Un thermostat avec un NPN comme capteur

Figure 1 : Schéma électrique du thermostat simple et économique.

Saviez-vous qu’en reliant la base au collecteur d’un transistor, ce dernier se comporte comme un capteur de température ? Il suffit, pour cela, de faire circuler un courant constant d’environ 1 mA entre ces deux électrodes et l’émetteur.
Cette possibilité, nous a inspiré la réalisation d’un thermostat permettant de contrôler la température dans une plage comprise entre 0 °C et 150 °C environ.
Comme vous pouvez le voir, notre capteur est un transistor NPN type BC547 (voir TR1), mais il faut signaler qu’un fonctionnement identique peut être obtenu avec n’importe quel autre transistor, pourvu que ce soit toujours un NPN.
Pour faire circuler un courant constant dans ce capteur, nous avons utilisé un générateur de courant LM 324 constant composé d’un second transistor, celui-là de type PNP (voir TR2), dont l’émetteur est relié à la tension stabilisée de 10,5 volts positive à travers une résistance de 1,2 kilohm (voir R4).
Pour obtenir la tension stabilisée de 10,5 volts nécessaire pour alimenter le seul circuit intégré LM324, composé de 4 amplificateurs opérationnels, nous utilisons un LM317 (voir IC1).
En faisant circuler un courant de 1 mA dans le transistor TR1, une tension d’environ 0,665 volt, à une température de 20 °C sera présente à ses bornes. Cette tension qui descend de 0,002 volt, chaque fois que la température augmente de 1 °C.
Cette tension est appliquée sur l’entrée inverseuse du premier amplificateur opérationnel IC2-A. Ainsi, sur sa patte de sortie, nous retrouvons une tension qui augmente de 0,002 volt pour chaque degré Celsius.
La tension amplifiée de 11 fois par le second amplificateur opérationnel IC2/B, est prélevée sur sa patte de sortie et appliquée à travers la résistance R14, sur la patte inverseuse (voir le signe négatif) du troisième amplificateur opérationnel IC2-C, qui dans ce schéma, est utilisé en comparateur de tension.
Sur la patte d’entrée opposée (voir signe positif) d’IC2-C, est appliquée la tension positive prélevée de la sortie du quatrième amplificateur opérationnel IC2/D.
Si on tourne le curseur du potentiomètre R10 de manière à exciter le relais à la température désirée, lorsque cette température augmentera, le relais sera désexcité.
Pour pouvoir régler finement la température, pour R10, il est conseillé d’utiliser un potentiomètre multitours.
Il est également possible de modifier les valeurs des deux résistances connectées de part et d’autre de R10 (voir R9 et R11) si on souhaite limiter les excursions de température dans une gamme restreinte.
Ces valeurs sont à déterminer expérimentalement.

Liste des composants
R1 = 270 Ω
R2 = 1 kΩ
R3 = 1 kΩ
R4 = 1,2 kΩ
R5 = 100 kΩ
R6 = 1 MΩ
R7 = 56 kΩ
R8 = 100 kΩ
R9 = 1,5 kΩ
R10 = 10 kΩ pot. multitour
R11 = 330 Ω
R12 = 10 kΩ
R13 = 100 kΩ
R14 = 10 kΩ
R15 = 10 kΩ
R16 = 1,2 MΩ
R17 = 2,2 kΩ
R18 = 100 kΩ
R19 = 560 Ω
C1 = 470 μF 25 V élec.tr
C2 = 10 μF 25 V électr.
C3 = 10 μF 25 V électr.
C4 = 100 nF polyester
C5 = 10 μF 25 V électr.
RS1 = Pont redres. 100 V 1 A
DS1 = Diode 1N4007
DS2 = Diode 1N4150
DS3 = Diode 1N4150
DS4 = Diode 1N4007
DL1 = Diode LED
TR1 = NPN BC547
TR2 = PNP 2N3906
TR3 = NPN 2N3904
IC1 = Intégré LM317
IC2 = Intégré LM324
T1 = Transfo. 6 W - sec. 12 V 0,5 A
S1 = Interrupteur
RL1 = Relais 12 V 1RT

Toutes les résistances sont des 1/4 de W à 5 %.


Figure 2 : Brochage du LM324 vu de dessus, du LM317 vu de face ; brochage de la diode LED, dont la patte la plus longue est l’anode, la plus courte la cathode, vue de face ; brochage des transistors utilisés vus de dessous.

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