Projet decoupe fil chauffant "besoin de conseil de pro

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biduleur34

Compagnon
Bonjour,

Pour un petit projet personel j'au rai besoin de faire chauffer un morceau de fil au nikel chrome resistance de 1.51Ohm au metre, je vait utilisé 10cm soit 0.151 ohm.

L'alim est de 30VDC
Avec mes premier essaye j'arrive a modulé un courant de 5A mais c'est pas suffisant, il me faudrait environ 8A ou 10A.

Comment connaitre la temperature en fonction de l'intensité traverssant le Fil ??


Je dispose uniquement d' IRF540Z et NE555 monté en generateur pwm.
j'ai fait un petit montage, mais j'en suis pas satisfait.
que me conseillé vous ??

notamment comment metre en parallele mes mosfets ? car le courant d'appel est assez enorme.Voir la pièce jointe filchaud shema.pdf
 
Bonsoir,


Pour la mise en parallèle des mosfet, aucun problème. Comme tu les utilise en commutation, il n'y a pas d'équilibrage a prévoir. Il suffit de les connecter tous ensemble (Source avec source, drain avec drain et gate avec gate).

C'est curieux qu'il te faille autant d'intensité. Je découpe a la main mon polystyrène avec un système bricolé avec une corde a piano de 0.6, longueur 80cm et j'alimente avec un courant constant de 4 a 5 A (Alim de laboratoire). A moins que tu cherche de la vitesse de coupe.

Quand a calculer la temperature du fil en fonction de l'intensite, c'est un vrai casse tete. Il depend de l'environnement, de la longueur et du diametre du fil et est fonction de la resistance de ton fil (Qui en plus, change avec la temperature).

@+
Jean-Charles
 
en fait il sagit d'un fil en nikel chrome 80/20 de resistance 1.51 Ohm / metre.

Mon but n'est pas de decoupé du polystyrene, mais un materieux qui a un point de fusion plus haut, et vitesse de coupe 10cm/sec max.

Sur mon montage n'y a til pas un soucis avec le gate et le NE555 je risque pas de grille mon Ne555 sans resistance sur ma gate ??

sur mon shema j'ai une resistance de pull up de 10K mais en pratique j'ai mis 15K quel est l'influence ??

merci
 
Une petite question au pro de l'electronique..

L'IRF540Z a une capacité totale de Gate Qg de 50nC et un T(on) de 15nS.

A l'alumage le MOSFET demande donc une impulsion en courant de Qg/T(on) soit environ 3.33A je me trompe ??

Dans mon montage le mosfet est alimenté par ma resistance de pull up de 15Kohm, ce qui limite mon courant max a Vcc/15K soit 0.8mA.

Mon T(on) reel est donc de Qg/0.8mA -->50/0.0008 soit un T(on) de 62.5µS.

c'est bien ça ??

Mon PWM a une freqeunce de 720hz soit une periode de 1380µS

le montage actuel est t'il bien conçu ??

merci
 
Re,

Je suis en train de regarder ton schema de plus pret, il me semble voir des bizarrerie. La resistance de pull-up qui maintient le nmos en conduction au repos, la sortie OUT et DIS du 555 qui sont mal cablées.

Une resistance de 47ohm entre OUT et le gate devrais suffire pour piloter le nmos.

@+
Jean-Charles
 
J'ai piqué le schema original ici.
http://www.sonelec-musique.com/electronique_realisations_gene_pwm_003.html

ce montage est un peu different d'autre semblable trouver sur la toile, comme celui ci.
http://lh5.ggpht.com/_SvO97HE_fik/THtTWhKTz9I/AAAAAAAAAL0/t-Amlh6louA/555.gif

dans ces montages j'aime pas trop l'idee que le mos soit passant en permanence grace a la pull up.


est t'il "drivé" de maniere optimale ??


j'envisage de refaire un montage PWM a base de 556, un astable pilotant un monostable

merci
 
Re,

Voici le schema corrigé. OUT, DIS cablés correctement. Une simulation donne periode d'environ 7.5ms. Si tu veut une periode d'environ 1ms, il faut remplacer le potientiometre de 1 Mega par un 110K.

J'ai joint l'intensité de sortie pour un rapport cyclique de 10% (170A en crete) et l'intensité sur le gate (Pics de 180mA).

@+
Jean-Charles
pwm.JPG
Sorties.JPG
Sortie et courant gate
 
Le schema du lien est faux. Il a un melange entre la sortie DIS et la sortie OUT.
J'ai laissé la diode de roue libre sur le schema, mais elle n'est pas vraiment necessaire pour un fil chaud, qui est purement resistant. J'ai omis le regulateur 12V et les condensateurs de filtrage, tu peut les reprendre du schema que tu a donné.

@+
Jean-Charles

555.gif
 
Cool,
avec quel soft as tu fait ça ??

je comprend pas trop le 170A a 10%, le fil ce comporte comme un courcircuit c'est ça ??
merci
 
Avec LTSpice (Gratuit) : http://www.linear.com/designtools/software/ltspice.jsp.

Si tu veut t'amuser, je joint le schema (pwm.asc) et le modele du IRF540Z. Le fichier IRF504Z.cmp est a mettre dans le repertoire C:\Program Files\LTC\SwCADIII\lib\sub et le fichier IRF504Z.asy dans le repertoire C:\Program Files\LTC\SwCADIII\lib\sym.

Pour changer une valeur, clic droit sur le composant. Pour lancer une simulation, menu Simulate puis Run. Tu peut ensuite cliquer sur un composant pour tracer le courant qui le traverse ou sur un fil pour tracer une tension.
Si tu a des problemes pour l'utiliser, n'hesite pas.


Pour les 170A, c'est : tension au borne de la resistance / la resistance. Le nmos se comporte comme un interupteur mais avec une resistance residuelle (Il reste environ 4V au bornes pour ton cas de figure).
Les 10% c'est le rapport cyclique, sur 10% de la periode le nmos est conducteur, sur les 90% restant il est coupé. Le montage permet de faire varier de 0 a 100% (Toujours ferme).
On peut faire couper au transistor des courants superieurs au courant maxi sous reserve que celui-ci ai le temps de refroidir. Il faudrait calculer une periode qui ne soit pas dangeureuse pour lui, car actuellement une rapport cyclique de 100%=destruction du nmos assurée.
Il y a longtemps que je n'ai pas fait cela, il faudrait que je m'y replonge.

@+
Jean-CharlesVoir la pièce jointe pwm.zip
 
Bonjour,

Tu a raison pour ton schéma, il marche aussi. Je viens de vérifier et la sortie DIS est a la masse au démarrage, donc oubli mes remarques sur la résistance de pull up.
Par contre il a un petit inconvénient. Comme on utilise la tension au borne d'un condensateur pour piloter le nmos, le basculement n'est pas franc. Le transistor travaille en linéaire pendant un court instant (Sa resistance interne sera plus grande), donc il va dissiper plus que s'il fonctionnait en tout ou rien.

Pour le c3 R3 D1, cela sert a generer des impulsion a chaque front descendant du signal OUT du 1er 555. Sur le front montant c1 se decharge dans d1. Sur le front descendant, le signal TR est ramené a la masse pendant un court instant, le temps que c1 se recharge suffisament a travers r3.

J'ai fait quelques mesures sur mon bricolage. Le fil a une longueur de 80cm et une resistance de 5.1ohms a 25°C (6.375ohms/m). Il commence a couper du polystyrene a environ 4A. Temperature du fil 260°.
Il faut donc une puissance de 5.1*4*4 = 81.6W pour decouper.

Dans le cas de ton fil, voici la demarche de calcul:
- Il faudrait racine(81.6/0.151)=23A pour avoir le meme resultat.
- La tension au borne de ton fil serait de 23*0.151=3.4V.
- La resistance du nmos (Rdson) est d'environ 0.026ohm (Dans le pire des cas) pour cette intensite, donc chute de tension de 0.026*23=0.6V.

Il faut donc remplacer ton alimentation 30V par une alimentation de 0.6+3.4=4V pouvant fournir les 23A.
Nota: Ces calculs ne tiennet pas compte de la resistance du fil a chaud, differente de la valeur a froid.

Le nmos est un peu limite, meme avec un radiateur (25A maxi a 100° de temperature ambiante).
Pour baisser l'intensite en gardant la meme puissance de chauffe, tu n'a pas beaucoup de choix: Allonger ton fil ou prendre un fil plus resistant.

@+
Jean-Charles
 
merci,
pour le fil je n'est pas trop le choix, j'ai une bobine de 100m de plus de part ça forme plate environ 4mm x 0.5mm il convient parfaitement pour l'usage que je compte en faire , une petite boucle en U de 10cm de long..

bref la comutation n'est pas franche c'est bien ce que je pensait.
Je suis en train de dessiner un petit montage avec un 556 qui pilote 2 x irf540.

Avec une petite dectection de coupure du fil + detection de court circuit par schunt..

Pour le c3 R3 D1, cela sert a generer des impulsion a chaque front descendant du signal OUT du 1er 555. Sur le front montant c1 se decharge dans d1. Sur le front descendant, le signal TR est ramené a la masse pendant un court instant, le temps que c1 se recharge suffisament a travers r3.
Cliquez pour agrandir...
dsl mais je comprend pas comment c3 peu ce decharger a travers la diode ??

merci de ces infos.

@+
 
Bonsoir,

Admettons que l'alimentation vaut 12V.
Quand OUT est a l'état bas, c1 va se charger lentement a travers r3. La jonction c1, r3 va se rapprocher du +12V.
Quand OUT passe a l'état haut, c'est équivalent a connecter la patte du condensateur au +12V, donc mettre c1 en parallèle sur d1. Comme la jonction c1, r3 est au +12V, le condensateur se décharge brutalement dans la diode. Pour mieux comprendre, imagine que le condensateur est une pile, avec le - branché sur le +12V et le + sur la jonction d1 et r3. On voit que la diode est polarisée dans le bon sens.
Sans cette diode, le condensateur se dechargerais lentement dans r3 et tu verrait passer des pic de 24V par rapport a la masse.

@+
Jean-Charles
 
jcma a dit:
Bonsoir,

Admettons que l'alimentation vaut 12V.
Quand OUT est a l'état bas, c1 va se charger lentement a travers r3. La jonction c1, r3 va se rapprocher du +12V.
Quand OUT passe a l'état haut, c'est équivalent a connecter la patte du condensateur au +12V, donc mettre c1 en parallèle sur d1. Comme la jonction c1, r3 est au +12V, le condensateur se décharge brutalement dans la diode. Pour mieux comprendre, imagine que le condensateur est une pile, avec le - branché sur le +12V et le + sur la jonction d1 et r3. On voit que la diode est polarisée dans le bon sens.
Sans cette diode, le condensateur se dechargerais lentement dans r3 et tu verrait passer des pic de 24V par rapport a la masse.

@+
Jean-Charles
Cliquez pour agrandir...

Ok, je pige mieux, mais la courte impulsion a 0v pour declencher le trigger du second 555, ce fait a quel moment ??


merci
 
Re,

Sur le front de descente du signal OUT, la capacité c3 est completement dechargée, donc equivalente a un cour-circuit. L'entree TRIG du deuxieme 555 est donc a 0. c3 se charge a travers r3 et des que la tension a ses bornes atteint environ 1/3 de la tension d'alimentation, la sortie OUT du deuxieme 555 cablé en monostable passe a l'etat haut.
C'est pas vraiment un impulsion mais plutot une descente raide suivi d'une exponentielle (Voir image, en rouge la sortie OUT du 1er 555 et en vert la tension sur TRIG, le petit pic au dessus du 12V correspond au seuil de conduction de la diode).

Je joint un fichier de simulation vite fait de ce montage avec 2xIRF540Z avec LTSpice (A renomer en .asc).

@+
Jean-Charles

Declenchement.JPG
Voir la pièce jointe pwmV2.asc.txt
 
Ok, j'ai tout piger.
Le but est donc de remplacer la periode basse du creneau generé par le premier 555 en astable par une breve inpulsion nule suivie du courbe exponentielle, qui sans ce montage resterai a zero, jusqu'au prochain basculement de l'astable.

c'est bien ça ??


Par contre j'ai un autre soucis avec mon montage actuel.outre le fait que mon MOS chauffe avec 1A le traversant , J'en ai grillé quelques un je pense qu'ils ne supporte pas le fait d'alimenté un fil froid considéré comme un court cicuit de 0.151 Ohm il faudrai que je le remplace par un modele plus costaud en courant de pointe.
Si j'en met deux en parallele je pense pas que ça resoudra mon probleme car comme un conduira avant l'autre le soucis sera toujours le meme, non ??

Si je remplace mon irf540 par un plus gros ? la sortie Q de mon 555 pour t'elle fournir le courant de base ou un driver de MOS s'impose ??? ou un push pull de transistor ?

1000 merci..
 
Bonsoir,

Exact pour l'explication.

Comment mesure tu ton intensité, en mettant un ampèremètre en serie avec le fil ?
Si c'est le cas, tu mesure une intensité moyenne et pas l'intensité qui passe réellement dans le mos. En plus, comme la résistance de ton fil est tres petite, la résistance interne de l'ampèremètre influe sur la mesure et diminue le courant dans le circuit.
A part utiliser un oscilloscope, je ne vois pas comment mesurer le courant qui passe dans le mos.

Si tu utilise l'alimentation 30V comme indiqué dans ton post et comme déjà signalé, c'est plus de 100A qui passe dans celui-ci. D'apres la doc du IRF540Z, celui-ci accepte 100A maxi, a condition que la durée des impulsions ne dépasse pas 60us.

J'ai retrouve le coefficient de température du Nickel/Chrome 80/20. Il est très petit : 60x10-6 ohms/°C. A une température de 1000°, la résistance augmenterais de 0.06 ohm (Formule : RT = R0 * (1 + alpha * T)). En clair, le courant devrais diminuer tres legerement avec la temperature.

@+
Jean-Charles
 
Actuellement, pour la mesure du courant j'utilise un gavanometre a aiguille en serie sur le fil.

donc pour toi pour le moment il est normal que mon irf540 grille ??

Je vait voir si j'ai pas d'autre composant en stock supportant un courant de pointe plus important.

A terme pour faire une mesure du courant et limité un peu celui ci je compte employe un schunt de precision de 0.01 ohm 100A, associé à des Aop + filtre passe bas, dont un comparateur a fenetre pour surveillé le courant mini et maxi "fil coupé et courcircuit"

qu'en penses tu ??


encore merci

++
 
Bonjour, j'ai une autre petite question

j'ai fait l'erreur de ne pas metre de diode de protection autour de mon regulateur de tension 7812.

Est t'il possible que la decharge de la capacité de gate de mon mosfet, me fusille le regulateur ??

je sais pas si vous voyer ce que je veut dire ?? le schema est visible sur mon premier post.

merci
 
Bonsoir,

J'ai oublié de repondre a ra question sur le 555. Pour la sortie OUT, c'est 200mA maxi. La sortie DIS, c'est le collecteur d'un transitor, elle n'alimente pas le mos.

Pour l'IRF540 (ou irf540Z acceptant un courant plus elevé) c'est oui. Dans une commande par pwm, le mos coupe toujours l'intensité maxi, il est utilisé en interrupteur, on ne fait varier que la puissance moyenne appliquée a la charge.
Je te refais le calcul dans le pire des cas, en negligeant la resistance du mos, on a I dans le fil = 30/0.151 = 198A !. N'oublie pas que cette intensite passe aussi par le pont de diode le l'alimentation, cela m'etonne qu'il tienne le coup.

Tu ne donne pas d'indication sur ton alimentation. 30V c'est la tension en sortie du transfo ou la tension continue ?. Comment est filtrée ton alimentation ? Avec des courants pareils il faut un sacré condensateur de filtrage. Il doit servir de reservoir, sinon ta tension s'ecroule a chaque commutation du mos. Meme le regulateur 12V ne suit pas. Ton alimentation doit aussi etre capable de fournir cette intensite : Puissance du tranfo mini : P = 30 * 198 = 5940VA !

Pour ton regulateur. Si le 30V est la tension de sortie de transfo, cela expliquerait pourquoi il lache. La tension crete sur le regulateur et de 30*racine(2) = 42V. Le LM3812 est donné pour une tension d'entree de 35V maxi.

PS:
La tension crete s'applique aussi au fil chaud, les calculs plus hauts sont a reprendre en remplacant 30V par 42V.

Je regarde demain s'il n'y a pas un autre moyen en partant sur une puissance un peu plus raisonable de 500W ou 1000W.


@+
Jean-Charles
 
Au depart j'avais un transfo de 24Volt Ac que je redressé avec un pont de diode et condo de lissage 22000µF.

Dans un premier temps j'ai suprimer le condo pour eviter que celui ci ce decharge dans mon mos et grille celui ci. seul l'alim du 555 etait lissé par le condo juste devant mon regul
Ensuite quand je me suis apercu de mon erreur pour la tension Dc trop importante pour mon regulateur 12V j'ai alimenté le tout avec un transfo 12VAC.

Mais j'avait toujours un soucis de regul qui grillait, j'ai donc rajouté des 1n4007 entre la sortie et l'entre du regul et entre la masse et la sortie du regul, la le montage est devenu assez stable j'ai pu faire des essaye avec un courant moyen de 8A.

J'ai monté un peu et mon fusible lent de 10A a grillé.

Je le remplace et a la remise sous tension pareil le regul avait grillé ??

quel courant doit pouvoir debiter mon 7812 ?? pour tant celui ci monté avec un petit dissipateur ne chauffe pas enormement, 50° max.

J'ai fait une petite modif qui a pas mal amelioré mon montage, j'ai rajouté une capa ceramique de 1µF direct sur l'alim du 555. et le mos chauffé moins.

Tout ceci est un Pcb proto, je vait inclure toute ces modif dans ma V2 mais j'aimerai ne pas faire d'autre erreur.

Dans ma v2 mon 556 pilotera un driver de MOS TC4420.


merci
 
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