double tempConsigne = 50 ; //Setpoint double temperature, duree_activation; //broche connexion relais byte relais = 2; //#define PIN_OUTPUT 3 //Specify the links and initial tuning parameters double Kp = 50, Ki = 0, Kd = 0; PID myPID(&temperature, &duree_activation, &tempConsigne, Kp, Ki, Kd, DIRECT); void setup() { Serial.begin(baud); pinMode(relais, OUTPUT); sensors.begin(); //turn the PID on myPID.SetMode(AUTOMATIC); } void loop() { sensors.requestTemperatures(); float temperature = sensors.getTempCByIndex(0); Serial.println(temperature); myPID.Compute(); if (duree_activation > 60000) { duree_activation = 60000; } else if (duree_activation < 0) { duree_activation = 0; } if (duree_activation > 0) { digitalWrite(relais, HIGH); delay(duree_activation); digitalWrite(relais, LOW); delay(60000 - duree_activation); } else { delay(60000); } }
mais mon relais ne se met jamais en position "haute" et donc la résistance ne chauffe pas
Je reste avec un relais, avec l'idée de produire une commande de durée d'activation sur une période. Par exemple 8s d'activation du relais dans une fenêtre de 10s. Avec cette bibliothèque PID, je suppose de toute façon que ça ne peut pas fonctionner avec des delay() bloquants, et qu'il faut programmer ça sous la forme d'une machine à états (avec millis()).

Tu as un exemple suivant ce principe ici :fleche: https://gist.github.com/nobodyguy/ac...7a604f6a0f8af9

La fenêtre de temps, ici 10s

Code:

int WindowSize = 10000;
Code:

1 2 //tell the PID to range between 0 and the full window size myPID.SetOutputLimits(0, WindowSize);
La commande qui produit une durée d'activation du relais entre 0 et 10s
Code:

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 /************************************************ * turn the output pin on/off based on pid output ************************************************/ if (millis() - windowStartTime > WindowSize) { //time to shift the Relay Window windowStartTime += WindowSize; } if (Output < millis() - windowStartTime) digitalWrite(RELAY_PIN, HIGH); else digitalWrite(RELAY_PIN, LOW);
L'activation ou non du relais en fonction de la sortie. Si par exemple, la commande de sortie Output vaut 8s (c-à-d sur les 10 prochaines secondes, il faut chauffer pendant 8s), pendant les deux premières secondes le relais est éteint, puis reste allumé pendant 8s.
Et on réévalue la sortie Output pour recommencer sur les 10 prochaines secondes.

13/02/2020, 15h33
nlbmoi

1 pièce(s) jointe(s)

J'ai mis en oeuvre ta solution f-leb : ça marche les quelques premières minutes mais au bout d'un certain moment, le relais ne bascule plus en mode ON même si la température n'atteint pas la température de consigne.

@Vincent : la température est de l'ordre de 80-90 °C

Ci-après une copie d'écran de mon suivi de température à l'aide de l’hystérésis
Pièce jointe 538371
13/02/2020, 15h53
Delias

C'est quoi cette consigne qui oscille ? (le trait fin du graphique)

Une consigne c'est fixe, surtout avec un réglage par hystérèse. Sur une hystérèse on réduit l'oscillation en réduisant la grandeur de l'hystérèse (jusqu'à devenir instable car on rentre dans le bruit de mesure).
Pour un réglage par PID et PWM (et oui avec le relai c'est du PWM à très base fréquence), les grandeurs perturbantes (la variation de la circulation d'air autour de la barre) doivent avoir une constante de temps de 5 à 10 fois supérieur à la période PWM pour que cela marche correctement, et avec le relais et sa constante de temps en 10aines de secondes, j'ai le sentiment que ce n'est pas le cas.

Delias

Citation:

Envoyé par Delias

C'est quoi cette consigne qui oscille ? (le trait fin du graphique)

Ce n'est pas la consigne : j'ai juste modélisé par un signal sinusoidal la partie de régulation pour connaître l'amplitude par rapport à la valeur de consigne : comme j'ai fait plusieurs essais en variant la valeur de l'hystérésis.
Un bout du programme correspondant est celui-là :
Code:

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 float temperature = sensors.getTempCByIndex(0); if (testMontee == 0) { if (temperature <= tempConsigne - ecartTemp) { digitalWrite(relais, HIGH); testRelais = 1; } else { digitalWrite(relais, LOW); testRelais = 0; testMontee = 1; } } if (testMontee == 1) { if (temperature <= tempConsigne + ecartTemp) { digitalWrite(relais, HIGH); testRelais = 1; } else { digitalWrite(relais, LOW); testRelais = 0; } if (temperature >= tempConsigne - ecartTemp) { digitalWrite(relais, LOW); testRelais = 0; } else { digitalWrite(relais, HIGH); testRelais = 1; }
La variable testMontee me permet de différencier la 1ère montée en température des suivantes.

14/02/2020, 10h14
Vincent PETIT

Tu as les spécs de la résistance chauffante ? Sa résistance ? Une doc peut-être ?
14/02/2020, 16h58
nlbmoi

Citation:

Envoyé par Vincent PETIT

Tu as les spécs de la résistance chauffante ? Sa résistance ? Une doc peut-être ?

la doc non (j'ai pris une que je trouvais dans la boite à trouvailles du labo! !)

C'est une RH25 7ohm
15/02/2020, 00h20
Delias

Bonjour

Pourrait-on avoir les ordres de grandeur de la mesure et la valeur de l'écart utilisé pour l'hystérèse ? Je lis 3,5 oscillations en 600 secondes, ai-je juste ? Car si c'est bien cela, l'écart de l'hystérèse est réglé bien trop grand.

Ici c'est un système avec une certaine inertie et du retard (le temps que la température émise par la résistance met pour arriver à la mesure). C'est presque les bonnes conditions pour avoir un écart quasi nul pour le réglage par hystérèse. Seul une protection contre le bruit de mesure est nécessaire (soit sous la forme d'un écart faible, soit sous la forme d'un anti-rebond logiciel).

Bonne suite

Delias
15/02/2020, 12h06
nlbmoi

Citation:

Envoyé par Delias

Pourrait-on avoir les ordres de grandeur de la mesure et la valeur de l'écart utilisé pour l'hystérèse ? Je lis 3,5 oscillations en 600 secondes, ai-je juste ?

A partir du programme mis post précédent, j'ai réglé l'écart de température sur 0.4 (c'est la valeur qui m'a donné le moins d'amplitude des oscillations) et une température de consigne de 80°C.
Pour la fréquence, je lis 6 oscillations en 1000s qui correspond à la valeur que tu indiques ~~(je n'ai plus le fichier sous la main ce week-end donc je n'ai pas accès à la valeur modélisée.~~ : après vérification sur le fichier source, la période modélisée des oscillations est de 171 s (compatible donc avec les mesures graphiques)
18/02/2020, 09h49
Guesset

Ohm sweet Ohm

Bonjour,

Citation:

Envoyé par nlbmoi

C'est une RH25 7ohm

En rapprochant cette valeur d'un précédent message où il est fait état d'une alimentation 20V limitée à 2A, la puissance délivrée sera très loin des 40W. En effet, la limitation de courant à 2A prendra le pas sur la tension de consigne (au lieu de (20 V)²/7 Ohm soit 57 W nous aurons (2 A)²*7 Ohm soit 28 W). Peut être que ce n'est pas un problème : est-ce que le résistance alimentée en permanence permet d'avoir une température sensiblement supérieure à celle souhaitée ?

Autre chose, plus la régulation souhaitée sera fine (avec une ondulation limitée) plus le relais va basculer souvent d'un état dans l'autre. Or un relais est un organe électro-mécanique dont la durée de vie est directement liée au nombre de basculement. Un passage en électronique pure pourrait être un plus d'autant qu'il ouvre la porte à une commande pseudo analogique (PWM) et donc, entre autres, celle des PID.

Salutations
18/02/2020, 10h01
nlbmoi

Citation:

Envoyé par Guesset

Autre chose, plus la régulation souhaitée sera fine (avec une ondulation limitée) plus le relais va basculer souvent d'un état dans l'autre. Or un relais est un organe électro-mécanique dont la durée de vie est directement liée au nombre de basculement. Un passage en électronique pure pourrait être un plus d'autant qu'il ouvre la porte à une commande pseudo analogique (PWM) et donc, entre autres, celle des PID.

Je suis preneur de toute solution : j'ai utilisé un relais initialement car c'était facile à mettre en oeuvre pour un premier essai.
18/02/2020, 10h56
Nebulix

A ta place, j'essaierais ceci :
https://www.amazon.fr/Thermostat-Aus...2019038&sr=8-4
18/02/2020, 21h53
Vincent PETIT

4 pièce(s) jointe(s)

Citation:

Envoyé par Guesset

est-ce que le résistance alimentée en permanence permet d'avoir une température sensiblement supérieure à celle souhaitée ?

A priori oui si j'en crois la doc https://www.mouser.fr/datasheet/2/427/rhnh-1762472.pdf

Pièce jointe 539607

Cette résistance peut dissiper 25W @25°C lorsqu'elle est posée sur un dissipateur de 1077,42cm² de surface (somme de la surface de la base du dissipateur et de toutes les ailettes). Ça c'est la condition de test du constructeur.

Pièce jointe 539610

Cela veut dire que la résistance thermique globale (résistance dans son boîtier alu + le dissipateur de 1077,42cm²) est de : R_th = T_MAX - T_AMBIANTE / P_MAX
R_th = 250°C - 25°C / 25W
R_th = 9°C/W

1W dissipé par la résistance fixée sur son dissipateur fera augmenter la température de 9°C en plus de la température ambiante.
5W dissipés par la résistance fixée sur son dissipateur fera augmenter la température de 45°C en plus de la température ambiante.
10W dissipé par la résistance fixée sur son dissipateur fera augmenter la température de 90°C en plus de la température ambiante.
Ainsi de suite

Le constructeur dit qu'il a atteint 25W à 25°C

Dans l'air donc sans dissipateur c'est un peu différent :

Pièce jointe 539613

Pièce jointe 539615

La doc dit que la résistance ne peut dissiper que la moitié de sa puissance soit 12.5W @ 25°C.
R_th = 250°C - 25°C / 12.5W
R_th = 18°C/W

nlbmoi, ça serait intéressant de faire un essai de vérification avec deux thermomètres pour voir si en appliquant 3V aux bornes de la résistance de 7Ω seule donc non posée sur une surface dissipante (soit un courant d'un peu moins de 500mA) on devrait lui faire dissiper 1.28W et sa température devrait monter à 23°C au dessus de la température ambiante.

Citation:

Envoyé par Guesset

Un passage en électronique pure pourrait être un plus d'autant qu'il ouvre la porte à une commande pseudo analogique (PWM) et donc, entre autres, celle des PID.

Tout à fait, on rendrait plus linéaire la commande du PID.
Pour ça on pourrait remplacer le relais par de l'électronique mais avec des courants allant jusque 2A ça se complique d'un point de vu thermique.

Un générateur de courant variable ressemble à ça :
https://static.electronicsweekly.com...rrent-sink.jpg

RL est à remplacer par la résistance RH025 7Ω et il faudrait équiper le transistor d'un sacré dissipateur.

Par exemple,
V+ = 20V
Vin = 1V
Alors il passera un courant Iout = 1A au travers de la RH025, du transistor et de la 1Ω

Donc :
Aux bornes de la 7Ω : un tension de 7V va apparaître et elle va dissiper R*I² ou U²/R, soit 7W
Aux bornes de la 1Ω : un tension de 1V va apparaître et elle va dissiper R*I² ou U²/R, soit 1W
Aux bornes du transistor les jeux sont faits : forcément un tension de 16V va apparaître (parce que 16V + 1V + 7V = 20V de V+)... et il va dissiper forcément 12W (parce que 12W + 1W + 7W = 20W de l'alimentation puisqu'elle est de 20V et se voit débiter un courant de 1A), en fait le transistor va se comporter comme une résistance de 12Ω (parce que 12Ω + 1Ω + 7Ω = 20Ω et 20Ω c'est R globale vue de l'alimentation de 20V de V+... 20V / Iout de 1A = 20Ω)

8W pour un transistor, il faut déjà un bon radiateur. Un transistor comme proposé avant ne dépasse pas les 2.5W sans aucun radiateur/dissipateur.

C'est jouable mais il faut avoir un AOP (voir si tu en as sous la main et quelles marques) et un bon dissipateur pour le transistor.
20/02/2020, 11h11
Vincent PETIT

Citation:

Envoyé par Guesset

une commande pseudo analogique (PWM)

Oui on pourrait aussi attaquer en PWM un transistor MOS pour faire du découpage afin de régler le courant moyen passant dans la résistance chauffante. Le montage serait plus simple mais demandera une petite mise au point car un transistor MOS c'est facile d'emploi sauf quand il s'agit de puissance ; il faut faire attention aux temps de commutation, se préoccuper de l'évacuation des charges accumulées dans les capa parasites (c'est très capacitif un MOS), soigner l'attaque de la grille en tension mais aussi en courant.

C'est faisable aussi !

Voici un exemple concret d'une mauvaise attaque de la grille du MOS, le transistor de découpe pas de manière franche et il va dissiper fortement durant ce problème.

https://forums.futura-sciences.com/a...-pwmledmos.jpg
22/02/2020, 14h16
nlbmoi

Citation:

Envoyé par Vincent PETIT

nlbmoi, ça serait intéressant de faire un essai de vérification avec deux thermomètres pour voir si en appliquant 3V aux bornes de la résistance de 7Ω seule donc non posée sur une surface dissipante (soit un courant d'un peu moins de 500mA) on devrait lui faire dissiper 1.28W et sa température devrait monter à 23°C au dessus de la température ambiante.

Comme c'est les vacances, je n'ai pas accès au matériel.
Je reviens vers vOus d'ici 2 semaines avec l'essai.
02/03/2020, 12h42
nlbmoi

Citation:

Envoyé par Vincent PETIT

nlbmoi, ça serait intéressant de faire un essai de vérification avec deux thermomètres pour voir si en appliquant 3V aux bornes de la résistance de 7Ω seule donc non posée sur une surface dissipante (soit un courant d'un peu moins de 500mA) on devrait lui faire dissiper 1.28W et sa température devrait monter à 23°C au dessus de la température ambiante.

J'ai fait l'essai
- tension d'alimentation : 3.2V ; intensité délivrée : 0.37A --> puissance électrique fournie à la résistance 1.18 W
- température initiale : 18.50 °C ; température d'équilibre : 38.50 °C --> un écart donc de 20 °C