Alimentation secourue : Besoin de conseils

[pouic92]

Bonjour à tous,

Je reviens après quelques mois d'absence sur un projet d'Alimentation secourue par batterie, que je souhaite construire pour alimenter un petit système d'alarme à base d'Arduino+shield GSM/GPRS.

Voila mon projet pour cette alimentation :

- Alimentation générale du dispositif : 19v 5A (= chargeur de PC portable de récupération)
- Batterie (bornier P2) : 12v 7Ah.
- La charge d'entretien de la batterie est réalisée par un régulateur L200 équipé pour fournir 13.6V à 0.7A. Protection par fusible de 2A.
- En cas de coupure de l'alimentation générale, la batterie prend le relai.
- Sorties (bornier P3) :
1) Témoin d'alimentation secteur (19v) en +5V vers une entrée digitale de l'arduino.
2) +9v pour alimenter l'Arduino
3) +5v pour alimenter un shield GSM/GPRS de l'Arduino
- L'alimentation de la carte Arduino en +9V est réalisée par un régulateur LM7809 (sortie 9V, 1A) ; l'alimentation en 5V (Shield GSM) est obtenue à partir de ces +9v via un pont diviseur.
- Le bornier P5 me permet de piquer 12v/13.6v pour alimenter une sirène via un relai (...) qui sera commandé par l'Arduino (...). Cette partie est en dehors de l'alimentation discutée ici.
- Le bornier P4 recevra un bouton on/off pour couper l'alimentation du système d'alarme (carte Arduino + shield GSM)

J'ai plusieurs questions :

Q1) Le shéma (voir JPEG) vous semble t-il être correct ?

Q2) Comment choisir les résistances pour les 2 ponts diviseurs de tension (pont 1 : R5+R6 et pont 2 : R3+R4).
- Dans quelles plages est il optimum de choisir les résistances : dans les kilo ohms ? les centaines d'ohms ? les ohms .... ?
- Quelles doivent êtres les charges admissibles en Watts ? (pour le pont 19v > 5v, j'ai une charge autour de 19V*5A = 100W ? ... c'est énorme... > je ne trouve pas de résistance pour cette charge chez "Conrad")

Merci pour vos lumières,

Cordialement,
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[DAUDET78]

P3-1 , c'est pour signaler la disparition secteur ? R6=10K R5=29K
P3-3 , C'est l'alimentation 5V de la platine ? hors de question d'utiliser un pont diviseur ! prendre un 7805

[nornand]

l'arduino te sort du 5 V & du 3.3 V donc pas besoin de pont diviseur ou de regul supplémentaire.

[pouic92]

Bonjour,

Merci pour vos réponses.

normand : J'utilise les éléments suivants :
Seeeduino Mega (= "clone" Arduino Mega) : http://www.seeedstudio.com/wiki/Seeeduino_Mega
Shield GSM : http://www.seeedstudio.com/wiki/GPRS_Shield_V1.0

D'après les spécifications :
-Le permier fonctionne en 3.3 ou 5V mais doit être alimenté en 6-20V
-Le second doit être alimenté en 4.8-5.2V
-Il faut une alimentation dédiée pour le shield GSM car il peut parfois consommer plus que ce que peut lui fournir la carte Seeeduino Mega sur laquelle il est branché.

Voilà pourquoi j'ai pensé à créer 2 sources d'alimentation : 9v et 5v

Est-ce un mauvais choix ?

Merci

[A voir en vidéo sur Futura]

[DAUDET78]

-Le permier fonctionne en 3.3 ou 5V mais doit être alimenté en 6-20V

donc tu peux l'alimenter avec la tension batterie ou le 19V DC ? pourquoi mettre un 7809 ?

-Le second doit être alimenté en 4.8-5.2V

Donc surtout pas de diviseur résistif !
Tu mets un 7805 (ou un régulateur 5V à découpage)

[pouic92]

Re bonjour,

Suivant les conseils éclairés de Normand et de Daudet, j'ai retravaillé le schéma pour aboutir à la version suivante.
Je pense que c'est enfin bon.

N'hésitez pas à critiquer si vous voyez des choses qui ne sont pas correctes



Merci

ps : Je n'alimente pas ma carte Seeeduino Mega directement en 19v car, si cela est possible, c'est tout de même au dessus de la plage de tension conseillée.

[DAUDET78]

R5 et R6 ne sont pas montés en diviseur de tension
Je n'ai pas regardé le coté L200

Pour économiser la batterie on peut remplacer le 7809 par une alimentation à découpage et brancher le 7805 sur le 9V

[pouic92]

Merci Daudet

• Pont :

R5 et R6 ne sont pas montées en diviseur de tension

Erreur de ma part. Je vais corriger.

• Je suis maintenant en train de calculer mes dissipateurs thermiques, mais je crainds de ne pas avoir totalement assimilé la chose :

Pd = Puissance à dissiper par l'ensemble régulateur+dissipateur = (Tj - Ta) / Rth
Pc = Puissance consommée = (Ue - Us) * Ic
Il faut déterminer la résistance thermique maxi Rth de l'ensemble regul+dissipateur pour que Pc = Pd d'où :
Rth = (Tj - Ta) / ((Ue - Us) * Ic)

Pour mon L200 :

Tj = Temp. jonction du L200 = 150°C
Ta = Temp. ambiante = 55°C
Ue = Tension d'entrée dans le L200 = 19V
Us = Tension de sortie du L200 = 13.6V
Ic = Intensité consommée par le L200= 3.3A (L'alimentation est en 4A, en sortie j'ai 0.7A donc conso = 4-0.7 = 3.3A ???)

Donc Rth = 5.33 °C/W
La Rth(Jonction-Boitier) du L200 est de 3 °C/W ; il me faut donc un dissipateur d'une résistance maxi égale à : 5.33-3 = 2.33°C/W
Prendre un dissipateur de 2°C/W pour avoir une marge de sécurité.

Est-ce correct ?
J'ai des doutes sur la détermination de Ic ...
Il me semble qu'un tel dissipateur est déjà un gros pépère non ?

Merci

[DAUDET78]

Ic = Intensité consommée par le L200= 3.3A (L'alimentation est en 4A, en sortie j'ai 0.7A donc conso = 4-0.7 = 3.3A ???)

NON !
Quel est le courant qui passe dans ton L200 ? une piste : même si ton alimentation était de 19V 100A, le résultat serait le même !

[pouic92]

0.7 A ? c'est à dire le courant de sortie ?

[DAUDET78]

Ben oui ......

[pouic92]

Merci Daudet.

J'ai donc refait le calcul des dissipateurs thermiques pour mes 3 régulateurs :

a) L200 / Pentawatt 19V => 12V 0.7A => dissipateur de 22 C°/W
b) LM7805 / TO 220 19V => 5V 1A => dissipateur de 1.7 C°/W
c) LM7808 / TO 220 19V => 8V 1A => dissipateur de 3.6 C°/W

Avec ces valeurs a) et b) sont "assez" énormes !

Question 1) : Même si cela n'est pas exactement la même chose, comment font les fabricants de smartphones pour loger dans une boîtier pas plus gros que 3 pierres de sucre une alimentation 230VAC => 5VCC 1A ???

Question 2) Comment faire pour réduire la puissance à dissiper au niveau de mon LM7808 et de mon LM7809, et ainsi réduire la taille des dissipateurs thermiques ?
(utiliser des ponts diviseurs ?)

Merci

[DAUDET78]

b) LM7805 / TO 220 19V => 5V 1A => dissipateur de 1.7 C°/W
c) LM7808 / TO 220 19V => 8V 1A => dissipateur de 3.6 C°/W

D'où viennent les 1A ?

pour loger dans une boîtier pas plus gros que 3 pierres de sucre une alimentation 230VAC => 5VCC 1A ???

Tu n'as rien remarqué dans ma réponse #5 ? ... une piste : à la fin !

[pouic92]

Bonjour Daudet,

Je reprends le fils de nos échanges :

1) D'ou viennent les 1A en sortie des régulateurs LM78xx ?

J'ai considéré par sécurité les courants maximums délivrables par ces régulateurs, selon les datasheets.
En quoi cela n'est il pas correct ?

2) Alimentation à découpage : J'ai bien cherché dans cette direction pour limiter le problème de dissipation thermique des régulateurs linéaires, mais ce que j'ai pu lire sur les alimentations à découpage m'a un peu découragé : Difficultés de mise en oeuvre, bruits dans le signal de sortie ... etc.

Malgré tout j'ai continué à chercher et j'ai trouvé ceci : http://www.conrad.fr/ce/fr/product/1...Conrad-W78-9V0

C'est un module régulateur à découpage ... qui ne nécessite (donc) pas de dissipateur.

Je propose de l'insérer comme suit dans mon schéma (en U2 au centre) :


Cela te semble t-il une bonne option et un bon schéma ?

Merci

[DAUDET78]

En quoi cela n'est il pas correct ?

Pour le calcul de la puissance dissipée, il faut prendre le courant réel consommé par la charge

Difficultés de mise en oeuvre, bruits dans le signal de sortie ... etc.

C'est vrai, mais tu as des modules tout fait (comme celui que tu as trouvé). Quand au bruit, tout dépend de ca que tu alimentes. Si c'est de la logique, tu n'en a rien à secoué ! Si c'est un ampli de microscope à effet tunnel ... faut réfléchir !

[pouic92]

Re bonjour,

Après avoir finalisé l'alimentation (un très grand merci à Daudet pour ses précieux conseils), je poursuis la conception de mon petit système d'alarme à base d'Arduino :

Le shema ci dessous présente le cablage d'un capteur REED pour détecter l'ouverture d'une porte :




- Le capteur REED dispose d'un inverseur (3 files). La jonction 1-2 est établie lorsque l'aimant est proche du capteur. Dans le cas contraire c'est la jonction 1-3 qui est établie.
- P6 et P7 sont respectivement la masse et le +5V qui alimentent ma carte Arduino
- P8 est l'entrée logique ARDUINO qui capte le signal d'ouverture de la porte fourni par le capteur REED (file n°3). Lorsque l'aiment est présent > cette entrée est reliée à la masse. Lorsque l'aiment est éloigné, cette entrée est relié au +5V.

C1 et R2 forment un "petit" anti-rebond pour le capteur REED.

Est-ce correct ?
Je ne suis pas certain que mon anti-rebond soit idéal ou même génant : fait il ajouter un NE555 obligatoirement ? Puis je satisfaire d'un anti rebond logiciel ?

Merci !

[DAUDET78]

Faut pas faire ça . Je te répond plus tard .

[DAUDET78]

Tu mets un câble 2 conducteurs (de préférence blindé) sur les broches 1 et 2 de ton Reed.
Tu branches ça sur P8 P6
Tu mets une résistance de 4,7K entre P7 et P8

• Si ta porte est fermée, tu as 0V en entrée du µC
• Si ta porte est ouverte, tu as 5V en entrée du µC

Quels sont les problèmes possibles :

• Une surtension importante sur le fil qui arrive sur P8 peut cramer le µC : mettre une 10K en série avec P8 ( l'entrée peut alors supporter 100V !)
• Un parasite fait une fausse alarme : Faire plusieurs tests soft ou mettre un condensateur de 10µF entre P8 et P6
• Un voleur court-circuite le câble

Dans ce dernier cas, on peut mettre une résistance de 4,7K cachée dans le capteur

• On lit 2,5V , c'est fermé
• On lit 5V , c'est ouvert
• On lit 0V , c'est truandé !

[pouic92]

Bonjour Daudet,

J'ai pris en compte tes remarques, voici le nouveau schéma :



(Désolé pour la qualité de l'image)

Cependant, je me pose quelques questions et je veux tout comprendre :

1) Qu'est ce qui peut provoquer la surtension sur P8 ?
2) Ou mettre la resistance de 10K pour protégrer de cette surtension par rapport au condo de 10uF ou à la résistance de 4.7K ?
3) Prévention du court circuitage du fil Reed (...peu probable compte tenu de la configuration de l'installation physique..) : Ou mettre la résistance de 10K ?

Merci

[DAUDET78]

Mode logique :
Tu ne mets pas R1
Mode analogique :
Tu mets R1

Une surtension sur l'entrée peut arriver :

• Tu branches ton capteur et tu es chargé électrostatiquement
• Une induction sur le fil du capteur

[Kube34]

Bonjour,

désolé du déterrage mais malgré mes recherche j'ai toujours un doute. J'ai un problème similaire : je voudrais secourir mon alimentation de l'arduino en cas de coupure de courant, j'ai fait le montage suivant :
Nouveau document 2018-10-30 15.01.00_1.jpg

qui semble fonctionner (mon arduino continue de tourner même lorsque je coupe le 9 V) mais je n'arrive pas à vérifier qu'aucun courant n'est tiré de la batterie, je sais que théoriquement le 9V "l'emporte" mais j'ai un doute.

J'hésite également avec le montage suivant qui me permettrais je crois de recharger en permanence la batterie ( maintenir un "courant de charge" ), mais je doute de l'utilité de la diode (le transfo du 120 AC -> 9 DC en contient une non ?) et ne sais pas comment calculer la résistance à appliquer :
Nouveau document 2018-10-30 15.01.00_2.jpg

pour info ma batterie est composée de deux batteries en série avec les caractéristiques suivantes :
Nominal Voltage : 3.6V
Nominal Capacity : 630 mAh
Trickle Charge : 0.02 - 0.05C
Internal impedance <150 mOhm

Merci d'avance !

[Kube34]

Pour R j'aurais fait simplement (trop?) : R = (9V-7.2V)/(0.02 * 2 * 630 mAh) = 284 Ohm

Mais je ne sais pas comment calculer l'impact des diodes (j'utilise des 1N4001, résistance négligeable ?)

[Kube34]

Erratum, cela ferait 71 Ohm ou 28 Ohm si on prend 0.05 C