Réalisation

Pour fabriquer une pompe à vide, ou plus précisément pompe à dépression, il faut quelque chose qui permet d'aspirer l'air et un système qui permet de réguler l'aspiration de cet air:

La partie aspiration est confiée à un compresseur de frigo. On va l'utiliser " à l'envers ". En effet, Il possède 2 orifice: le premier pour aspirer l'air et le deuxième pour l'évacuer.

Inutile de prendre un gros compresseur, un petit sera amplement suffisant pour notre application sachant que l'on recherche des dépressions maxi de l'ordre de -0,5 bar.

J'ai choisi d'utiliser du cuivre pour les tubes et les raccords. Toute autre technique sera valable; l'important est d'avoir une étanchéité parfaite. C'est du diamètre 12mm. Le tuyau d'aspiration  est souple et de diamètre 8mm. On trouve ce matériel dans les grandes surfaces de bricolage rayon plomberie pour le cuivre et rayon arrosage pour le tuyau .

Un manomètre n'est pas indispensable mais permet de garder un oeil sur la dépression.

Le châssis est fait en acier soudé:

Prévoir un coffret pour protéger l'électronique. Il recevra sur sa face avant l'interrupteur de mise en marche, le potentiomètre de réglage de la dépression et la led de visualisation (facultative):

Pour le passage des câbles et du tuyau vers le capteur dans le boîtier, prévoir un système qui les protègera mécaniquement (j'ai utilisé des presse-étoupes):

Pour finir, passer une couche de peinture, installer des bouchons et des pieds sur le châssis:

Longueur = 29cm

Largeur = 21cm

Hauteur = 26 cm

9 Kg

230 V ~ ; 50Hz

0 bar à -0,6 bar

L'électronique

   Le montage repose sur un capteur spécialisé fabriqué par Motorola.  Il s'agit du MPX2200DP. C'est un capteur de pression différentiel capable de mesurer des pressions de 0 à 200kPa (soit de 0 à 2 bars). Il est compensé en température et est d'une grande linéarité. La tension de sortie est proportionnelle à la pression (40mV pour 2 bars). Il possède 4 pattes (V ; +Vout ; -Vout ; masse) et deux orifices(vacuum et positive presure).

Le montage est alimenté par une alimentation symétrique +12V / 0V / -12V. J'ai dimensionné les éléments pour une dépression max de 0,6 bar et pour un hystérésis (cycle allumage / extinction de la pompe) de 0,02 bar. J'ai préféré commander le moteur par un triac plutôt que par un relais.

Les deux sorties +Vout et -Vout (broches 2 et 4) du capteur sont connectées à un amplificateur différentiel de gain G=10. Pour une tension différentielle en entrée de 0,012V (ce qui correspond à 0,6 bar de dépression), on aura en sortie 0,12V.

En choisissant R1=R2 et R3=R4, on a Vs=G(V2-V1) où G=R3/R2=R4/R1.

Comme on veut un gain égal à 10: R1=R2=10KΩ et R3=R4=100KΩ.

ATTENTION : il faut des valeurs précises. Il faut donc choisir les résistances avec une tolérance de 1% ou moins.

Comme l'AOP n'est pas parfait (le capteur peut aussi présenter des défauts), la tension entre e+ et e- ne sera pas égale à zéro pour la pression ambiante. Pour palier à ce défaut, il faut un réglage d'offset qui est confié à R5 et P1 (respectivement 1MΩ et 47KΩ). Un potentiomètre multitours est préconisé ici.

L'étage 2 est un montage suiveur. Il n'est pas indispensable mais comme il restait un AOP libre dans le LM324, autant l'utiliser. Dans ce cas, la tension d'entrée est égale à la tension de sortie.

Il s'agit d'un amplificateur non inverseur. Ici, Vs=GVe où G=1+(P2/R6). Le gain est choisi égal à 50, pour avoir en sortie 6V pour -0,6 bar. On prendra R6=1,8KΩ et P2=100KΩ (également multitours) pour un réglage précis.

C'est dans cette partie du schéma que va se faire la régulation. Cet étage est un comparateur à hystérésis. Il compare la tension d'entrée (image de la dépression mesurée) à une tension de référence (image de la dépression qu'on souhaite obtenir). Si Vref > Ve, la pompe est alimentée. Si Vref < Ve, la pompe est coupée.

Un décalage est prévu entre le moment où la pompe est coupée (la dépression désirée est atteinte) et le moment où elle est de nouveau alimentée (la dépression a changé). Ce décalage est le cycle d'hystérésis.

Explications:

L'hystérésis a 2 seuils de basculement: Vl (niveau bas) et Vh (niveau haut). Il est défini par:

VH = Vh - Vl

Calcul des seuils de basculement:

Vl=[Vref(R7+R8)-VxR7)]/R8     et     Vh=[Vref(R7+R8)+VxR7)]/R8.

On a: VH=0,2V ; V=12V ; Vref=6V. Donc R7=1KΩ et R8=120KΩ.

Le réglage de Vref se fait grâce à R3 et P3 (respectivement 1KΩ et 1KΩ).

Les leds 1 et 2 et la résistance R12 sont facultatifs. J'ai installé une led bicolore pour visualiser l'état de la sortie. On peut également utiliser deux leds comme sur le schéma.

C'est ici où se fait la commande du moteur. Elle se fera grâce à un opto-triac couplé à un triac.

Le MOC3021 a deux rôles. Il isole l'électronique du secteur et il commande l'ouverture ou la fermeture du "contact électronique" réalisé par le triac.

ATTENTION: présence de tension élevée dans cette partie du montage !!!

Côté composants

Côté pistes

--- TÉLÉCHARGER LE DOSSIER DE RÉALISATION ---

Après avoir soudé tous les composants et les divers éléments entre eux:

1. débrancher la durite du capteur;
2. mettre le montage sous tension (la pompe se met en marche);
3. Mesurer la tension sur la patte 7 du LM324. Agir sur P1 pour obtenir 0,12V;
4. Mesurer la tension sur la patte 8 du LM324. Agir sur P2 pour obtenir 6V (réglage du deuxième gain à 50);
5. Mesurer de nouveau la tension sur la patte 7 du LM324. Agir sur P1 pour obtenir 0V (vérifier qu'on a aussi 0V sur la patte 8);
6. Régler P3 pour la dépression max (tourner à fond dans le sens horaire). Vérifier qu'il y a bien 6 V sur le curseur;
7. Rebrancher la durite sur le capteur;
8. Vérifier que la pompe se coupe quand la dépression est atteinte.