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Qu’est-ce qu’un condensateur au tantale ?

Un condensateur au tantale est un type de condensateur électrolytique dans lequel l’oxyde de tantale est utilisé comme diélectrique.

Les condensateurs électrolytiques sont des condensateurs qui utilisent un film d’oxyde d’aluminium ou de tantale comme diélectrique. Les condensateurs au tantale oxydent la surface du métal rare qu’est le tantale pour former du pentoxyde de tantale (Ta2O5), ensuite utilisé comme diélectrique.

Les condensateurs au tantale sont plus petits et ont une durée de vie plus longue que les condensateurs électrolytiques à l’aluminium. Ils se caractérisent par leur résistance aux variations de température et leur bonne réponse en fréquence. En revanche, le matériau principal, le tantale, est très coûteux : le prix est relativement élevé pour un condensateur.

Il existe également un risque de court-circuit entre les électrodes lorsqu’elles sont cassées. Il est donc important de respecter les règles d’utilisation.

Utilisations des condensateurs au tantale

Les condensateurs au tantale ont un large éventail d’utilisations et sont utilisés dans toutes sortes d’équipements électroniques, notamment les téléphones portables, les PC, les consoles de jeux vidéo, les systèmes de navigation automobile et les équipements audio. En raison de leurs caractéristiques supérieures à celles des condensateurs en aluminium en ce qui concerne les hautes fréquences et la température, ils sont utilisés dans les circuits de lissage des alimentations à découpage qui activent et désactivent le courant à des fréquences élevées.

Les condensateurs de découplage qui absorbent les bruits de pointe dans les circuits d’alimentation constituent une autre application idéale. De plus, ils sont également utilisés comme condensateurs de secours pour maintenir temporairement l’alimentation électrique.

Ces dernières années, la miniaturisation a progressé et des produits d’une hauteur de 0,5 mm sont apparus, contribuant à la miniaturisation des téléphones portables, des PC, etc.

Principe des condensateurs au tantale

Les condensateurs au tantale sont constitués d’un pôle chantant, d’un diélectrique et d’une cathode.

1. Anode

Le matériau est le tantale, qui est relié à l’électrode par une tige métallique frittée.

2. Diélectrique

Une fine pellicule de pentoxyde de tantale, oxydée à partir du tantale de l’anode, sert de diélectrique. Une sorte de diode est formée entre le pentoxyde de tantale et la cathode, qui possède une capacité lorsque la polarisation inverse est maintenue, mais un courant important circule lorsqu’une tension directe est appliquée.

C’est pourquoi les condensateurs au tantale ont une polarité. La couche extrêmement fine de pentoxyde de tantale permet d’obtenir une grande capacité.

3. Cathode

Le dioxyde de manganèse ou un polymère conducteur est utilisé comme matériau de cathode pour assurer la continuité entre les électrodes. Les polymères conducteurs ont une résistance plus faible et de meilleures propriétés ESR que le dioxyde de manganèse.

De plus, des métaux conducteurs de courant, tels que l’argent ou le graphite, sont placés entre la cathode et l’électrode afin de réduire la résistance. Les condensateurs électrolytiques à l’aluminium utilisent un électrolyte, dont le défaut est que l’électrolyte s’évapore progressivement et a une durée de vie relativement courte. Les condensateurs au tantale, en revanche, sont entièrement constitués d’un matériau solide et ont donc une longue durée de vie.

Autres informations sur les condensateurs au tantale

1. Précautions d’emploi

La principale cause de défaillance d’un condensateur au tantale est due à un court-circuit localisé dans le diélectrique du condensateur. Lorsqu’il est connecté à un circuit à faible impédance, tel qu’une ligne électrique, un courant important peut se concentrer sur le court-circuit et s’échauffer, entraînant l’inflammation.

Une fois qu’un condensateurs au tantale s’enflamme, il continue à brûler avec des flammes et se consume. C’est pourquoi de nombreux fabricants d’équipements nécessitant une grande fiabilité ou d’équipements constamment sous tension ont totalement interdit l’utilisation de condensateurs au tantale. Même dans les équipements portables alimentés par des piles, des cas de combustion de condensateurs au tantale ont été signalés. Il convient donc d’être prudent et de vérifier les circuits lorsqu’on les utilise.

Les deux mesures générales sont les suivantes : ne jamais appliquer de tension inverse et choisir un condensateur dont la tension nominale présente une marge suffisante par rapport à la tension appliquée au condensateur. En particulier, lorsqu’ils sont utilisés dans des circuits d’alimentation, il est souhaitable d’utiliser des condensateurs dont la tension nominale est au moins deux fois, et si possible trois fois, celle de la tension d’alimentation.

Si le courant d’ondulation est élevé, la chaleur générée à l’intérieur du condensateur peut entraîner une dégradation ; il est donc également efficace de choisir un boîtier plus grand qui présente un avantage en termes de dissipation de la chaleur.

2. Indication de la polarité des condensateurs au tantale

Les condensateurs au tantale sont polarisés. Si la polarité spécifiée est incorrecte, un courant important peut circuler, conduisant à l’inflammation dans le pire des cas. Il est donc nécessaire de comprendre les indications de polarité sur les électrodes.

Les condensateurs au tantale le peuvent être classés en trois types en fonction de leur construction : les condensateurs à puce, les condensateurs à boîtier métallique hermétiquement scellés et les condensateurs à immersion dans la résine, la polarité de ces condensateurs au tantale se lit comme suit

• Type à puce
  Une bande blanche est imprimée sur la surface supérieure du boîtier moulé noir avec la capacité et la tension nominale, l’électrode sous la bande est l’anode.
• Type à boîtier métallique hermétiquement scellé
  Pour les utilisations nécessitant une grande fiabilité, un signe + est imprimé sur la surface du boîtier rond et cylindrique, avec la capacité, la tension nominale, etc. Les fils de connexion du côté du signe + sont les anodes. Le fil conducteur du côté du signe + est l’anode.
• Type à immersion dans la résine
  Construction verticale, mais avec le signe + imprimé sur la surface de la résine, ainsi que la capacité et la tension nominale. Le fil de connexion du côté proche du signe + est l’anode. Les longueurs de fil sont inégales, le fil du côté de la cathode étant plus court.

De même, les condensateurs électrolytiques à l’aluminium, qui sont également polarisés, sont marqués du côté de l’anode. Ils diffèrent des condensateurs au tantale par la façon dont ils sont marqués. Lors du remplacement d’un condensateur électrolytique à l’aluminium par un condensateur au tantale, il faut veiller à ce que la polarité soit correcte.

Qu’est-ce qu’un réseau de transistors ?

Un réseau de transistors est un composant comportant plusieurs transistors dans un même boîtier. Les transistors sont des éléments semi-conducteurs utilisés pour la commutation.

L’avantage de ce composant est qu’il peut contrôler plusieurs relais de sortie et d’autres dispositifs sur une petite surface. S’ils étaient montés individuellement, cela nécessiterait une carte avec une grande surface. Cela peut entraîner des dysfonctionnements dus au bruit, etc. L’utilisation de réseaux de transistors est plus économique et plus fonctionnelle : ils sont plus petits, plus légers et plus résistants au bruit.

Utilisations des réseaux de transistors

Les réseaux de transistors sont largement utilisés dans les microcontrôleurs. Les microcontrôleurs sont des cartes de contrôle fréquemment utilisées dans les appareils électroménagers tels que les machines à laver et sont indispensables à notre vie.

Jusqu’à l’introduction des réseaux de transistors, plusieurs transistors étaient montés en un seul élément. Cela ne posait pas de problème, mais, après l’introduction des réseaux de transistors, des économies d’espace et de coût ont été réalisées. De plus, il n’était plus nécessaire de s’occuper du routage des motifs, l’effort de conception a été réduit et l’immunité au bruit a été améliorée. Aujourd’hui, les réseaux de transistors sont des composants électroniques essentiels des cartes de contrôle.

Principe des réseaux de transistors

Comme mentionné ci-dessus, un réseau de transistors est un composant électronique composé de plusieurs transistors dans un même boîtier. Les transistors sont des éléments semi-conducteurs : ils sont le produit de trois couches de semi-conducteurs de type P et de type N et sont disponibles en tant que transistors de type PNP et de type NPN.

Les deux se comportent normalement comme des isolants dans un circuit, mais lorsqu’une tension est appliquée à la couche centrale, les couches situées aux deux extrémités deviennent conductrices. C’est ainsi que fonctionnent les transistors.

Les transistors sont principalement utilisés comme destination de sortie pour les microcontrôleurs. Avant les années 2000, les transistors bipolaires étaient largement utilisés dans les réseaux de transistors. En effet, les transistors bipolaires peuvent conduire des courants importants et sont très résistants au bruit. Les réseaux de transistors composés de plusieurs d’entre eux en rangée constituaient le courant dominant.

Aujourd’hui, les MOSFET à grande vitesse et à faibles pertes constituent le courant dominant. La plupart des réseaux de transistors ont été remplacés par des réseaux de MOSFET.

Autres informations sur les réseaux de transistors

1. Circuits internes des réseaux de transistors

Il existe différents types de réseaux de transistors en fonction des différents transistors utilisés à l’intérieur.

• FET DMOS
  Capables de contrôler des courants importants et de faibles pertes lorsqu’ils sont utilisés à des courants faibles.
• Transistor bipolaire simple
  Faibles pertes lorsqu’il est utilisé à des courants faibles, mais ne peut pas contrôler des courants importants.
• Transistor bipolaire Darlington
  Peut contrôler des courants importants, mais il y a des pertes lorsqu’il est utilisé à des courants faibles.

Une autre différence réside dans le fait que la logique d’entrée est hautement active, le courant passe lorsqu’un niveau élevé est appliqué à la borne d’entrée, ou faiblement active, le courant passe lorsqu’un niveau faible est appliqué à la borne d’entrée. Les types sont également divisés en fonction de la présence ou non d’une diode de blocage intégrée, qui est nécessaire pour piloter des relais, etc.

2. Réseaux de transistors de type source et de type puits

Il existe deux types de réseaux de transistors, le type source et le type puits, en fonction du type de courant de sortie. Le type source permet d’activer et de désactiver les contacts du côté du pôle positif de la charge. Ce mode de fonctionnement permet au réseau de transistors de décharger le courant vers la charge.

En revanche, le type “sink” (puits) active et désactive les contacts du côté de la masse par rapport à la charge. Le réseau de transistors est en mode de fonctionnement “courant absorbé par la charge”.

3. Câblage des bornes inutilisées dans un réseau de transistors

Le procédé pour les voies non utilisées dans un réseau de transistors est décrit dans la fiche technique du réseau de transistors à utiliser, par exemple. Selon le produit, certains indiquent que les broches d’entrée en particulier peuvent être laissées non connectées, tandis que d’autres indiquent que les broches d’entrée doivent être mises à la terre.

Qu’est-ce qu’un transformateur de courant ?

Un transformateur de courant est un dispositif qui transforme l’amplitude d’un courant, souvent abrégé en TC.

L’intensité du courant entrant dans le transformateur de courant est transformée en fonction du rapport entre le nombre de tours de la bobine à l’entrée et à la sortie. Il convertit le courant dans les circuits à forte intensité ou à haute tension en un courant de faible intensité, et est utilisé pour la mesure du courant et les relais.

Utilisations des transformateurs de courant

Les transformateurs de courant sont des équipements largement utilisés dans l’industrie et les infrastructures. Voici quelques exemples d’applications des transformateurs de courant :

• Contrôle du courant des pompes pour le pompage de l’eau.
• Surveillance de la chute d’eau dans les pompes de drainage et de traitement des eaux usées.
• Surveillance du courant à la destination dans les sous-stations.
• Surveillance de la production d’énergie dans les centrales électriques.

Les transformateurs de courant servent à isoler les circuits et à convertir le courant. L’isolation des circuits sert à isoler le circuit principal du circuit de commande où circulent des courants importants. Les transformateurs de courant sont également utilisés pour surveiller les courants dans les petites pompes d’environ 5 A afin d’isoler le circuit.

Les transformateurs de courant sont utilisés pour convertir de grands courants en petits circuits de courant. Comme il n’est pas rentable d’introduire des milliers d’A de courant dans le circuit de commande en raison de l’épaisseur du câblage de commande, les transformateurs de courant sont utilisés pour transformer le courant à un maximum d’environ 5 A pour la commande et la surveillance.

Principe des transformateurs de courant

Les transformateurs de courant alternatif se composent d’un noyau de fer, d’une bobine primaire et d’une bobine secondaire, chacune étant enroulée autour d’un noyau de fer.

La bobine primaire est la bobine connectée au circuit de courant à mesurer : lorsque le courant traverse la bobine primaire, un flux magnétique est généré dans le noyau de fer, ce qui excite la bobine secondaire. La bobine secondaire génère un courant dans le secondaire en fonction de l’ampleur du flux magnétique excité.

La valeur du courant généré dans la bobine secondaire est déterminée par le courant dans la bobine primaire et le taux de rotation : plus il y a de tours dans la bobine primaire, plus la valeur du courant est élevée ; plus il y a de tours dans la bobine secondaire, plus la valeur du courant est faible. En général, la valeur du courant de la bobine secondaire est ajustée à 1 A ou 5 A pour le courant maximal admissible dans la bobine primaire afin de produire le produit.

Types de transformateurs de courant

Il existe différents types de transformateurs de courant, tels que les transformateurs de courant bobinés et les transformateurs de courant à passage direct. Voici quelques exemples de types de transformateurs de courant :

1. Transformateurs de courant bobinés

Un transformateur de courant bobiné se compose d’un noyau de fer annulaire et de bobines d’entrée et de sortie.

Il fonctionne comme décrit dans la section sur le principe. Il est principalement utilisé pour les petits transformateurs de courant de quelques A à quelques dizaines d’A, car le courant de câblage admissible du côté primaire augmente avec le courant du circuit de mesure. Il se caractérise par sa capacité à mesurer de petits courants avec une grande précision.

2. Transformateurs de courant à passage direct

Les transformateurs de courant à passage direct sont des transformateurs de courant dans lesquels la bobine primaire a été éliminée. Le câblage du circuit à mesurer est inséré dans le noyau de fer, qui est alors utilisé comme bobine primaire.

Les transformateurs de courant traversants sont essentiellement choisis pour les circuits de courant importants, de plusieurs dizaines d’A à plusieurs centaines d’A ou plus, car ils sont peu coûteux à installer en raison de l’absence de bobine côté primaire.

3. Transformateurs de courant continu

Les transformateurs de courant pour les circuits à courant alternatif ne peuvent pas être utilisés pour les circuits à courant continu car aucun flux magnétique n’est généré dans le noyau de fer. Les transformateurs de courant continu avec éléments Hall sont utilisés pour mesurer les courants continus.

Lorsqu’un champ magnétique est appliqué à un circuit porteur de courant, une tension correspondant à la valeur du courant est générée. C’est ce qu’on appelle l’effet Hall : un élément Hall est un élément qui produit une tension selon ce principe. La plupart des transformateurs de courant continu sont des transformateurs de courant utilisant des éléments de Hall.

Cependant, dans le cas du courant continu, il existe des alimentations à haute intensité telles que celles des tramways. Leurs valeurs de courant peuvent atteindre plusieurs dizaines de milliers d’A, ce qui est difficile à mesurer avec des transformateurs de courant à élément Hall.

4. Transformateurs de courant de type résistance shunt

Les résistances shunt sont des résistances à faible résistance destinées à mesurer des courants. La valeur de la résistance étant prédéterminée, elle peut être convertie en une valeur de courant en mesurant la tension aux deux extrémités.

Les résistances de shunt sont utilisées pour mesurer des courants continus élevés de plusieurs dizaines de milliers d’A. Les résistances shunt dans les circuits à courant élevé génèrent également beaucoup de chaleur, c’est pourquoi elles sont souvent refroidies à l’eau.

Comment choisir un transformateur de courant

Les transformateurs de courant sont essentiellement sélectionnés en fonction de la valeur du courant circulant sur le côté primaire. Choisissez un transformateur de courant dont la spécification de courant est supérieure à la valeur maximale du courant circulant sur le côté primaire.

Le côté secondaire du transformateur de courant est connecté à un relais de surintensité ou à un indicateur de courant. En fonction de l’utilisation, sélectionnez une valeur de courant du côté secondaire comprise entre 0 et 1 A ou 0 et 5 A.

Comme les relais à maximum de courant sont souvent placés à proximité des transformateurs de courant, les produits avec une spécification de courant de 0-5 A sur le côté secondaire du transformateur de courant sont souvent sélectionnés. En effet, la valeur 0-5 A permet une mesure plus précise de la valeur du courant.

D’autre part, les indicateurs de courant sont parfois séparés des transformateurs de courant, auquel cas la spécification de courant du côté secondaire est souvent fixée à 0-1 A. En effet, la spécification 0-1 A permet de mesurer des valeurs de courant plus précises et de réduire la capacité d’alimentation requise pour le transformateur de courant.

Qu’est-ce qu’un fusible ?

Les fusibles sont des composants électriques et électroniques qui empêchent les incendies d’origine électrique et la propagation à des circuits supérieurs en cas de surintensité.

Lorsqu’une anomalie telle qu’un court-circuit ou une surcharge se produit dans un circuit électrique, il y a surintensité lorsque la valeur du courant dépasse la valeur nominale du circuit. Les surintensités n’entraînent pas seulement la défaillance de l’équipement sur le circuit électrique lui-même, mais peuvent également provoquer un incendie en raison d’une production de chaleur anormale ou d’une inflammation.

Il existe également un risque élevé de chutes de tension et d’autres anomalies dans les circuits supérieurs du côté de l’alimentation électrique. Des fusibles sont incorporés pour protéger contre ces risques de surintensité. Lorsqu’ils sont connectés en série dans un circuit, ils agissent comme des conducteurs porteurs de courant dans des conditions normales. En cas de surintensité, la partie conductrice du fusible fond, interrompant ainsi l’alimentation du circuit côté charge.

Utilisations des fusibles

Les fusibles sont utilisés dans un large éventail d’applications industrielles. Les applications spécifiques sont les suivantes :

• Protection des circuits d’instrumentation et de contrôle
• Protection des pièces de commande automobile
• Protection des équipements tels que les imprimantes et les machines multifonctions
• Protection des téléviseurs et les climatiseurs
• Protection contre les courts-circuits des transformateurs dans les réseaux de transmission et de distribution d’énergie à haute tension
• Protection contre les courts-circuits des moteurs à haute tension.

Les disjoncteurs sans fusible étaient autrefois utilisés dans de nombreux tableaux de distribution domestiques, mais ces dernières années, les disjoncteurs sans fusible sont devenus plus répandus que les fusibles, qui doivent être remplacés une fois qu’ils ont grillé.

Toutefois, les fusibles sont toujours utilisés dans les véhicules pour protéger le système électrique et prévenir les incendies de véhicules. Ils se présentent sous différentes formes en fonction de leur application, notamment les fusibles à plaque et les fusibles à lame.

Principe des fusibles

Le principe de base des fusibles est qu’ils s’auto-détruisent sous l’effet de la chaleur générée par les surintensités. Ils se composent principalement d’un embout, d’un élément fusible et d’un boîtier.

1. Embout

L’embout est la partie métallique qui relie le fusible au circuit électrique. Il existe également des fusibles avec des bornes en Y ou des fusibles à lame.

2. Élément fusible

L’élément fusible est la partie qui fond en cas de surintensité. Lorsque le courant traverse l’élément fusible, une chaleur Joule proportionnelle au carré de la valeur du courant est générée. Si le courant est inférieur au courant nominal, la dissipation de la chaleur est supérieure à l’augmentation de la température associée à la production de chaleur par effet Joule, de sorte qu’il n’y a pas de fusion. Si le courant nominal est dépassé, la température augmente et le courant est interrompu par fusion. La fusion est généralement irréversible et nécessite le remplacement du fusible pour la rétablir.

3.  Boîtier

Le boîtier est la partie qui supporte l’élément fusible et l’embout. Il est constitué de matériaux isolants tels que le verre, la porcelaine ou la résine. Les fusibles dont le boîtier est constitué d’un tube de verre sont appelés fusibles à tube de verre.

Comment choisir un fusible ?

Le choix des fusibles se fait principalement en fonction de leur valeur de courant nominal. L’essentiel est de choisir un courant nominal inférieur à la valeur du courant nominal des composants du circuit, tout en veillant à ce qu’il n’y ait pas d’interruption du circuit due à un dysfonctionnement.

Les courants à prendre en compte lors de la sélection sont le courant permanent et le courant d’appel. Le courant permanent est la valeur du courant qui circule lorsque le circuit utilisé est stable, tandis que le courant d’appel est le courant de démarrage élevé qui se produit lorsque le circuit est mis sous tension. Le courant d’appel ne provoque pas de fusion, mais le courant d’appel est sélectionné de manière à ce qu’une fusion se produise lorsque le courant de régime permanent est dépassé pendant le fonctionnement en régime permanent. Les conditions de protection sont considérées en conjonction avec la caractéristique de temps de fusion et le courant nominal.

La caractéristique du temps de fusion est la caractéristique de l’ampleur du courant et du temps qu’il faut pour qu’il soit interrompu. La sélection est faite de manière à ce que le courant d’appel ne fonde pas pendant la durée du courant d’appel et que le courant d’appel fonde immédiatement en cas d’accident de court-circuit. Une autre considération importante lors du choix des fusibles est la température ambiante à laquelle le circuit sera effectivement utilisé. Les fusibles sont affectés par la température ambiante autour de l’équipement, car ils sont conçus pour sauter sous l’effet de la chaleur.

Types de fusibles

Les fusibles se présentent sous différentes formes pour s’adapter au type de circuit et à l’environnement dans lequel ils sont montés. Les types classiques sont :

• Fusibles pour montage sur carte électronique
• Fusibles thermiques
• Fusibles à tube de verre
• Fusibles à lame
• Fusibles limiteurs de courant pour circuits à haute tension

Si le type ou la forme que vous souhaitez utiliser n’est pas disponible dans la gamme des produits prêts à l’emploi, certains fabricants acceptent les commandes spéciales. La plupart des fusibles sont des fusibles de puissance qui s’interrompent en cas de surintensité, mais il existe également des fusibles thermiques qui s’interrompent en fonction de la température.

Ils détectent une augmentation de la température ambiante et sautent, et sont donc souvent utilisés dans les appareils qui génèrent de la chaleur, comme les sèche-cheveux. Les éléments des fusibles thermiques ont une faible résistance et ne génèrent pas ou peu de chaleur en raison du courant.

Qu’est-ce qu’un autocollimateur ?

Un autocollimateur est un instrument optique qui utilise la linéarité de la lumière pour mesurer d’infimes déplacements angulaires d’un objet.

Il peut mesurer des angles, etc. sans contact et est généralement utilisé pour ajuster la position de pièces ou mesurer des distorsions dans des systèmes optiques ou mécaniques.

Utilisations des autocollimateurs

Les autocollimateurs sont utilisés pour contrôler et ajuster le parallélisme, la rectitude, l’axe optique et l’alignement ainsi que pour mesurer des angles avec précision.

1. Mesure de la rectitude des bancs de machines-outils et des équipements de traitement robotisé

La rectitude est convertie à partir de l’amplitude du mouvement de l’image du réticule par le miroir plan en faisant glisser le support sur lequel le miroir plan est fixé le long de la surface de guidage.

2. Mesure du parallélisme des faces d’extrémité telles que les fenêtres optiques et les faces de calage

En transmettant un seul faisceau laser, il est possible de mesurer le parallélisme entre deux surfaces coaxiales. Les plaques de verre, par exemple, peuvent être mesurées pour le parallélisme en mesurant la différence angulaire entre la lumière réfléchie par les surfaces avant et arrière.

3. Mesure de l’équerrage

Des mesures peuvent être effectuées en courbant la lumière à l’aide d’un prisme pentagonal appelé équerre optique.

4. Mesure de l’angle de rotation d’un plateau tournant

Un miroir à facettes multiples permet de mesurer la précision de division d’un plateau tournant ou d’un disque d’indexation.

5. Mesure de la déviation de pièces élastiques

La fixation d’un réflecteur sur une pièce élastique et son observation à l’aide d’un autocollimateur permettent de mesurer des variations infimes.

6. Réglage de l’axe optique

Si l’axe optique est aligné, comme dans une lunette astronomique, la marque centrale du miroir primaire peut être vue en plusieurs couches dans le champ de vision de l’autocollimateur.

7. Inspection des produits optiques

Mesurer le gauchissement et l’ondulation des disques et des plaquettes, ainsi que la précision des miroirs polygonaux.

Principe des autocollimateurs

Les mesures de l’autocollimateur utilisent les principes de rectitude de la lumière laser et de focalisation de l’objectif. Tout d’abord, un laser à semi-conducteur est principalement utilisé comme source de lumière, et le laser est converti en un faisceau collimaté par une lentille primaire. Cette lumière collimatée passe à travers une lentille secondaire pour former une image au point focal.

Dans ce cas, la lumière réfléchie est divisée spectralement par un demi-miroir sur le chemin optique et atteint un élément récepteur de lumière tel qu’un CCD, qui forme alors une image. Si l’objet est installé sans aucune inclinaison par rapport au faisceau laser irradié, l’image produite par la lumière réfléchie est exactement la même que celle de la lumière incidente. En revanche, si l’objet est incliné, l’image se forme en dehors de l’alignement, de sorte que l’angle d’alignement peut être déterminé à partir du degré de désalignement.

Autres informations sur les autocollimateurs

1. Installation des miroirs

De nombreux miroirs qui ne sont pas directement liés au principe de mesure sont incorporés à l’intérieur de l’autocollimateur. Si toutes les optiques sont disposées en série, la taille de l’appareil est requise pour le chemin optique.

Dans la plupart des autocollimateurs, plusieurs miroirs réfléchissants sont installés afin de réduire la taille de l’appareil.

2. Tolérances géométriques pouvant être mesurées avec les autocollimateurs

Les autocollimateurs peuvent être utilisés pour déterminer les tolérances géométriques qui peuvent être définies par des lignes droites et des plans. Ils mesurent l’inclinaison des miroirs en utilisant la lumière réfléchie par des miroirs installés à une certaine distance de la source lumineuse et décalés par rapport à l’axe optique.

L’angle du miroir est remplacé par le déplacement et calculé, ce qui permet de mesurer l’inégalité de chaque point de mesure. La rectitude peut être déterminée en mettant la position de départ à zéro et en traçant le déplacement pour chaque point de mesure.

Si l’autocollimateur est utilisé pour répéter la détermination de la rectitude sur une autre ligne, les points tracés peuvent être utilisés pour mesurer la planéité, car un plan peut être tracé à partir d’une ligne vers un plan. En modifiant la façon dont l’autocollimateur est placé et la façon dont le miroir est tenu, les résultats de la mesure peuvent être développés pour l’inclinaison et l’équerrage également. En revanche, il est difficile de mesurer la rondeur et la cylindricité, qui sont définies à l’aide de courbes et de surfaces incurvées.

3. Inconvénients des autocollimateurs

Les autocollimateurs présentent un problème : si la source lumineuse ne se trouve pas dans la position focale de l’objectif, l’image ne peut pas être formée correctement, ce qui entraîne des erreurs de mesure et un défaut de mise au point de l’image observée. Cette erreur de positionnement de la source lumineuse exige une précision stricte de moins de 0,1 % de la longueur focale de l’objectif du collimateur.

Ce positionnement étant très sévère, les autocollimateurs peuvent être positionnés de diverses manières, notamment ceux qui peuvent être positionnés par le diamètre du spot à l’aide d’une ouverture, et ceux qui utilisent une lame de couteau.

Qu’est-ce qu’un logiciel d’analyse structurelle ?

Les logiciels d’analyse structurelle sont une série de processus dans lesquels les quantités physiques, qui changent lorsque des charges, sont appliquées à la structure analysée sont calculées, puis évaluées et analysées sur la base des résultats de calcul obtenus.

Les quantités physiques calculées comprennent la déformation, les forces internes, la chaleur et les fréquences de vibration. Le but de logiciels d’analyse structurelle est de réduire le risque d’échec en prédisant les résultats avant de créer réellement la structure ou tout autre objet que l’on souhaite créer.

Elles donnent également des indications sur la manière d’améliorer la structure. Les logiciels d’analyse structurelle permettent également de prévoir les résultats de grandes structures qui ne peuvent pas être facilement testées.

Utilisations des logiciels d’analyse structurelle

Les logiciels d’analyse structurelle sont souvent utilisés dans le développement et la production d’automobiles, dans les domaines de la construction et du génie civil, dans les études de production dans le traitement des métaux et dans le développement de produits en caoutchouc.

1. Automobile

Les logiciels d’analyse structurelle sont une technologie indispensable au développement actuel des automobiles. Les logiciels d’analyse structurelle sont utilisés pour de nombreux composants afin d’améliorer les performances de conduite, d’assurer la sécurité, d’économiser de l’énergie et de réduire les coûts.

2. Architecture et génie civil

Dans les domaines de l’architecture et du génie civil, l’analyse structurelle est utilisée pour la solidité, la résistance aux séismes et au vent de divers bâtiments, ainsi que pour la conception résistante au feu. En architecture, le prototypage est presque impossible, comme c’est le cas pour les composants mécaniques. Les logiciels d’analyse structurelle doivent être utilisés efficacement.

3. Travail des métaux

Le travail des métaux comprend le travail du plastique et l’emboutissage. Dans le passé, les produits très difficiles étaient fabriqués par des travailleurs expérimentés. Aujourd’hui, l’utilisation efficace des logiciels d’analyse structurelle permet une fabrication plus avancée ainsi que la transmission des compétences.

4. Produits en caoutchouc

Les produits en caoutchouc sont soumis à de fortes déformations sous l’effet de la charge et du contact avec d’autres produits pendant la déformation. Les logiciels d’analyse structurelle font souvent appel à l’analyse non linéaire.

Principe des logiciels d’analyse structurelle

Les logiciels d’analyse structurelle comportent les étapes suivantes : dessin de l’objet d’analyse, découpage du maillage, modélisation, saisie des grandeurs physiques, analyse et sortie.

1. Dessin de l’objet de mesure

L’objet d’analyse est dessiné à l’aide d’un logiciel de CAO ou autre. La CAO 3D est principalement utilisée. Si vous utilisez la CAO, il est recommandé de vérifier si le format de fichier de la CAO est compatible avec le logiciel d’analyse structurelle à utiliser.

2. Découper le maillage

L’objet d’analyse est décomposé en une grille appelée maillage. La précision de cette décomposition influencera la précision et la rapidité du calcul.

3. Modélisation

L’objet de l’analyse est modélisé. Il est courant de considérer les surfaces limites de chaque maille comme des ressorts.

4. Saisie des grandeurs physiques

Entrez le module d’Young, la chaleur spécifique, le coefficient d’expansion, la densité, etc. de la cible d’analyse. Ces quantités physiques sont mesurées à l’avance, par exemple par des expériences.

5. Analyse

Il existe plusieurs types d’analyse : l’analyse statique basée sur la loi de Hooke, f=kx, et l’analyse dynamique basée sur l’équation du mouvement de Newton, F=ma.

La notion de temps existe dans l’analyse dynamique et peut être divisée en analyse implicite, qui est relativement facile, et en analyse explicite, qui résout des équations linéaires simultanées complexes.

6. Résultats

La plupart des logiciels d’analyse structurelle permettent de visualiser les résultats de l’analyse. La visualisation peut aider à trouver les déplacements et les zones de force concentrée dans l’objet analysé.

Types d’analyse structurelle

Il existe différents types d’analyse structurelle. Voici quelques exemples typiques.

1. Analyse statique

L’analyse statique calcule les déformations et les contraintes d’une structure lorsque des forces agissent sur elle. Elle fournit des indications sur la manière de rendre la géométrie adaptée à la façon dont le composant est utilisé.

2. Analyse des valeurs propres

L’analyse des valeurs propres calcule les valeurs propres d’un objet. Une valeur propre est la fréquence à laquelle la résonance se produit ; si la valeur propre est élevée, l’on peut déterminer qu’il est peu probable que la résonance se produise.

Dans le cas des supports d’équipement de précision, les vibrations affectent leur fonction. C’est pourquoi l’analyse des valeurs propres est effectuée pour déterminer la forme afin que la valeur propre soit aussi élevée que possible.

3. Analyse du transfert de chaleur

L’analyse du transfert de chaleur calcule la distribution de la chaleur d’un objet. Par exemple, en calculant la distribution de la température d’une plaque chauffante, on peut prédire l’uniformité de la température, ce qui permet une conception optimale sans avoir à fabriquer de pièces.

Autres informations sur les logiciels d’analyse structurelle

Points à noter concernant les logiciels d’analyse structurelle

Les logiciels d’analyse structurelle utilisent des logiciels spécialisés, mais il y a quelques points à connaître pour obtenir des résultats d’analyse proches des conditions réelles.

1. Comment créer un modèle 3D
   Faire un modèle exactement identique à la géométrie réelle peut entraîner des erreurs dans le traitement du maillage, ou l’analyse peut prendre trop de temps, et les résultats de l’analyse peuvent ne pas être obtenus correctement. En fonction de ce que l’on veut analyser, il faut créer le modèle en détail et utiliser les parties qui sont omises. 2.
2. Conditions d’analyse
   Il existe différentes conditions, et si elles ne sont pas définies correctement, les résultats de l’analyse seront très éloignés des valeurs réelles. Même si le logiciel d’analyse est excellent, si les paramètres du modèle et des conditions sont mauvais, il est impossible d’obtenir des résultats proches de la réalité.

Il est important d’assister aux séminaires des sociétés de logiciels d’analyse et d’utiliser des méthodes qui correspondent au logiciel. Si des expériences sont possibles, la corrélation (analyse de collation) est également une technique importante pour réconcilier les résultats de l’analyse structurelle avec les résultats expérimentaux.

Qu’est-ce qu’un dynamomètre ?

Un dynamomètre est un instrument qui mesure la force de compression ou la tension agissant sur un objet à mesurer.

Il existe deux types de dynamomètres : En premier, les dynamomètres analogiques, qui ne nécessitent pas d’alimentation électrique. En second, les dynamomètres numériques, qui fournissent des mesures précises. Ces derniers permettent d’enregistrer et d’analyser des données pendant la mesure. Ils peuvent aussi se connecter à un ordinateur ou à d’autres appareils.

Il existe deux façons de mesurer : en tenant le dynamomètre dans la main et en le tirant ou en le pressant contre l’objet à mesurer, ou en le montant sur un support pour dynamomètres.

Utilisations des dynamomètres

Ils sont utilisées dans un large éventail d’utilisations. Notamment les machines industrielles, les conteneurs en phase mixte, l’alimentation, l’habillement, les produits pharmaceutiques et les articles de sport. Ils servent à garantir la qualité des produits et à étudier les propriétés physiques des objets à mesurer.

Parmi les utilisations spécifiques des dynamomètres, on peut citer les suivantes :

• Mesurer de la résistance à la traction des boutons de vêtements
• Mesurer l’élasticité du pain et des génoises
• Mesurer la force de pincement des pinces médicales
• Essais visant à déterminer la résistance à la compression et à la traction

Les valeurs pouvant être mesurées à l’aide d’un dynamomètre sont les suivantes :

• La résistance à la compression
• La résistance à la traction
• La force de pelage
• Les forces d’insertion et d’extraction
• La force de déviation
• La force d’adhésion
• La force de frottement (coefficient de frottement), etc.

Les dynamomètres doivent être sélectionnés en fonction de leur capacité nominale, de la grandeur physique correspondante et de la période de durabilité, selon l’utilisation prévue.

Principe des dynamomètres

Les dynamomètres peuvent être divisés en trois types : analogiques, numériques et à usage unique.

1. Les dynamomètres analogiques

Ils indiquent mécaniquement le déplacement d’un ressort à mesurer. Ils sont fournis avec une crémaillère pour accrocher l’objet à mesurer ou un outil pour pousser contre lui. Ils ne nécessitent pas d’alimentation électrique et se caractérisent par la facilité avec laquelle ils peuvent mesurer la force.

2. Les dynamomètres numériques

Ils se composent d’une cellule de charge pour la mesure et d’un outil pour le montage sur l’objet à mesurer. Ce dernier est déformé par la force et celle-ci est détectée en mesurant la variation de la résistance électrique de la cellule de charge due à la déformation.

Certains modèles peuvent enregistrer les données sur un PC pour analyse. En fonction de l’objet à mesurer, un modèle dans lequel la cellule de charge est séparée de l’unité principale est également utilisé.

3. Le dynamomètre sur pied

Cette méthode utilise un support sur lequel un dynamomètre peut être fixé pour mesurer avec précision l’élasticité et la contrainte à la rupture. Certains modèles de bancs sont capables de réaliser des essais en va-et-vient et peuvent également mesurer la résistance à la fatigue.

Autres informations sur les dynamomètres

1. Les unités d’un dynamomètre

Les dynamomètres affichent les valeurs mesurées dans l’unité SI de ‘force’, ‘N’ newtons. En fonction de la capacité du dynamomètre, on peut également utiliser les unités “mN” ou “kN”.

Avant l’entrée en vigueur des unités SI, on utilisait les “kgf”.

2. Le prix des dynamomètres

Les dynamomètres de type analogique ont la particularité d’être peu coûteux, de ne pas se casser et de ne pas nécessiter d’alimentation. Les modèles à sortie numérique peuvent être connectés à un PC au moyen d’un logiciel. 

Pour les dynamomètres numériques d’une capacité allant jusqu’à environ 1kN, la différence de prix entre les modèles est principalement due à des différences de fonctionnalité et pas tellement à des différences de capacité. Depuis quelques années, des produits étrangers bon marché sont également disponibles sur Internet.

Le prix des accessoires varie en fonction de la forme du modèle, mais on peut dire que nombre d’entre eux sont plus chers qu’ils n’en ont l’air, peut-être en raison du faible volume de production. 

3. Les accessoires pour dynamomètres

Les dynamomètres sont livrés avec plusieurs accessoires de mesure en tant qu’accessoires standard. Il s’agit notamment d’un type de crochet pour mesurer la tension, de plusieurs dispositifs de poussée de formes différentes pour les essais de poussée et d’une tige d’extension pour élargir le point de travail.

Les accessoires fournis avec le produit ne sont souvent pas adaptés à l’utilisation de mesure. En particulier pour les mesures de traction. L’objet à mesurer ne peut pas être saisi, c’est pourquoi des dispositifs de préhension tels que des mandrins, des étaux, des pinces et autres sont disponibles en option pour s’adapter à la technique de mesure. La forme de l’objet à mesurer, le caractère glissant de la surface et la capacité de charge sont pris en compte dans le processus de sélection.　

Pour la mesure de la force de compression, les fixations sont sélectionnées en fonction de la forme de l’objet (plat ou sphérique), de la taille de la surface comprimée et de la dureté du métal ou de la résine. Des accessoires sont également disponibles pour des utilisations spéciales telles que les essais de pelage, les mesures de frottement et les essais de flexion trois points.

Qu’est-ce qu’une soudeuse à haute fréquence ?

Une soudeuse à haute fréquence est un appareil de soudage par chauffage diélectrique à haute fréquence.

Elle est utilisée pour les thermoplastiques tels que le chlorure de vinyle et le nylon. Le soudage à l’aide de soudeuses à haute fréquence se caractérise par une plus grande résistance de la soudure et une plus belle finition que les autres méthodes de soudage à chauffage externe.

Par rapport au chauffage par micro-ondes, les soudeuses à haute fréquence peuvent effectuer un chauffage partiel et profond car le chauffage est effectué entre une paire de plaques d’électrodes.

Utilisations des soudeuses haute fréquence

Les soudeuses à haute fréquence sont utilisées pour assembler des matériaux en feuilles. Les soudeuses à haute fréquence sont notamment utilisées dans les cas suivants :

• Tentes et gilets de sauvetage.
• Les étuis à cartes de visite et les couvertures de livres.
• Sacs en cuir artificiel.
• Les emballages extérieurs de condiments et de dentifrice.

Les matériaux pouvant être utilisés avec HF WELDA sont limités en raison de son principe. Cependant, il est utilisé pour les produits qui requièrent de l’esthétique car il n’y a pas de coutures ou de surépaisseurs et les zones collées sont très joliment finies.

De plus, la grande résistance et l’uniformité de la qualité obtenue la rendent idéale pour la fabrication de produits qui ne peuvent pas être cousus pour assurer l’étanchéité à l’air et à l’eau, comme les tentes.

Principe des soudeuses à haute fréquence

Les soudeuses à haute fréquence génèrent de la chaleur au moyen d’un chauffage diélectrique. Le chauffage diélectrique est une méthode de chauffage des matériaux diélectriques : une tension à haute fréquence est appliquée pour agiter les molécules et générer de la chaleur par friction.

La caractéristique de cette méthode est que la chaleur de friction est générée à l’intérieur des molécules, de sorte que le matériau peut être chauffé uniformément de l’intérieur. Toutefois, en raison du principe susmentionné, cette méthode de chauffage ne peut être appliquée qu’aux matériaux diélectriques, tels que le chlorure de vinyle et le polyéthylène.

Les fréquences de tension utilisées dans les soudeuses à haute fréquence se situent dans une plage de fréquences allant de 3 MHz en ondes courtes à 30 GHz en ondes centimétriques.

Le matériau atteint une température de 120-130°C en quelques secondes et entre dans une phase semi-liquide. Lorsque le chauffage est arrêté dans cet état et que le matériau est refroidi sous pression, les matériaux se mélangent et adhèrent l’un à l’autre.

Autres informations sur le soudage à haute fréquence

1. Soudeuses à haute fréquence

La plus grande caractéristique du procédé de soudage à haute fréquence est qu’aucune chaleur n’est appliquée à l’extérieur. Aussi, les défauts d’aspect causés par la brûlure ou le filage de la résine fondue ne se produisent pas. Un autre avantage est que la zone à souder est prise en sandwich entre les moules qui servent d’électrodes et qu’un chauffage diélectrique local est effectué. Il n’y a ainsi pas de déformation ni de décoloration de la zone environnante.

Aucune fumée n’est émise pendant le processus de soudage et aucun composant nocif n’est émis par le VC. Il est donc possible de procéder à un traitement sûr et respectueux de l’environnement.

2. Matériaux à soudeuses à haute fréquence

Les principaux matériaux utilisés pour le traitement avec des soudeuses à haute fréquence sont les suivants :

• PVC (chlorure de vinyle)
  Utilisé comme matériau pour les feuilles de vinyle et le cuir artificiel. C’est le matériau le plus couramment utilisé pour le soudage à haute fréquence, car il est souple et facile à chauffer.
• TPU (polyuréthane thermoplastique)
  Largement utilisé pour les applications élastiques telles que les tuyaux et les pneus de chariots. Dans les étuis soudeuses à haute fréquence pour smartphones, le pare-chocs du corps principal et le couvercle sont soudés ensemble par soudage à haute fréquence.
• POF (polyoléfine)
  Le polyéthylène et le polypropylène font partie de la famille des polyoléfines. Ils sont formés en sacs par soudage à haute fréquence et utilisés pour les condiments tels que la mayonnaise et les étuis de tubes de dentifrice.

3. Fréquence des soudeuses à haute fréquence

Il est nécessaire de sélectionner la puissance et la fréquence à appliquer en fonction de l’épaisseur et du matériau de l’objet à traiter. En général, l’on utilise des champs magnétiques à haute fréquence de l’ordre de 40 MHz à 200 MHz pour les feuilles de plastique telles que le vinyle et de 10 MHz à 50 MHz pour le soudage des plastiques thermodurcissables.

Par ailleurs, la bande de 2,45 GHz, utilisée dans les magnétrons des fours à micro-ondes, est une autre bande de fréquences souvent utilisée dans les soudeuses à haute fréquence et les émetteurs à haute fréquence pour le chauffage.

4. Prix des soudeuses à haute fréquence

Les soudeuses à haute fréquence sont généralement installées sur des supports robustes et d’autres équipements. Il s’agit donc souvent d’appareils de grande taille et ils sont principalement utilisés dans des applications industrielles. La fourchette de prix varie considérablement en fonction de la taille et de la capacité de production, les plus petits produits étant parfois disponibles à partir de 7 000 euros. Les équipements pour les grandes feuilles, telles que les feuilles bleues et les toiles de tente, peuvent coûter entre 35 000 et 70 000 euros.

Qu’est-ce qu’un solénoïde DC ?

Un solénoïde DC est un composant électrique qui convertit l’énergie électrique de la force électromagnétique appliquée à la bobine en énergie mécanique pour l’entraînement linéaire par le noyau de fer mobile.

Sa fonction d’actionneur est réalisée par un composant combinant une bobine et un noyau de fer mobile. Les solénoïdes généraux sont basés sur une action de type traction, lorsque le noyau de fer mobile est rétracté.

En combinant différentes formes de pointes de noyaux de fer mobiles et d’unités d’entraînement, des mouvements tels que “tirer, pousser, arrêter, frapper et plier” peuvent être réalisés à faible coût. C’est pourquoi ils sont utilisés non seulement dans les machines industrielles, telles que les appareils électroménagers, les distributeurs automatiques de billets, les portillons et les portes automatiques, mais aussi dans diverses utilisations de la vie quotidienne.

Utilisations des solénoïdes DC

Les solénoïdes DC sont utilisés dans une grande variété d’applications pour les machines et les dispositifs de notre vie quotidienne car, outre leur contrôlabilité et leur réactivité, leur noyau de fer mobile et la forme de leur pointe permettent de réaliser à faible coût divers mouvements tels que tirer, pousser, arrêter, frapper et plier.

Les principales utilisations sont les machines à trier les pièces dans les distributeurs automatiques, les portes automatiques et les portillons sur les quais de gare, les mécanismes de verrouillage dans les parkings et les portes automatiques, les dispositifs de contrôle dans les distributeurs automatiques de billets et les boîtes de livraison dans les immeubles en copropriété et les magasins de proximité.

Principe des solénoïdes DC

Le principe des solénoïdes DC repose sur la loi de Faraday de l’induction électromagnétique. L’énergie électrique de la force électromagnétique circulant dans la bobine est convertie en énergie mécanique pour l’entraînement linéaire par le noyau de fer mobile.

Les solénoïdes DC se caractérisent également par le fait que, par rapport aux solénoïdes AC, ils ne génèrent pas de courant d’appel lorsqu’ils sont alimentés et ont un faible bruit de fonctionnement. Un solénoïde à courant continu se compose généralement des éléments suivants : corps, bobine, ressort, noyau de fer fixe et noyau de fer mobile.

Lorsque le courant traverse la bobine, un champ magnétique est généré simultanément et le noyau de fer mobile est attiré par le noyau de fer fixe par induction électromagnétique. Cela permet un fonctionnement par traction. Le noyau de fer mobile est attiré par le noyau de fer fixe lorsque le courant circule, et revient vers le noyau de fer fixe par la force du ressort dès que le courant est coupé.

Contrairement au fonctionnement de base du type à traction, il existe également un type à poussée, dans lequel le noyau de fer fixe est équipé d’une barre de poussée, qui pousse la barre de poussée vers l’extérieur dès que le noyau de fer mobile est attiré par le noyau de fer fixe. En modifiant la forme de ces pointes, il est possible de réaliser diverses opérations à faible coût.

Autres informations sur les solénoïdes DC

1. Différences entre les solénoïdes AC et DC

Les solénoïdes à courant alternatif se caractérisent par un courant de démarrage et une force de traction plus élevés que les solénoïdes à courant continu. Toutefois, si un solénoïde à courant alternatif est surchargé et bloqué pendant le mouvement, un courant important continuera à circuler et la bobine grillera. Par conséquent, lorsqu’on adopte des solénoïdes à courant alternatif, il est important de les concevoir en tenant compte de considérations de sécurité telles que les fusibles thermiques et la protection contre les surintensités.

En revanche, les solénoïdes DC ont un faible courant et une faible force de traction, de sorte que même si les pièces mobiles sont surchargées ou bloquées, la bobine ne grillera pas. Par conséquent, différents solénoïdes doivent être utilisés en fonction des conditions d’utilisation.

2. Solénoïdes à rappel automatique

Un solénoïde à rappel automatique est une bobine de solénoïde dotée d’un aimant permanent à haute performance qui est momentanément alimenté. La partie mobile, communément appelée plongeur, est attirée et maintenue en place par l’aimant permanent.

En raison de la brièveté du temps d’excitation, ce type de solénoïde à mouvement linéaire est idéal pour les équipements électriques visant à réaliser des économies d’énergie considérables et constitue un composant efficace lorsqu’il s’agit, par exemple, de prolonger la durée de vie des batteries d’accumulateurs et de réduire l’augmentation de la température. Deux types d’électro-aimants sont disponibles : un électro-aimant à rétention unidirectionnelle dans lequel la pièce mobile est attirée et maintenue dans une direction lorsque la bobine est alimentée ; et un électro-aimant à rétention bidirectionnelle dans lequel un électro-aimant à rétention unidirectionnelle est connecté en série et tente de se déplacer et de se maintenir dans deux directions en faisant passer de l’électricité dans la section respective de l’enroulement de la bobine.

Les solénoïdes à rétention automatique ont deux types de formes de pôles : conique et horizontale pour les solénoïdes à rétention unidirectionnelle, tandis que seuls les types coniques sont standard pour les solénoïdes à rétention bidirectionnelle, étant donné que la course est fixe. Il est important de vérifier soigneusement les spécifications de la courbe caractéristique de chaque solénoïde à l’avance, car différentes formes de pôles sont utilisées pour différentes tailles de course et forces de maintien.

Qu’est-ce qu’un pilote de LED ?

Un pilote de LED est un circuit intégré (CI) qui pilote de manière stable et contrôle en toute sécurité les LED.

Les pilotes de LED émettent des quantités variables de lumière en fonction de leur valeur de courant, et la valeur de courant varie en fonction de leur couleur, de sorte qu’un pilotage stable nécessite un contrôle de courant très précis.

C’est pourquoi le contrôle au moyen d’un circuit à courant constant est très important, et c’est la fonction principale du pilote de LED.

Utilisations des pilotes de LED

Comme leur nom l’indique, les pilotes de LED sont utilisés pour piloter et contrôler les LED. Ces dernières années, les pilotes de LED ont été vendus en grand nombre pour des applications d’éclairage : les LED à faible consommation d’énergie et à longue durée de vie sont devenues le choix le plus courant pour les appareils d’éclairage à la place des lampes fluorescentes.

Les appareils d’éclairage nécessitent souvent un réglage de la luminosité, et un contrôle strict du courant est particulièrement important pour les pilotes de LED. De nos jours, il y a de nombreux besoins de passer aux LED pour l’éclairage dans la perspective de la promotion de la conservation de l’énergie, comme le montrent les SDG, qui exigent également un éclairage à haute efficacité.

Les LED sont également utilisées comme lampes témoins dans les appareils électroménagers et les automobiles, et des pilotes de LED dédiés à ces applications sont en cours de développement.

Principe des pilotes de LED

L’acronyme LED signifie diode électroluminescente et désigne un élément semi-conducteur qui émet de la lumière lorsqu’une polarisation directe est appliquée à la jonction PN. Le pilote de LED comprend un circuit de génération de courant constant intégré dans le circuit intégré ainsi que, selon le produit, un circuit de commande PWM et une interface SPI ou I2C.

En règle générale, la quantité de lumière émise par les LED varie en fonction du courant appliqué, mais les LED modifient également leur couleur d’émission (longueur d’onde d’émission) en fonction de la valeur du courant. De plus, un courant trop élevé peut avoir un impact significatif sur la durée de vie de l’appareil. Il est donc nécessaire de contrôler avec précision la valeur de courant optimale pour la LED utilisée tout en tenant compte de l’intensité lumineuse, de la nuance de couleur et de l’efficacité lumineuse en fonction des caractéristiques lumineuses de la LED, et les pilotes LED sont utilisés à cette fin.

Les pilotes de LED peuvent être configurés avec une combinaison de diodes Zener discrètes, de MOSFET, etc. pour des fonctions uniques, mais lorsque plusieurs LED sont connectées en série ou en parallèle et que des LED de différentes couleurs d’émission avec différentes valeurs de courant optimales doivent être utilisées en combinaison, des circuits intégrés sont utilisés pour répondre aux spécifications requises. Le pilote de LED est utilisé pour répondre aux spécifications requises.

Autres informations sur les pilotes de LED

1. Format des pilotes de LED

Il existe différents types de pilotes utilisés dans les pilotes de LED, notamment les types linéaires et les types pas-à-pas.

Type linéaire
Ce type de circuit n’intègre pas de convertisseur DCDC et utilise des MOSFET et des résistances pour le contrôle du courant constant. La fonction unique permet la miniaturisation et la réduction des coûts. Cependant, elle présente l’inconvénient de pertes élevées du MOSFET à des tensions d’entrée élevées.

Type élévateur/réducteur
Ce type de circuit permet un fonctionnement à haut rendement en supprimant l’augmentation des pertes pendant les fonctions de montée et de descente. Cela peut aussi servir à augmenter le nombre d’étages de LED . Cependant, comme le circuit est complexe et que le coût est élevé, les types de pilotes de LED qui ne peuvent prendre en charge que le boost ou le buck sont également largement utilisés, en fonction de l’application.

2. Contrôle PWM

La commande PWM est largement utilisée dans les pilotes de LED pour la gradation. En effet, la méthode d’ajustement de la valeur du courant continu du pilote pose le problème de la production de chaleur due à la réduction de l’efficacité et des changements de longueur d’onde (changements de couleur d’émission) associés aux changements de courant.

Dans le cas des pilotes contrôlés par PWM, la tension apparente peut être modifiée en ajustant la largeur de l’impulsion carrée (rapport d’obligation), et aucune perte de puissance ne se produit lors de la gradation. Dans ces pilotes, la gradation des LED est souvent réalisée avec une résistance semi-fixe. En supprimant la résistance semi-fixe et en la remplaçant par un volume, on peut réaliser un pilote de LED qui peut être ajusté avec le volume.

La luminosité des LED est proportionnelle au rapport cyclique de l’impulsion mais, si le cycle ON/OFF est trop lent, il peut être identifié par l’œil humain et entraîner un scintillement de l’éclairage. Il faut donc faire attention à la fréquence de réglage de la commande PWM.

3. Interface série

Plusieurs LED de différentes couleurs sont couramment utilisées dans les appareils ménagers et les tableaux de bord des automobiles. Selon le type et la quantité de LED à contrôler, la connexion IC peut être difficile si seuls des signaux analogiques pour ON/OFF et des valeurs de polarisation sont échangés. Dans ce cas, des interfaces série avec contrôle numérique sur quelques fils, telles que SPI ou I2C, sont utilisées.

Les pilotes de LED dotés d’une fonctionnalité d’interface série comprennent des produits à grande échelle capables de contrôler plusieurs centaines de LED simultanément, ainsi que des produits capables de contrôler et de diagnostiquer la luminosité de canaux individuels.