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Sommaire :
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Concept |
Très souvent, pour de petits montages électroniques, pour tester un appareil, ou encore pour des vérifications sur le circuit électrique d'un véhicule, on a besoin d'une alimentation simple, d'un voltmètre, d'un ampèremètre et d'une résistance de charge (dans ce dernier cas, c'est généralement pour tester un ampli BF).
C'est en regardant de vieilles alimentations de PC, et en repensant aux appareils modulaires des salles de TP que l'idée est née... Les alimentations de PC ont des dimensions standardisées et fourniront des boitiers acceptables, ni trop gros ni trop petits. Des liaisons par borniers pouvant recevoir des fils ou des fiches bananes permettront des connexions faciles.
Ces modules ne sont pas faits pour la précision, mais juste pour une mise en oeuvre simple et rapide.
3 types de modules :
- alimentation
- appareil combinant un voltmètre 0-20V et un ampèremètre 0-20A
- rhéostat de forte puissance (on ne pourra pas placer de rhéostat de plus 150 W)
Exemple d'utilisation : test du circuit électrique d'une moto dépourvue de batterie. Ici, la puissance est suffisante pour faire fonctionner l'éclairage. Il faut pour celà qu'elle soit capable de fournir le courant d'appel filament froid sans se mettre en protection contre les court circuits.
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Alimentation stabilisée |
Un grand classique : l'alimentation basée sur une alimentation de PC. Ce type d'alimentation ne fournit pas une tension précise et de qualité, Mais elle est suffisante dans un grand nombre de cas :
- test d'un circuit électrique auto / moto (sans allumer les phares !)
- alimentation de petits appareils
- alimentation de test pour armoires électriques 24V
- électrozingage
- désoxydation électrolytique
- etc.
On trouvera sur le net des dizaines voire des centaines d'exemples d'alimentations de ce type. Certains les modifient pour les rendre ajustables, réglables en tension comme en courant. Rien de tout celà ici. Juste une alimentation de PC avec quelques borniers, plus pratiques que des raccordements par dominos. Absolurment rien d'original, donc. Sauf peut-être l'exploitation d'une sortie 12V auxiliaire pour alimenter les ventilateurs de refroidissement des rhéostats (voir plus bas).
La tôle dans laquelle sont réalisés ces coffrets est de l'acier doux très fin. Elle est donc renforcée par des rondelles aux niveau des perçages recevant les borniers.
Attention ! Avant d'ouvrir une alimentation de PC, il faut attendre un certain temps que le condensateur du primaire se soit déchargé, au risque de prendre une bonne bourre !
Sur cette alimentation, on remarque à côté de l'embase secteur une prise 12V 0.8A. Cette alimentation auxiliaire très pratique sera utilisée pour la ventilation des rhéostats (voir plus bas).
Une alimentation de PC fournit plusieurs tensions :
Ces tensions peuvent être combinées. Par exemple, on dispose de 24V entre le -12V et le +12V. Ou encore de 9V entre le +3.3V et le +12V, etc. Le courant maximum est alors limité par celui de la sortie la moins puissante. Les courants disponibles figurent sur l'étiquette. Ceci est théorique et devra être vérifié : sur cette alimentation, le 3.3V n'a pas pu être utilisé par rapport au +12V : mise en sécurité...
Il ne faut s'attendre ni à une bonne précision de la tension, ni à une régulation de qualité, ni a une tension très propre. Ce n'est en aucun cas une vraie alimentation de laboratoire ! Mais c'est suffisant dans bien des cas.
De plus, la régulation pour de faibles courants est très mauvaise. Beaucoup intègrent une résistance de charge pour faire débiter un peu l'alimentation (1 ampère environ). Je ne l'ai pas fait, la seule charge présente est le ventilateur branché sur le +12V.
Les alimentations de PC sont parfaitement protégées contre les court circuits. Dans cette éventualité, pour les remettre en route, il faut les réinitialiser en les déconnectant du secteur, puis attendre de quelques secondes à quelques dizaines de secondes avant de les remettre sous tension.
Pour transformer une alimentation de PC en un module pratique, il faut d'abord percer le boitier, et donc enlever les circuits imprimés. Il faudra sans doute dessouder les fils de l'embase secteur pour arriver à les extraire. Ensuite relier les fils aux borniers par des cosses. On aura intérêt à mettre autant de fils que possible en parallèle pour les sorties positives, les courants pouvant être très importants.
- jaune = +12V
- rouge = +5V
- orange = +3.3V
- noir = 0V
- bleu = -12V
Il n'est pas inutile de rappeler que les courants indiqués sur la plaque signalétique correspondent à un courant maximum, et que lorsque plusieurs sorties débitent, la puissance totale fournie ne doit pas dépasser le maximum indiqué par le fabriquant. Sans oublier que souvent, Cette puissance maximum est plus ou moins optimiste selon le constructeur. Si on veut de forts courants, on aura intérêt à utiliser une alimentation de marque connue et reconnue, sous peine de quelques déconvenues.
Deux fils ont un rôle particulier :
- vert = power on
- brun = 3.3V sense
Pour "démarrer", le fil vert "power on" doit être relié à la masse.
Le fil brun "3.3V sense" est en fait une entrée de mesure. En raison du courant très élevé circulant dans la ligne 3.3V, la résistance des conducteurs n'est pas négligeable. La régulation se fait donc dans un PC en mesurant réellement la tension au niveau de la carte mère. C'est le rôle du fil brun. Ici, il a simplement été relié en interne. Si le fil brun n'est pas relié au +3.3V, il se peut que l'alimentation ne fonctionne pas.
Les borniers occupent de la place, et ne permettent plus de conserver le ventilateur à l'intérieur. Il a donc été mis à l'extérieur, en veillant à ce qu'il travaille par extraction ; extraire l'air chaud procure un refroidissement plus efficace que l'introduction d'air froid. Actuellement, les alimentations de PC travaillent en sens inverse afin d'extraire l'air qui se trouve à proximité du processeur. Il n'en a pas toujours été ainsi...
Le ventilateur est donc déporté à l'extérieur, sont sens est inversé, et il est muni d'une grille.
Les alimenations modernes comportent un circuit de régulation de la vitesse de rotation du ventilateur. C'est le rôle du petit circuit imprimé "piggy back" que l'on aperçoit sur la photo ci-dessous. Le ventilateur a été déconnecté de cette carte, et branché directement entre le 0V et le 12V, afin qu'il tourne toujours à sa vitesse maximum, et également pour charger un peu la sortie.
Le but est aussi de pouvoir utiliser aussi l'alimentation en... ventilateur ! En effet, il peut être utile de disposer d'un ventilateur dans un certain nombre de bricolages.
C'est donc un appareil combiné alimentation + ventilateur.
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Rhéostat / résistance de charge |
Il est très utile de disposer d'une ou plusieurs résistances variables de forte puissance. Par exemple pour faire varier la vitesse d'un petit moteur, ou encore tester un amplificateur BF.
Dans le même esprit, deux modules ont été réalisés en utilisant les coffrets de deux vieilles alimentations de PC, complètement débarassées de leur électronique. Electroniques d'ailleurs inutilisables en raison de leur âge : condensateurs gonflés, totalement HS.
Les rhéostats, de qualité et de fabrication française, ont été achetés d'occasion sur eBay. Il s'agit de modèles fabriqués par Coudoint (hors de pris en neuf), permettant de dissiper au maximum 150W, mais sans dépasser 3.15 A (pour d'évidentes raisons de limitation de la densité de courant dans le fil résistif).
150 W est la puissance maximum qui permette l'intégration dans un boitier d'alimentation de PC.
Les deux rhéostats sont des modèles de 15 ohms. Deux rhéostats de 16 ohms offrent de multiples possibilités :
- 30 ohms / 300 watts
- 15 ohms / 150 watts
- 7.5 ohms / 300 watts
- 3.8 ohms / 150 watts
- 1.9 ohm / 300 watts
(voir les schémas plus bas)
Les rhéostats ainsi enfermés seraient incapables de dissiper les 150W qu'is peuvent être amenés à produire. Des ventilateurs ont été ajoutés. Ils sont alimentés par une prise dédiée qu'il suffit de raccorder à celle de l'alimentation (voir plus haut). Ces modules peuvent également être utilisés comme de purs ventilateurs.
Quelques combinaisons simples et très utiles dans le cadre de mesures sur des amplificateurs BF :
Ceci est valable pour 15 ohms, 3.8 ohms et 1.9 ohms si et seulement si le curseur de chaque rhéostat est à 50%.
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Voltmètre / ampèremètre |
On a souvent besoin de connaitre à la fois la tension et le courant. C'est le rôle de ce module.
Deux millivoltmètres 200 mV à cristaux liquides, 4 borniers, un interrupteur à deux circuits, deux piles de 9V. Ces afficheurs ne sont pas capables de mesurer une tension référencée par rapport à leur alimentation.
Sur les photos, on remarquera un trou béant... Il est là pour une prise réservée à la masse...
L'entrée du voltmètre est reliée à l'afficheur par un pont diviseur ramenant 20 V à 200 mV.
Pour l'ampèremètre, il faut un shunt. Comme la précision ultime n'est pas recherchée, le shunt est réalisé dans un fil de cuivre rigide : c'est le fil jaune / vert enroulé en spirale. Il faut chuter 200 mV pour un courant de 20 A, ce qui donne une valeur de 0.01 ohm. 0.01 ohm, c'est à peu de chose près la résistance d'un mètre de fil rigide de 1.5 mm².
Câblage quick and dirty.
Pour régler le shunt, l'alimentation et un rhéostat sont mis à contribution, et l'étalonnage est fait par comparaison avec un "vrai" ampèremètre. Il suffit de partir d'un mètre de fil de cuivre rigide de 1.5 mm², puis de réduire progressivement la longueur jusqu'à obtenir la même lecture que sur le multimètre.
Le fil de cuivre n'est pas idéal en raison de son coefficient de température assez élevé. On constatera une dérive d'autant plus importante que le courant est fort : c'est la conséquence de l'élévation de la résistance au fur et à mesure de l'échauffement par effet Joule. Cependant, dans bien des cas, on n'a pas besoin de précision, mais juste d'un ordre de grandeur à 10% près. Cet ampèremètre est alors largement suffisant.
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