Ecran d'ampoules piloté avec des LED photodiodes

Ecran d'ampoules piloté avec des LED photodiodes

Une LED utilisée en photodiode permet de graduer la luminosité une ampoule 6V ou tout autre type d'ampoule. Cet article présente le schéma et la réalisation d'un montage de LED qui commandent des petites ampoules 6V 1.8W 300mA.

 

 

ecran d ampoules pilote avec des led photodiodes 0

Schéma du montage LED (photodiode) et ampoule 6V

 

La LED fonctionne en photodiode et crée un tout petit courant. Une tension de 50mV à 100mV environ apparaît aux bornes de D1 lorsque la LED est tournée vers une surface lumineuse homogène (plafond éclairé fortement par exemple). Cette tension est amplifiée par l'ampli op TL072 (montage non inverseur).

 

Pour piloter l'ampoule 6V 300mA, il faut ajouter un transistor qui fournit le courant nécessaire. Un transistor NPN fait l'affaire : il fonctionne en émetteur suiveur. Il doit supporter au moins 300mA en continu et des pointes de courant supérieures (le filament froid va créer un appel de courant jusqu'à environ 5x à 10x le courant nominal). Un BD139 fait l'affaire.

 

Alimentations de l'écran d'ampoules et des capteurs : 6V et 8V

 

Les ampoules sont des 6V 300mA. La tension de sortie de l'ampli op plafonne environ 1,3V en dessous de sa tension d'alimentation. Avec la chute de tension supplémentaire égale à Vbe du transistor (0,7V), la chute de tension totale atteint environ 2V.

 

Il est judicieux d'alimenter l'ampli op avec 2V de plus que le collecteur du transistor. Cela permet de diminuer de 2V la tension Vce du transistor, et ainsi de diminuer son échauffement et la consommation du montage.

 

Pour créer les alimentations 6V et 8V, on peut utiliser un montage basé sur un LM317 (régulateur de tension ajustable).

 

Structure des alimentations

 

L'alimentation repose sur une alimentation continue 6V et un transfo fournissant une tension unique : transfo facile à trouver ou à récupérer. L'astuce consiste à prendre comme borne commune des alimentations non pas la masse, mais le +6V, ce qui permet de créer le +8V à partir des 2V issus du LM317. L'essentiel est d'avoir un écart précis (égal à 2V) entre le +6V et le +8V.

 

Le LM317 doit être monté sur radiateur ! Le boitier du LM317 est au potentiel de sa sortie ("tab is output" d'après datasheet). Il faut donc isoler le radiateur ou isoler le LM317 du radiateur.

 


ecran d ampoules pilote avec des led photodiodes 1

Schéma de l'alimentation de l'écran d'ampoules

 

R4 et R5 servent à créer la tension de 2V (=1.25V x (1 + R5/R4)) en sortie du LM317 :

 

D1 sert de sécurité si le transfo 12V ne fonctionne pas ou n'est pas branché, elle assure un passage du courant non destructeur au LM317.

 

Dissipation du BD139

 

Le pire cas est quand l'ampoule voit 3V et que Vce=3V. Le courant est alors de 0,20A environ. La puissance dissipée dans le transistor vaut:

 

P =  Ic x Vce = 0,2 x 3 = 0,6W

 

En pratique, la dissipation moyenne est plus faible, l'ampoule variant d'états allumés à fond à éteint.

Le transistor BD139 n'a pas besoin de radiateur.

 

Montage d'ampoules 6V à grande échelle

 

On peut réaliser ce montage à plusieurs dizaines d'exemplaires : des dizaines de LED pilotent en même temps les dizaines d'ampoules corresondantes.

 

L'alimentation 6V doit fournir un courant suffisant (300mA x nombre d'ampoules). L'ampli op TL072 a l'avantage d'être double : il permet de piloter 2 ampoules avec 2 LED. On peut aussi utiliser un TL074 qui contient 4 ampli op.

 

On a intérêt dans ce cas à trier les LED en fonction de leurs caractéristiques en tant que photodiodes :

 

Tri de LED utilisées en photodiodes

 

ecran d ampoules pilote avec des led photodiodes 2

 

ecran d ampoules pilote avec des led photodiodes 3

Tri de LED en fonction de leur gain tension / luminosité (valeurs lues en mV)

 

ecran d ampoules pilote avec des led photodiodes 4

Utilisation du banc de test : lire la tension sur le voltmètre...

 

Montage de 100 ampoules

 

Voici un petit exemple de dimensionnement pour 100 ampoules de vélo :

Pour 100 ampoules, l'alimentation doit fournir :

 

250mA sur -Vcc
600mA sur +8V (attention au LM317, c'est lui qui fournit 600mA)
30A sur +6V (possibilité d'utiliser plusieurs alimentations 6V séparées pour un nombre réduit d'ampoules). Leur connexion commune doit alors être le +6V. Leurs masses respectives doivent être reliées aux masses respectives des amplis op correspondants. Cela permet de faire une alimentation positive commune (+8V) pour tous les amplis op.

 

Le transfo 12V devra alors faire au moins 20VA.

 

Il faudra donc :

 

- 100 ampoules 6V 300mA
- 100 douilles
- 50 TL072
- 100 résistances 1OOk
- 100 résistances 2,2k à 3,3k variées
- nappes de fil (type HE10 par exemple) et connecteurs pour aller des sorties d'amplis op jusqu'aux bases des transistors (côté ampoules)
- 150 à 200 LED qu'on triera et dont on gardera les plus proches en caractéristique...

 

Défauts d'alimentation

 

Si le transfo 12V n'est pas branché ou a grillé, les amplis op fournissent une tension de 4V environ et toutes les ampoules brillent à moitié (environ 3,5V).

 

Si une seule alimentation des amplis op est absente, il se peut qu'on voie briller les LED qui servent de photodiodes ! Pas de panique, il faut alors vérifier la présence des alimentations sur les TL072 (patte 4 : -Vcc et patte 8 : +Vcc).

 

Exemple de réalisation pratique

 

Les TL072 sont faciles à utiliser et à trouver chez les distributeurs de composants.

 

ecran d ampoules pilote avec des led photodiodes 5

TL072 et résistances CMS 0805

 

ecran d ampoules pilote avec des led photodiodes 6

Carte électronique avec amplis op TL072

 

  Ecran d'ampoules piloté avec des LED photodiodes, publié par nina67 le 27 Septembre 2013
Les 10 outils indispensables pour l'électronique
Nina67
1 COMMENTAIRES
med67

MERCI POUR L INFO C TRES SUFFISANT

ECRIRE UN COMMENTAIRE :