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FACULTY OF SUSTAINABLE DEVELOPMENT AND ENGINEERING Department of Applied Electr

FACULTY OF SUSTAINABLE DEVELOPMENT AND ENGINEERING Department of Applied Electrical and Electronic Engineering ETUDE ET REALISATION D’UNE CARTE DE COMMANDE A BASE DE PIC Nom : JADHAKHAN Muhammad T anweer Khan T uteur : Mr KISHTO. N Section : LT GEII Date : Université Des Mascareignes Etude et réalisation d’une carte de commande PIC Page 2 Université Des Mascareignes Remerciements : Au terme de ce travail effectué, je tiens à exprimer ma profonde gratitude et mes sincères remerciements à mon tuteur Mons N.KISHTO pour tout le temps qu’il m’a consacré, son directive précieuses, et pour la qualité de son suivi durant toute la période de rédaction de mon rapport. Je voudrais remercier également Mons D.RUGHOO, Mons M.DEMKAH et Mons E. Henriette pour leur support. Etude et réalisation d’une carte de commande PIC Page 3 Université Des Mascareignes Résumé Ce rapport est une description complète des différentes taches accomplies durant la période de mon projet de fin d’étude. En rédigeant ce rapport j’ai voulu décrire les principaux partis de mon projet dont le sujet est d’une carte de commande à base de pic. Au cours de ce projet, des aspects de sécurité appropriés seront prises en considération ainsi que les améliorations techniques sur ce système. Ce projet contient six chapitres décrivant les six parties de mon projet. Le premier chapitre fait l’étude du redressement commandé des différents montages utilisés. Le deuxième chapitre décrit l’étude du transistor. La troisième partie aborde la structure et le choix du pic choisi ainsi que la programmation. Ainsi que les autres chapitres se focalisent sur la réalisation et la validation du circuit. Durant la période de mon projet j’ai essayé de mieux connaître les différentes parties constitutives de ce système et tout au long de ce rapport j’ai essayé d’exploiter mes connaissances ce que j’ai acquise durant ma formation au sein de L’Université Des Mascareignes. Etude et réalisation d’une carte de commande PIC Page 4 Université Des Mascareignes Tables des matières Pages Remerciements 2 Abstract 3 Introduction 5 Objectif du projet 5 Cahier de charge 6 Chapitre 1 1.1 Redressement commandé 8 1.2 Redressement mono alternance 9 1.3 Redresseurs simple alternance non commandés 9 1.4 Redresseurs simple alternance commandés 13 1.5 Charge purement résistives 14 1.6 Redressement monophasé sur charge RL 16 1.7 Redressement commandé monophasé double alternance 17 Chapitre 2 2.0 Le thyristor 18 2.1 La commutation 20 2.2 Choix d’un thyristor 20 2.3 Refroidissement d’un thyristor 21 2.4 Calcul d’un radiateur 22 2.5 Redressement commandé monophasé 24 2.6 Simulation du redressement avec des thyristors 27 Etude et réalisation d’une carte de commande PIC Page 5 Université Des Mascareignes Chapitre 3 Le Microcontrôleur Introduction 28 3.0 Avantages des microcontrôleurs 30 3.1 Structure d’un microcontrôleur 31 3.2 Les PICs 32 3.3 Structure d’un PIC 33 3.4 Identification d’un PIC 34 3.5 Choix d’un microcontrôleur 34 3.6 Description des différentes broches du PIC 16f 36 Chapitre 4 Introduction 38 4.0 Schéma synoptique de la carte 39 4.1 Image de la tension 40 4.2 Détermination des résistances 41 4.3 Le rapport cyclique 43 4.4 Vérification de la variation de l’angle 44 4.5 Circuit d’amplification et d’isolation galvanique 45 4.6 Transformateur d’impulsion 45 4.7 Constitution du transformateur 45 4.8 Choix des composants pour le circuit d’amplification 46 4.9 Vérification du circuit d’amplificateur 47 Etude et réalisation d’une carte de commande PIC Page 6 Université Des Mascareignes Chapitre 5 5.0 Généralité sur les afficheurs LCD 48 5.1 Principe de fonctionnement des LCDs 48 5.2 Utilisation des différents ports pour le LCD 49 5.3 Les différentes broches de LCD 49 5.4 Commande d’affichage 50 5.5 Alimentation du circuit d’affichage 50 Chapitre 6 6.0 Organigramme de la carte de commande 51 6.1 La programmation du pic 52 6.2 Réalisation du circuit 53 6.4 Simulation de la carte 54 6.5 Coût du projet 55 6.6 Amélioration du circuit 56 Conclusion 60 Bibliographie 61 Etude et réalisation d’une carte de commande PIC Page 7 Université Des Mascareignes Introduction : Plus de la moitié de l’énergie électrique produite dans les pays industrialisés est transformée en énergie mécanique par des moteurs. Les moteurs électriques produisent autour de 70% de cette énergie mécanique et absorbent de 40 à 50% de l’énergie électrique. Les performances exigées de ces machines sont de plus en plus sévères. Elles doivent allier souplesse, précision et fiabilité. Les progrès réalisés dans les domaines de l’électronique de puissance et de la commande numérique ont permis la conception de variateurs de vitesse performants pour ces machines. Le variateur de vitesse est un dispositif électronique pilotant un moteur électrique de façon à contrôler, par exemple, sa vitesse en présence de charges fluctuantes. L’essor de l’Electronique de Puissance est certes lié aux nouveaux composants, plus performants mais aussi et surtout grâce à la naissance de l’informatique industrielle qui a facilité la commande de ces composants. Selon, les composants utilisés pour passer de l’énergie électrique sous forme alternative en continu, on définit le redressement commandé et le redressement non commandé. Ce dernier, occupe une place capitale dans la production, l’exploitation industrielle et domestique de l’électricité ; d’où le choix est mon sujet. Mon projet exige donc sur l’élaboration d’une carte de commande d’un redresseur monophasé commandé à base de microcontrôleur. Ce document rend compte des différentes étapes du projet. Il se structure comme suit : Avant de développer le sujet proprement dit, je consacrerai une première partie, sur l’étude théorique des montages redresseurs à thyristor et les microcontrôleurs. Dans la deuxième partie, je m’intéresserai à la réalisation du projet : Quelle solution adoptée ? On a la solution, mais quels composants doit-on choisir pour la réaliser ? Voici autant de questions qui feront l’objet de cette partie; sans oublier la description des différents logiciels utilisés et la programmation du microcontrôleur. Enfin, une synthèse globale. Objectif du projet : Le but de ce projet est de mettre en œuvre mes compétences sur la conception et la réalisation d’un système électronique et électrotechnique. L’objectif du thème choisi est de réaliser une maquette à but pédagogique, qui pourrait être utilisées dans les classes pour illustrer aux élèves les notions sur une carte de commande d’un redresseur monophasé commandé à base de microcontrôleur, tout en respectant un cahier de charge imposé. Cahier de charge : Etude et réalisation d’une carte de commande PIC Page 8 Université Des Mascareignes Ce projet vise la conception et la réalisation d’un circuit permettant de commander un pont de thyristors à partir d’un microcontrôleur. Celle-ci doit respecter un certain nombre de sécurité pour les utilisateurs ainsi que pour le matériel. Le système doit permettre la variation de l’angle d’amorçage ainsi que son affichage sur un écran. Etude et réalisation d’une carte de commande PIC Page 9 Université Des Mascareignes 1.1 Redressement Commandé : Un redresseur, également appelé convertisseur alternatif/continu, est un convertisseur destiné à alimenter une charge qui nécessite de l'être par une tension ou un courant continu à partir d'une source alternative. L'alimentation est, la plupart du temps, un générateur de tension.  Les redresseurs non commandés, essentiellement réalisés à partir de diodes, sont utilisés lorsque la tension de sortie n'a pas besoin d'être ajustée.  Les redresseurs commandés dont la tension de sortie peut être variable comportent des thyristors ou des ensembles de diodes et de thyristors. Du fait de leur importante puissance massique ces redresseurs sont toujours utilisés en forte puissance et lorsqu'il est nécessaire de réguler ou de faire varier les grandeurs électriques en sortie. En faible et moyenne puissance, les redresseurs commandés à thyristors sont en voie d'obsolescence et sont avantageusement remplacés par la « mise en cascade » d'un redresseur commandé ou non et d'un convertisseur continu-continu. Dans les petites puissances, la commande d'un transistor à effet de champ ou d'un IGBT est plus simple que celle d'un thyristor, d'autre part, les fréquences de fonctionnement des hacheurs, qui sont aujourd'hui du domaine des 200 kHz, permettent de diminuer considérablement la taille des composants de filtrage (inductances et condensateurs). Enfin il existe des redresseurs à absorption sinusoïdale construits à l'aide de diodes, transistors MOSFET ou IGBT qui sont utilisés afin d'améliorer la forme d'onde du courant alternatif consommé côté réseau. Dans le cadre de mon projet, je dois concevoir un circuit permettant de commander des interrupteurs utilisés dans un redresseur commandé. Un montage redresseur commandé permet d’obtenir une tension continue réglable à partir d’une tension alternative sinusoïdale. L’utilisation de composants tels que les thyristors deviennent nécessaire afin de réaliser des redresseurs dont la tension moyenne de sortie peut varier en fonction de l’angle de retard à l’amorçage. Etude et réalisation d’une carte de commande PIC Page 10 Université Des Mascareignes 1.2 Redressement mono alternance : Ce type de redressement permet de supprimer l'alternance négative d'un signal en conservant l'alternance positive. La tension de sortie du convertisseur ressemble à la courbe ci-contre où la courbe du haut représente la tension d'entrée et celle du bas la tension en sortie du redresseur. La tension redressée a alors la même fréquence que la tension d'entrée. Il existe deux types de redresseurs simple alternance :  uploads/Geographie/ simulation-d-x27-une-carte-de-commande-a-base-de-pic.pdf