Générateur PWM 001

Dernière mise à jour le 30/08/2014 

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Caractéristiques principales 

Implantation 78 

Gain en tension : Non 

Tension : 0..9V

Vin : 9V

Technologies : NE555/CD4011/TL071

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Présentation 

Un générateur PWM avec un amplificateur opérationnel type TL071. CE montage électronique permet de générer des signaux PWM qui sont modulé en fonction du potentiomètre RV1

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Schéma 001

Generateur _PWM_001

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Générateur d’une rampe de tension  

L’ensemble formé par la diode D1, la résisance R1, le condensateur C1, et le transistor type PNP Q1, forme un générateur de rampe. En effet le condensateur ce charge à travers le courant (courant constant) qui circule dans le collecteur du transistor Q1.Le principe est le suivant, le courant qui circule dans la diode D1 et D2 en série (1N4148) est limité par la résistance R1. Ainsi, pour une chute de tension de (0,7 à 0,8V) il faut un courant d’environ 50mA, soit une chute de tension de 1,6V au total. La résistance de protection de ces diodes  en fonction de la tension d’alimentation donne: 

R1=(5-1,6)/0,050=68 Ohms, je décide de mettre 100 Ohms ci cela ne vous dérange pas.  

Condensateur C1  

Essayons maintenant de regarder coté condensateur. Une célèbre formule que tous le monde connais est Ic=C*(dUc/dt) pour la charge du condensateur.  Il faut savoir que le but du montage électronique, c’est d’obtenir une fréquence assez élevé pour éviter de voir le scintillement d’une led, ou d’une ampoule par exemple…  

J’ai donc décidé d’avoir une fréquence de 100Hz et qui aura pour but d’obtenir un temps de charge très court au niveau du condensateur. Pour une fréquence de 200Hz le condensateur doit être capable de se charger toutes les 5ms c'est-à-dire 200 fois par seconde.  

Il en résulte que sur une période de 10ms, le condensateur doit se charge de 0 à 4,1V (chute de tension dans R2) et doit se décharger en 5ms ce qui donne bien une période de 10ms.  

C=i/(duc/dt)=0,001/(4,1/0,005)=1,2µF (en valeur normalisé je décide de prendre 2,2uF et de  brancher ces deux condensateur en série ;-)).  

Ce qui donne pour 5ms nous obtenons une valeur de tension aux bornes du condensateur C1 égale à : 

Uc=(i/C)/dt=(0,001/0,0000011)*0,005=4,54V.  

Les deux condensateurs branchés en série se charge en 5ms à la tension d’environ 4,1V.  

Le courant évolue d’une façon oblique, et descend brutalement, pour recommencer son cycle ce qui donne à quelque chose près une période de 5ms soit une fréquence de 200Hz, nous verrons plus loin comment réaliser cette fréquence qui est au paragraphe suivant.  

NE555  

Et bien oui, c’est le NE555 qui génère cette fréquence de 200Hz, je ne vais pas rentrer dans le calcul de la fréquence en sortie du NE555, mais pour vous dire que grâce à ce composant à 8 pattes celui-ci  va « cadencer » la charge et la décharge du condensateur C1. L’avantage du NE555 c’est qu’il est possible de l’alimenter de 5V à 15V, et d’ailleurs les 5V sont réclamer dans notre montage alors pourquoi se privé de cette petite bête.  

Résistance R4  

Chaque composant à un rôle important dans ce montage électronique sinon rien ne fonctionnerait comme prévu !! D’après le graph A, juste après la décharge brutale du condensateur vous pouvez observer  un petit temps de « repos », puis après ce passage nous reprenons le cycle de la charge et de la décharge du condensateur. Et bien si vous désirez de diminuer ce petit temps vous pouvez ajouter un potentiomètre de 100 Ohm et de le régler à votre convenance, en effet celui-ci permet de diminuer ce petit temps de « repos », …. Laisser un peu de temps quand même au  condensateur  C1 de ce charger. Pour ma part j’ai décidé de laisser la résistance R4 de 390Ohms.  

TL071  

Tiens un AOP, effectivement en fonction de la tension rampe au potentiel A, celle-ci est comparé grâce au potentiomètre RV1 qui au final joue le rôle de comparateur de tension non inverseur. Le potentiomètre RV1 est un pont diviseur de tension, et en fonction de la tension appliqué sur la borne non inverseuse de l’ampli OP,  on retrouve un signal en sortie de forme « tout ou rien ». Je ne sais pas si vous avez remarqué mais j’ai mis une résistance de 9k1 Ohms….

En comparant la période du signal reçu sur la borne inverseuse, le but était d’avoir un signal de 50% de la période avoir un signal de 50%. En faisant des tonnes et des tonnes de calculs ;-), je me suis rendu compte qu’une résistance de 9k1 suffisait. 

Aperçu du fonctionnement par graphe (Out PWM)

Graphs pwm

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Résistance RP

J’ai rajouté cette résistance de protection au cas ou par inadvertance  une led en directe, elle n’aimerait pas vraiment recevoir 9V à ses pattes…. A vous de voir l’utilité du montage, si vous désirez d’alimenter une petite ampoule de 9V dans ce cas vous pouvez retirer cette résistance. 

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Schéma 002

Generateur pwm 002

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Que dire de plus j'ai rajouté d'autre composants pour faire compliquer... 

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Protoype Générateur_PWM_002

Proto_1 Proto_2 Proto_3

  

 

 

 

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Historiques   

- 30/08/14 

Rajout du schéma 002 avec protoype (circuit imprimé non réalisé) 

- 02/08/14

Première mise à disposition.

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