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"C'est le devoir de chaque homme de rendre au monde au moins
autant qu'il en a reçu."
Albert Einstein
A nos familles,
FEVRIN et DUMEUS
Pour leurs amours inconditionnels et leurs supports
incomparables.
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Projet de fin d'études de Pierre Claude DUMEUS et
Fénel J. FEVRIN Page i
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« Circuit de commande de redémarrage d'un
réfrigérateur après une coupure de
courant.»
REMERCIEMENTS
Ce projet sur la réalisation d'un circuit de commande
d'un moteur de réfrigérateur s'inscrit dans le cadre des travaux
du LabElec de l'Université Quisqueya. Cette réalisation est
autant le fruit d'un travail d'ardeur et de nuits blanches qu'elle est le
résultat de minutieuses recherches caractérisé sous forme
d'accompagnement, de conseil et d'encouragement.
Nos remerciements sont adressés à notre directeur
de projet, le docteur Alain Torrens, pour sa patience, sa rigueur scientifique
et sa disponibilité, dont il a fait montre à notre
égard.
Nous tenons également à adresser nos remerciements
aux professeurs qui ont accepté d'examiner notre projet et de faire
partie du jury.
Merci aux différents professeurs qui ont contribué
à notre formation et que nous avons su apprécier chaque jour
à leurs justes valeurs et mérites.
Nous remercions la Haitian Education & Leadership Program
(HELP) pour avoir investi dans notre capacité en finançant notre
cycle d'études.
A nos camarades et amis pour leur conseil et leur correction,
nous leur disons merci.
Toute notre gratitude à la famille FEVRIN et DUMEUS,
particulièrement à nos mères Caméla FEVRIN et
Widade ALTEMAR pour les infatigables conseils et disciplines qu'elles nous
inculquent chaque jour. Nous n'oublions pas nos pères : Gesner JEAN
BAPTISTE qui utilise chaque jour sa bonté et son humilité pour
nous encourager à aller vers l'avant, et le défunt DUMEUS
Jean-Claude qui, même dans son sépulcre, continue à
insuffler à son fils les valeurs morales. Un merci spécial
à Jerry C. FEVRIN qui nous a aidés à imprimer le document
maintes fois.
Nous ne voulons pas terminer nos remerciements sans adresser
toute notre gratitude au Grand Architecte de l'univers qui, de par
l'intelligence et bonté qu'il nous a donnés, nous a
montrés le chemin de la vérité et de la
réussite.
Enfin, à vous tous merci pour le temps que vous allez
consacrer à lire ce rapport.
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Projet de fin d'études de Pierre Claude DUMEUS et
Fénel J. FEVRIN Page ii
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« Circuit de commande de redémarrage d'un
réfrigérateur après une coupure de
courant.»
TABLE DES MATIERES
LISTE DES FIGURES vi
LISTE DES TABLEAUX vii
RESUME viii
ABSTRACT ix
1.- INTRODUCTION 1
2.- PRESENTATION DU SUJET 2
2.1.- Moteurs compresseurs: Charges . 2
2.1.1.- Généralités 2
2.1.2.- Principe de fonctionnement des moteurs
monophasés. 3
2.1.3.- Construction des moteurs monophasés 3
2.1.4.- Vitesse synchrone d'un moteur monophasé
asynchrone 4
2.1.5.- Démarrage d'un moteur monophasé 5
2.1.5.1.- Introduction 5
2.1.5.2.- Démarrage par condensateur de démarrage
6
2.1.5.3.- Démarrage par condensateur permanent 7
2.1.5.4.- Mode de démarrage universel ou par Thermisteur
"PTC" 8
2.1.6.- Conclusion 9
2.2.- Problématique 10
2.3.- Objectif principal 11
3.- CONCEPTION DU CIRCUIT 12
4.- TRIAC 13
4.1.- Généralités. 13
4.2.- Domaines d'application du triac 13
4.3.- Caractéristiques du triac 14
4.3.1.- Paramètres (état bloqué): 14
4.3.2.- Paramètres (état passant): 14
4.3.3.- Sensibilité à la température 16
4.4.- Amorçage ou déclenchement 16
4.5.- Fonctionnement en continu ou en alternatif 18
4.6.- Commande du triac 18
4.6.1.- Porte logique TTL ou CMOS 18
4.6.2.- Transistor 19
4.6.3.- Commande impulsionnelle 19
4.6.4.- Commande de charges inductives 20
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5.- MINUTERIE 555 21
5.1.- Généralités. 21
5.2.- Caractéristiques de la minuterie 555 21
5.3.- Description 22
5.3.1.- Comparateurs 23
5.3.2.- Bascule S-R 23
5.3.3.- Diviseur résistif 24
5.4.- Broches du boîtier 25
5.5.- Fonctionnement de base 25
5.5.1.- Fonctionnement en mode astable 26
5.5.1.1.- Calcul de la période 28
5.5.1.2.- Calcul du rapport cyclique 29
5.5.2.- Fonctionnement en mode monostable 30
5.5.2.1.- Détermination de la durée de l'impulsion
31
5.6.- Conclusion 32
6.- AFFICHAGE 33
6.1.- Introduction 33
6.2.- Principes de fonctionnement 33
6.3.- Caractéristiques de l'ACL 34
6.4.- Brochage 35
6.5. Mémoire de l'ACL 35
6.6. Initialisation et commande d'un ACL 36
6.6.1.- Mode 8 bits 36
6.6.2.- Mode 4 bits 36
6.7.- Description des différentes commandes.
37
6.8.- Les caractères standards 37
7.- ACCUMULATEUR 38
7.1.- Généralités. 38
7.2.- Caractéristiques d'un accumulateur
électrochimique 38
7.3.-Technologies des accumulateurs . 39
7.3.1.- Plomb-acide 39
7.3.2.- Ni-Cd (Nickel-cadmium) 40
7.3.3.- Ni-MH (Nickel-Métal Hydride hydrure
métallique) 40
7.3.4.- Ni-Zn (Nickel-zinc) 41
7.3.5.- Lithium 41
7.4.- Conclusion 42
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8.- CIRCUIT DE RECHARGE DE L'ACCUMULATEUR 43
8.1.- Généralités. 43
8.2.- Fonctions de base des chargeurs 43
8.2.1.- Fonction d'alimentation 44
8.2.2.- Fonction d'abaissement 44
8.2.3.- Pont de diodes 44
8.2.4.- Circuit filtre 45
8.3.- Applications des chargeurs . 45
8.3.1.- Chargeur simple 45
8.3.2.- Chargeur à tension constante 46
8.3.3.- Chargeur à gradateur 47
8.3.4.- Chargeur intégré . 47
8.4.- Conclusion 49
9.- TEMPORISATEUR 50
9.1.- Généralités. 50
9.2.- Présentation 50
9.3.- Broches du SAB 0529 ou SAB 0529G 51
9.4. Schéma synoptique et caractéristiques du
CI SAB 0529 52
9.5. Description fonctionnelle du SAB 0529 52
9.6.- Fonctions 54
9.6.1.- Fonction de commutation momentanée 54
9.6.2.- Fonction de mise hors tension en retard 54
9.7.- Etage triac 55
9.8.- Commande du triac par le SAB 0529 55
9.9.- Modes de fonctionnement 55
9.10.- Calcul des composants externes . 57
9.11.- Conclusion 58
10.- SCHEMA DU CIRCUIT 59
11.- CONCLUSION 59
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES 60
ANNEXE 62
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« Circuit de commande de redémarrage d'un
réfrigérateur après une coupure de
courant.»
LISTE DES FIGURES
2.1. 1 : moteur-compresseur 2
2.1. 2 : comparaison des enroulements des moteurs
triphasés et monophasés 3
2.1. 3 : différents modes de démarrage
utilisés dans la réfrigération 6
2.1. 4 : mode par condensateur de démarrage et mode de
démarrage par PTC 8
2.3. 1 : programme de démarrage du moteur 11
3. 1 : schéma synoptique du circuit 12
4. 1 : structure du triac 13
4. 2 : caractéristique courant-tension du triac 14
4. 3 : polarités de A2 et G dans les différents
quadrants 16
4. 4 : triac commandé par une porte logique 18
4. 5 : triac commandé par un transistor (logique positive)
19
4. 6 : triac commandé par un transistor (logique
négative) 19
4. 7 : commande directe d'un triac 20
5. 1 : boitier à 8 pins d'une minuterie (vue
latérale) 21
5. 2 : schéma détaillé d'une minuterie 555
22
5. 3 : schéma fonctionnel de la minuterie 555 23
5. 4: schéma d'un comparateur et de sa tension de sortie.
23
5. 5 : bascule S-R et sa table de vérité. 24
5. 6 : boitier à 8 pins d'une minuterie (vue d'en haut)
25
5. 7 : circuit de minuterie 555 en mode astable. 26
5. 8 : chronogramme des entrées et sortie de la bascule
27
5. 9 : abaque de choix de résistance dans un circuit 555
en mode astable 29
5. 10 : minuterie 555 en mode monostable. 30
5. 11 : impulsions dont la durée est fixée par la
charge du condensateur entre 0 et % Vcc à travers R1
31
5. 12 : abaque de choix de résistance dans un circuit 555
en monostable 32
6. 1 : modèle d'un ACL 33
6. 2 : schéma fonctionnel d'un ACL de modèle
KS0070B 34
8. 1 : schéma fonctionnel : exemple d'un bloc
d'alimentation 43
8. 2 : caractéristiques tension-courant 44
8. 3 : structure de chargeur simple 46
8. 4 : chargeur à tension constante à
régulation de tension 46
8. 5 : chargeur à gradateur 47
8. 6 : microcontrôleur MAX 2003 avec ses broches 48
9. 1 : temporisateurs SAB 0529 (DIP-18) et SAB 0529G (DIP-20)
51
9. 2 : schéma synoptique du SAB 0529 52
9. 3 : impulsion d'amorçage d'un triac dans le mode
commutation momentanée 54
9. 4 : impulsion d'amorçage d'un triac dans le mode mis
hors tension en retard 54
9. 5 : premier mode de fonctionnement 55
9. 6 : deuxième mode de fonctionnement 56
9. 7 : troisième mode de fonctionnement (a.- en c.a. ; b
et c.- en c.c.) 56
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« Circuit de commande de redémarrage d'un
réfrigérateur après une coupure de
courant.»
LISTE DES TABLEAUX
4. 1 : caractéristiques des triacs typiques 15
4. 2 : polarité par rapport à A1 17
6. 1 : tableau des broches 35
6. 2 : description des différentes commandes 37
7. 1 : tableau comparatif des différentes technologies
42
9. 1 : tableau comparatif des broches du SAB 0529 et du SAB 0529G
51
9. 2 : caractéristiques du SAB 0529 52
9. 3 : programmation du délai 53
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« Circuit de commande de redémarrage d'un
réfrigérateur après une coupure de
courant.»
RESUME
Un compresseur de réfrigérateur est sujet
à de fréquents arrêts et démarrage durant son
fonctionnement. Cependant, au cas où il y a une coupure de courant, il
faut attendre au moins cinq minutes pour redémarrer le compresseur, pour
ne pas endommager les éléments essentiels du moteur. Le circuit
ingénié a pour but d'empêcher le redémarrage pendant
les cinq minutes, afin de protéger le réfrigérateur.
Ce circuit est constitué de plusieurs
éléments dont un triac servant comme un interrupteur
électronique permettant de commander le compresseur ; un temporisateur
pour compter les minutes nécessaires et amorcer le triac après le
minutage; un ACL (Afficheur à Cristaux Liquides) qu'on sert à
afficher ces minutes et l'état du système; un accumulateur
alimentant le circuit de basse tension (minuterie et ACL) pendant la panne de
courant; un circuit de redressement ou chargeur pour recharger l'accumulateur
après la panne.
Tous ces éléments ont été
minutieusement étudiés selon leur fonctionnement et leurs
caractéristiques dans l'élaboration de ce circuit de protection
du compresseur. Il reste à les agencer dans le circuit.
Mots dles : Compresseur - triac - ACL -
minuterie - accumulateur - chargeur.
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« Circuit de commande de redémarrage d'un
réfrigérateur après une coupure de
courant.»
ABSTRACT
The compressor of a refrigerator is subject to frequent stops
and starting during operation. However, in case of power outage, it is
necessary to wait at least five minutes to restart the compressor to avoid
damaging the AC motor. The circuit presented has been designed to this end.
This circuit is composed of several elements: a triac used as
an electronic switch to control the motor; a timer to count the minutes
required and to initiate timing after the triac; an LCD that is used to display
these minutes and the system status; a rechargeable battery supplying the
low-voltage circuit (timer and LCD) during the power outage; a rectifying
circuit to recharge the battery when the AC supply returns.
All these elements have been thoroughly studied according to
their function and their characteristics in the development of the protection
circuit of the motor. The details of their interconnection remain to be
finalized.
Keywords: Compressor - Triac - LCD - Timer -
battery - loader.
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« Circuit de commande de redémarrage d'un
réfrigérateur après une coupure de courant.»
1.- INTRODUCTION
Principalement utilisé dans les ménages et les
laboratoires, le réfrigérateur est l'un des appareils
électroménagers les plus répandus au monde : 90% des
ménages en France en sont dotés. Il est muni d'un compartiment
qui maintient une température entre 2oC et 6oC
pour la
conservation ou refroidissement et souvent d'un compartiment
à -16oC pour la congélation : d'oüson
nom congélateur. Le réfrigérateur est une machine
thermique qui produit du froid. En effet,
la réfrigération (du latin frigus,
froid) est le refroidissement d'un corps par le transfert d'une partie de
la chaleur de ce corps. Autrement dit, la production de froid consiste en fait
à un déplacement de chaleur d'un milieu isolé et fini vers
un milieu extérieur et infini. La fonction principale d'une machine de
réfrigération est de prendre de la chaleur par évaporation
du côté basse température et de la rejeter à
l'extérieur sur la paroi du fond de l'appareil par condensation
grâce à la grille située derrière l'appareil, en
utilisant une énergie externe pour entretenir le processus. Un
réfrigérateur est une pompe à chaleur
généralement animée par un moteur électrique.
La réfrigération se fait en quatre temps :
évaporation, compression, condensation, détente. La
réfrigération par compression de vapeur est le
procédé le plus répandu pour la production du froid. Elle
est basée sur la condensation de vapeur d'un fluide
réfrigérant suite à une compression, et son
évaporation suite à une détente.
Le compresseur, élément très important
dans un circuit frigorifique, sert à aspirer la vapeur du fluide
frigorigene hors de l'évaporateur et le conduit dans un deuxième
échangeur de vapeur qui est situé sur la partie externe du
réfrigérateur. On distingue plusieurs familles de compresseurs.
Les compresseurs ouverts, semi-hermétiques et hermétiques dont la
partie moteur et la partie compression sont respectivement
séparées, directement assemblées l'une contre l'autre et
confinées dans une cloche hermétique non démontable. Dans
la réfrigération domestique, on rencontre le plus souvent le
compresseur hermétique à piston.
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Fénel J. FEVRIN Page 1
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