Electronique > Réalisations > Alimentations > Disjoncteur 001
Dernière mise à jour : 17/02/2013Présentation
Ce disjoncteur électronique est prévu pour un fonctionnement en basse tension continue (quelques volts à 28 V), et se déclenche lors d'une surintensité de valeur prédéfinie, de valeur comprise entre 600 mA et 5 A (quatre calibres). Son entrée en action peut être immédiate ou légèrement temporisée (quelques ms). Le réarmement est manuel et se fait via appui sur un petit bouton poussoir. Pour un usage en basse tension alternative (230 Vac), voir page Disjoncteur 002.Avertissement
Ce montage est simple et peut ne pas répondre à certains besoins. Il existe des solutions plus élaborées pour des usages plus fins. A vous de réfléchir et développer, le cas échéant.Schéma
Le schéma représente la totalité de la partie disjoncteur, manque un petit bout concernant l'alimentation du montage (+12V), nous en reparlerons plus loin.
Remarque : le symbole du bouton poussoir SW2 sur ce schéma n'est pas conforme car il correspond à un poussoir de type "fermé sur appui" alors que celui qui est nécessaire est de type "ouvert sur appui".
Principe général de fonctionnement
Le montage s'intercale (se branche en série) entre le montage à protéger et sa source de tension. Une résistance de faible valeur (shunt) située dans la ligne d'alimentation permet de développer une tension qui est proportionnelle au courant qui y circule (classique loi d'ohm). Quand la tension développée aux bornes de la résistance de mesure (shunt) dépasse un seuil prédéfini, le montage coupe automatiquement l'alimentation et cette dernière ne peut être rétablie que de façon manuelle, par appui sur un bouton poussoir.Mesure du courant
La mesure du courant s'effectue grâce à la résistance R1 (A, B, C ou D selon calibre), de faible valeur en regard du courant qui y circule. Plus le courant nominal du circuit à protéger (charge) est élevé et plus cette résistance doit être faible pour limiter le risque de perturber son fonctionnement. Ici, nous disposons de 4 calibres pour une plage totale de mesure assez large, comprise entre 600 mA et 5 A. Le calibre est choisi par la mise en place d'un cavalier (un seul à la fois) :- Calibre 0,6 A à 1 A, JP1 en place, R1 = 1,5 ohm (P dissipée max = 1,5 W, prendre un modèle 2 W min)
- Calibre 1 à 2 A : JP2 en place, R1 = 0,82 ohm (P dissipée max = 3,3 W, prendre un modèle 5 W min)
- Calibre 2 à 3 A : JP3 en place, R1 = 0,47 ohm (P dissipée max = 4,2 W, prendre un modèle 6 W min)
- Calibre 3 à 5 A : JP4 en place, R1 = 0,22 ohm (P dissipée max = 5,5 W, prendre un modèle 7 W min)
I (A) = 0,7 (V) / 1,5 (ohm) = 0,46 A pour le calibre 0,6 A à 1 A
I (A) = 0,7 (V) / 0,82 (ohm) = 0,85 A pour le calibre 1 à 2 A
I (A) = 0,7 (V) / 0,47 (ohm) = 1,5 A pour le calibre 2 à 3 A
I (A) = 0,7 (V) / 0,22 (ohm) = 3,2 A pour le calibre 3 à 5 A
Il s'agit des valeurs minimales de chaque calibre et un léger recouvrement s'opère entre eux. Il est ainsi possible par exemple de définir un seuil de disjonction à 3,2 A sur le calibre 2 à 3 A. Mieux vaut toutefois rester sur la plage préconisée car autant limiter la chute de tension dans la résistance shunt.
Action directe / retardée
La surintensité peut n'être que très passagère et sans danger, et ne pas justifier une disjonction systématique. C'est pourquoi il est possible de mettre en ou hors service le condensateur électrochimique C1 qui sert de retardateur. Quand il est hors circuit (interrupteur SW1 ouvert), la disjonction est immédiate quand se produit une surintensité, alors qu'elle est retardée au point de ne pas avoir lieu si C1 est mis en circuit (QW1 fermé). Le temps de retard dépend de la valeur de C1, il est d'environ 8 ms pour 22 uF. Il correspond simplement à la durée pendant laquelle doit durer la surintensité pour déclencher la machinerie. Avec 22 uF par exemple, une surintensité qui ne dure que 3 ms ne provoquera pas le déclenchement du disjoncteur. Le temps de retard peut être abaissé en diminuant la valeur de C1, ou augmenté en relevant sa valeur. L'interrupteur SW1 est bien sûr optionnel et n'a pas de raison d'être pour un montage qui servira toujours la même cause.Disjonction
Elle est assuré par le relais RL1 et par le thyristor U1 de type 2N5063. Tout autre modèle de thyristor capable de commuter une charge de 500 mA (je prévois large car ça dépend de la consommation de la bobine du relais qu'il pilote) avec un courant de gachette de quelques centaines de uA à quelques mA sera le bienvenu (les 2N5064, 2N6564, 2N6565, S051E, S101E, S201E, TCR222 conviennent aussi). La gachette (G) du thyristor est reliée presque directement sur le collecteur du transistor Q1, une résistance de limitation de courant de gachette est incluse entre les deux composants. La tension de commande du thyristor, appliquée directement ou avec retard, le rend conducteur. Et ce dernier ne peut être dévérouillé qu'en interrompant le courant qui circule entre son anode (A) et sa cathode (K). Pourquoi opérer ainsi ? Tout simplement pour éviter l'instabilité qui résulterait d'une cause de surintensité permanente. La coupure d'énergie vers le circuit à protéger fait en effet disparaître la surintensité, et sans précaution particulière le circuit à protéger serait aussitôt réalimenté, ce qui provoquerait à nouveau la surintensité qui provoquerait la coupure, et ainsi de suite. Là, la coupure est franche et maintenue, même si la cause de la surintensité à disparue. Une action manuelle de la part de l'utilisateur est demandée pour réarmer l'ensemble. Le réarmement s'effectue grâce au bouton poussoir SW2 qui est un modèle "fermé au repos, momentané" et dont le contact s'ouvre quand on appuie dessus. Notez que si la cause de la surintensité n'a pas disparue, le réarmement provoquera une nouvelle disjonction instantanée, c'est bien le rôle de protection qu'on attend de ce genre de montage. Les deux LED D1 (rouge) et D2 (verte) indiquent respectivement si une disjonction a eu lieu ou si le montage à protéger est alimenté.Choix du relais
Comme le courant absorbé par le circuit à protéger circule dans les contacts du relais, ce dernier doit être choisi en conséquence. Pour le coup, je préconise un modèle dont les contacts mécaniques supportent un courant permanent de 8 ou 10 A. Bien entendu, si votre circuit à chouchouter ne consomme qu'un ou deux ampères, vous pouvez vous contenter d'un modèle plus petit. Notez qu'en fonctionnement normal le relais n'est pas activé, il ne l'est qu'en cas de disjonction. Vous pouvez, si vous le jugez nécessaire, placer un bouton poussoir additionnel en parallèle sur le thyristor (entre anode et cathode). Ce poussoir, de type "contacts normalement ouverts" permettra de tester le bon fonctionnement du relais.Alimentation du montage
Le relais qui assure la coupure d'énergie demande une certaine tension pour fonctionner, ici modèle 12 V donc tension 12 V requise. Vu qu'il n'y a pas grand chose d'autre à alimenter que le relais (oui, il y a aussi une petite LED), la fourniture de cette tension peut se faire de deux façons :- soit alimentation autonome avec un petit transfo d'alim 230 V / 12 V / 3 VA suivi d'un pont de diodes et d'un condensateur de filtrage de 220 uF / 25 V;
- soit repiquage sur la tension qui va vers l'appareil à protéger (avant résistance shunt, noté Vin sur le schéma). Dans ce cas bien sûr, prévoir ce qu'il faut si la tension source n'est pas égale à 12 V (soit ajout d'un régulateur de tension, soit changement du modèle de relais, avec modification, le cas échéant de la valeur des résistances en série avec les LED).
Procédure de réglage
On peut y aller au pif en se mettant un peu au-delà de la limite de la disjonction, ou suivre la procédure plus rigoureuse (et pas indispensable) qui suit.- Mettre le potentiomètre RV1 en position minimale (curseur côté émetteur de Q1);
- Remplacer temporairement l'appareil à protéger par une charge résistive pure dont la valeur implique un courant égal ou proche de la valeur du seuil de disjonction (cette résistance peut être une combinaison de plusieurs pour aboutir à la valeur recherchée). Pour une valeur de courant élevée, attention à la puissance dissipée (ça peut chauffer).
- Mettre le tout sous tension.
- Ajuster RV1 doucement jusqu'à ce que ça disjoncte, puis revenir un peu en arrière.
- Réarmer en appuyant sur SW2 et vérifier que tout repart bien.
- Remplacer la résistance de charge par le circuit utile et vérifier que ça ne disjoncte pas en le mettant en circuit. Dans le cas contraire, relever un peu le seuil de disjonction en positionnant le curseur de RV1 un peu plus proche de sa position minimale.
Circuit imprimé
Non réalisé.Historique
17/02/2013- Première mise à disposition.