Laboratoire de GEOPHYSIQUE

Services Scientifiques Centraux· Bondy

GIIOPHYSIOUE

OFfIC~ QE_tA~~~ÇHERCHESCIENTIFIQUE

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-~ï~PfCHN1QU~ .OUTRE-MER

R. GODIVIERG. DUMONT

1 - Régulateur de tension continue p. 2

2 - Régulateur d'un moteur de séismographe _ p. 8

LABORATOIRE DE GEOPHYSIQUE

O.R.S.T.O.M.

PARIS

1 9 6 7

REG U LAT E U R DETE N S ION

aONTINUE

REGULATEUR DE TENSION CONTINUE

1. GENERALITES.

L'appareil réalisé au laboratoire de Bondy est destiné à réguler et ajuster la

tension délivrée par une batterie lorsqu'on désire alimenter un dispositif exigeant une ten­

sion particulièrement stable. C'est le cas notamment des lampes utilisées dans les enregis­

trements photographiques dont la qualité dépend étroitement de la stabilité de la tension

aux bornes de la lampe.

La stabilité est asssz bonne lorsque la batterie, alimentée par un chargeqr est

utilisée en tampon. Il n'en est plus de même si la batterie n'est plus rechargée continuel­

lement. Pour peu que la consommation de la lampe soit élevée ou l'enregistrement de longue

durée, la tension de la batterie diminue sensiblement et le papier photographique ou le film

est sous-exposé.

2. PRINCIPE (Figure 1).

2.1. Ajustage de la tension.

Pour une tension d'alimentation VE donnée, on peut régler la tension de sortie

Vs en agissant sur le potentiomètre RS - On prélève une fraction k de la tension de sortie

Vs de sorte que la tension Emetteur base est égale à :

Vz étant la tension de référence donnée par une diode Zenner.

Lorsqu'on augmente la tension prélevée, VBE augmente ainsi que le courant bollec-

- 3 -

teur du transistor T. L'augmentation de courant entraîne une chute de tension dans la ré­

sistance R. Par suite, la tension émetteur base du transistor T' augmente ainsi que le cou­

rant et la tension de sortie.

2.2. Régulation.

Supposons maintenant l'appareil ajusté pour délivrer une tension de sortie Vs

donnée. Examinons quelle variation de tension de sortie fj Vs entraîne une variation /.:). VEde la tension d'alimentation. On peut définir un facteur de stabilité

S :::::-----

Le transistor T se comporte comme un générateur de courant parfait si bien que

le potentiel du point e est constant et qu'une variation de tension Ô E se retrouve aux

bornes de la résistance R parcourue par un courant 1.

D'autre part

~VER • 61

Evaluons les variations de courant l'B et le •

Si le transistor T' a un gain en courant (émetteur commun)~I, on a, en désignant

par 1S le courant de sortie

RS étant la résistance de sortie, on a

(3

~1C est le courant collecteur du transistor T. Si P est la pente du transistor, on peut

écrire :

1> :::::

- 4 -

(4

Remplaçons dans l'équation 4 ~VBE par sa valeur, il vient

Portons les valeurs de ~P B et Ô. re dans les équations l et 2, on trouve

:r AvS+ Pk/J V - P 6Vz]11 VE~ë l fi'~ s

[fi ~Hs + Pk] = [1 +

p R bVz

J~VER Ô Vs~VE

d'où s =

P R Ô Vz1+-----

ÔVE(6

R +pkR

Pour obtenir un ordre de grandeur de S, faisons une application numérique en ~iop

tant, ?our les différents paramètres les valeurs suivantes

- 5 -

On constate que le transistor T' n'influe pas sur la régulation et la formule

6 peut être simplifiée :

s~VZ

=ÔVE

~VZ

Jd'où 6 vS =

k

La variation de la tension de sortie ne dépend pratiquement que de la variation

de la tension Zenner et de la fraction de tension prélevée pour la régulation.

L'expérience confirme bien ces résultats. Le graphique de la figure 3 donne les

variations de la tension de sortie en fonction de la tension d'alimentation. On constate

par exemple que

Vs = 3.92 volts pour VE = 10 volts

et Vs = 4.00 volts pour VE = 12 volts

soit une variation de 0,08 =..l2 25

1À3u:x: diodes Zenner ont été utilisées. La régulation est un peu moins bonne avec

une diode de 4 volts (courbes en traits pleins)qu'avec une diode de 8 volts (courbes en poin­

tillés).

Lorsque la tension de sortie désirée est plus élevée. la régulation devient mé­

diocre pour ne pas dire inexistante, Cela tient au fait que lorsque VE - Vs tombe au-des­

sous d'une certaine valeur, le transistor T'est saturé. Dans ces conditions, le coqrant de

sortie ne dépend plus du courant base (et Par conséquent n i est plus régulé) mais de la ten­

sion d'alimentation et de la charge. On a alors: 6. Vs rt#~VE •

3. REALISATION (Figure 2).

On a voulu réaliser un appareil dont la sortie délivre un courant maximum de 6

Ampères sous une tension de 3 à 8 volts. Or, les diedes Zenner d1sp~nibles ont une tension

minimum de 4 volts d'où la néeessité d'un montage p&tentiométriqua aux borfte.s dB la. diode.

- 6 -

La tension de référence est alorsR

V Réf. = VZ • ....:i - V \R3

C'est une constante puisque Vz et VBE sont constants.

Le transistor ballast T'est constitué par 3 transistors T3

, T4 et T5

• Les deux

derniers, montés en parallèle, peuvent débiter 6 Ampères. Le transistor T3

dit driver four­

nit à T4

et T5

la puissance nécessaire sans perturber la régulation.

Les embases des transistors de puissance T4 et TS' préalablement enduites de

graisse silicone sont fixés sur une plaque de cuivre noirci. La dissipation de la chaleur

est ainsi améliorée.

- 7 -

RÉ'gulateul'" de tension continue

tigure : 2.

+

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9 11 ~2ve VoUs

8

,REGULATION D'UN MOTEUR

DES l S M0 G R A P H E

REGULATION DI UN filOTEUR DE SISIvIOGRAPHE

1. GENERALITES.

L'enregistrement de séismes nécessite la connaissance précise du temps et impose

par conséquent un déroulement régulier du support. L'ensemble de régulation d1un moteur que

nous décrivons a été réalisé à la demande du Centre de Bangui (RCA). En fait, il pourrait

être utilisé pour entralner tout autre mécanisme compatible avec la puissance du moteur.

2. PRINCIPE.

Pour obtenir une vitesse de rotation précise et stable, il faut se référer à une

fréquence étalon. Celle-ci, après amplification convenable du signal, commande directement

un moteur synchrone préalablement lancé par un moteur auxilliaire. Les moteurs asynchrones

"s'accrochent" sur la fréquence étalon sans lancement préalable (figure 1).

Dans les grandes puissances, la fréquence étalon est comparée à celle du moteur,

l'écart des fréquences engendre un signal qui est transmis au moteur (figure 2) et corrige

la vitesse.

Le moteur synchrone fourni par le Centre de Bangui nous imposait le choix de la

première solution.

3. DESCRIPrION.

3.1. Fréquence étalon.

Elle est constituée par le diapason, type TFO, distribué par Europelec à un prix

raisonnable.

- 9 -

Il délivre un signal carré (figure 3) à la fréquence de 1000 Hz avec une preCl­

sion de 5.10-~ ~ la température de 25° C lorsque l'alimentation est régulée à ~ 5 %.La tension d'alimentation (24 volts continu) est obtenue à partir du secteur

(120 V, 50 Hz) à l'aide d'un transformateur abaisseur et d'un pont de diodes. La ~égulation

est réalisée par un dis,ositif décrit au ch~pitre précédent (Régulateur de tension continue)

Le signal carré délivré par le diapason est filtré par une cellule en T attaquant

un transistor, si bien qu'on recueille à la sortie un signal quasi sinusoïdal de 7,6 volts

d'amplitude crête à crête, superposé à une composante continue de 14 volts.

Le schéma de la source de fréquence étalon est représenté figure 4. Les tableaux

l et 3 mentionnent les composants utilisés et les tensions mesurées en divers points du cir­

cuit pour un dépannage éventuel.

3.2. Amplificateur.

Pour entratner le moteur, il faut amplifier la puissance du signal délivré par le

diapason. Afin de faciliter la maintenance, le Centre de Bangui a imposé l'emploi de tubes

de la série l~OVAL (12 AU 7 et EL 86). Pour la même raison, les autres composants ont des to­

lérances moyennes (~ 10 %) et leurs valeurs sont les mêmes pour tous les étages.

Les deux premiers étages ont des fonctions amplificatrices. Les gains en tension

sont respectivement de 1,5 et 5,3. Ils sont suivis d'un étage déphaseur qui permet simple­

ment d'attaquer les lampes de sortie par des signaux en op~osition de phase. En effet, la

tension d'attaque (appliquée à la grille) de L l est en phase avec la tension recueillie sur

la cathode et en opposition de phase avec celle recueillie sur la plaque.

L'étage push pull de sortie a un gain en tension de 6,6 et débite dans un trans­

formateur de sortie accordé.

La tension d'attaque de la première lampe L l est ajustée à une valeur comprise

entre 0,5 à l V efficace à l'aide d'un potentiomètre Pl.

Le premier étage d'amplification et le ryotentiomètre peuvent sembler inutiles

puisque la tension de sortie de la source de fréquence étalon est de 7,6 volts. ~nfait, on

a voulu se réserver la possibilité d'utiliser une source étalon extérieure, en l'occurrence

le diapason Belin dont les performances sont supérieures à celles du diapason Europelec.

- 10 -

Le schéma de l'amplificateur est représenté sur la figure 5. Les composants et les

tensions sont énumérés dans les tableaux 3 et 4.

3.3. Moteur et réducteur.

Ainsi alimentée, la roue phonique a une vitesse de rotation de 1200 tours/minute

lorsqu'elle est préalablement lancée par un moteur Crouzet tournant à 2800 tours/minut~~ Lavitesse de rotation désirée étant de l tour en 6 minutes, il a fallu réduire la vitesse dans

le rapport 1200 x 6 = 7200. Ceci a été réalisé à l'aide de deux réducteurs successifs, de

rapports voisins (1- x 1-) et dont tous les axes, à l'exception de l'axe de sortie sont, 80 , go

montes sur roulements a 0111es.

"L'accrochage" de la roue phonique après lancement ne peut être effectué que si

la àécélération n'est pas trop rapide. Il convient donc de diminuer les frottements par un

alignement soigné des axes des réducteurs et des liaisons par cardan. La liaison entre le

moteur et le premier réducteur est un flector de caoutchouc. En outre, deux volants atté­

nuent la décélération et facilitent l'accrochage. La sortie du deuxième réducteur est équi­

pée d'un joint de cardan double pour faciliter la connexion avec l'axe d'utilisation.

L'accrochage ne peut être obtenu que si la tension du secteur est au minimum de

100 volts, mais celle-ci peut sans inconvénient descendre jusqu'à 80 volts environ en cours

de fonctionnement.

4. UTILISATION.

4.1. Mode d'emploi.

a. Relier le coffret de régulation au bloc moteur à l'aide d'un cordon muni de

p':'Ïses Jaeger. Il est es.sentiel de ne pas alimenter la régulation "à vide" pour éviter une

• .lI'tension sur le transformateur de sortie.

b. Brancher le cordon du régulateur sur une prise de courant 120 V, 50 Hz~

c. Abaisser l'interrupteur de droite (marche).

d. Mettre l'interrupteur de gauche sur interne (fréquence étalon du régulateur)

~u extérieur. Dans ce dernier c~s, brancher un générateur de 1000 Hz délivrant une tension

-11-

minimum de 0,5 volt efficace.

e. Si l'on fonctionne avec le diapason intérieur, ajuster le potentiomètre à mi­

course. Si l'on fonctionne avec un générateur extérieur, régler le potentiomètre pour ob­

tenir un bon accrochage.

f. Abaisser l'interrupteur "lancement" pendant 5 secondes environ, puis le rele­

ver. Si le moteur ne "s'accroche" pas, recommencer l'opération en faisant varier au besoin

la durée du lancement ou l'ajustage du potentiomètre.

4.2. Essai.

Un essai a été réalisé dans les conditions suivantes

- durée : 19 heures 42 minutes.

- nombre de tours: 197.

- température ambiante : 18 à 20° C.

température au voisinage du diapason: 30 à 34° C.

- écart en fin d'expérience: 1,7 sec: 0,2 sec.

- durée d'un tour: 5 mn 59,991 sec. : 0,001 sec.

- fréquence réelle du diapason: 1000,025 ~ 0,003 Hz

, t t " . 2 5 0-5- ecar par rappor a la frequence nom~nale: ,.1

La précision des mesures est insuffisante pour évaluer les variations de la fré­

quence dans le temps ou en fonction de la température.

- 12 -

Souroe deAMPLIFICATEUR MOTEUR

Fr~qlleDOe,

FIGURE 1

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phoniquou disque

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2L.8-I967DATE •••....••...TABLEAU 1

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Diapason 1000 Hz avec alimentation et filtre

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MESURESAPPA1\E IL: DIAPASON 1.000 Hz avec alimentation et filtre

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NOMENCLATURE TABLEAU· V

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