Réalisation d'un manostat pour pompe à vide (à l'ancienne)

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Réalisation d'un manostat pour pompe à vide (à l'ancienne)

Message par Admin le Dim 20 Aoû - 0:44

Ma station de dessoudage fabrication maison fonctionne avec une pompe à vide réalisée avec un compresseur de frigo.
En effet ces compresseur peuvent également être utilisés en pompe à vide avec une dépression pouvant atteindre -1 Bar. Ce qui est amplement suffisant pour un pistolet dessoudeur. Vu que j'en avait marre de couper et allumer manuellement la pompe à vide il était nécessaire d'automatiser son fonctionnement. Seulement voila, un manostat réglable pour de la dépression coûte très cher. Donc j'ai opté pour une réalisation maison.
Tout les composants et pièces détachées sont comme d'habitude issues de récupération.

Le coeur du système, la mesure de dépression, est réalisée avec un vulgaire manomètre 0-4 Bars qui a été pour l'occasion totalement transformé. Ces manomètres utilisent une demi spire creuse et élastique entraînant par une pignonnerie une aiguille. Or avec ce principe rudimentaire un tel manomètre peut aussi fonctionner à l'inverse et mesurer des dépressions. Il suffit de positionner l'aiguille en position de repos sur la graduation maximale et la dépression lui fait alors parcourir le chemin inverse.
Partant de ce principe j'ai donc retiré le mécanisme du manomètre de son carter d'origine et enlevé son cadran pour le placer sur une petite platine qui reçoit 2 capteurs.
Le principe étant : La pompe à vide doit au départ (pression 0 Bars), faire le vide pour atteindre une plage d'aspiration compatible avec le pistolet dessoudeur.
Celui-ci à besoin pour un fonctionnement correct d'avoir une dépression comprise entre - 0.7 et - 0.9 Bar.
Un capteur d'arrêt est donc positionné pour stopper le moteur à 0.9 Bar. Un second capteur est placé à 0.7 Bar pour la remise en route du moteur. Ainsi la pompe commence à fonctionner, puis s'arrête à 0.9 Bars et se redéclenche automatiquement à 0.7 Bars.

Les capteurs sont réalisés avec des diodes infrarouges, une émettrice et une réceptrice pour chaque capteur. Plutôt que de passer par la méthode classique (opto coupleur à fenètre où l'on coupe le faisceau) j'ai opté pour la méthode réflective. L'émetteur et le récepteur IR sont placés côte à côte avec un angle d'environ 45° et c'est une palette réflectrice qui, en renvoyant le faisceau permet la détection. L'avantage de cette méthode est double :
1- simplification du mécanisme puisque tout le capteur est d'un seul coté.
2- Possibilité de réglage du déclenchement en faisant varier soit l'intensité émise par la diode émettrice ou par dosage du signal de la diode réceptrice.
En effet le réflecteur mobile va progressivement renvoyer le faisceau en s'approchant du capteur. Sur les modèles classiques d'opto coupleurs à coupure de faisceau, pour obtenir une variation progressive il faut que la lame qui vient couper le faisceau est une forme en biseau de forme minuscule et donc difficile à réaliser, là ce n'est pas nécessaire.

Coté électronique, là encore tout provient de composants récupérés et le montage est à l'ancienne, tout transistors, pas un seul circuit intégré.
Le montage se compose de 3 sections :
2 amplificateurs de signal (un par capteur).
Une bascule Flip Flop à transistors.
Un étage driver pour le relais de coupure du moteur.

Passons à la pratique, voici le mécanisme du manomètre tel qu'il est modifié :
Le support est un morceau de bakélite provenant du circuit d'une télécommande de téléviseur (Une des diodes d'émission IR provenant du circuit).
Les 2 vis et lamelles en haut servent à maintenir les capteurs et régler leur position.
L'aiguille du mano à été prolongée avec un bout d'alu dont la face inférieure est brillante.
Les deux découpes permettent de commander les deux capteurs.


Autre vue permettant de distinguer le mécanisme du manomètre :


Le dessous montrant les vestiges du circuit de la télécommande :
Les 2 vis d'origine du mano ont les têtes rouillées mais le filetage est en bon état, une plaque en alu renforce la fixation.
4 colonnettes ont été ajoutées pour fixer la platine dans le boitier.


Les 2 capteurs infrarouge à réflexion :
Le capteur position max, la diode émettrice provient d'une télécommande de télé, le récepteur provient lui d'un détecteur de fumée trouvé aussi à la poubelle.
La résistance série de la diode émettrice est également sur le circuit. Un blindage latéral permet au capteur de ne pas être "pollué" par l'émission du second capteur.
La sortie du capteur est en fil blindé.


Le capteur position minimum :
Diode d'émission provenant du détecteur de fumée, diode réceptrice provenant d'un module récepteur IR sur un châssis de téléviseur.
2 résistances en série pour alimenter la diode émetrice et une résistance série sur le récepteur sont embarquées sur le capteur.
Particularité (voir sur le schéma) c'est le VCC 12V qui est raccordé au blindage des câbles des capteurs.


Vue de l'assemblage de capteurs sur le mécanisme du mano :


La partie électronique, version testée sur un Breadboard :
Sur la gauche les composants sont inactifs. En haut à droite le Flip Flop à transistors, au centre les deux amplis de capteurs avec les deux ajustables permettant de régler les minima et maxima de dépression, 2 poussoirs pour la mise en marche et l'arrêt manuel. A gauche on distingue les deux blindés venant des capteurs.


Analyse du circuit :

Q5, un 2N3904 sert d'amplificateur pour le capteur IR. VR1 permet de doser le signal et donc de régler la position de déclenchement.
la variation est de 0.2 Bars.
Q6, (à droite sur le schéma) est l'ampli du second capteur. VR2 réglage identique pour la plage de dépression.
Q4, un 2SD 774, drive la bobine du relais de puissance commandant le moteur
Q1 et Q2 un BC557 (PNP) et un BC547 (NPN) forme une bascule Flip Flop.
D1 et D2 sont deux diodes indiquant l'état (pompe en service ou coupée).
Q3 un 2N2222 est un simple inverseur permettant d'allumer D2 quand D1 est éteinte.
SW1 et SW2 sont deux poussoirs qui permettent manuellement la commande arrêt / marche de la pompe.
Le circuit est alimenté sous 15V. Raison : J'ai une tripotée de régulateurs 7815, il faut bien les utiliser !
Au repos le montage consomme 15 mA. Relais collé il passe à 54 mA.

Errata dans le schéma : la résistance de 1.5k située dans le module capteur Min Sensor en série avec le récepteur est oubliée.


En résumé :
VR1 permet d'ajuster la mise en route de la pompe entre 0.6 et 0.8 Bars.
VR2 permet d'ajuster l'arrêt de la pompe entre 0.8 et 1 Bars
A la mise sous tension Q4 est saturé et la pompe se met automatiquement en marche et se coupe lorsque
le capteur OC2 reçoit assez d'IR, Q6 commande l'inversion du Flip Flop et le relais se coupe.
Lorsque la dépression diminue OC1 est à son tour illuminé en IR et OC2 ne reçoit plus d'IR, sa palette étant hors de son champ,
Q5 bascule le Flip Flop en position inverse, Q4 est à nouveau saturé et la pompe se met en marche.

A propos de la station de dessoudage :
Le pistolet de dessoudage je l'ai acheté seul chez Électronique 44 à Nantes pour environ 24€ c'est ce modèle là :
Mon modèle étant équipé d'une résistance de 80W en 12V mais identique.



La dépression est assurée par un compresseur de frigo recyclé en pompe à vide.
La réserve de dépression est constituée d'un extincteur ayant une cuve d'environ 8 litres. Le mécanisme de l'extincteur ayant été totalement enlevé.
La régulation de température est assurée par un régulateur numérique programmable,
c'est un REX-C100 Contrôleur de température PID pour thermocouple. L'avantage de cet appareil étant de pouvoir modifier le calibrage en fonction du thermocouple par un pont diviseur de résistance qui se connecte sur 3 bornes de l'engin. J'ai ainsi pu calibrer la mesure de température sur la sonde intégrée dans le pistolet dessoudeur. Avantage de poids le prix de ce régulateur est de 11€ ! ! !

Le régulateur étant programmable j'ai enregistré une consigne d’hystérésis de 20°, une fois le pistolet à température, au repos la cadence entre chaque phase chauffe et attente est d'environ 2 secondes. Le panneau de commande du régulateur PID permet de modifier la température de dessoudage en fonction du travail.

La sortie du régulateur est sur un relais interne mais pour lui éviter toute destruction, il pilote un relais externe 12V 16A muni d'une capa sur les contacts pour réduire l'amorçage. les contacts de ce relais étant intercalé entre le 12V et l'alimentation de la résistance du pistolet dessoudeur.

Dans le coffret j'ai donc un transfo 2 x 12V 160W, qui alimente le pistolet qui ne consomme que 80W. Une prise DB9 permet la jonction au pistolet.
2x 2 broches en parallèle servent pour fournir le 12V, 2 autres pour la sonde et 2 pour la commande d'aspiration.
Le régulateur REX-C100 est lui directement alimenté en 220V.

Un petit enroulement supplémentaire que j'ai bobiné sur le transfo qui par chance avait de la place de libre, produit un autre 12V en 2A qui est redressé et filtré pour alimenter les diverse commutations et voyants.
La gâchette de commande d'aspiration alimente un petit relais alimenté en 12V. Les contacts du relais alimentent une électrovanne 220V récupérée sur un bouilleur vapeur entartré. Cette électrovanne fonctionne parfaitement en mode aspiration et est très étanche, elle réagit instantanément.

coté organes de commande j'ai :
un inter général bipolaire sur le 220V - un inter de coupure d'alimentation de la pompe - un inter de coupure d'alimentation du chauffage du pistolet.
3 fusibles de protection, un sur le 220V en 2A et un sur le chauffage 12V du pistolet en 4A - un de 1A sur le 12V des organes de commande.
Le groupe pompe de frigo possède son propre limiteur d'intensité et de surchauffe intégré et un klixon de protection.
1 voyant de présence secteur (intégré à l'inter bipolaire)
1 voyant indiquant que le pistolet a atteint sa température de consigne
1 voyant sur l'électrovanne de commande d'aspiration
1 voyant intégré à l'inter de la pompe signalant sa mise sous tension
une sortie sur buse chromée de 10 mm pour le tube d'aspiration du pistolet
une seconde sortie en direct sur la réserve d'aspiration (qui sera utilisée par le circuit décrit dans cet article pour mesurer la dépression).
une sortie sur un robinet à pointeau, sortie sur buse chromée de 10 mm qui permet de raccorder des accessoires utilisant la dépression.
un manomètre à dépression 0 - 1.1 Bar, précision 2%, récupéré sur un bidule provenant d'un hopital ou d'une clinique trouvé dans les poubelles (LOL).

La réserve de dépression de 8 litres de l'extincteur est pratique. Non seulement ainsi on peut effectuer plusieurs dessoudages avant de descendre en dessous de la dépression minimum de 0.7 Bars, en dessous il ne faut pas dessouder car on a alors des résidus de soudure qui obstruent le conduit du pistolet dans le corps de chauffe.
De plus elle va permettre à l'automatisme que je réalise de ne pas se déclencher trop souvent ce qui est indispensable car sinon la sécurité du groupe pompe de frigo se met en sécurité de surchauffe.
Pour les initiés, un groupe de frigo possède 2 enroulements moteur, un enroulement de démarrage et un enroulement normal. Or l'enroulement de démarrage est geos consommateur de courant étant de forte section. Par conséquent, lorsque on sollicite trop fréquemment cet enroulement la protection thermique se déclenche et on est alors obligé de patienter plusieurs minutes.
Dans le cas présent, même en dessoudage intensif (récup de composants sur des cartes) on dispose de 10 minutes environ entre le moment ou on est au maxi de dépression (0.9 Bars) et le mini de 0.7 Bars. Avec cet intervalle la sécurité du groupe ne se déclenche pas donc tout va bien.

Bilan de l'appareil en terme de prix :
la quasi totalité des composants (transfo, électrovannes, robinets pointeau, relais, coffret, tuyaux, réserve de dépression etc) provient de récupération.
le pistolet à 24€ - le PID à 11€ divers bricoles porte fusibles, voyants, prises pour environ 15€
Si on compare avec la station de dessoudage complète équipée de ce pistolet (SLD917) ya pas photo, son prix est de 200 € ! ! !

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