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Générateur impulsions 001
Dernière mise à jour : 02/04/2012Article non terminé, volontairement non référencé dans les sommaires du site
Présentation
Ce générateur produit des signaux électriques brefs (largeur d'impulsion réglable de quelques dizaines de us à 1 ms), avec une amplitude comprise entre 0 V et 80 V. La période entre chaque impulsion peut être ajustée entre 1 ms (1 kHz) et 1 seconde (1 Hz). Le montage est basé sur l'emploi d'un PIC de type 16F628A, associé à un afficheur LCD et quelques boutons poussoirs pour la programmation des signaux désirés. Un circuit de protection coupe automatiquement l'alimentation principale si la sortie présente une tension continue même en absence d'impulsions de commande. Un montage produisant des impulsions similaires, employant des composants courants (pas de composant programmable) mais ne bénéficiant pas d'un affichage numérique, est décrit à la page Générateur d'impulsions 002.Avertissements
Ce générateur d'impulsion, bien qu'il produise des signaux que l'on peut comparer à ceux produits par un générateur T.E.N.S. (Transcutaneous Electrical Nerve Stimulation), n'est pas du tout destiné à un usage médical et n'est pas homologué pour cela.L'étage de sortie 80 V a été simulé mais pas testé pratiquement.
Schéma
J'ai essayé dans un premier temps un premier schéma à base de 12F675, avec oscillateur interne 4 MHz pour économiser sur les broches d'entrée / sortie, mais la précision n'était pas assez bonne pour les faibles valeurs de largeur d'impulsion. Je me suis donc rabattu sur un 16F628A associé à un quartz de 20 MHz. L'étage de sortie 80 V étant commun aux deux générateurs d'impulsions 001 et 002, il est décrit sur cette page et pas sur l'autre.Générateur d'impulsions
.Programme logiciel non terminé.Pour l'heure, mon code logiciel n'est pas efficace, je descend au mieux à 18 us de largeur d'impulsion.
Etage de sortie 80 V
Cet étage de sortie permet de disposer d'une amplitude de sortie pouvant évoluer entre 0 V et 80 V. Si une amplitude de sortie de 5 V vous suffit, inutile de le monter puisqu'il suffit alors d'utiliser directement la sortie RA0 du PIC (broche 17).
Pour comprendre comment fonctionne cet étage, il vaut mieux le séparer en deux sections : celle de gauche (circuit de protection) qui s'arrête grossièrement à la porte logique U2:A et celle de droite (circuit de commande) qui commence par R1.
Circuit de commande
Les impulsions de commande basse tension arrivent sur la base du transistor Q1 via la résistance R1. Ce transistor Q1 conduit quand l'impulsion positive de commande arrive du générateur. Au repos (Q1 bloqué) on retrouve une tension de 80 V sur la base de Q2 - de par la présence de la résistance R3 - et Q2 est bloqué car il s'agit d'un type PNP. Au travail (Q1 passant) la base du transistor Q2 se trouve portée à un potentiel négatif par rapport à son émetteur (ligne +80 V) et Q2 se met donc à conduire. La tension de 80 V se trouve donc via le collecteur de Q2 sur le potentiomètre RV3, dont la position du curseur permet de définir la portion de cette tension dont on souhaite disposer. La diode D1 est une diode rapide de type Schottky, elle est montée de telle sorte que le transistor Q2 ne soit jamais en sursaturation quand il conduit. Si vous ne la mettez pas, le transistor Q2 entrera en conduction rapidement mais se débloquera lentement à cause des charges quil aura stockées et qui s'évacueront lentement. En clair et sans cette diode, la durée des impulsions de sortie serait fortement rallongée et ne correspondrait plus à celle qu'on a en sortie du générateur. Pour donner un ordre de grandeur, on pourrait avoir une impulsion de 1 us en sortie du générateur et une impulsion de 5 us à 10 us en sortie de l'étage 80 V. La diode D1 et les deux transistors Q1 et Q2 sont choisis pour supporter la "haute" tension de 80 V. Ne les remplacez pas par des diodes ou transistors standard.Circuit de protection
Ce circuit est optionnel mais fortement recommandé. Il permet de faire chuter la tension en sortie du régulateur de tension U1/TL783 si la sortie principale présente une tension continue fixe en absence d'impulsions de commande (situation de panne lié au claquage et mise en court-circuit de Q1 ou Q2, par exemple). Le principe de fonctionnement est simple et s'appuie sur une fonction "OU exclusive"(XOR, porte logique U2:A) : il consiste à s'assurer qu'on ne dispose d'une tension de sortie que lorsque des impulsions de commandes sont réellement présentes. Pour ce faire, on "compare" les tensions présentes en broches 1 et 2 de U2:A. La broche 2 reçoit les impulsions venant du générateur et la broche 1 reçoit une tension de 5 V qui provient de la sortie principale (avant potentiomètre de réglage de niveau), via la résistance R4 et la diode zener D2 de 5,1 V. En temps normal, on ne dispose d'une tension en sortie 80 V que lorsqu'il y a des impulsions en sortie du générateur. Dans ces conditions, la sortie de la porte logique XOR se trouve à un niveau logique 0 et le circuit de protection ne joue aucun rôle. Si pour une raison ou une autre la tension de sortie est supérieure à 5 V en absence d'impulsion de commande, la porte logique délivre un état haut et amorce le triac U3, qui court-circuite la résistance R7 et abaisse ainsi d'un coup la tension de sortie à une valeur bien plus faible. Comme l'étage de sortie n'est pas parfait et que durant une fraction de temps la sortie délivre encore sa tension au moment où disparaît l'impulsion de commande (temps de blocage de Q2), un petit filtre RC constitué de R5 et C1 absorbe les pics brefs créés à cette occasion. Le réarmement (déblocage du triac) s'effectue en coupant la liaison entre triac et +80 V, grâce au cavalier JP1 (ou bouton poussoir de type Normalement Fermé). Le point marqué Fault sur le schéma est au niveau logique haut tant que dure le problème. Une remarque concernant cette topologie de protection : elle demande une porte logique isolée alimentée en 5 V, on pourrait dire que ce n'est pas un choix terrible. Il existe peut-être un moyen de réaliser simplement une fonction XOR avec des transistors, mais je n'ai pas trouvé comment faire. Mais après tout, les circuits intégrés sont là pour simplifier la vie, non ?Circuit imprimé
Non réalisé.Historique
xx/xx/xxxx- Première mise à disposition.