AOP saturé

Bonsoir

J’ai réalisé un petit circuit pour amplifier la tension recueillie sur les bornes d’un shunt en série sur des batteries 12 V, qui font en faite 13 V de moyenne. La tension aux bornes du shunt va de 0 jusqu’à environ 0.25V en charge.

J’ai donc utilisé un LM358 en ampli non inverseur. Le circuit fonctionne et j’ai un gain largement suffisant, mais le problème est que si la tension de la batterie d’alimentation du circuit descend en dessous de 12.8 V, le signal de sortie avoisine la tension d’alimentation de l’AOP. Je n’ai pas cramé l’Arduino, coup de bol.

J’ai mis un 7808 pour alimenter et réguler le tout.
J’ai fais différents essais avec des résistances différentes, mais je ne suis pas arrivé à un non blocage en dessous de 12.5V, tension qui arrivera forcément avec la décharge.

Quelqu’un peut il me conseiller sur ce problème ?

Je vais essayer d’insérer le schéma.

platine AOP_schéma.jpg

PS: Je ne suis ni ingénieur, ni électronicien, ni étudiant en IUT.

M1 c'est quoi? un moteur?

pourquoi ne pas utilisé un composant, ou il y a tout fait dedans genre max4173 ou LTC1286
Pour faire une mesure adequat il faut que ton AOP soit en soustracteur qui va mesurer la différence de potentiel aux bornes du shunt.

un petit lien pour explication. http://pdfserv.maximintegrated.com/en/an/AN746.pdf
http://cds.linear.com/docs/en/datasheet/128698fs.pdf

et il y a le schema interne pour t'aider a comprendre.
Mais bon si tu es alimenté en 5V. et que tu fais rentrer une tension de 13V, ou supperieur a 5V, c'est normal qu'il soit saturé

Bonsoir,
Le 7808 a un drop out max de 2V donc même avec 12,5 V il fonctionne correctement.

J'ai des questions :

  1. Quelle est la valeur de R2 une fois réglée ?
    C'est nécessaire de le savoir pour calculer le gain et donc le courant consommé par le moteur.

  2. A 12,5 V quand "le phénomène" se produit quel est le comportement du moteur ?
    Est-il en charge ou à vide ?
    Possible explication :
    S'il ralenti trop sa force contre électromotrice diminue, le courant augmente et il se pourait que la tension sur l'entrée + de l'ampli soit suffisament élévée pour envoyer la sortie en butée sur le rail d'alim Vcc.
    Dans le cas d'un LM358 en butée sur l'alim Vcc la sortie devrait être à Vcc-1,5 V soit 8V-1,5V = 6,5 V.

Si R2 est max R1+R2= 11k et le gain est de 100k/11k = 9
Pour avoir 6,5V en sortie avec un gain de 9 il faut injecter sur l'entrée "+" une tension égale à 6,5V/9 = 0,722 V
Ce qui dans une résistance de 0,1 ohm correspondrait à un courant de 7,2 A.

Est-ce cohérent avec les caractéristiques du moteur ?
Si R2 est plus faible le gain sera plus fort et le courant plus faible, d'où l'absolue nécessité de connaître le gain de l'ampli.

J'en profite pour te rappeller que normalement tu dois nous donner toutes les caractéristiques des composants, c'est plus facile pour aider .

J'espère que tu as vu que la tension de déchet en sortie d'ampli d'ampli est de : typique 5mV, max 20 mV. (**)
ce qui veut dire que l'entrée "+" à 0V la sortie sera entre 0mV et +20 mV. Je ne pense pas que cela devrait te gêner mais autant le vérifier surtout qu'il existe des solutions.

(**) j'avais dans une autre réponse donné "de tête" 500mv, je viens de vérifier c'est 5mV en typique en 20 mV max.
Le Lm358 est rail moins entrée et sortie, mais il n'est pas rail plus.

Merci 68tjs pour tes explications.

Elles m'ont permis de comprendre certains points, et j'ai pu débloquer le problème de saturation hier.
Par contre le gain escompté n'est pas suffisant.
Est il possible de mettre les deux étages de l'AOP en série ?

Oui mais il faut bien analyser le sujet sinon les résultats risquent de ne pas être ceux attendus.

En premier je remet le couvert :
A lire (complètement y compris suivre les liens :
Bienvenue sur le forum de la communauté francophone
et :

J’en profite pour te rappeller que normalement tu dois nous donner toutes les caractéristiques des composants, c’est plus facile pour aider .

Elles sont où les références sur le moteur ?

Il faut commencer par bien vérifier la cohérence des résultats.

  1. en fonction des différentes configuration quelles sont les bornes du courant ?
    Moyen de mesure : mesurer au voltmètre de la tension aux bornes de R4

  2. Vérifier que le gain actuel est bien le gain attendu. Pour cela il faut remplacer la résistance variable par une résistance fixe, ou mesurer les gains quand la résistance variable est au min et au max.
    Rappel : pour le gain qui est défini par G= R3/(R1+R2) si les résistances sont à x% le gain sera à 2*x%.
    Donc si comme c’est souvent le cas les résistance sont à 10% le gain sera à +/-20%.

  3. Définir la tension de sortie réellement nécessaire. Tu dis ce n’est pas assez mais ce n’est pas une valeur.
    Il faut une valeur en volts avec si possible une précision, exemple 3 volts +/- 5%.
    Pour cela il faut que tu donne la précision des résistances utilisées, y compris R4.

Une fois que les bases seront pleinement définies tu pourra définir le gain qu’il faut ajouter.
Et peut être qu’un simple changement de valeur de résistance suffira.

OK, je comprend bien tes remarques et questions pour m'aider, mais je suis en difficulté pour répondre précisément .

Pour tout dire, c'est évidemment pour mon projet de mesures de quatre batteries de golfette(s) et qui se trouvent à 40 Km de chez moi, avec difficultés pour avoir la bonne golfette parce que beaucoup de monde s'en sert, et dans un environnement très sale.
Je n'ai pas pu récupérer de shunt comme je l'espérais et je fais la mesure avec une pointe plantée dans le cable (la honte), et des pinces croco au bout des fils et sur les cosses de batteries pour faire les branchements. La tension est forcement beaucoup plus faible qu'avec un shunt. Je ferais acheter le shunt que si le système est viable.

Pour faire le code et les essais, je travail donc chez moi avec une petite batterie et une alim variable.
J'ai mis un petit moteur de quelques W et une résistance de 1 Ohm pour la mesure.

Donc ça n'a rien à voir avec le réel.

Hier soir, j'ai pu avoir (en réel) 0.2 V en sortie de l'AOP, mais j'étais dans l'atelier avec un déplacement sur une distance de 1m. Pas terrible pour un essais. En plus, la mesure est avec un contrôleur numérique sans max de mesure.
Désolé pour avoir été si long pour ces explications, mais ce projet est assez difficile à mettre au point.

Il n'y a pas de problème : tu mets le principe au point sur la "maquette" et tu adapte ensuite sur le réel, cela se fait couramment.
Mais pour que cela fonctionne il faut les caractéristiques réelles finales. Les moteurs ils ont bien une plaque signalétique, il faut déjà commencer par la lire ( celui qui te sert pour des essais et ceux des golfettes)

Je repose mes questions qui sont restées sans réponse :

  • quel est le gain réel actuel et avec quelle valeurs de résistances ?
  • quel est le niveau en volts dont tu as besoin en sortie de l'ampli ?

Avant d'aller en avant il faut s'assurer du présent.

Voici quelques renseignements.
Evidemment, c'est pour attaquer une entrée analogique pour faire un ampèremetre, donc valeur entre 0 et 5v max
Côté plaque d'essais, j'ai mis un moteur de lève glace de voiture à la place d'un " mini" moteur, et qui consomme à vide 1.30 A à 12V et 1.40 A à 13 V. J'ai pris une aussi résistance de 0.5 Ohm comme shunt.
Les résistances R1 + R2 = 23 K et R3 = 100 K
En fonctionnement "a vide", j'ai les mesures suivantes:

V = 12.5 -> Ve = 0.63 v Vs = 2.8 v
V = 13.5 -> Ve = 0.71 v Vs = 3.0 v

ces valeurs grimpent en chargeant le moteur, et l'AOP ne sature plus en baissant la tension d'alim.

Côté réel, ça m'étonnerais fort que je trouve une plaque moteur, c'est un groupe moteur/pont complet.
La puissance annoncée constructeur est de 3 à 4Ch suivant les models, en 36 ou 48 volts.
J'espère que ces renseignements suffiront,
Merci pour votre aide

Vérification de la cohérence des résultats:
Gain de l'ampli op (théorique)
G =( R1+R2+R3)/(R1+R2) = 123/23 = 5,37.
Gain déduit des mesures à 12,5 V
G = 2,8/0,63 = 4,44
Gain déduit des mesures à 13,5 V
G = 3/0,71 = 4,2
Il y a 22% d'ecart entre le gain théorique et le gain moyen mesuré. C'est un peu beaucoup, les valeurs de résistances données sont mesurées à l'ohmètre ou sont les valeurs marquées. Le code des couleurs permets de connaitre la précision, quel est-il ?

Pour les moteurs définitifs on converti les cv en Watt (1 cv = 736,5 W) --> 4 cv = 3kW
Pour retrouver le coefficient de conversion j'ai simplement utilisé gogole.
Je connais mal les moteurs : je ne sais pas si la valeur en chevaux vapeur est la valeur restituée mécaniquement ou celle qui est consommée.
Je ne connais pas le rendement non plus : un coup de gogole et j'estime le rendement moyen à 70 %.
Dans le cas le plus défavorable (3kW mécanique) la puissance absorbée devrait être égale à 4300 W.

A puissance maximale on devrait avoir :
Si V = 36 V I = 4300/36 =120 A
Si V = 48 V I = 4300/48 = 90 A
A quelle puissance les moteurs fonctionnent-ils réellement : je n'en sais rien.

Est- ce cohérent ? Je n'en sais strictement rien, je suis nul en moteur.

Le mieux serait d'approvisionner un shunt, de lancer la voiturette à vitesse quasi constante sur terrain plat et de mesurer la tension aux bornes du shunt pour déduire le courant réel.
.
Sur Ebay un shunt 150 A c'est une dizaine d'€ et il délivre 75 mV pour 150 A
150A pour le shunt est-ce la bonne valeur ? A partir du moment où on n'a pas d'idée sur la valeur approximative du courant il faut bien faire des choix avec le risque de se planter.
Attention un shunt s'utilise en 4 fils :

  • Il y a deux grosse vis en extrémité pour connecter le courant du moteur
  • Le voltmètre se connecte sur les deux petites vis intérieure.

Peut-être que d'autres ont une meilleure méthode mais perso je n'en connais pas d'autres.

Merci 68tjs pour ces précisions.
Je pense que l'écart du résultat est due à mon alim en bout de course d'une part, et au moteur qui a tendance à freiner de temps en temps. Ce qui compte, c'est que ça fonctionne dans la plage voulue. Après on peu adapter.
Je pense que j'ai compris la leçon, dans un AOP, tout est lié du début à la fin. suffit pas de changer une résistance pour que ça marche.
Tes estimations sur l'intensité sont très justes, c'est la valeur que j'avais mesuré.
Maintenant que le module ampli fonctionne, je vais faire acheter un shunt. J'avais vu un prix de + de 50€, et je ne pouvais faire dépenser ça pour rien. 10€ c'est encore beaucoup mieux.

Encore merci pour ton aide

HG89:
Je pense que l'écart du résultat est due à mon alim en bout de course d'une part, et au moteur qui a tendance à freiner de temps en temps.

Attention s'il y a du freinage régénératif tu peux avoir un courant négatif!!

Oupsss, je n'avais pas pensé à ça.

Comment le vérifier ?
Et si c'est le cas, ça peut détruire l'AOP ?

Merci pour l'info

Je pense que l’écart du résultat est due à mon alim en bout de course d’une part, et au moteur qui a tendance à freiner de temps en temps.

Pour le moteur je laisse fdufnews te répondre.
Pour l’alim je ne pense pas, les ampli op sont justement prévus pour ne pas être sensibles aux variations d’alim.

Tu ne répond pas à ma question sur la précision des résistances employées, je pense que tu ne m’a pas compris l’importance de la précision des résistances sur la précision du gain obtenu.
Exemple
Valeurs théorique marquée sur les résistances
Ra = 1k
Rb = 100 k
Le gain d’un montage non inverseur est G = (Ra+Rb)/ Ra = (100+1)/1 = 101.

  1. cas n: 1 les résistances sont à +/-1%
    On regarde les cas extrêmes :
    Ra = Ranom +1% = 1,010k
    Rb = Rbnom -1% = 99k
    Le gain sera : Gmin = (99+1,01)/1,01 = 99

Ra = Ranom -1% = 0,990k
Rb = Rbnom +1% = 101k
Le gain sera : Gmax = (101+0,99)/0,99= 103

Si tu fait le même calcul avec des résistances à +/-10%

Ra = Ranom +10% = 1,10k
Rb = Rbnom -10% = 90,9k
Le gain sera : Gmin = (90,9+1,1)/1,1 = 83,6

Ra = Ranom -10% = 0,909k
Rb = Rbnom +1% = 110k
Le gain sera : Gmax = (110+0,909)/0,909= 122

Précision des
résistances
Gain min Gain théorique Gain max Précision
sur le gain
+/- 1% 99 101 103 +/- 2 %
+/- 10 % 86 101 122 +/- 20 %