Erreur mesure de tension et transistors

Bonjour à tous,

j’utilise un simulateur solaire pour caractériser des cellules PV, et voir leur tension et intensité en fonction de plusieurs valeurs de R.

Aujourd’hui je voudrais remplacer ce simulateur pour pouvoir faire mes tests en extérieur, j’utilise donc mon Arduino Uno pour prendre les mesures. J’ai mis plusieurs transistors en parallèles qui me permettent de modifier la valeur de R.
Pour être sur des résultats que me donne mon Arduino, je l’ai testé au simulateur solaire, mais je n’obtiens pas les mêmes résultats des 2 côtés, la tension mesurée est toujours plus élevée sur l’Arduino (environ x1,7).
J’ai pensé que cela pourrait venir de mes transistors, qui augmenteraient la tension lorsqu’ils sont activés, est-ce possible ?
J’ai fait un rapide schéma de mon circuit, je sais pas si il est vraiment lisible ^^
mes LDR me servent à orienter le support de la cellule solaire(fixé au servo) en fonction du soleil, et j’utilise le module Bluetooth pour envoyer mes données.

La résistance de base sert à protéger le transistor, mais quand il y a une résistance entre l’émetteur et la masse (et seulement dans ce cas) c’est cette dernière qui limite le courant.
La résistance de base est donc inutile et de plus elle complique les calculs car il faut faire intervenir le beta du transistor et c’est sans doute là que se situe l’explication du fonctionnement anormal.

Dans ton cas on a :
Tension d’alim = Sortie à l’état haut = 5 V
Quand le transistor conduit on a Vbe = 0,8 V.
Ic= betaib
Ie = (ic +ib) = (beta+1)
ib
En fait si beta est grand on peut approximer : beta est sensiblement égal à (beta + 1) et Ie peut être approximé à Ic
Ie ~= beta*ib.

Il faut commencer par calculer ib1 en prenant comme hypothèse que beta = 100.
Equation de la maille de Q1
5V = R1ib1 + 0,8 V + R2100*ib

Si R1 = 1,2 k et R2 = 12 ohms et beta = 100
On en déduit ib = (5-0,8)/(1200+12*100)= 1,75 mA

La chute de tension dans R1 est égale à R1*Ib1 = 1,2 k * 1,75 mA = 2,1 V
ie ~ 175 mA mais ce n’est valable que si beta = 100
Si beta = 500 → ib = 0,58 mA et Ie = 290 mA
Si beta = 1000 → ib = 0,32 mA et Ie = 318 mA
Si beta = 10 000 → ib = 35 µA et Ie = 349 mA

S’il n’y avait pas eu de résistance de base la source aurait fourni le courant demandé, peut importe la valeur de beta, et on aurait écrit :
5V = 0,8 V + R2*ie
et donc Ie .
Ie = 4,2/12 = 350 mA → tiens c’est la valeur trouvée avec Beta = 10 000 :grin:

Point à vérifier avec ton montage.
Ce montage est une source de courant constant. Pour qu’il fonctionne il faut que les transistors ne soient JAMAIS saturés, c’est de l’électronique linéaire…
Il faut donc que pour tous les transistors la différence de tension entre le collecteur et l’émetteur ne soit jamais inférieure à 1 V.
Plus le courant dans la charge R3 augmentera, plus la chute de tension aux bornes de R3 augmentera et plus les transistors risqueront la saturation.

Merci beaucoup pour toutes ces explications ! Donc si j'ai bien compris, ce sont les résistances entre la base et mon Arduino qui me faussent mes valeurs, mais je peux simplement les enlever en ne gardant que les résistances entre émetteur et masse, sans changer leur valeur ?

Donc si j'ai bien compris, ce sont les résistances entre la base et mon Arduino qui me faussent mes valeurs,

Oui et non : si elles faussent le calcul c'est parce qu'elles introduisent une chute de tension [u]dont tu n'as pas tenu compte[/u]. L'erreur est chez toi :grin: . Mais c'est sur qu'en les supprimant tout devient plus simple.

Remarque : j'ai négligé la résistance Rdson des transistors de sortie du micro-controleur, D'après la datasheet on peut déduire qu'elles font environ 50 ohms.

je peux simplement les enlever en ne gardant que les résistances entre émetteur et masse, sans changer leur valeur

Vu que tu ne nous as pas dit quels pas de courant tu voulais c'est difficile de répondre sans boule de cristal. Tu es maintenant en mesure de vérifier tes calculs.

La seule imprécision est la tension Vbe qui n'est pas exactement 0,8 V mais qui dépend (légèrement) du courant. Pour avoir plus de précision(mais est-ce nécessaire ?) Il est toujours possible d'affiner le calcul en mesurant cette tension Vbe.

Encore moi, je n'arrive toujours pas à trouver la bonne valeur, j'ai essayé pas mal de calculs différents et modifications dans mon circuit mais sans résultat. La tension que je mesure est toujours supérieure sur l'Arduino. Ce que je devrais mesurer pour : R = 12 -> 0.024V R = 47 -> 0.086V R = 180 -> 0.33V R = 470 ->0.76V R = 1k -> 1.44V R = 4.7k ->3.08V R = 10k -> 3.42V

Ce que je mesure avec l'Arduino : R = 12 -> 0.064V R = 47 -> 0.255V R = 180 -> 0.847V R = 470 ->1.724V R = 1k -> 2.61V R = 4.7k ->3.88V R = 10k -> 4.05V

Petite précision, j'utilise des transistors 2n2222a pour les 4 premières résistances, et des BC547 pour les 4 dernières.

Quand tu dit :

La tension que je mesure est toujours supérieure sur l’Arduino.

Cela signifie-t-il que tu compare avec la mesure “Arduino” avec celle réalisée avec un vrai volmètre ?

Je vois un autre problème :
Je me répète : pour fonctionner en source de courant il faut que les transistors ne soient jamais saturés.
La définition “officielle” : un transistor bipolaire est saturé quand la jonction Base/Collecteur commence à conduire.
La condition “pratique” : la tension Vce (entre le collecteur et l’émetteur) ne doit jamais être inférieure à 1 volt.

Quelle est la valeur de l’alim “Solar Cell” ?
Si elle est bien égale à 5V ton schéma ne fonctionnera jamais : 5 volt sur la base et 5 volt sur le collecteur —> les transistors sont saturés.

En fait en relisant les messages depuis le début je pense que le schéma n’est pas le bon.
Ce n’est pas de sources de courant que tu as besoin mais de résistances commutées.
Je joins une proposition de schéma en pj

ton schéma ne fonctionnera jamais

Bonjour akaLinx ,

désolé, je n'ai que des questions ...

quelqu'un aurait publié quelque chose de faux, peux-tu nous dire où tu a trouvé ce schéma ?

La tension présentée sur la base des transistors doit donc rester inférieure à la tension sur leur collecteur (i.e. 5V du générateur photovoltaïque, moins la chute de tension aux bornes de la résistance de 12Ω qui y est directement connectée)

(aux forumistes) et si cette tension est de 3v3, qu'en est-il ?

j'utilise un simulateur solaire pour caractériser des cellules PV

Pour pouvoir comparer, il faut savoir ce que l'on compare ! il me semble que les valeurs données par la cellule dépendent de l'ensoleillement, comment le simulateur peut-il tenir compte d'un paramètre qui, vu la météo, est bien variable ?

et voir leur tension et intensité en fonction de plusieurs valeurs de R.

peux-tu nous indiquer où tu as mesuré les tensions, et comment tu as déterminé les intensités ?

La tension présentée sur la base des transistors doit donc rester inférieure à la tension sur leur collecteur (i.e. 5V du générateur photovoltaïque, moins la chute de tension aux bornes de la résistance de 12Ω qui y est directement connectée)

(aux forumistes) et si cette tension est de 3v3, qu'en est-il ?

Si la question est : "et si Vce est égal à 3,3 V", la réponse est : ce n'est que mieux car les capacités parasites du transistor diminuent fortement avec la tension et donc la fréquence de coupure haute du transistor augmente. Dans son cas cela n'apporte rien mais il peut être utile de le savoir.

La limite pour Vce est la tension de claquage entre le collecteur et l'émetteur, le sigle utilisé dans les datasheets est Vceo. Généralement dans les transistors classiques elle est au moins de 60 V, donc pas de danger.

Complément sur la saturation d'un transistor bipolaire: En fonctionnement normal la jonction entre la base et l'émetteur doit être équivalente à une diode polarisée en direct, c'est pour cela qu'on mesure environ 0,8V. L'autre jonction entre la base et le collecteur doit être polarisée en inverse.

Quand le transistor est saturé la tension Vbe est égale à 0,8 V La tension Vce est égale à Vcesat soit environ 0,3 V. La conséquence est que la jonction Base-Collecteur est polarisée à + 0,5 V, donc ele est en direct. La tension de 1 volt minimale entre E et C est choisie pour assurer une garde de 0,2 V parce que Vbe =0,8V n'est pas le résultat d'un calcul mais une moyenne qui dépend du modèle de transistor et de la température.