Présentation projet sonde de courant:
Référence
GEII
Auteurs
Anthony NAZE
Thanh Suon NGUYEN
André NDALLA
SOMMAIRE
1)Introduction
2)Programmation et conception de la carte électronique de la sonde
- Présentation du logiciel Kicad
- Dessin du schéma électronique de montage
- Création et association d’empreintes aux composants
- Liaisons des composants et modifications des pads
- Conception du circuit imprimé
- Résultat obtenu
3)Conclusion
Introduction
Afin d’effectuer une mesure de courant dans un circulant électrique, il est possible d’utiliser une sonde sans contact électrique direct c’est-à-dire par isolation galvanique. L’IUT de Mulhouse utilise des sondes afin de mesurer les courants sur des maquettes d’études de systèmes. Ainsi le but du projet est la réalisation d’une sonde de courant étalonnée pour la mesure.
Pour notre deuxième semestre, nous avons eu comme projet la création d’une sonde de courant ou sonde à effet Hall :
« un courant électrique traversant un matériau baignant dans un champ magnétique, engendre une tension perpendiculaire à ce dernier »
Nous avons eu comme délai de 60 heures avec 4 heures de bonus lors des journées portes ouvertes de l’IUT.
Par ailleurs ce projet est destiné aux futurs étudiants qui manipuleront ces sondes lors de leur séance de travaux pratique. Ces sondes devront remplacées les anciennes qui ne sont plus aux normes. Nous allons remplacer les entrées non conformes par un potentiomètre qui régulera la tension à notre guise.
Ci-dessous une ancienne sonde de courant non conforme aujourd’hui:
Pour la création du schéma du projet nous avons besoin du logiciel Kicad pour a partie de création de schéma.
La partie de conception de la plaquette en modèle réel, il est nécessaire d’avoir la liste suivante :
- Préparation des composants dans une boite individuelle
- Une carte électronique vierge
- Poste à souder
- Fer à souder
- Souffleuse
- Etains
- Des outils
- Tournevis
- Pince
- Multimètre
- Des outils de réalisation de la plaquette
- Imprimante UV
- Liquide révélateur
- Massicot
- Perceuse
Liste des composants nécessaire :
| Quantité | Nom | Référence | Prix | ||
| * | 1 | Transformateur | 121-3826 | 3,50 € | |
| 1 | Fusible | 848-2762 | 0.41€ -> 0.82€ | ||
| 1 | Sonde LA 25-NP | 286-311 | 21,20 € | ||
| 2 | – | Condensateur | 862-3250 | 0,22€ -> 0,44€ | |
| Aluminium 2200µF | |||||
| 2 | – | 25V | 653-0153 | 0,176€ -> 0,352€ | |
| Céramique 10nF | |||||
| 2 | – | Régulateur de tension | 298-8621 | 0,16€ -> 0,31€ | |
| L7915CV | |||||
| – | L7815CV | 298-8558 | 0,17€ -> | ||
| 1 | Pont redresseur | 629-5989 | 0,438 € | ||
| 1 | Amplificateur op | 371-1056 | 17,05 € | ||
| 2 | – | Résistances | 132-258 | 0,017€ -> 0,034€ | |
| 100Ω | |||||
| 1 | LED | 228-5988 | 0,168 € | ||
| 1 | Résistances LED | 148-506 | 0,045 € | ||
| – 1kΩ | |||||
| * | 1 | Port fusible | 310-9841 | 1,87 € | |
| * | 1 | Sortie coaxiale | 619-6393 | 1,86 € | |
| * | 1 | Interrupteur (switch) | 124-5906 | 4,07 € | |
| * | 1 | Potentiomètre | 467-6106 | 0,228 € |
Certains composants seront issus de la récupération de l’ancienne sonde, ce qui nous évitera une dépense en plus en matière d’œuvre (marqué par des *)
Par rapport à la documentation de la sonde, à la sortie de la sonde on choisit une résistance de 100Ω puis pour le choix du gain de l’AOP (Amplificateur Opérationnel non inverseur) on a également pris une résistance de 100Ω ainsi qu’une résistance variable de 1 kΩ pour avoir un gain de 11 maximum (Vsortie/ Ventrée = 1+R2/R1). On peut aller jusqu’à 9,5 car la résistance variable ne va pas jusqu’à 1 kΩ mais 850Ω.
Pour certaines pièces de la liste, nous devons nous servir du Datasheet du fournisseur afin d’avoir des données sur la pièce pour dessiner le module.
Voici l’exemple Datasheet du composant LA 25-NP :
Programmation et conception de la carte:
Présentation du logiciel Kicad:
Le logiciel Kicad présenter ci-dessous, sera le seul logiciel informatique dont nous aurons besoin pour la réalisation du projet.
Dans la fenêtre de gauche, les fichiers sont :
- Le circuit imprimé (Pcbnew)
- La liste des empreintes des différents composants (Netliste)
- Le schéma, le dessin du circuit (Eeshema)
Par la suite, lors de chaque enregistrement de fin de travail, les fichiers seront sauvegardés dans notre dossier personnel.
Dessin du schéma électronique de montage:
Pour commencer, nous avons commencé par créer le schéma de la sonde via la feuille d’explication (ER2.sch).
Création et association d’empreintes aux composants:
Pour ce qui est de certains composants comme la sonde LA 25-NP l’empreinte sera sous le nom de LA25NP, car nous avons dû créer une nouvelle empreinte qui n’existait pas auparavant afin de l’associer à ce composant. Ainsi que pour le switch sous le nom de SWittchy, le condensateur C1 et C2 en CP16-max, le bridge en pontRed etc… Pour pouvoir récupérer nos empreintes créer, on a créé une nouvelle librairie personnelle où toutes nos empreintes créées s’y retrouvent, nommé « ER2 ». La Netliste a pour but d’associer automatiquement l’empreinte aux composants lorsqu’on l’ajoute lors de la conception du circuit. (ci-dessous) De plus certains composants devaient être redessiner pour pouvoir avoir la bonne forme et dimension lors de l’insertion. Dans la Netliste courant à gauche, se situe les composants précédents et sur la droite les empreintes qu’on va attribuer aux composants.
Liaisons des composants et modifications des pads:
Ensuite on a dû modifier la taille des pads.
Après avoir effectué les modifications nécessaires pour les empreintes et vérifié, on a des chevelus qu’il faudra relié via un fil de taille 1.27mm.
Pour relié les composants entres eux, il faut cliquer sur un pad et relié au pad indiquer.
Avant :
Après :
Pour finir avec le logiciel, on imprime le tout en taille réelle. Lorsque l’étape de la réalisation sur Kicad est finie, nous pouvons passer à l’étape de la pratique qui est la conception.
Conception du circuit imprimé :
Pour commencer, il faut découper la carte électronique vierge à la dimension demandé à l’aide d’un massicot, puis après on tamponne la carte par un produit et on pose sur le circuit la feuille imprimée auparavant en taille réel et on frotte afin que le tout s’imprègne. Les typons serviront de « calque » pour la plaque découpé.
Par la suite on place la plaque et le typon dans une insoleuse durant 3 minutes afin que le cuivre soit parfaitement évacué et que le tracé soit bien visible.
On rince la plaque à l’eau puis on la nettoie avec du papier. Nous réitérons cette étape mais remplaçons l‘eau par du chlorure de fer. Au niveau des trous sur la plaque, les relevés de mesures ont été fait précédemment. Il suffit de percer à l’aide d’une mini perceuse. Une fois les étapes précédentes terminées, il faut souder les composants sur la plaque avec de l’étain.
A chaque soudure on teste les composants afin de voir leur fonctionnement. Puis à la fin on fera un test final.
La boite finale ressemble à :
Utilisation :
La sonde est à brancher sur secteur. Le voyant rouge indique le bon fonctionnement de la sonde. Pour faire les mesures on branche la sonde en série dans le circuit grâce aux bornes rouge et noire. La sortie coaxiale permet de visualiser les variations de courant sur un oscilloscope.
Conclusion
Durant ces heures d’études et réalisation, nous avons découvert le travail d’équipe, l’organisation et les contraintes lié à celui-ci. Nous avons pu approfondir nos connaissances en électrotechnique du premier et second semestre.A l’heure d’aujourd’hui, nous avons eu un problème avec notre première sonde. Le transformateur surchauffait. Il provenait de l’ancienne sonde qui était HS. Nous avons commandé un nouveau transformateur et avons dû modifier le typon pour correspondre aux nouvelles dimensions. Nous travaillons actuellement sur la réalisation de la sonde.
L’équipe de réalisation:
Anthony André Thanh
chef de projet responsable design responsable administratif