[RESOLU] Incompréhension de valeurs pour un pont diviseur de tension simple

[billybob3310]

Bonjour, premier message sur le forum, mais j'ai consulté bon nombre de posts pour débutants précédemment.
Je fais appel à votre aide à propos d'un pont diviseur de tension destiné à alimenter led simple. J'ai conscience que ce post pourra vous sembler faire doublon avec d'autres, mais je ne trouve pas ma réponse, et vos lumières me débloqueront très certainement.

Quelques informations sur mon circuit :

• J'ai une alimentation avec une Ve de 9v
• Je souhaite une tension Vs de 3.3v sur mon pont diviseur de tension
• J'ai défini une résistance de 1kΩ pour R2, à partir de laquelle j'ai calculé R1 pour obtenir 3.3v aux bornes de R2
• Ma led bleue accepte une tension de 3.2 - 3.4v et une intensité de 20mA

Mon projet est de faire le système d'éclairage d'une voiture Lego, avec en tout 8 leds (2x blanches, 4x jaunes et 2x rouges). J'ai donc pensé au pont diviseur de tension qui me permettra de faire des groupes de leds colorées par tension de référence.

Et voici ce que je ne comprend pas :
Mon pont diviseur délivre un courant de ~3.3v uniquement si la led n'est pas présente. Si elle l'est, le pont délivre un courant de ~2.2v. Je ne comprend pas ce comportement : nous avons 0v en sortie de R2, ce qui signifie que le pont diviseur "consomme" bien les 9v. Comment le courant peut être "perdu", alors que ma led consomme moins que ce qui est prévu ?

Voici le schéma de mon circuit :

Et si besoin de lien falstad pour la simulation :
http://falstad.com/circuit/circuitjs.html?ctz=CQAgjCAMB0l3BWEAmWkAcCEGYBsBOZbMdAdl1JAWSqsioFMBaMMAKAHcrd7kFcQ5dCn5Q2AJ0G5hfAUJAAWbDXphSySBKnClNeT2Gr4bAB5UElDRFy4kGhYvD0AagGcAOh4COn5w08AVJ4ASsieAPSeABTBYJ7uAA4hyACUpuaWYAI2NMhg+I5g9NjQ2PE+rviByRHRsfFJrqFpZgR2kBDoHSiQDg5FIPXeNa5BrlF+ta5uKZ5MyeltKGBI6FnLOk6DccOuRXDV41Wuka4l2LOu83vGrfh2yAX4cCjKhfRD7hX7kIeo6nNPD9yp5kOpflcgfAQXtwWwEiB8Ao+m8kQ4DCBsFBwJxuMV0A5+LxRJouPoMCAKDQMaS8ZSKUTFPgBJoAG50hTMunYAnY+gKegFejC6AIXFU+nCRk03HoXDoinkwy4tGSkByhXKsykBQ0bAKSikBAObAIflbWLpHWEoiCUTUAT9D7INj6kAAFwYrnd4ERpWQzFY2IQsDIYGUxuQfDyjzomOgCjYWRoGsUb1TGJonu9fN9MA6svlaZoqt0Yi4qbL8jLmm1pCxuqxcv5yEdWzcMPOrM8rgA9gBXAAWAEMAJbugCXrnS-D6YKo+EoSnNA0mu3wrLYQA

Merci beaucoup

[jfs59]

Bonsoir
Pas besoin d un diviseur il suffit d une resistance en serie
Tu enleve la tension de seuil de la tension alim et tu calcule la resistance serie pour 20 ma de courant

A la louche ca donne 270 a 330 ohm comme valeur suivant ce que tu veux obtenir

Si l’ intensité lumineuse est pas critique je soulagerais la led en mettant une 330

[billybob3310]

Merci jfs59, j'avais cette solution effectivement mais ma problématique est la première étape d'un projet un peu plus large et je souhaite comprendre cette étape.

J'ai complété le topic pour ajouter du contexte :

Mon projet est de faire le système d'éclairage d'une voiture Lego, avec en tout 8 leds (2x blanches, 4x jaunes et 2x rouges). J'ai donc pensé au pont diviseur de tension qui me permettra de faire des groupes de leds colorées par tension de référence.

[jfs59]

Ca ne fonctionnera pas bien il est preferable de faire des groupes avec des paires resistances plus led
Ou alors mettre les led en serie et monter en tension autant que nécessaire

La led se commande en courant pas en tension

[jef59]

@billybob3310

Et voici ce que je ne comprend pas :
Mon pont diviseur délivre un courant de ~3.3v uniquement si la led n'est pas présente. Si elle l'est, le pont délivre un courant de ~2.2v.

Bonsoir.

Lorsque la led n'est pas branchée
-Tout le courant passe dans R1 et R2 et est =9V/(R1+R2)=I=[1]
-La tension aux bornes de R2=R2xI= [R2/(R1+R2)]x9V=[2]

Mais cela, c'est uniquement parce que c'est le même courant qui traverse R2 et R1.

Lorsque la led est branchée
-La led absorbe aussi du courant pour s'allumer
-Donc le courant qui traverser R1 est différent de celui qui traverse R2 et l'équation [1] n'est plus valable.
Idem pour l'équation [2] .

[68tjs]

Ce qu'il faut comprendre c'est que dans un pont diviseur la charge se retrouve en parallèle avec la résistance de pied R2 du pont.

Si R1 = R2 = 10 k la sortie du pont non chargé sera U/2.
Si U = 5 V la sortie sera égale à 2,5V.

Maintenant si tu charge le pont avec un composant et que ce composant est équivalent à 200 ohms, la résistance R2 effective sera : R2//Charge = 10k//02 k soit pratiquement 0,2 k et le pont délivrera 0,1 V.

La formule que l'on trouve partout oublie de dire que c'est pour un pont avec une charge infinie.
Pour ne perturber que de 1% il faut que la charge soit supérieure ou égale à 100 fois R2.

Un pont s'utilise pour faire une référence de tension chargée par une entrée de circuit intégré qui fait 1 megohm au minimum.

@jfs59

La led se commande en courant pas en tension

Exactement.
Passé la tension de seuil la courbe I=f(V) est quasiment une verticale. Quelques mV de différence peuvent multiplier le courant par 100 ou 1000.

On a trois données :

1. la tension d'alimentation Vcc . Exemple 5 V
2. la tension de seuil de la diode Vd. Dépend de la couleur. Exemple Rouge = 1,8 V.
3. le courant que l'on veut faire passer dans la diode Id.
   Id = 20 mA c'était il y a 30 ans. Maintenant un courant Id entre 5 et 10 mA, selon l'éclairage ambiant, est largement suffisant.

On a une résistance Rs pour absorber la tension entre Vcc et Vd
Vcc = Vd + Rs*Id

Soit Rs = (Vcc-Vd)/ Id.

Et comme te l'a dit @jfs59 comme une diode se commande en courant on ne peut pas les mettre en parallèle (seule celle avec le Vd le plus faible s'allumerait et elle prendrait tout le courant au risque de cramer), par contre, on peut les mettre en série et ainsi le même courant parcourera toutes les diodes.

[billybob3310]

C'est plus clair avec l'exemple la différence de courant entre R1 et R2 causée par la consommation de la led. Merci

[billybob3310]

Merci d'avoir pris le temps de schématiser et de m'avoir répondu avec autant d'explications.

C'est vrai que je n'ai jamais vu quoi que ce soit raccordé au Vs d'un pont diviseur, à part un voltmètre. Ça prend tout son sens .

Actuellement je n'ai que des leds en 20mA donc je vais me contenter pour l'apprentissage, en veillant à ne pas griller mon Arduino en pompant trop de courant.

J'ai bien mis en application la formule Rs = (Vcc-Vd)/ Id et placé mes groupes en //, de paire resistance + led et cette fois j'atteins le courant & tension désiré dans mes leds.

Pour terminer, voici mon schéma complet. Je vais refaire un peu de théorie pour la gestion du courant & de la grandeur des résistances.

Merci et bonne soirée

[jef59]

Bonsoir,

La résistance de 2k est totalement inutile.

20mA dans une Led, c'est admissible pour le led, mais c'est beaucoup je trouve.

D'autant plus que 8x20mA c'est beaucoup pour l'Arduino.

Et si vous pilotez chaque led par une sortie Arduino, 20mA par sortie c'est le max je crois.

10mA me semble raisonnable.

[fdufnews]

Tu pourrais consommer moins en groupant les LEDs rouges et les LEDs vertes par 2 en série avec une résistance de 33Ω.
Ce qui ferait passer la consommation de 8 x 20mA à 5 x 20mA.

Et effectivement, comme le dit @jef59 la 2kΩ ne sert absolument à rien et elle consomme du courant inutilement.

[jef59]

Une autre astuce, comme cela tu apprend les ficelles du métier.

La puissance P=UI ou P=RI²
Dans la led, la puissance P=UI sert essentiellement à éclairer.
Dans le résistance P=RI² est de le puissance perdue en chaleur.

Comme te l'indique @fdufnews , si tu peux mettre plusieurs LEDs en série, tu va réduire R, donc réduire les pertes en chaleur dans R.

Ainsi tu va àméliorer le rendement

[68tjs]

Mise en garde :
Je ne dis pas que 33 ohms, n'est pas bon, je cherche uniquement à attirer l'attention sur les conséquences de l'emploi d'une faible chute de tension au niveau de la résistance sur la stabilité du courant.

Une diode se commande en courant, c'est donc qu'il faut un générateur de courant.
C'est quoi un générateur de courant ?
C'est un montage qui, quelle que soit la charge qui y est appliquée, fournira toujours le même courant.

Le montage qui consiste à mettre une résistance en série avec une diode constitue "un générateur de courant du pauvre".

Hypothèses :
Tension d'alimentation = 5 V
Vd de la diode = 2 V
Courant dans la diode = 10 mA.

→ donc Rs = (5-2) / 0,01 = 300 ohms.

Le Vd d'une diode dépend du lot de fabrication et bouge avec la température.
Si Vd = 1,8 V le courant sera 10,6 mA → soit + 6 %
Si Vd = 2,2 V le courant sera 9,3 mA

Mettons deux diodes en série :
→ Rs = (5 - 4) / 0,01 = 100 ohms
Si Vd = 1,8 V le courant sera 14 mA → soit + 40 %
Si Vd = 2,2 V le courant sera 6 mA

Revenons au générateur de courant.
Pour que le générateur de courant "du pauvre" soit efficace, il faut que la valeur de la chute de tension dans la résistance soit plus élevée que le Vd ou la somme des Vd des diodes.

Pour une ou deux diodes, avec les hypothèses de départ, ce n'est qu'un exemple, ne tirez aucune généralité, s'il vous plait , une variation de 40 % du courant n'est pas dérangeant.
Avec une plus grande quantité de diodes, cela demande réflexion.

Bien entendu, inutile de demander une formule magique.
Chaque cas est particulier.

[JMe87]

Bonjour à tous,
billybob3310, des LEDs de 20mA, cela n'existe pas.
Des LED qui peuvent supporter jusque 20mA, c'est très courant, tu en as devant toi.
Tout cela pour dire que tes diodes peuvent très bien fonctionner avec 1mA, 3mA, 5mA
etc.
Pour ton application, éclairage voiture Lego, je te conseille fortement de limiter le courant sinon des lunettes de soleil seront indispensables pour soulager la vue de tes enfants.
Dans ton message #8 tu dis que tu vas veiller à ne pas griller ton Arduino. C'est un peu naif comme démarche. Dans la documentation, tu as une limite à ne pas dépasser. Respecte cette limite.

N.B.: Dans mon activité professionnelle on divisait toujours cette limite par 2. Cela s'appelle marge de sécurité. Nous avions la réputation de faire des produits très fiables.

[jef59]

@JMe87

des LEDs de 20mA, cela n'existe pas.

Vous voulez dire dans cette catégorie je présume ?

La marque Cree ou Osram produissent des LEDs Hight Intensity jusqu'à 6000mA.

[JMe87]

jef59,
si tu lis les messages de billibob3310, il donne l'impression qu'il DOIT alimenter ses LEDs avec une tension variable suivant la couleur, on est bien d'accord, mais aussi
avec un courant de 20mA.

Dans le message #8, il dit :

Actuellement je n'ai que des leds en 20mA

Je lui signale qu'il n'est pas indispensable de les alimenter avec le courant maximum qu'elles peuvent supporter. Pour son application, un courant réduit est même préférable.

[jef59]

Ok, j'ai compris.

Mais votre nuance n'était pas forcément évidente.

Ce n'est pas toujours évident d'employer les termes le plus justes qui ne prêtent pas à confusion.

@JMe87

pas indispensable de les alimenter avec le courant maximum

Est différent de

@JMe87

des LEDs de 20mA, cela n'existe pas.

De même que écrire

@68tjs

C'est quoi un générateur de courant ?
C'est un montage qui, quelle que soit la charge qui y est appliquée, fournira toujours le même courant.

Ça n'est pas la définition la plus générale et exacte d'un générateur de courant.

Et cela aussi c'est trompeur:

@68tjs

une résistance en série avec une diode constitue "un générateur de courant du pauvre".

C'est par définition, un générateur de courant, et il est tout à fait adapté à la situation je trouve (riche ou pauvre).

Comme vous le voyez, on définit ci dessus 3 sortes de générateurs de courants, le "idéal", le "réel", le "controlé", le générateur décrit comme "celui du pauvre" fait partit des "réels".

Un néophyte qui lit une définition laissant planer le doute peut se tromper, c'est contre productif je crois.

[68tjs]

Moi, je trouve que ma définition est suffisante pour comprendre la différence entre un générateur de tension et un générateur de courant.

De toute façon, l'expérience m'a montré qu'à moins d'y avoir été confronté techniquement et d'avoir été obligé de retrousser ses manches, peu de gens, professionnels compris, savent résonner en courant.

Et pas de confusion : je ne me range pas parmi ceux qui sont à l'aise avec les raisonnements en courant.

[jef59]

@68tjs

peu de gens, professionnels compris, savent résonner en courant.

Sans doute parce que vous êtes habitué à la trés basse tension et que vous résonnez "signaux analogiques ou numériques en tension".

Mais en courant, "courants forts", "courants faibles", l'électricien du bâtiment par exemple, qui calcule et monte des disjoncteurs, il résonne en courant essentiellement je crois.

[68tjs]

Ca n’a strictement rien à voir.
Ce dont tu parles est une simple applcation de la loi de kirchhoff.

Bon j’en reste là, cela devient cours de maternelle.

[jef59]

Bonjour,

Cours de maternelle, vite dit.

Pour ne pas laisser aller dans la mauvaise direction un néophyte qui veut faire un montage basique pour alimenter une Led, et qui lit comme définition de la source de courant:

@68tjs

C'est un montage qui, quelle que soit la charge qui y est appliquée, fournira toujours le même courant.

Je dis non, ce n'est pas exacte, vous parlez de source de courant regulée (controlée), il existe aussi les autres.

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