Convertir la tension de sortie analogique de l'arduino 0-5V en 4-20ma

Bonjour donc j’ai un projet qui consiste à faire varier la vitesse de rotation d’une turbine en fonction de la température mesurer d’un moteur. La vitesse de rotation de la turbine est géré par un variateur. Un thermocouple va permettre de mesurer la température du moteur et ainsi l’envoyer a l’Arduino qui lui va envoyé un signal au variateur pour ainsi accélérer la rotation de la turbine en cas de température élevée. Le problème est que mon Arduino sors un signal de 0-5V or le variateur a besoin d’une intensité de 4-20ma pour être commander j’aimerais savoir si il y a un moyen pour transformer le 0-5v en une intensité de 4-20 ma. Merci d’avance!

Google donne pas mal de résultats, dont celui-ci qui demande cependant de faire un circuit. Un autre lien ici et un dernier ici.
Je n’ai pas trouvé de shield commercial, c’est bizarre.

Il manque quatres données essentielles :

  • 4 à 20 mA oui, mais quelle polarité ?
  • dans quelle impédance ?
  • comment obtenir la tension variable : PWM très fortement filtrée, DAC externe ?
  • Et bien sûr : quelle doit être la précision sur la valeur du courant ! ! !

Je laisse de côté le troisième et le quatrième point , mais ils sont très importants.

Polarité :
Le schéma de la source de courant ne sera pas le même si la charge est reliée à la masse, c’est probablement le cas, mais encore faut-il le préciser, ou au Vcc.

Impédance de charge :
Avec une source de courant la loi d’Ohm s’applique aussi U =RI.

Différence entre une source de tension et une source de courant :

  • Une source de tension impose la tension et le courant s’adapte en fonction de la charge.
    I = U/Rcharge.
    Attention une source de tension aura toujours une limite en courant.
    On parle bien d’une source de tension 5 V 2 A max, (le min étant 0 mA).

  • Une source de courant, c’est pareil, mais inversé :
    Une source de courant impose un courant, la tension aux bornes de la charge s’adapte en fonction. Aux bornes de la charge il y aura une tension U = Rcharge x I.

De la même façon qu’une source de tension devra être capable de débiter le courant que demande la charge, la source de courant devra être capable de délivrer la tension qui se développe aux bornes de la charge.

Les raisonnements en courant sont toujours désarçonnants. Il faut bien se dire que tension et courant sont des notions duales : c’est-à-dire que dans l’esprit, c’est pareil, mais la réalité est inversée.

Le principe de dualité se retrouve souvent en Physique et une fois qu’on l’a compris cela aide bien, surtout pour les raisonnements en courant.

Il y a exactement la même dualité entre condensateur et inductance.
Un condensateur est une impédance infinie en continu et un court-circuit en HF
Une inductance est un court-circuit en continu et une impédance infinie en HF

Un schéma simple et qui fonctionne avec une charge à la masse :

Le même avec une charge à l’alimentation :

Note si je les ai trouvé tout dessiné, c’est qu’ils sont très fréquemment utilisés.

L’AOP doit être rail to rail ou alimenté en double alim
Les référence des transistors peuvent être modifiées tant qu’un PNP n’est pas transformé en NPN.
20 mA n’est pas un courant bien élevé, néanmoins les transistors travaillent en régime linéaire, il faut faire attention que la puissance dissipée entre collecteur et émetteur (P = Vce* Ic) soit acceptable par le transistor. Ne pas se précipiter sur un transistor de puissance, leur gain en courant est trop faible.
Dans le schéma 2 le TIP122 est un darlington, donc pas de soucis avec son gain, mais le Vbe ne fait plus 0,8 V mais 1,6 V ce qui aura des conséquences sur la tension d’alimentation de la source de courant