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SOMMAIRE
Sommaire ................................................................................................................................................ 1
Liste des Figures...................................................................................................................................... 3
Introduction générale............................................................................................................................... 4
Chapitre 1 : Etude du projet .................................................................................................................... 5
1. Introduction ................................................................................................................................. 5
2. Cahier des charges....................................................................................................................... 5
3. Etude de circuit de contrôle d'angle de phase.............................................................................. 5
4. Conclusion................................................................................................................................... 6
Chapitre 2 : Etude et choix des outils nécessaires pour la réalisation du projet...................................... 7
1. Introduction ................................................................................................................................. 7
2. Choix des composants................................................................................................................. 7
2.1. Choix de triac .......................................................................................................................... 7
2.2. Choix d’optotriac..................................................................................................................... 7
2.3. Choix d’optocoupleur.............................................................................................................. 8
2.4. Choix du microcontrolleur ...................................................................................................... 9
3. Choix d’outils nécessaires a la réalisation................................................................................. 10
3.1. Kicad ..................................................................................................................................... 10
3.2. Mplab ide................................................................................................................................11
3.3. Porteus....................................................................................................................................11
4. Conclusion................................................................................................................................. 12
Chapitre 3 : la réalisation pratique du projet ......................................................................................... 13
1. Synoptique................................................................................................................................. 13
2. Conception électronique du projet............................................................................................. 14
2.1. Conception de détection de zéro............................................................................................ 14
2.2. Conception de circuit de déclenchement du triac.................................................................. 15
2.3. Conception de circuit de commande ..................................................................................... 15
3. Partie Programmation................................................................................................................ 16
4. Simulations................................................................................................................................ 17
4.1. Simulation de circuit de détection du zéro ............................................................................ 17
4.2. Simulation du circuit déclenchement du triac ............................................................................ 18
4.3. Simulation du circuit de commande........................................................................................... 18
2
5. Réalisation des circuits imprimés.............................................................................................. 19
5.1. Carte de puissance................................................................................................................. 19
5.2. Carte de commande............................................................................................................... 20
6. Test et validation du projet ........................................................................................................ 22
7. Conclusion................................................................................................................................. 22
Conclusion général................................................................................................................................ 23
Annexe .................................................................................................................................................. 24
3
LISTE DES FIGURES
Figure 1 : la cahier des charges. .............................................................................................................. 5
Figure 2 : phase angle control for inductive loads. ................................................................................. 6
Figure 3 : BTA26-700B........................................................................................................................... 7
Figure 4 : MOC3022M............................................................................................................................ 8
Figure 5 : PC817..................................................................................................................................... 9
Figure 6 : PIC16F876A........................................................................................................................... 9
Figure 7 : page d’accueil de KiCad....................................................................................................... 10
Figure 8 : page d’accueil de Mplab........................................................................................................11
Figure 9 : page d’accueil de Porteus...................................................................................................... 12
Figure 10 : synoptique........................................................................................................................... 13
Figure 11 : Le circuit de détection de zéro ............................................................................................ 14
Figure 12 : Le circuit de déclenchement du triac. ................................................................................. 15
Figure 13 : Le circuit de commande...................................................................................................... 15
Figure 14 : logigramme bas niveau. ...................................................................................................... 16
Figure 15 : simulation de circuit de détection du zéro. ......................................................................... 18
Figure 16 : simulation de circuit de déclenchement du triac................................................................. 18
Figure 17 : simulation de circuit de commande. ................................................................................... 19
Figure 18 : schématique de circuit de puissance. .................................................................................. 20
Figure 19 : PCB et le schéma en 3D...................................................................................................... 20
Figure 20 : schématique de circuit de commande. ................................................................................ 21
Figure 21 : PCB et le schéma en 3D...................................................................................................... 21
Figure 22 : le système en repos. ............................................................................................................ 22
Figure 23 : le système en faible variation du potentiomètre (faible vitesse)......................................... 22
Figure 24 : le système en moyenne variation du potentiomètre (moyenne vitesse).............................. 22
Figure 25 : le système en moyenne variation du potentiomètre (moyenne vitesse).............................. 22
4
INTRODUCTION GENERALE
Le moteur universel est un type de moteur électrique qui présente plusieurs avantages et
utilisations intéressantes :
Large plage de fonctionnement : Les moteurs universels peuvent fonctionner à des vitesses
très élevées et à des charges variables, ce qui en fait un choix idéal pour de nombreuses
applications industrielles et domestiques.
Couple élevé : Les moteurs universels produisent un couple élevé dès le démarrage, ce qui
les rend adaptés pour des applications nécessitant un démarrage rapide et une accélération
rapide.
Faible coût : Les moteurs universels sont relativement peu coûteux à fabriquer, car ils ne
nécessitent pas de composants coûteux tels que des aimants permanents.
Facilité de contrôle : Les moteurs universels sont faciles à contrôler en modifiant la tension
d'alimentation, ce qui permet de réguler la vitesse et le couple.
Utilisation polyvalente : Les moteurs universels sont couramment utilisés dans une variété
d'applications, y compris les outils électriques, les ventilateurs, les aspirateurs, les mixeurs, les
machines à laver, les pompes, les souffleuses à neige et les machines à coudre.
Le variateur de vitesse est un dispositif électronique utilisé pour contrôler la vitesse d'un
moteur électrique en régulant la tension et la fréquence de l'alimentation électrique. Les
variateurs de vitesse sont de plus en plus courants dans de nombreuses applications industrielles
et domestiques, car ils permettent d'optimiser l'efficacité énergétique, de réduire les coûts de
fonctionnement et d'améliorer les performances des moteurs.
Dans ce rapport, nous présentons la conception et la réalisation d'un variateur de vitesse pour
un moteur universel. Le variateur de vitesse permet de réguler la vitesse du moteur de manière
précise et fiable, tout en garantissant la sécurité des utilisateurs.
Ce rapport vise à présenter les étapes nécessaires pour la réalisation du projet et les résultats
obtenues, ainsi que les contributions et les perspectives d'amélioration.
5
CHAPITRE 1 : ETUDE DU PROJET
1. Introduction
Dans ce chapitre on va expose la cahier des charges et la technique de varier la vitesse d’un
moteur universel.
2. Cahier des charges
la cahier des charge est presente par la figure 1. Elle est composée de :
Un contrôleur de tension AC (courant alternatif) est un dispositif électronique qui contrôle
la quantité de tension dans un système électrique à courant alternatif. Il est utilisé pour réguler
le niveau de tension fourni à une charge, telle qu'un moteur électrique ou un élément chauffant,
en ajustant l'amplitude de la forme d'onde AC.
Les contrôleurs de tension AC fonctionnent en contrôlant l'angle de conduction des triacs ou
autres dispositifs de commutation électroniques qui sont utilisés pour interrompre la forme
d'onde AC. En contrôlant le minutage de ces interruptions, le niveau de tension délivré à la
charge peut être ajusté. Cette technique est connue sous le nom de contrôle d'angle de phase.
Figure 1 : la cahier des charges.
3. Etude de circuit de contrôle d'angle de phase.
Le circuit de contrôle d'angle de phase à base de triac utilise un triac pour contrôler le niveau
de tension fourni à une charge en ajustant l'angle de conduction. L'angle de conduction
détermine la partie de la forme d'onde AC qui est transmise à la charge et la partie qui est
coupée.
6
Figure 2 : phase angle control for inductive loads.
Un triac est un dispositif de commutation électronique bidirectionnel qui peut être utilisé
pour contrôler le courant alternatif. Il est constitué de trois couches de semi-conducteurs, ce qui
lui permet de conduire le courant dans les deux sens.
Le circuit de détection de zéro croisement est utilisé pour détecter le moment où la tension
alternative passe par zéro, ce qui permet au circuit de déclenchement du triac de contrôler l'angle
de conduction.
Le circuit de déclenchement du triac est utilisé pour déclencher le triac à un angle de
conduction spécifique en fonction des signaux de détection de zéro croisement et de la tension
de la charge.
Un circuit de commande : ce circuit contient un dispositive qui génère les signaux de
déclenchement pour le triac en fonction de signal délivré par le circuit de détection du zéro
4. Conclusion
Tout le long de ce chapitre on a présenté la cahier des charges ainsi que l’utilité de circuit de
contrôle d’angle. Dans le chapitre suivant on va citer le différent outil nécessaire à la réalisation.
7
CHAPITRE 2 : ETUDE ET CHOIX DES OUTILS
NECESSAIRES POUR LA REALISATION DU PROJET
1. Introduction
Dans le chapitre suivant on va citer le différent logiciels et composants nécessaire à la
réalisation.
2. Choix des composants
2.1. Choix de triac
Le BTA26-700B est un triac couramment utilisé dans les applications de commutation de
charge AC. Voici quelques spécifications clés de ce composant :
Tension de crête inverse : La tension de crête inverse maximale pour le BTA26-700B est de
700 V, ce qui le rend adapté pour les applications avec des tensions élevées.
Courant de crête maximal : Le courant de crête maximal pour le BTA26-700B est de 25 A,
ce qui le rend adapté pour les applications avec des courants élevés.
Sens de conduction : Le BTA26-700B est un triac bidirectionnel, ce qui signifie qu'il peut
conduire le courant dans les deux sens.
Courant de maintien maximal : Le courant de maintien maximal pour le BTA26-700B est
de 40 mA, ce qui signifie qu'il nécessite une petite quantité de courant pour rester en conduction.
Tension de déclenchement : La tension de déclenchement maximale pour le BTA26-700B
est de 1,5 V, ce qui signifie qu'il peut être facilement déclenché avec un signal de commande
de faible tension.
Figure 3 : BTA26-700B
2.2. Choix d’optotriac
Le MOC3022M est un optocoupleur de déclenchement de triac couramment utilisé dans les
applications de contrôle de charge AC. Voici quelques spécifications clés de ce composant :
8
Isolation électrique : Le MOC3022M offre une isolation électrique entre l'entrée et la sortie,
ce qui signifie qu'il peut être utilisé pour connecter des circuits électriques avec des tensions
différentes sans risque de court-circuit.
Courant de sortie maximal : Le courant de sortie maximal pour le MOC3022M est de 100
mA, ce qui le rend adapté pour les applications à faible courant.
Tension d'alimentation maximale : La tension d'alimentation maximale pour le MOC3022M
est de 400 V, ce qui permet de l'utiliser dans des circuits avec des tensions plus élevées.
Temps de réponse : Le temps de réponse typique du MOC3022M est de 3 µs, ce qui le rend
adapté pour les applications qui nécessitent une commutation rapide.
Tension d'entrée maximale : La tension d'entrée maximale pour le MOC3022M est de 1,5
V, ce qui permet de l'utiliser avec des signaux de faible tension.
Figure 4 : MOC3022M
2.3. Choix d’optocoupleur
Le PC817 est un optocoupleur couramment utilisé dans les applications électroniques. Voici
quelques spécifications clés de ce composant :
Isolation électrique : Le PC817 offre une isolation électrique entre l'entrée et la sortie, ce qui
signifie qu'il peut être utilisé pour connecter des circuits électriques avec des tensions
différentes sans risque de court-circuit.
Courant de collecteur maximal : Le courant de collecteur maximal pour le PC817 est de 50
mA, ce qui le rend adapté pour les applications à faible courant.
Tension de collecteur maximal : La tension de collecteur maximale pour le PC817 est de 80
V, ce qui permet de l'utiliser dans des circuits avec des tensions plus élevées.
Temps de réponse : Le temps de réponse typique du PC817 est de 4 µs, ce qui le rend adapté
pour les applications qui nécessitent une commutation rapide.
Tension d'entrée maximale : La tension d'entrée maximale pour le PC817 est de 1,4 V, ce
qui permet de l'utiliser avec des signaux de faible tension.
9
Figure 5 : PC817
2.4. Choix du microcontrolleur
Le PIC16F876A est un microcontrôleur de la famille PIC (Peripheral Interface Controller)
de Microchip Technology Inc. Il a été largement utilisé dans les applications électroniques pour
sa capacité à gérer les entrées/sorties et à effectuer des calculs. Voici quelques spécifications
clés de ce composant :
Architecture : Le PIC16F876A est basé sur une architecture RISC 8 bits, qui permet une
exécution rapide des instructions.
Fréquence d'horloge maximale : La fréquence d'horloge maximale pour le PIC16F876A est
de 20 MHz, ce qui signifie qu'il peut exécuter jusqu'à 20 millions d'instructions par seconde.
Taille de la mémoire : Le PIC16F876A dispose de 14 ko de mémoire flash pour le
programme, 368 octets de RAM et 256 octets d'EEPROM pour les données.
Nombre de broches : dispose de 28 broches.
Interfaces de communication : Le PIC16F876A prend en charge les protocoles de
communication série tels que USART, I2C, et SPI.
Fonctionnalités supplémentaires : Le dispose de nombreuses fonctionnalités
supplémentaires, notamment des timers, des comparateurs, des convertisseurs analogique-
numérique (CAN), et des interruptions programmables.
Tension d'alimentation : Le PIC16F876A peut fonctionner avec une tension d'alimentation
comprise entre 2,0 V et 5,5 V.
Figure 6 : PIC16F876A
10
3. Choix d’outils nécessaires a la réalisation
3.1. Kicad
KiCad est un logiciel open source de conception électronique qui permet de concevoir des
schémas électroniques et des circuits imprimés (PCB). Il est disponible gratuitement pour
Windows, macOS et Linux. Voici quelques caractéristiques clés de KiCad :
Éditeur de schémas : KiCad dispose d'un éditeur de schémas électroniques qui permet de
dessiner des schémas en utilisant des composants électroniques standard tels que des
résistances, des condensateurs, des transistors, des diodes, des connecteurs et bien d'autres. Il
permet également de placer des annotations, des commentaires, des images et des symboles
personnalisés dans le schéma.
Éditeur de PCB : KiCad dispose d'un éditeur de PCB qui permet de concevoir des circuits
imprimés à partir du schéma électronique. Il permet de définir les couches du PCB, de placer
les composants électroniques, de définir les pistes de connexion, les zones de cuivre et les vias.
Bibliothèques de composants : KiCad dispose d'une grande bibliothèque de composants
électroniques standard et de symboles de schémas, ainsi que d'une communauté active qui
partage des bibliothèques de composants personnalisés.
Vérification de règles : KiCad dispose d'un outil de vérification de règles qui permet de
s'assurer que le PCB respecte les contraintes du fabricant de PCB, telles que l'écartement
minimum entre les pistes, les dimensions de la carte, les restrictions de placement de
composants, etc.
3D Viewer : KiCad dispose d'un outil de visualisation 3D qui permet de visualiser le PCB
en trois dimensions, ce qui permet de vérifier l'ajustement des composants et de la carte.
Exportation de fichiers : KiCad permet d'exporter les fichiers de conception au format
standard (Gerber, Drill, Excellon, etc.) pour la fabrication de PCB.
Figure 7 : page d’accueil de KiCad
11
3.2. Mplab ide
MPLAB IDE est un environnement de développement intégré (IDE) développé par
Microchip Technology pour programmer et déboguer les microcontrôleurs PIC, dsPIC et AVR.
Il est gratuit et disponible pour Windows, macOS et Linux. Voici quelques caractéristiques et
fonctions clés de MPLAB IDE :
Éditeur de code : MPLAB IDE dispose d'un éditeur de code avec des fonctionnalités telles
que la coloration syntaxique, la numérotation des lignes, la recherche et le remplacement, ainsi
que des raccourcis clavier pour faciliter la saisie de code.
Gestion de projet : MPLAB IDE permet de créer des projets pour les microcontrôleurs PIC,
dsPIC et AVR, en leur associant des fichiers sources, des bibliothèques et des configurations
de build. Il dispose également d'un outil de gestion de versions qui permet de conserver des
versions antérieures du code.
Compilation et programmation : MPLAB IDE permet de compiler et de programmer les
microcontrôleurs PIC, dsPIC et AVR directement depuis l'environnement de développement.
Il prend en charge plusieurs langages de programmation, notamment C, C++ et ASM.
Débogage : MPLAB IDE dispose d'un débogueur intégré qui permet de suivre l'exécution
du code, de mettre en pause le programme à un point donné, d'examiner la mémoire et les
registres, de suivre l'exécution pas à pas, et d'ajouter des points d'arrêt.
Simulation : MPLAB IDE permet de simuler le code avant de le programmer sur un
microcontrôleur, ce qui permet de tester le code sans avoir besoin de matériel supplémentaire.
Figure 8 : page d’accueil de Mplab.
3.3. Porteus
Proteus ISIS est un logiciel de conception électronique qui permet de créer des schémas
électroniques et des circuits imprimés (PCB). Il dispose d'un éditeur de schémas qui permet de
dessiner des schémas électroniques à partir d'une bibliothèque de composants électroniques. Il
12
dispose également d'un éditeur de PCB qui permet de concevoir des circuits imprimés à partir
du schéma électronique. Proteus ISIS permet également de simuler le comportement du circuit
électronique en utilisant des modèles de simulation, ce qui permet de tester le circuit avant sa
fabrication.
Figure 9 : page d’accueil de Porteus.
4. Conclusion
Tout le long de ce chapitre on a présente les choix des différents logiciels et composants.
Dans le chapitre suivant on va présenter la réalisation pratique du projet.
13
CHAPITRE 3 : LA REALISATION PRATIQUE DU PROJET
1. Synoptique
Figure 10 : synoptique.
La synoptique du système est présente par la figure :
• Tout Le système est alimenté par une tension AC 220V
• Le système est composé par 3 partie principale
1-) Circuit de détection de zéro (Zero Crossing Detector) : lorsque la tension d’alimentation
AC passe par zéro le la sotie donne 0v DC sinon la sotie égale 5v DC ce circuit est compose
principalement par l’optocoupleur PC817.
2-) Circuit de commande : ce circuit est composé par le microcontrôleur PIC16F876A le
reçoit le signal de sotie du circuit de détection du zéro qui est connecté avec le pin de
d’interruption externe pin et gêner le signal de contrôle de Triac qui est situé dans le circuit de
déclenchent ce signal (les impulsion) généré est en fonction de la consigne prévenant de
l’utilisateur a partir d’un potentiomètre.
3-) Circuit de déclenchement ce circuit est le responsable de piloter le triac lorsque les
impulsions (signal de déclenchement) provenant de circuit de commande.
14
2. Conception électronique du projet
2.1. Conception de détection de zéro
Figure 11 : Le circuit de détection de zéro
Le circuit de détection de zéro est composée principalement de 5 parties comme indique la
figure :
1-) source AC 220V
2-) abaisseur de tension : ce circuit permet d’abaisser la tension AC pour facilite la
manipulation dans le reste de circuit. Le courant qui traverse ce circuit doit être inferieur a
50mA donc on va choisir la valeur de la résistance adéquate.
Dans notre cas on va choisir la valeur de résistance tel que le courant soit égale a 5mA
𝑅 =
220
5𝑥10−3
= 44𝑘Ω
La puissance de la résistance
𝑃 = 44𝑘Ω𝑥(5𝑥10−3
)2
= 1.1𝑤
Puissance de sécurité =2xP = 2.2w
Donc il faut utiliser une résistance de 3w
Pour minimiser la puissance de résistance on a utilisé 4 résistances de valeur 11kΩ dans cette
cas la puissance des résistances devient 0.5w.
3-) redresseur double alternance : on a utilisé un pont de diode ce circuit permet de rendre
l’alternance négative en alternance positive pour qu’elle soit détectable par l’optocoupleur.
4-) optocoupleur : c’est le composant qui sépare la tension alternative et la tension continue
isolation des masses lorsque le signal d’entrée diffèrent de zéro la sortie d’optocoupleur égale
à 5v si la tension d’entrée d’optocoupleur égale 0v la sortie d’optocoupleur devient 0v.
5-) comparateur : ce circuit améliore la forme de signale de sortie pour que le
microcontrôleur peut le détecté.
15
2.2. Conception de circuit de déclenchement du triac
Figure 12 : Le circuit de déclenchement du triac.
Le circuit de déclenchent de triac est composé principalement de 4 parties
1-) optotriac : ce composant permet de piloter le triac et de transmettre les impulsions
prévenant de de circuit vers le triac.
2-) triac le triac devient passant lorsqu’il y a une interruption dans sa gâchette et le courant
qui le travers diffère du zéro.
3-) sunbber circuit : ce circuit est composé par une résistance en série avec un condensateur
il permet la protection contre la monte rapide de la tension dans le triac et l’optotriac.
2.3. Conception de circuit de commande
Figure 13 : Le circuit de commande.
Le circuit de commande est composé principalement de 2 parties
1-) un potentiomètre : ceci permet à l’utilisateur de varier la vitesse du moteur.
2-) un microcontrôleur : ce composant est le responsable de gêner les impulsions au circuit
de déclenchent de triac.
16
3. Partie Programmation
Figure 14 : logigramme bas niveau.
Ce logigramme représente par la figure 14 , le code implémente sur le microcontrôleur en
utilisant le logiciel Mplab IDE. Ce code est écrit en langage C et destiné à être exécuté sur un
microcontrôleur PIC16F876A. Le programme utilise une interruption externe pour détecter le
passage à zéro du signal d'entrée, puis utilise une sortie pour envoyer une série d'impulsions sur
une broche de commande pour un circuit de puissance triac.
Voici une explication plus détaillée du code :
Les bibliothèques standard de C et les fichiers d'en-tête (configuration Bits) pour le
microcontrôleur PIC16F876A sont inclus dans le code.
Des définitions de broches et de variables sont faites à l'aide des instructions "#define". Les
définitions permettent de rendre le code plus facile à lire et à modifier. Par exemple, la constante
"_XTAL_FREQ" définit la fréquence du quartz utilisé par le microcontrôleur.
Des variables volatiles sont définies avec le mot clé "volatile", ce qui signifie qu'elles
peuvent être modifiées à tout moment. Les variables volatiles sont généralement utilisées pour
stocker des valeurs qui peuvent être modifiées par une interruption ou une autre tâche en arrière-
plan.
Les broches d'entrée et de sortie sont définies à l'aide des instructions TRISBbits et
TRISAbits. Les broches d'entrée sont configurées pour lire des signaux analogiques provenant
17
de potentiometre, tandis que les broches de sortie sont utilisées pour envoyer des signaux
numériques à des circuits externes.
Les fonctions ADC_init et ADC_read sont utilisées pour configurer et lire les valeurs d'un
convertisseur analogique-numérique (CAN). Le CAN est utilisé pour mesurer la valeur d'une
tension de consigne fournie en entrée.
La fonction trigger_pin_init est utilisée pour initialiser une broche de sortie qui contrôle la
gâchette d'un triac. Le triac est utilisé pour contrôler la puissance fournie au moteur en régulant
la quantité de courant alternatif qui lui est fournie.
La fonction RB0_interrupt_init est utilisée pour configurer une interruption externe qui est
déclenchée lorsque le signal d'entrée passe à zéro. Cette interruption est utilisée pour déterminer
quand envoyer des impulsions de gâchette au triac.
La fonction IRQ est définie comme une fonction d'interruption, qui est appelée chaque fois
que l'interruption externe est déclenchée. Cette fonction est utilisée pour envoyer des
impulsions de gâchette au triac en utilisant la broche de sortie que nous avons initialisée plus
tôt.
La fonction calculate_delay_time est utilisée pour calculer un temps de retard nécessaire
avant d'envoyer les impulsions de gâchette au triac. Le temps de retard est calculé en fonction
de la valeur de tension de consigne lue par le CAN.
Le programme principal contient une boucle infinie qui appelle la fonction
calculate_delay_time à chaque itération. La fonction retourne une valeur qui est utilisée pour
déterminer le temps de retard avant d'envoyer des impulsions de gâchette au triac.
4. Simulations
Avant de passer à la phase de réalisation il faut tout d’abord faire les simulations nécessaires
pour vérifier les choix des composants. En utilisant le logiciel Porteus.
4.1. Simulation de circuit de détection du zéro
18
Figure 15 : simulation de circuit de détection du zéro.
4.2. Simulation du circuit déclenchement du triac
Figure 16 : simulation de circuit de déclenchement du triac.
4.3. Simulation du circuit de commande
19
Figure 17 : simulation de circuit de commande.
5. Réalisation des circuits imprimés
En utilisant le logiceil Kicad on a Crée un schéma électronique avec le logiciel Eeschema de
KiCad. Puis on a Ajoute les symboles des composants, ensuite on a relie les broches des
composants avec des fils, en fin ona ajouter à chaque composant utilise dans le schématique
son footprint et on a créer la netliste pour qu’elle soit utiliser par la suite.
Créez un nouveau projet dans le logiciel Pcbnew de KiCad. Importez le netlist généré à partir
de la schématique et placez les composants sur le PCB en fonction de leur emplacement dans
le schéma. Routage des pistes pour connecter les composants en suivant les règles de conception
(espacement des pistes, largeur des pistes, nombre de couches, etc.).
Vérification des règles de conception : Utilisez les outils de vérification pour vous assurer
que votre conception respecte les règles de conception. Vérifiez les erreurs de routage, les zones
de conflit, les erreurs de connexion, les problèmes de masque de soudure et les erreurs de
distance d'isolation.
Exportation des fichiers de production : Une fois la conception du PCB terminée, vous devez
générer les fichiers de production Gerber.
5.1. Carte de puissance
Cette carte est composée par le circuit de détection du zéro et circuit de déclenchement de
triac.
20
Figure 18 : schématique de circuit de puissance.
Figure 19 : PCB et le schéma en 3D.
5.2. Carte de commande
La carte de commande est composée par le microcontrôleur PIC16F876A et potentiomètre
qui permet a l’utilisateur de varier la vitesse du moteur.
21
Figure 20 : schématique de circuit de commande.
Figure 21 : PCB et le schéma en 3D.
22
6. Test et validation du projet
Pour le test et validation du projet on a utilise une lampe 220v au lieu d’un moteur universel .le test
du projet est claire dans les figures suivantes .
Figure 22 : le système en repos. Figure 23 : le système en faible variation
du potentiomètre (faible vitesse).
Figure 24 : le système en moyenne
variation du potentiomètre (moyenne
vitesse).
Figure 25 : le système en moyenne
variation du potentiomètre (moyenne
vitesse).
7. Conclusion
Tout le long de ce chapitre on a présenté la réalisation du projet ainsi que la phase de
simulation. Puis le test et validation du projet.
23
CONCLUSION GENERAL
En conclusion, la conception et la réalisation d'un variateur de vitesse pour un moteur
universel sont des projets intéressants et utiles dans de nombreuses applications industrielles et
domestiques. Le variateur de vitesse permet de réguler la vitesse du moteur de manière précise,
fiable et économe en énergie. Ce rapport a présenté les étapes nécessaires pour la réalisation du
projet, notamment la conception du circuit, le choix des composants, la fabrication et le test du
circuit. Les résultats obtenus ont montré que le variateur de vitesse fonctionne correctement et
répond aux spécifications requises.
Parmi les problèmes trouver lors de réalisation de ce projet c’est la difficulté d’implémenté
le code sur le microcontrôleur PIC16F876A.
En perspectives on propose l’amélioration du projet par la commande à distance le système
et une interface graphique pour simuler le fonctionnement du système en temps réel.
24
ANNEXE
• Les paramètres limites du PC817
• Les caractéristiques limites du MOC3022M
• Choix des composants pour snubber circuit
25
• Les caractéristiques limites du BTA26-700B
26
• les caractéristiques du PIC16F876A
27

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  • 1. 1 SOMMAIRE Sommaire ................................................................................................................................................ 1 Liste des Figures...................................................................................................................................... 3 Introduction générale............................................................................................................................... 4 Chapitre 1 : Etude du projet .................................................................................................................... 5 1. Introduction ................................................................................................................................. 5 2. Cahier des charges....................................................................................................................... 5 3. Etude de circuit de contrôle d'angle de phase.............................................................................. 5 4. Conclusion................................................................................................................................... 6 Chapitre 2 : Etude et choix des outils nécessaires pour la réalisation du projet...................................... 7 1. Introduction ................................................................................................................................. 7 2. Choix des composants................................................................................................................. 7 2.1. Choix de triac .......................................................................................................................... 7 2.2. Choix d’optotriac..................................................................................................................... 7 2.3. Choix d’optocoupleur.............................................................................................................. 8 2.4. Choix du microcontrolleur ...................................................................................................... 9 3. Choix d’outils nécessaires a la réalisation................................................................................. 10 3.1. Kicad ..................................................................................................................................... 10 3.2. Mplab ide................................................................................................................................11 3.3. Porteus....................................................................................................................................11 4. Conclusion................................................................................................................................. 12 Chapitre 3 : la réalisation pratique du projet ......................................................................................... 13 1. Synoptique................................................................................................................................. 13 2. Conception électronique du projet............................................................................................. 14 2.1. Conception de détection de zéro............................................................................................ 14 2.2. Conception de circuit de déclenchement du triac.................................................................. 15 2.3. Conception de circuit de commande ..................................................................................... 15 3. Partie Programmation................................................................................................................ 16 4. Simulations................................................................................................................................ 17 4.1. Simulation de circuit de détection du zéro ............................................................................ 17 4.2. Simulation du circuit déclenchement du triac ............................................................................ 18 4.3. Simulation du circuit de commande........................................................................................... 18
  • 2. 2 5. Réalisation des circuits imprimés.............................................................................................. 19 5.1. Carte de puissance................................................................................................................. 19 5.2. Carte de commande............................................................................................................... 20 6. Test et validation du projet ........................................................................................................ 22 7. Conclusion................................................................................................................................. 22 Conclusion général................................................................................................................................ 23 Annexe .................................................................................................................................................. 24
  • 3. 3 LISTE DES FIGURES Figure 1 : la cahier des charges. .............................................................................................................. 5 Figure 2 : phase angle control for inductive loads. ................................................................................. 6 Figure 3 : BTA26-700B........................................................................................................................... 7 Figure 4 : MOC3022M............................................................................................................................ 8 Figure 5 : PC817..................................................................................................................................... 9 Figure 6 : PIC16F876A........................................................................................................................... 9 Figure 7 : page d’accueil de KiCad....................................................................................................... 10 Figure 8 : page d’accueil de Mplab........................................................................................................11 Figure 9 : page d’accueil de Porteus...................................................................................................... 12 Figure 10 : synoptique........................................................................................................................... 13 Figure 11 : Le circuit de détection de zéro ............................................................................................ 14 Figure 12 : Le circuit de déclenchement du triac. ................................................................................. 15 Figure 13 : Le circuit de commande...................................................................................................... 15 Figure 14 : logigramme bas niveau. ...................................................................................................... 16 Figure 15 : simulation de circuit de détection du zéro. ......................................................................... 18 Figure 16 : simulation de circuit de déclenchement du triac................................................................. 18 Figure 17 : simulation de circuit de commande. ................................................................................... 19 Figure 18 : schématique de circuit de puissance. .................................................................................. 20 Figure 19 : PCB et le schéma en 3D...................................................................................................... 20 Figure 20 : schématique de circuit de commande. ................................................................................ 21 Figure 21 : PCB et le schéma en 3D...................................................................................................... 21 Figure 22 : le système en repos. ............................................................................................................ 22 Figure 23 : le système en faible variation du potentiomètre (faible vitesse)......................................... 22 Figure 24 : le système en moyenne variation du potentiomètre (moyenne vitesse).............................. 22 Figure 25 : le système en moyenne variation du potentiomètre (moyenne vitesse).............................. 22
  • 4. 4 INTRODUCTION GENERALE Le moteur universel est un type de moteur électrique qui présente plusieurs avantages et utilisations intéressantes : Large plage de fonctionnement : Les moteurs universels peuvent fonctionner à des vitesses très élevées et à des charges variables, ce qui en fait un choix idéal pour de nombreuses applications industrielles et domestiques. Couple élevé : Les moteurs universels produisent un couple élevé dès le démarrage, ce qui les rend adaptés pour des applications nécessitant un démarrage rapide et une accélération rapide. Faible coût : Les moteurs universels sont relativement peu coûteux à fabriquer, car ils ne nécessitent pas de composants coûteux tels que des aimants permanents. Facilité de contrôle : Les moteurs universels sont faciles à contrôler en modifiant la tension d'alimentation, ce qui permet de réguler la vitesse et le couple. Utilisation polyvalente : Les moteurs universels sont couramment utilisés dans une variété d'applications, y compris les outils électriques, les ventilateurs, les aspirateurs, les mixeurs, les machines à laver, les pompes, les souffleuses à neige et les machines à coudre. Le variateur de vitesse est un dispositif électronique utilisé pour contrôler la vitesse d'un moteur électrique en régulant la tension et la fréquence de l'alimentation électrique. Les variateurs de vitesse sont de plus en plus courants dans de nombreuses applications industrielles et domestiques, car ils permettent d'optimiser l'efficacité énergétique, de réduire les coûts de fonctionnement et d'améliorer les performances des moteurs. Dans ce rapport, nous présentons la conception et la réalisation d'un variateur de vitesse pour un moteur universel. Le variateur de vitesse permet de réguler la vitesse du moteur de manière précise et fiable, tout en garantissant la sécurité des utilisateurs. Ce rapport vise à présenter les étapes nécessaires pour la réalisation du projet et les résultats obtenues, ainsi que les contributions et les perspectives d'amélioration.
  • 5. 5 CHAPITRE 1 : ETUDE DU PROJET 1. Introduction Dans ce chapitre on va expose la cahier des charges et la technique de varier la vitesse d’un moteur universel. 2. Cahier des charges la cahier des charge est presente par la figure 1. Elle est composée de : Un contrôleur de tension AC (courant alternatif) est un dispositif électronique qui contrôle la quantité de tension dans un système électrique à courant alternatif. Il est utilisé pour réguler le niveau de tension fourni à une charge, telle qu'un moteur électrique ou un élément chauffant, en ajustant l'amplitude de la forme d'onde AC. Les contrôleurs de tension AC fonctionnent en contrôlant l'angle de conduction des triacs ou autres dispositifs de commutation électroniques qui sont utilisés pour interrompre la forme d'onde AC. En contrôlant le minutage de ces interruptions, le niveau de tension délivré à la charge peut être ajusté. Cette technique est connue sous le nom de contrôle d'angle de phase. Figure 1 : la cahier des charges. 3. Etude de circuit de contrôle d'angle de phase. Le circuit de contrôle d'angle de phase à base de triac utilise un triac pour contrôler le niveau de tension fourni à une charge en ajustant l'angle de conduction. L'angle de conduction détermine la partie de la forme d'onde AC qui est transmise à la charge et la partie qui est coupée.
  • 6. 6 Figure 2 : phase angle control for inductive loads. Un triac est un dispositif de commutation électronique bidirectionnel qui peut être utilisé pour contrôler le courant alternatif. Il est constitué de trois couches de semi-conducteurs, ce qui lui permet de conduire le courant dans les deux sens. Le circuit de détection de zéro croisement est utilisé pour détecter le moment où la tension alternative passe par zéro, ce qui permet au circuit de déclenchement du triac de contrôler l'angle de conduction. Le circuit de déclenchement du triac est utilisé pour déclencher le triac à un angle de conduction spécifique en fonction des signaux de détection de zéro croisement et de la tension de la charge. Un circuit de commande : ce circuit contient un dispositive qui génère les signaux de déclenchement pour le triac en fonction de signal délivré par le circuit de détection du zéro 4. Conclusion Tout le long de ce chapitre on a présenté la cahier des charges ainsi que l’utilité de circuit de contrôle d’angle. Dans le chapitre suivant on va citer le différent outil nécessaire à la réalisation.
  • 7. 7 CHAPITRE 2 : ETUDE ET CHOIX DES OUTILS NECESSAIRES POUR LA REALISATION DU PROJET 1. Introduction Dans le chapitre suivant on va citer le différent logiciels et composants nécessaire à la réalisation. 2. Choix des composants 2.1. Choix de triac Le BTA26-700B est un triac couramment utilisé dans les applications de commutation de charge AC. Voici quelques spécifications clés de ce composant : Tension de crête inverse : La tension de crête inverse maximale pour le BTA26-700B est de 700 V, ce qui le rend adapté pour les applications avec des tensions élevées. Courant de crête maximal : Le courant de crête maximal pour le BTA26-700B est de 25 A, ce qui le rend adapté pour les applications avec des courants élevés. Sens de conduction : Le BTA26-700B est un triac bidirectionnel, ce qui signifie qu'il peut conduire le courant dans les deux sens. Courant de maintien maximal : Le courant de maintien maximal pour le BTA26-700B est de 40 mA, ce qui signifie qu'il nécessite une petite quantité de courant pour rester en conduction. Tension de déclenchement : La tension de déclenchement maximale pour le BTA26-700B est de 1,5 V, ce qui signifie qu'il peut être facilement déclenché avec un signal de commande de faible tension. Figure 3 : BTA26-700B 2.2. Choix d’optotriac Le MOC3022M est un optocoupleur de déclenchement de triac couramment utilisé dans les applications de contrôle de charge AC. Voici quelques spécifications clés de ce composant :
  • 8. 8 Isolation électrique : Le MOC3022M offre une isolation électrique entre l'entrée et la sortie, ce qui signifie qu'il peut être utilisé pour connecter des circuits électriques avec des tensions différentes sans risque de court-circuit. Courant de sortie maximal : Le courant de sortie maximal pour le MOC3022M est de 100 mA, ce qui le rend adapté pour les applications à faible courant. Tension d'alimentation maximale : La tension d'alimentation maximale pour le MOC3022M est de 400 V, ce qui permet de l'utiliser dans des circuits avec des tensions plus élevées. Temps de réponse : Le temps de réponse typique du MOC3022M est de 3 µs, ce qui le rend adapté pour les applications qui nécessitent une commutation rapide. Tension d'entrée maximale : La tension d'entrée maximale pour le MOC3022M est de 1,5 V, ce qui permet de l'utiliser avec des signaux de faible tension. Figure 4 : MOC3022M 2.3. Choix d’optocoupleur Le PC817 est un optocoupleur couramment utilisé dans les applications électroniques. Voici quelques spécifications clés de ce composant : Isolation électrique : Le PC817 offre une isolation électrique entre l'entrée et la sortie, ce qui signifie qu'il peut être utilisé pour connecter des circuits électriques avec des tensions différentes sans risque de court-circuit. Courant de collecteur maximal : Le courant de collecteur maximal pour le PC817 est de 50 mA, ce qui le rend adapté pour les applications à faible courant. Tension de collecteur maximal : La tension de collecteur maximale pour le PC817 est de 80 V, ce qui permet de l'utiliser dans des circuits avec des tensions plus élevées. Temps de réponse : Le temps de réponse typique du PC817 est de 4 µs, ce qui le rend adapté pour les applications qui nécessitent une commutation rapide. Tension d'entrée maximale : La tension d'entrée maximale pour le PC817 est de 1,4 V, ce qui permet de l'utiliser avec des signaux de faible tension.
  • 9. 9 Figure 5 : PC817 2.4. Choix du microcontrolleur Le PIC16F876A est un microcontrôleur de la famille PIC (Peripheral Interface Controller) de Microchip Technology Inc. Il a été largement utilisé dans les applications électroniques pour sa capacité à gérer les entrées/sorties et à effectuer des calculs. Voici quelques spécifications clés de ce composant : Architecture : Le PIC16F876A est basé sur une architecture RISC 8 bits, qui permet une exécution rapide des instructions. Fréquence d'horloge maximale : La fréquence d'horloge maximale pour le PIC16F876A est de 20 MHz, ce qui signifie qu'il peut exécuter jusqu'à 20 millions d'instructions par seconde. Taille de la mémoire : Le PIC16F876A dispose de 14 ko de mémoire flash pour le programme, 368 octets de RAM et 256 octets d'EEPROM pour les données. Nombre de broches : dispose de 28 broches. Interfaces de communication : Le PIC16F876A prend en charge les protocoles de communication série tels que USART, I2C, et SPI. Fonctionnalités supplémentaires : Le dispose de nombreuses fonctionnalités supplémentaires, notamment des timers, des comparateurs, des convertisseurs analogique- numérique (CAN), et des interruptions programmables. Tension d'alimentation : Le PIC16F876A peut fonctionner avec une tension d'alimentation comprise entre 2,0 V et 5,5 V. Figure 6 : PIC16F876A
  • 10. 10 3. Choix d’outils nécessaires a la réalisation 3.1. Kicad KiCad est un logiciel open source de conception électronique qui permet de concevoir des schémas électroniques et des circuits imprimés (PCB). Il est disponible gratuitement pour Windows, macOS et Linux. Voici quelques caractéristiques clés de KiCad : Éditeur de schémas : KiCad dispose d'un éditeur de schémas électroniques qui permet de dessiner des schémas en utilisant des composants électroniques standard tels que des résistances, des condensateurs, des transistors, des diodes, des connecteurs et bien d'autres. Il permet également de placer des annotations, des commentaires, des images et des symboles personnalisés dans le schéma. Éditeur de PCB : KiCad dispose d'un éditeur de PCB qui permet de concevoir des circuits imprimés à partir du schéma électronique. Il permet de définir les couches du PCB, de placer les composants électroniques, de définir les pistes de connexion, les zones de cuivre et les vias. Bibliothèques de composants : KiCad dispose d'une grande bibliothèque de composants électroniques standard et de symboles de schémas, ainsi que d'une communauté active qui partage des bibliothèques de composants personnalisés. Vérification de règles : KiCad dispose d'un outil de vérification de règles qui permet de s'assurer que le PCB respecte les contraintes du fabricant de PCB, telles que l'écartement minimum entre les pistes, les dimensions de la carte, les restrictions de placement de composants, etc. 3D Viewer : KiCad dispose d'un outil de visualisation 3D qui permet de visualiser le PCB en trois dimensions, ce qui permet de vérifier l'ajustement des composants et de la carte. Exportation de fichiers : KiCad permet d'exporter les fichiers de conception au format standard (Gerber, Drill, Excellon, etc.) pour la fabrication de PCB. Figure 7 : page d’accueil de KiCad
  • 11. 11 3.2. Mplab ide MPLAB IDE est un environnement de développement intégré (IDE) développé par Microchip Technology pour programmer et déboguer les microcontrôleurs PIC, dsPIC et AVR. Il est gratuit et disponible pour Windows, macOS et Linux. Voici quelques caractéristiques et fonctions clés de MPLAB IDE : Éditeur de code : MPLAB IDE dispose d'un éditeur de code avec des fonctionnalités telles que la coloration syntaxique, la numérotation des lignes, la recherche et le remplacement, ainsi que des raccourcis clavier pour faciliter la saisie de code. Gestion de projet : MPLAB IDE permet de créer des projets pour les microcontrôleurs PIC, dsPIC et AVR, en leur associant des fichiers sources, des bibliothèques et des configurations de build. Il dispose également d'un outil de gestion de versions qui permet de conserver des versions antérieures du code. Compilation et programmation : MPLAB IDE permet de compiler et de programmer les microcontrôleurs PIC, dsPIC et AVR directement depuis l'environnement de développement. Il prend en charge plusieurs langages de programmation, notamment C, C++ et ASM. Débogage : MPLAB IDE dispose d'un débogueur intégré qui permet de suivre l'exécution du code, de mettre en pause le programme à un point donné, d'examiner la mémoire et les registres, de suivre l'exécution pas à pas, et d'ajouter des points d'arrêt. Simulation : MPLAB IDE permet de simuler le code avant de le programmer sur un microcontrôleur, ce qui permet de tester le code sans avoir besoin de matériel supplémentaire. Figure 8 : page d’accueil de Mplab. 3.3. Porteus Proteus ISIS est un logiciel de conception électronique qui permet de créer des schémas électroniques et des circuits imprimés (PCB). Il dispose d'un éditeur de schémas qui permet de dessiner des schémas électroniques à partir d'une bibliothèque de composants électroniques. Il
  • 12. 12 dispose également d'un éditeur de PCB qui permet de concevoir des circuits imprimés à partir du schéma électronique. Proteus ISIS permet également de simuler le comportement du circuit électronique en utilisant des modèles de simulation, ce qui permet de tester le circuit avant sa fabrication. Figure 9 : page d’accueil de Porteus. 4. Conclusion Tout le long de ce chapitre on a présente les choix des différents logiciels et composants. Dans le chapitre suivant on va présenter la réalisation pratique du projet.
  • 13. 13 CHAPITRE 3 : LA REALISATION PRATIQUE DU PROJET 1. Synoptique Figure 10 : synoptique. La synoptique du système est présente par la figure : • Tout Le système est alimenté par une tension AC 220V • Le système est composé par 3 partie principale 1-) Circuit de détection de zéro (Zero Crossing Detector) : lorsque la tension d’alimentation AC passe par zéro le la sotie donne 0v DC sinon la sotie égale 5v DC ce circuit est compose principalement par l’optocoupleur PC817. 2-) Circuit de commande : ce circuit est composé par le microcontrôleur PIC16F876A le reçoit le signal de sotie du circuit de détection du zéro qui est connecté avec le pin de d’interruption externe pin et gêner le signal de contrôle de Triac qui est situé dans le circuit de déclenchent ce signal (les impulsion) généré est en fonction de la consigne prévenant de l’utilisateur a partir d’un potentiomètre. 3-) Circuit de déclenchement ce circuit est le responsable de piloter le triac lorsque les impulsions (signal de déclenchement) provenant de circuit de commande.
  • 14. 14 2. Conception électronique du projet 2.1. Conception de détection de zéro Figure 11 : Le circuit de détection de zéro Le circuit de détection de zéro est composée principalement de 5 parties comme indique la figure : 1-) source AC 220V 2-) abaisseur de tension : ce circuit permet d’abaisser la tension AC pour facilite la manipulation dans le reste de circuit. Le courant qui traverse ce circuit doit être inferieur a 50mA donc on va choisir la valeur de la résistance adéquate. Dans notre cas on va choisir la valeur de résistance tel que le courant soit égale a 5mA 𝑅 = 220 5𝑥10−3 = 44𝑘Ω La puissance de la résistance 𝑃 = 44𝑘Ω𝑥(5𝑥10−3 )2 = 1.1𝑤 Puissance de sécurité =2xP = 2.2w Donc il faut utiliser une résistance de 3w Pour minimiser la puissance de résistance on a utilisé 4 résistances de valeur 11kΩ dans cette cas la puissance des résistances devient 0.5w. 3-) redresseur double alternance : on a utilisé un pont de diode ce circuit permet de rendre l’alternance négative en alternance positive pour qu’elle soit détectable par l’optocoupleur. 4-) optocoupleur : c’est le composant qui sépare la tension alternative et la tension continue isolation des masses lorsque le signal d’entrée diffèrent de zéro la sortie d’optocoupleur égale à 5v si la tension d’entrée d’optocoupleur égale 0v la sortie d’optocoupleur devient 0v. 5-) comparateur : ce circuit améliore la forme de signale de sortie pour que le microcontrôleur peut le détecté.
  • 15. 15 2.2. Conception de circuit de déclenchement du triac Figure 12 : Le circuit de déclenchement du triac. Le circuit de déclenchent de triac est composé principalement de 4 parties 1-) optotriac : ce composant permet de piloter le triac et de transmettre les impulsions prévenant de de circuit vers le triac. 2-) triac le triac devient passant lorsqu’il y a une interruption dans sa gâchette et le courant qui le travers diffère du zéro. 3-) sunbber circuit : ce circuit est composé par une résistance en série avec un condensateur il permet la protection contre la monte rapide de la tension dans le triac et l’optotriac. 2.3. Conception de circuit de commande Figure 13 : Le circuit de commande. Le circuit de commande est composé principalement de 2 parties 1-) un potentiomètre : ceci permet à l’utilisateur de varier la vitesse du moteur. 2-) un microcontrôleur : ce composant est le responsable de gêner les impulsions au circuit de déclenchent de triac.
  • 16. 16 3. Partie Programmation Figure 14 : logigramme bas niveau. Ce logigramme représente par la figure 14 , le code implémente sur le microcontrôleur en utilisant le logiciel Mplab IDE. Ce code est écrit en langage C et destiné à être exécuté sur un microcontrôleur PIC16F876A. Le programme utilise une interruption externe pour détecter le passage à zéro du signal d'entrée, puis utilise une sortie pour envoyer une série d'impulsions sur une broche de commande pour un circuit de puissance triac. Voici une explication plus détaillée du code : Les bibliothèques standard de C et les fichiers d'en-tête (configuration Bits) pour le microcontrôleur PIC16F876A sont inclus dans le code. Des définitions de broches et de variables sont faites à l'aide des instructions "#define". Les définitions permettent de rendre le code plus facile à lire et à modifier. Par exemple, la constante "_XTAL_FREQ" définit la fréquence du quartz utilisé par le microcontrôleur. Des variables volatiles sont définies avec le mot clé "volatile", ce qui signifie qu'elles peuvent être modifiées à tout moment. Les variables volatiles sont généralement utilisées pour stocker des valeurs qui peuvent être modifiées par une interruption ou une autre tâche en arrière- plan. Les broches d'entrée et de sortie sont définies à l'aide des instructions TRISBbits et TRISAbits. Les broches d'entrée sont configurées pour lire des signaux analogiques provenant
  • 17. 17 de potentiometre, tandis que les broches de sortie sont utilisées pour envoyer des signaux numériques à des circuits externes. Les fonctions ADC_init et ADC_read sont utilisées pour configurer et lire les valeurs d'un convertisseur analogique-numérique (CAN). Le CAN est utilisé pour mesurer la valeur d'une tension de consigne fournie en entrée. La fonction trigger_pin_init est utilisée pour initialiser une broche de sortie qui contrôle la gâchette d'un triac. Le triac est utilisé pour contrôler la puissance fournie au moteur en régulant la quantité de courant alternatif qui lui est fournie. La fonction RB0_interrupt_init est utilisée pour configurer une interruption externe qui est déclenchée lorsque le signal d'entrée passe à zéro. Cette interruption est utilisée pour déterminer quand envoyer des impulsions de gâchette au triac. La fonction IRQ est définie comme une fonction d'interruption, qui est appelée chaque fois que l'interruption externe est déclenchée. Cette fonction est utilisée pour envoyer des impulsions de gâchette au triac en utilisant la broche de sortie que nous avons initialisée plus tôt. La fonction calculate_delay_time est utilisée pour calculer un temps de retard nécessaire avant d'envoyer les impulsions de gâchette au triac. Le temps de retard est calculé en fonction de la valeur de tension de consigne lue par le CAN. Le programme principal contient une boucle infinie qui appelle la fonction calculate_delay_time à chaque itération. La fonction retourne une valeur qui est utilisée pour déterminer le temps de retard avant d'envoyer des impulsions de gâchette au triac. 4. Simulations Avant de passer à la phase de réalisation il faut tout d’abord faire les simulations nécessaires pour vérifier les choix des composants. En utilisant le logiciel Porteus. 4.1. Simulation de circuit de détection du zéro
  • 18. 18 Figure 15 : simulation de circuit de détection du zéro. 4.2. Simulation du circuit déclenchement du triac Figure 16 : simulation de circuit de déclenchement du triac. 4.3. Simulation du circuit de commande
  • 19. 19 Figure 17 : simulation de circuit de commande. 5. Réalisation des circuits imprimés En utilisant le logiceil Kicad on a Crée un schéma électronique avec le logiciel Eeschema de KiCad. Puis on a Ajoute les symboles des composants, ensuite on a relie les broches des composants avec des fils, en fin ona ajouter à chaque composant utilise dans le schématique son footprint et on a créer la netliste pour qu’elle soit utiliser par la suite. Créez un nouveau projet dans le logiciel Pcbnew de KiCad. Importez le netlist généré à partir de la schématique et placez les composants sur le PCB en fonction de leur emplacement dans le schéma. Routage des pistes pour connecter les composants en suivant les règles de conception (espacement des pistes, largeur des pistes, nombre de couches, etc.). Vérification des règles de conception : Utilisez les outils de vérification pour vous assurer que votre conception respecte les règles de conception. Vérifiez les erreurs de routage, les zones de conflit, les erreurs de connexion, les problèmes de masque de soudure et les erreurs de distance d'isolation. Exportation des fichiers de production : Une fois la conception du PCB terminée, vous devez générer les fichiers de production Gerber. 5.1. Carte de puissance Cette carte est composée par le circuit de détection du zéro et circuit de déclenchement de triac.
  • 20. 20 Figure 18 : schématique de circuit de puissance. Figure 19 : PCB et le schéma en 3D. 5.2. Carte de commande La carte de commande est composée par le microcontrôleur PIC16F876A et potentiomètre qui permet a l’utilisateur de varier la vitesse du moteur.
  • 21. 21 Figure 20 : schématique de circuit de commande. Figure 21 : PCB et le schéma en 3D.
  • 22. 22 6. Test et validation du projet Pour le test et validation du projet on a utilise une lampe 220v au lieu d’un moteur universel .le test du projet est claire dans les figures suivantes . Figure 22 : le système en repos. Figure 23 : le système en faible variation du potentiomètre (faible vitesse). Figure 24 : le système en moyenne variation du potentiomètre (moyenne vitesse). Figure 25 : le système en moyenne variation du potentiomètre (moyenne vitesse). 7. Conclusion Tout le long de ce chapitre on a présenté la réalisation du projet ainsi que la phase de simulation. Puis le test et validation du projet.
  • 23. 23 CONCLUSION GENERAL En conclusion, la conception et la réalisation d'un variateur de vitesse pour un moteur universel sont des projets intéressants et utiles dans de nombreuses applications industrielles et domestiques. Le variateur de vitesse permet de réguler la vitesse du moteur de manière précise, fiable et économe en énergie. Ce rapport a présenté les étapes nécessaires pour la réalisation du projet, notamment la conception du circuit, le choix des composants, la fabrication et le test du circuit. Les résultats obtenus ont montré que le variateur de vitesse fonctionne correctement et répond aux spécifications requises. Parmi les problèmes trouver lors de réalisation de ce projet c’est la difficulté d’implémenté le code sur le microcontrôleur PIC16F876A. En perspectives on propose l’amélioration du projet par la commande à distance le système et une interface graphique pour simuler le fonctionnement du système en temps réel.
  • 24. 24 ANNEXE • Les paramètres limites du PC817 • Les caractéristiques limites du MOC3022M • Choix des composants pour snubber circuit
  • 25. 25 • Les caractéristiques limites du BTA26-700B
  • 27. 27