Bonsoir à tous.
J'ai un problème qu'un amateur comme moi n'arrive pas à résoudre, j'aimerais avoir vos eclaircissement svp :
Sur un pcb perso à base d atmega328, je veux alimenter plusieurs leds :
Une led (rouge) qui consomme 2.3mA sous 1.8V (avec la luminosité que je souhaite).
Je fais donc les calculs pour placer la résistance qu'il faut, avec une alimentation de 5V ce qui me donne le schéma suivant :
La ça marche.
J'essai donc d'utiliser le même raisonnement de calcul, cette fois avec une alimentation 24V
Je fais donc les calculs pour avoir du 5V à l'aide d'un pont diviseur (pensant que c'était si facile), j'obtiens donc le schéma suivant (diode zener DZ10 de tension zener 5.6V, donc qui n'intervient pas)
A ma grande surprise, je constate, par mesure multimètre, confirmé par simulation, que je n'ai pas du tout 5V, mais plutôt 1.9V en sortie du pont diviseur, le led ne s'allume donc pas comme voulu.
Par simulation, j'ai vu et testé qu'il me fallait 8k2 sur R51 et 82k sur R52 pour avoir 4.8V (résistances que j'avais en stock et que j'ai donc utilisé)
Comment expliquez vous cela svp ?
Quelle règle de calcul permet de determiner le pont diviseur qu'il fallait pour avoir les 5V ?
J e fais donc les calculs pour avoir du 5V à l'aide d'un pont diviseur (pensant que c'était si facile),
Montre tes calculs !
C'est facile si on est dans le cas où les deux résistances du pont diviseur de tension sont traversées par un courant égal, qu'aucun courant ne 'sort du pont' au point de jonction des 2 résistances.
Ce n'est pas le cas dans ton montage : courant dérivé du pont vers R50 et la LED + celui traversant éventuellement R100 et la diode zener dans les cas elle conduit, tout ceci entre en ligne de compte dans le calcul de la tension aux bornes de R52, calcul très grossier du fait que la LED est un composant non linéaire
Ta surprise vient probablement du fait que tu as fait un calcul à contre emploi, sans tenir compte des conditions de sa validité
En règle générale on utilise le pont diviseur quand celui-ci n'a quasiment pas de courant à fournir, on ne l'utilse pas pour alimenter à tension constante d'autres composants
Pour obtenir 5V ici oublier le pont diviseur , utiliser un régulateur de tension qui n'est pas fait pour cela
le calcul étant basique pour les confirmés, je n'avais pas voulu le detailler ; c'est la formule simple suivante que j'ai utilisé avec U=24V; U1=5V; et R1=20k
Ha ok... ma surprise vient donc du fait que je n'imaginait pas que le courant consommé par le led rendait faux le calcul du pont diviseur.
Ha ok.... C'est donc pour cela que je n'ai pas de baisse de tension sur le schéma 1 (sans pont diviseur) alors, parce que le 5V vient directement d'un régulateur 5V.
Neanmoins, sachant donc que j'aurai quand même une consommation constante de la led (2,3mA), le pont diviseur peut normalement donc convenir ?
Mais je ne vois toujours pas comment effectuer le calcul pour prendre en considération cette chute de tension provoqué par la conso de la led.
Sachant donc que j'aurai quand même une consommation constante de la led (2,3mA)
hypothèse très optimiste.... acceptons là un instant pour le jeu
Gardons R52=20k avec 5V à ses bornes comme autre hypothèse, le courant dans R52 vaut donc 0,25mA
R51 est donc traversé par 2,3mA + 0,25mA = 2,55mA
Sachant que la tension à ses bornes vaut (24V - 5V) = 19V je te laisse calculer sa résistance...
perso: je ne parle plus dans ce cas de 'pont diviseur de tension' mais d'application de la loi d'Ohm, la loi des mailles et la loi de noeuds....
Ce que tu montres au message #3 implique une stricte égalité des courants dans les 2 résistances..... avec ton montage l'un des 2 courants est 10 fois plus élévé que l'autre.....adieu la belle 'recette' du pont diviseur.....il faut revenir aux bases
Les schémas ci-dessous sont les mêmes, seule la façon de les dessiner est différente.
J'ai toujours préféré celui de droite qui est plus compréhensible.
Attention je n'ai pas fait de calcul, les valeurs sont données à titre d'illustration, mais elles ne sont pas déconnantes non plus .
Regardes la représentation de droite :
La résistance R2 du pont se retrouve en parallèle avec la diode et sa résistance.
La résistance R2 de 5k qui se retrouve en parallèle ne va pas se voir : elle est trop élevée par rapport à la charge (R3 + diode).
On a donc le schéma "équivalent" suivant :
En fait, tu mets 15 k en série avec la diode et c'est normal que la tension soit plus faible que celle que tu espérais.
Il faut faire l'inverse : la résistance de pont doit être plus faible que la charge.
Ce qu'il faut retenir qu'avec un pont :
la charge que l'on raccorde à un pont vient toujours en parallèle avec la résistance du pied du pont..
Si tu ne veux pas que la charge modifie le rapport du pont il faut que la résistance du pont soit au minimum10 fois plus faible que la charge (erreur limité à 10%) c'est à dire que le courant dans le pont soit au minimum 10 fois supérieur à celui de la charge.
Conclusion on peut alimenter une charge avec un pont, mais c'est un carnage en termes de consommation et cela ne se fait jamais.
@al1fch a parfaitement raison, tu n'as pas besoin de pont, totalement inutile.
Tu refais le calcul avec 24 V au lieu de 5V et puis ce sera bon.
Le pont diviseur est une complication inutile.
Tu gardes ton premier montage (LED + résistance en série) et tu calcules ta résistances pour une alimentation de 24V.
Soit:
R = (24 - 1.6)/0.0023
Merci @68tjs super explications, je comprends encore mieux ! Tu expliques super bien ce que je souhaitais, le pourquoi cette chute de tension.
Je noterai quelques part ces précieuses infos
Je vais donc suivre vos avis et partir simplement sur du 24V, idem cacul de @fdufnews, merci
Si je ne me trompe pas, le pont diviseur reste pertinent quand même pour la diode zener alors ? Qui ne consomme pas de courant en situation normale.
Parce que ce 5V voulu est aussi dirigé vers une entrée du uC atmega (5.5V maxi).
Ce n'est pas plus pertinent pour la zener que pour la LED.
Si tu entres bien sur une I/O de l'arduino, le courant dérivé est minime donc tu fais le même calcul que pour la LED.
A noter quand même que ton schéma du #1 est faux. La zener doit être câblée anode à la masse et le point commun entre la résistance et la cathode de la Zener doit entrer sur l'I/O de l'ATmega.
Et il faut prendre une Zener 4.7V ou 5,1V maximum. Il faut compter avec la tolérance sur la tension de seuil (environ ±4 à ±5%).
Comment utilise-t-on une zéner en régulation de courant ?
Il y a en permanence l'égalité I1 = Iz + Ic
En première approximation on considère que la tension zéner est constante, donc le courant Ic est lui aussi constant.
Que se passe-t-il quand la tension de la batterie évolue ?
le courant dans Rs sera égal à I1 = (Vbat-Vz)/Rs
Comme on a toujours I1 = Iz + Ic et que Ic est constant la seule solution pour que le schéma fonctionne est que c'est la diode zéner qui encaisse les variations de courants induites par les variations de la tension de la batterie.
Il y a donc une puissance dissipée dans la diode zéner P =UI = Vz *Iz.
Quand on utilise une diode zéner pour réguler une tension il faut s'assurer de ne jamais dépasser la puissance max de la zéner dans toute la gamme de variation de la tension d'entrée.
Calculer la résistance à mettre en série avec une zéner n'est pas différent du même calcul avec une led : c'est normal les deux sont des diodes.
Utiliser une zéner dans les règles de l'art n'est pas aussi simple qu'il y parrait.
Sur mon #1er schéma, c'est une led "LED13" et non une zener.
La zener est sur mon 2ème schéma (DZ10), j'ai bien l'anode côté masse. oui, j'ai fais attention à cela et j'ai choisi une zener avec une tension de seuil de 5.1 +/- 0.4V pour rester dans les limites de tension des I/O.
Je comptais simplement, protéger les I/O de l'atmega, 5.5V maximum, en cas de surtension
-> j'ai expérimenté il n'y a pas longtemps le cramage d'un Uc en mettant du 9V au lieu de 5 sur une des entrée ^^
Si je comprends bien, ce que @fdufnews et toi voulez donc dire, c'est qu'il faut utiliser la diode zener dans sa "zone zener" de façon à avoir une fuite de courant la plus petite possible ?
Donc calcul à partir du 24V et non d'un pont diviseur ?
Parce qu'au tout départ, je me disais que tant qu'on avait pas atteint la tension zener, il n'y avait aucun courant de consommé, ce qui était donc l'idéal pour moi. Je vois donc que c'est faux...
Merci pour les explications, je vais biensur me pencher plus sur le dimensionnement de la zener.
Mais ayant entendu aussi parler des diodes TVS, j'ai une hésitation qui me vient à l'esprit maintenant...
Oui mais ce n'est pas suffisant.
La zener doit être anode à la masse et la cathode sur l'entrée de l'ATmega.
La résistance entre la cathode et le signal d'entrée à écrêter.
C'est une autre façon de voir la chose dans ce cas, il faut que le pont diviseur soit calculé pour délivrer moins de 5V lorsque la tension d'entrée est nominale (24V). La diode ne conduira qu'en cas de surtension sur l'entrée. Si la résistance équivalente du duo de résistances du pont diviseur est suffisamment élevée c'est elle qui limitera le courant dans la zener.
Les diodes TVS sont plutôt utilisées en protection directement sur les lignes d'entrée contre les surtensions. Elles sont généralement capables de dissiper une puissance assez importante (pendant un temps limité) contrairement aux zener qui sont plutôt prévues pour de la régulation de tension ou de l'écrêtage sur les petis signaux.
Ta question initiale portait sur le pilotage de la LED et tu n'as pas expliqué ce que tu veux faire avec la zener.
Sans oublier qu'une diode Zéner présente une capacité parasite qui peut déformer les signaux à l'entrée, surtout s'ils sont rapides.
Cela s'appelle une connerie.
Compliquer un schéma ne se justifie que si des surtensions non prévisibles peuvent se produire.
Dans le domaine "ceinture plus bretelles" pourquoi ne mets tu pas une résistance de 100 ohms en série avec toutes les sorties de micro dès fois que tu les mettrais en court-circuit ?
Le risque est encore plus fréquent.
C'est pourquoi la diode zener me paraissait adéquat. Exemple concret, c'est l'utilisateur d'un detecteur PNP en 24V, qui pour x raison viendrait à delivrer un signal TOR > 24V (chose déjà vu sur un détecteur acheté sur ali...) le led sert juste de temoin de presence tension
Mais tu as raison, ma question initiale portait sur la led, si je veux approfondir la question des protections, je ferai des recherches avant de solliciter votre aide si je ne m'en sors pas.
mais pourquoi ne pas le faire ? je trouve que c'est une bonne idée, je pourrai sans faire exprès tirer trop de courant sur une sortie du Uc et le cramer, donc pourquoi pas mettre des resistances en sorties...
Tu fais comme tu veux.
Moi je prefre réfléchir avant d’agir (même si je ne gagne pas a tous les coups).
Cette solution est indispensable quand le système est en plusieurs cartes eloignees les une des autres.
Exemple quand une carte est dans une armoire metallique et que la porte peut pincer un cable et provoquer un court circuit.
A part ce cas de figure la resistance serie peut apporter plus d’inconvénients que d’avantage.
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