Séance No. 311 octobre 2010(CSYEI)

(1)

Séance No. 3 11 octobre 2010

(CSYEI)

(2)

MTI 09.10.2010 v2.0

iAi institut d’Automatisation industrielle 2

1. Interface capteur de position, solutions proposées, analyse.

2. Commande actuateur: principe.

3. Spécificités de la mesure de courant.

4. Commande du pont et signal PWM.

Programme du jour

dimanche, 10 octobre 2010

(3)

Fonctionnement du capteur de position

Idiff/(Isum)

Pos [um]

+Zmax i L = Kp( Iref - Isum)

Déplacement

I p1

Idiff

IR SFH484 Isum

BPX48

I ref

+ - i L

I p2

u POS

u POS =

-Zmax

OPTO-ELECTRONIQUE CONDITIONNEMENT SIGNAL

REGULATION EMISSION

(4)

MTI 09.10.2010 v2.0

iAi institut d’Automatisation industrielle 4

Détail capteur de position

Diaphragme mobile

Photodiodes

LED

infrarouge

Déplacement mesuré

dimanche, 10 octobre 2010

(5)

Design de la partie capteur

A partir du projet Orcad BalanceXEtudiants2010.opj réaliser le schéma de détail de la partie capteur.

(6)

MTI 09.10.2010 v2.0

iAi institut d’Automatisation industrielle 6

Solution possible I/F capteur

Cette solution nécessite une alimentation bipolaire +/- 5V et +/- 15V ce qui est trop onéreux dans notre cas.

La fonction est toutes même garantie.

dimanche, 10 octobre 2010

(7)

Commande de l’actuateur

1. Cdc technique:

• Courant régulé entre -400 et +400 mA (avec piles à 6V).

• précision relative sur la moyenne du courant 0.1%

• Alimentation +6V fournie par piles non stabilisé (min 4.5 V).

• Charge: Voice Coil L = 1mH ; Rs = 11 ohm ; Tau = 91 us.

2. Solution envisagée:

• Variateur de courant bidirectionnel a commande PWM (Pont H).

• Le uC permet un PWM avec une résolution de 11 bit à Fs = 12kHz.

• Il faut ajouter une L série pour réduire l’ondulation du courant (2mH).

• Mesure du courant par R shunt et amplificateur différentiel.

(8)

MTI 09.10.2010 v2.0

iAi institut d’Automatisation industrielle 8

Schéma proposé

dimanche, 10 octobre 2010

(9)

Commande en pont intégrée

Avantages:

• Commande intégrée des transistors high side.

• Pertes réduites.

• court-circuit de branche intérdit par la logique interne.

Si9946

(10)

www.vishay.com 2

Document Number: 70007 S-40131—Rev. E, 16-Feb-04

A B S O L U T E M A X I M U M R A T I N G S

^a

Voltage on any pin with respect to ground. . . !0.3 V to VDD +0.3 V Voltage on pins 5, 8 with respect to GND . . . !1 V to VDD +1 V Voltage on pins 1, 4 . . . !0.3 V to GND +1 V Peak Output Current . . . 1.5 A Storage Temperature. . . !65 to 150!C Maximum Junction Temperature (TJ). . . 150!C Maximum VDD . . . 15 V

Power Dissipation^b . . . 1 W

!JA . . . 100!C/W Operating Temperature Range

Si9986CY . . . 0 to 70!C Si9986DY . . . !40 to 85!C Notes

a. Device mounted with all leads soldered or welded to PC board.

b. Derate 10 mW/!C above 25!C.

R E C O M M E N D E D O P E R A T I N G R A N G E

V_DD. . . 3.8 V to 13.2 V Maximum Junction Temperature (TJ). . . 125!C

S P E C I F I C A T I O N S

Test Conditions Unless Otherwise Specified

VDD = 3 8 to 13 2 V

Limits

C Suffix, 0 to 70!C D Suffix, !40 to 85!C

Parameter Symbol

^V^DD = 3.8 to 13.2 V

SA @ GND, SB @ GND

Min

^a

Typ

^b

Max

^a

Unit

Input

Input Voltage High VINH 2

Input Voltage Low VINL 1 VV

Input Current with Input Voltage High IINH VIN = 2 V 1

"A

Input Current with Input Voltage Low IINL VIN = 0 V !1 "A

Output

IOUT = !500 mA VDD = 10.8 V 10.5 10.7

Output Voltage High VOUTH

IOUT = !500 mA

VDD = 4.5 V 4.1 4.3

IOUT = !300 mA, VDD = 3.8 V 3.4 3.7

V IOUT = 500 mA

VDD = 10.8 V 0.2 0.3 V

Output Voltage Low VOUTL

IOUT = 500 mA

VDD = 4.5 V 0.2 0.4

p g OUTL

IOUT = 300 mA, VDD = 3.8 V 0.1 0.4

Output Leakage Current High IOLH INA = INB! 2 V, VOUT = VDD = 13.2 V !10 0

"A

Output Leakage Current Low IOLL VOUT = 0, VDD = 13.2 V 0 10 "A

Output V Clamp High VCLH

INA = INB! 2 V

IOUT = 100 mA VDD +0.7

Output V Clamp Low VCLL V

INA = INB! 2 V

IOUT = !100 mA !0.7 V

Supply

VDD Supply Current IDD

IN = 100 kHz, VDD = 5 V 2 mA

VDD Supply Current IDD

INA = INB = 4.5 V, VDD = 5.5 V 300 "A

Dynamic

Propogation Delay Time TPLH

VDD = 5 V 300

nS Propogation Delay Time

TPHL

VDD = 5 V

100 nS

Notes

a. The algebraic convention whereby the most negative value is a minimum and the most positive a maximum, is used in this data sheet.

b. Typical values are for DESIGN AID ONLY, not guaranteed nor subject to production testing.

MTI 09.10.2010 v2.0 iAi institut d’Automatisation industrielle

MASTER MSE - HES-SO Module d’Approfondissement - CSYEI

10 Fiche technique

dimanche, 10 octobre 2010

(11)

Spécifications de la mesure du courant

La mesure du poids est lié par la mesure de courant par la constante de force de l’actuateur K F = 2.5 [N/A]:

• La précision sur la mesure du courant est donc la même que celle de mesure du poids: 0.1% dans notre cas ( 100 mg sur une plage de 100g).

• La dynamique de courant doit être de - 400 ... + 400 [mA].

• Le convertisseur A/D a 12 bit de résolution et une dynamique de 0 à 2.43 [V].

1. Est-il possible d’atteindre la précision de mesure de poids voulue ?

2. Quel facteur de gain entre le courant et l’entrée du convertisseur A/D ?

3. Quelle est a résolution effective de l mesure de courant en [A/pu] ?

(12)

MTI 09.10.2010 v2.0

iAi institut d’Automatisation industrielle 12

Considérations concernant la commande du pont et la mesure du courant

L’échantillonnage du courant doit être synchrone avec la commande PWM du pont H.

L'estimation du courant moyen se fait sans retard (moyennage absent) mais avec une erreur d’offset

uout [V]

Vdd

-Vdd

iout [A]

Imoy

t [s]

Echantillonnage synchrone du courant 0

0 dimanche, 10 octobre 2010

(13)

Résolution du rapport cyclique du PWM

• Le rapport cyclique D de la commande PWM est liée à la valeur moyenne de la tension applique à l’actuateur. Um = Vdd ( 2D -1). (on néglige ic la chute de tension dans les diodes et les MOS).

• Le courant moyen dans l’actuateur est lié à la résistance électrique de la bobine ( à l'arrêt) donc on a : Im = Um / Rb = Vdd(2D-1)/Rb (Rb = 11 [ohm]; Vdd = 6 [V])