En 2018, Mike Miller a conçu un régulateur de tension en remplacement du Rotax/Ducati, avec des caractéristiques thermiques très supérieures.
Jim Butcher en a construit un et a partagé le projet avec la communauté Europa.
Mike et Jim ont aimablement autorisé Contrails ! à publier leur travail pour le bénéfice des constructeurs amateurs du monde entier.
Mike : "Il y a quelques semaines, j'ai fabriqué un nouveau régulateur de tension pour remplacer le Ducati..."
Cette nouvelle version à près de 3 fois la surface d'échange, et fonctionne à plus basse température.
Le stator Rotax est ne peut matériellement délivrer plus de 22 A, sa fréquence peut atteindre 483 Hz.
Ce test n'est pas une évaluation en situation réelle de l'un ou l'autre régulateur, mais plutôt une comparaison sur le même montage.
Le "Montage de charge" est un transformateur variable de 1000VA/120 volt, 60 Hz, alimentant un transformateur 240V/12V de 500VA.
Cela nous permet de disposer d'une forte intensité sous très basse tension. La charge est un shunt de 0,028 ohm, connecté entre la borne +B et la masse du boîtier.
Le transformateur variable est utilisé pour faire varier le courant.
La chaleur générée est fonction de l'intensité dans le régulateur. Nous ne nous préoccupons pas de la tension de sortie lors de ce test.
Pour un débit de sortie de 22A dans le shunt, nous fournissions ~ 2 volts alternatifs à l'entrée.
Le dissipateur (ou radiateur) que j'ai choisi pour le nouveau régulateur est plus grand que le Ducati, mais il passe sur le rebord de la cloison pare-feu, et ne touche pas le support des palonniers.
Les pièces reviennent à environ 60$, sans compter le circuit imprimé.
Je n'ai pas de problème particulier concernant le Ducati, aussi je n'ai fait que le modifier légèrement.
Les pièces proviennent malheureusement de plus d'un fournisseur. Nous avons limité leur nombre à 4.
Les tableaux ci-dessus on subi plusieurs révisions. À ma connaissance ils sont exacts.
La barrette plastique n'est qu'une suggestion. Je l'ai découpée dans un tube d'emballage anti-statique de ¼” pour composants TO220.
Le fichier du circuit imprimé est la version modifiée Rev-1. Il y avait quelques erreurs mineures dans la carte Rev-0. Je n'ai pas re-commandé de carte Rev-1 pour vérifier.
Digikey a une fonction très pratique qui vous permet de télécharger un fichier Excel ou CSV directement dans votre panier, ce qui vous évite d'entrer manuellement les 23 articles.
Pour le boîtier, j'aurais préféré de la tôle de 0,8 mm (.032-inch), mais Spruce ne propose que du 2024-T3 en 0,4 mm (.016-inch) dans les dimensions 300×300 mm (12”x12”).
Autrement les prix augmentent exponentiellement. Nous n'avons besoin que d'une tôle de 150×150, cela vous donne donc la possibilité de faire 4 essais. Il vous est peut-être possible de faire mieux localement.
La prolongation de ½” à l'avant est destinée à soutenir le dessous de la carte électronique.
Elle doit être solide pour supporter la force verticale sur le CI lors du serrage des cosses.
Les vis de connexion du CI sont spécifiées pour 30A chacune. Le CI est conçu pour 22A dans le circuit de puissance.
Avec une épaisseur de cuivre standard de 1 oz nous générons trois à quatre watts sur les pistes de puissance à 22A. Une carte avec trois ou quatre onces de cuivre conviendrait mieux, mais n'est pas une option en prototypage.
Pour contourner le problème j'ai omis le solder mask sur les pistes de puissance élargies sur le dessous de la carte.
Nous pouvons accroitre la capacité avec un fil de cuivre rigide. Ce fil peut être disposé sur les trois pistes de puissances, depuis la patte du composant jusqu'aux bornes de connexion.
Attention : protéger la surface usinée du dissipateur (radiateur).
1) Trois possibilités pour marquer la surface du dissipateur :
2) Percer les deux trous de montage diam ¼”.
3) Percer et tarauder les trous pour vis 6-32.
4) Les ailettes doivent être fraisée pour permettre le passage des vis de montage AN4 et d'une douille de serrage.
5) Les deux flasques de montage peuvent être éliminés, ou conservés pour fixer un conduit de ventilateur.
À la fin vous devriez obtenir ceci :
1) Le tracé de la tôle peut se faire de deux manières :
2) Pointer, percer, et découper aux cotes
3) À la plieuse à tôle, plier les quatres côtés.
Votre pièce terminée devrait ressembler à ceci :
1) Cela fait sans doute un certain temps que vous avez assemblé votre dernier kit Heathkit®, aussi voici quelques rappels des bases :
2) Installer les composants sur le circuit imprimé.
3) Souder les composants, avec un fer à souder adapté. Un bon éclairage et une loupe pourront de révéler utiles.
4) Avec une pince coupante à ras, couper les queues de composants au dessus de la soudure, à environ 1 à 1,5 mm au-dessus de la surface (ne pas entamer la soudure, couper la queue du composant)
5) Inspection.
1) Faire attention en pliant les pattes des composants :
Cette page web est extraite de STMicroelectronics TN1225
2) Aligner chaque composant de puissance sur son contour sérigraphié sur le CI.
3) Faire une marque de pliage sur chaque patte de composant, en fonction la pastille où ira cette patte.
4) Une à la fois, maintenir la patte avec une pince à becs longs au niveau de la marque. Tenir compte du rayon de pliage.
Avec le doigt, replier la patte à 90° à l'opposé du côté dissipateur.
5) Répéter pour chaque composant.
6) Couper et ajuster la barrette plastique entre le CI et le dissipateur.
On pourra utiliser des trous de gros diamètre pour capturer les deux entretoises aluminium.
7) Installer temporairement les composants de puissance, la barrette plastique, les entretoises ¼”, et les entretoises alu #6. Vérifier et ajuster si nécessaire.
8) Démonter l'ensemble.
9) Installer un fil de masse AWG 18 de ∼9 cm entre le CI et le dissipateur.
10) Appliquer de la pâte thermique sur chaque thyristor et mettre en place les pastilles thermiques pour isoler électriquement les diodes du dissipateur.
11) Installer les composants de puissance sur la face non-marquée du CI, mais ne pas les souder.
12) Poser le dissipateur par dessus les composants de puissance et le CI. Retourner l'ensemble avec précaution. Ne pas laisser les pattes des composants s'échapper de leur trou sur la carte.
13) Installer la barrette d'obturation et les quatre entretoises #6 en alu. Serrer temporairement les quatre vis fixant le CI au dissipateur à travers les entretoises.
14) Glisser les deux grosses entretoises de ¼” (∼6 mm) de long entre le dissipateur et la carte. Centrer l'entretoise avec une vis AN4.
Enfiler les deux grosses entretoises alu de ½” (∼13 mm) sur les vis, avec l'extrémité arrondie à l'opposé de la carte. Aligner le méplat latéral des entretoises avec le bord du dissipateur. Serrer temporairement avec un écrou.
15) Poser et serrer les quatre vis des composants de puissance avec leur rondelle de bloquage.
16) Nous ne voulons pas que ces entretoises métalliques s'échappent pendant l'assemblage ou les manipulations. Coller au silicone les six entretoises supérieures et les deux grosses entretoises inféfieures sur la carte électronique. Ne pas mettre de silicone au-dessous des grosses entretoises alu. Elles doivent faire contact électrique avec le CI.
17) Laisser polymériser le silicone.
18) Rabattre les pattes des composants de puissance à plat sur les pistes larges sans solder mask sur la carte.
Les former comme nécessaire pour suivre la forme de la piste. À ne faireque sur les pistes larges sans solder mask.
19) Souder les pattes des composants.
20) Recouper les pattes qui n'ont pas été rabattues.
21) Former trois morceaux de fil de cuivre rigide. Utiliser du fil AWG 18 ou plus gros. Poser les fils de la vis de connexion à la patte du compposant de puissance. Suivre la forme de la piste non masquée. Souder en place.
22) Laisser les vis du CI en place jusqu'au moment de l'assemblage final, pour protéger les pattes des composants.
1) Enlever les vis et les écrous qui maintiennent le CI en place
2) Insérer les quatre vis dans le boîtier
3) Enfiler les quatre entretoises nylon sur les vis, avec le fraisage côté embrêvements du couvercle.
4) Enfiler les quatre trous du CI sur les quatre vis du couvercle.
5) Le retourner et serrer les quatre vis du couvercle.
Ce régulateur utilise un pont redresseur commandé.
Il s'agit simplement d'un pont redresseur à diodes, sauf qu'une moitié est constitué de thyristors, de telle sorte que l'on peut commander l'ouverture ou la fermeture du pont.
La tension gâchette nécessaire au déclenchement des thyristors provient de la borne "C". Cette entrée sert à la fois de contrôle et de mesure.
Il est plus facile de comprendre le fonctionnement du régulateur quand la borne C est alimentée indépendamment.
La tension de test appliquée peut prendre toute valeur envisageable dans des conditions normales ou anormales.
La borne C du régulateur est conçue pour tolérer une tension entre −14 volts et +24 volts.
Selon la tension sur la borne C, il y a 5 modes possibles pour le fonctionnement du régulateur.
~ 3.0 V - 12.4 V
12.4-14.0 volts
~ 14.0V - 24.0 V (maximum absolu)
L'entrée sur C était au-dessus de 12.4V and la tension s'annule.
Cela empêche le régulateur de se déclencher momentanément quand la tension retombe sous le seuil de régulation.
~ −2V to −14V (tension inverse maximale absolue)
1) Connectez le secondaire 16 volt d'une sonnette de porte sur les deux bornes G.
2) Utiliser une ampoule auto de 12 volt comme charge :
3) Avec une pile 9 volts, connecter le moins à la masse sur le dissipateur.
4) Quand le plus de la pile 9 volts touche la borne C, l'ampoule doit s'allumer.
5) Brancher une seconde pile 9 volts en série comme ci-contre pour constituer une source de 18 volts.
NOTE: Ce n'est pas la méthode de test idéale, mais c'est le moyen le plus facile si vous n'avez pas d'alimentation stabilisée continue réglable. Nous ne connaitrons pas la tension de déclenchement “OFF” exacte, mais cela nous confirmera que le régulateur se coupe bien.
6) Quand le (+) de la seconde pile touche la borne C, l'ampoule ne doit PAS s'allumer. Ne gardez pas le 18 volts sur la borne C plus longtemps que nécessaire pour le test.
Jim a construit un régulateur selon les indications ci-dessus, il en est très satisfait après 1 année et 100 heures de vol sur son Europa.
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