Relais qui ne commute pas/Contact pas franc

[Elektroneek]

Bonjour à toutes/tous,

Pour un petit projet d'électronique, j'ai développé une carte à relais (pas de puissance) composée de 3 composants différents.

• Extenseur de GPIO MCP23017
• Drivers DARLINGTON ULN2003A
• Relais bistable EE2-5TNU

Une image vaut mille mots alors voici :

circuit.jpg

La carte est pilotée en I2C par un micro contrôleur qui vient discuter avec un extenseur de ports MCP23017, via le connecteur P65.
L'adressage A0, A1 et A2 est déporté sur des pinHeaders pour la modularité.
Le Port A du mcp s'occupe de SET les relais (commande H)
Le Port B du mcp s'occupe de RESET les relais (commande L)
Ses broches sont directement reliées à l'ULN2003A qui va permettre de driver les bobines des relais en question.
La carte réalisée permet de piloter 32 relais, avec 4 MCP pour 10 ULN .

Le problème dans la pratique est le suivant : les relais ne commutent tout simplement pas.

Sur un prototype de 3 relais j'ai éprouvé le système et il montrait bien son fonctionnement. J'utilisais des relais EC2-5TNU à la place (les même en traversant)
Comme vous pouvez le voir, ces relais bistables sont polarisés, sur mon prototype il me semble les avoir alimentés à l'envers mais ca n'a pas posé de problème.
Sur la carte réalisée, ils sont également alimentés à l'envers, mais de manière ponctuelle, à l'initialisation du système, il arrive d'entendre une bascule ou deux sur les 32...

J'ai testé les alim, tout est OK, les MCP sont bien reconnus et reçoivent / traitent les consignes correctement.
Les ULN semblent également OK, même si j'avais ne pas trop avoir d'idée de test.
Les relais reçoivent tous leur 5V.

Lorsque je force une mise à la masse avec un fil volant, côté ULN Port C, le relais commute sans problème (avec une polarité non respectée donc).

Si vous avez des suggestions de tests à réaliser, ou une explication je suis preneur!
J'arrive à cours d'idée

Merci!
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[Elektroneek]

J'ajoute une correction vis à vis du schéma affiché (labels incorrects) :

[gcortex]

Bonjour et bienvenue sur Futura,
Ton ULN2003 bouffe 1V, donc essaye d'alimenter en 6V.

[Elektroneek]

Avant d'alimenter en 6V j'ai regardé les specs des autres composants et le MCP par exemple admet 5.5VDC max et les relais je n'ai pas su trouver la tension max admissible.
Pour le test je suis monté à 5.5VDC et j'ai en effet entendu des claquements, mais tous ne commutent pas j'ai l'impression.
La question que je me pose c'est, est ce qu'un capa pour absorber la chute pourrait suffire ?
Sachant que mon 5V est relié à tous les composants, je ne pense pas pouvoir monter à 6 pour tout le monde.

Merci en tout cas pour cette donnée qui m'avait échappé !

[A voir en vidéo sur Futura]

[gcortex]

Bin si, 2 alim avant et après le régulateur.
PS : je ne vois pas de condensateur de découplage.

[Elektroneek]

Re-Bonjour! Bonne fêtes!
Dans les faits je pourrais tout à fait avoir deux alim +5 et +6 sans que ça pose de soucis, mais pas très opti à mon sens.
Donc le driver que j'utilise présente la caractéristique suivante (qui serait à l'origine de la panne) :
- ULN2003A : celui que j'utilise actuellement, a un Vce(sat) de 0.9V à 1.6v
J'ai cru voir la référence suivante :
- ULN2003LV qui ne présente pas de tension Vce(sat)

Mais je ne parviens pas plus que ça à les différencier.. Si il peut répondre à mon besoin sans présenter une chute de tension, l'avantage qu'il présente est que son footprint est identique au 2003a, ce qui m'évite de re-router ma carte et de pouvoir corriger le problème sur mon proto en remplaçant simplement le composant.
Qu'est ce que tu en pense ? Est ce que quelqu'un s'en est déjà servi?
Merci!

[paulfjujo]

......
- ULN2003LV qui ne présente pas de tension Vce(sat)

mais si ! mais réduit à 0,4V.

Quelle est la duree de commande de chaque bobine relais bistable ?

[Elektroneek]

Exact, mais plus bas dans la datasheet ils parlent d'un "Forward voltage drop" de 1.2V
Le relais quand à lui:
Operating time 2ms
Release time 1ms

[lutshur]

Bonjour,
Comme suggéré par gcortex, pourquoi ne pas alimenter les bobines des relais par VCC et non pas le +5V ?

[Elektroneek]

VCC est une alimentation qui peut varier entre 15 et 30VDC
Donc dans l'absolu, comme je disais, je pourrais utiliser 2 alimentations, mais j'ai déjà une carte de réalisée et j'aurais aimé apporter une correction plutôt que d'en refaire une corrigée

[lutshur]

Ou est le problème avec ces tensions VCC ? La commande des relais se fait par impulsions, donc ils ne vont pas rester en permanence alimentés par l'ULN2003.
Pourquoi vouloir absolument les alimenter par le 5V ?

[Antoane]

Bonjour,

les bobines font 140 mW, soit 28 mA sous 5 Vdc. (https://www.mouser.fr/datasheet/2/21...E2-1104574.pdf)

Le ULN2003LV présentera alors une résistance maximale de 420/100 = 4.2 Ohm (2.6 Ohm typique), soit une chute de tension de l'ordre de 130 mV (75 mV typique) (https://www.ti.com/lit/ds/symlink/ul...%252FULN2003LV)
Le 1.2 V_typique que tu mentionne est la tension de seuil de la diode, pas celle du transistor.



Plus la tension d'alimentation sera élevée plus la collage sera franc, à ceci près qu'une tension trop grande engendre des rebonds (du moins avec des relais monostables standards).
Comme l'indique Lutshur, une alimentation sous tension supérieure au nominal du relais n'est pas un problème puisque la bobine n'est alimentée que par impulsion. Il faut seulement éviter un effet fusible du fil, ainsi qu'un échauffement excessif de la bobine.

[Elektroneek]

Merci beaucoup pour toutes ces précisions!
Dans les faits, la carte est déjà réalisée c'est pourquoi je suis réticent sur la tension de VCC.
Je vais d'abord tester le remplacement des ULN pour voir si la différence de chute suffira à corriger le problème.
Dans le cas contraire je regarderais en effet pour envoyer une tension un poil plus importante aux relais avec une deuxième régulation pour garder fonctionnels les MCP.
Je reviendrais vers vous quand j'aurais des résultats!