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"Isoler" un signal PWM



  1. #1
    kilooli

    "Isoler" un signal PWM


    ------

    Bonjour,

    je suis face à un souci technique et j'aurais besoin de quelques conseils avisés.

    Je possède une petite fraiseuse numérique dont la broche (le moteur-brushless- qui tient l'outil coupant) est piloté en vitesse par un variateur de fréquence.
    Ce variateur de fréquence accepte en entrée un PMW de 0 à 5 V (fréquence inconnue, mais à priori de 500 à 2KHz ,de ce que j'ai pu glaner ça ou là)

    Je pilote la machine avec mon PC grâce à un logiciel dédié (Mach3 pour ne pas le nommer) communiquant avec elle par le port parallèle.
    Ce logiciel peut fournir un signal PWM 0-5V par ledit port.

    Je souhaite "isoler" le PWM issu du port parallèle de la commande du variateur de fréquence, pour protéger le PC.(Dans le variateur, on est en présence de 36 V sous 8A !)

    J'ai pensé à utiliser un optocoupleur:
    -avec, côté signal, la LED émettrice qui serait pilotée par le PWM (via résistance de 200 Ohms) .
    -côté "puissance" , du 5V passerait au travers du phototransitor pour régénérer un PWM identique à l'étage du signal (Avec les 5V et 0V non communs entre les 2 évidemment)

    Voilà le schéma réalisé sur un simulateur.
    OPTO-PWM.png

    Je l'ai réalisé en vrai, ça a marché un moment(1 heure environ, sans encombres) , et puis ça m'a crâmé mon variateur de fréquence (.!!!!)
    Il s'est arrêté d'un coup en plein fonctionnement avec ce PWM "isolé".

    Je ne sais pas si ça a un rapport , mais malheureusement, je pense que oui.Mais je ne vois pas du tout pourquoi.

    Ai-je oublié quelque chose, car je dois racheter un variateur , et au prix de la bestiole, je préfère avoir des avis avant de récidiver.

    Merci

    -----

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  3. #2
    gienas

    Re : "Isoler" un signal PWM

    Bonsoir kilooli et tout le groupe

    Citation Envoyé par kilooli Voir le message
    ... Je l'ai réalisé en vrai, ça a marché un moment(1 heure environ, sans encombres) , et puis ça m'a crâmé mon variateur de fréquence (.!!!!) ...
    Il y a beaucoup d'incertitudes dans ton "énoncé", qui ne permet pas de conclure sans se tromper.

    La fonction isolement est bien remplie, mais on ne connaît pas la vitesse de montée des fronts, et je la soupçonne d'être moins bonne que ta source ordinateur. 10kΩ me paraît élevé.

    Es-tu sûr que c'est bien le variateur qui a lâché? N'est-ce pas la sortie ordinateur?

    150Ω est faible, mais si la sortie résiste, pourquoi pas.

    As-tu l'expérience du fonctionnement du même signal (fréquence) que celui de l'ordi, mais sans isolation?

    Si c'est garanti, alors la vitesse de montée ou la "propreté" du signal sont les responsables.

    Si tu as du 5V sur ta sortie, un suiveur logique derrière l'opto assurerait mieux des niveaux et des fronts compatibles.

  4. #3
    DAUDET78

    Re : "Isoler" un signal PWM

    Oui, tirer une dizaine de mA du niveau haut de la sortie LPT, c'est assez gonflé et LPT n'a pas du aimer !
    J'aime pas le Grec

  5. #4
    kilooli

    Re : "Isoler" un signal PWM

    Merci pour vos réponses.

    J'ai oublié de préciser que la liaison n'est pas directe avec le LPT.
    Il y a une carte intermédiaire branchée dessus et qui accepte de délivrer la puissance nécessaire.(jusqu'à 100 mA)

    J'ai aussi fait fonctionner le système sans optocoupleur, avec des 0V communs, et ça allait.

    Actuellement, la carte intermédiaire branchée sur LPT donne bien un signal PWM 0-5V en fonction de la consigne vitesse de broche donnée par le PC (Mach3).
    En sortie de mon optocoupleur-transistor, j'ai aussi le PWM "isolé" 0-5V.

    Mais le variateur ne fonctionne plus du tout (aucune réaction ni d'allumage).

    L'alimentation qui est chargée de lui fournir du courant se met en sécurité. Elle fonctionne bien une fois le variateur déconnecté .
    J'ai essayé d'alimenter le variateur avec mon alim de labo, elle se met en sécurité aussi, comme s'il y avait un court circuit dans le variateur.
    J'ai ouvert la bête, bien regardé, mais rien d'évident à l'intérieur( que du CMS!)

    Tout ça n'a peut être rien à voir avec "mon bricolage", mais j'en doute.

    @gienas :
    "Si c'est garanti, alors la vitesse de montée ou la "propreté" du signal sont les responsables."
    Je pensais que la fréquence était 'de facto' celle du PWM rentrant (?)

    "Si tu as du 5V sur ta sortie, un suiveur logique derrière l'opto assurerait mieux des niveaux et des fronts compatibles. "
    J'ai effectivement 0-5V sur PWMOut (voir schéma), mais j'avoue ne pas savoir ce qu'est un suiveur logique, ni comment cela s'utilise.
    Si tu penses que cela peut m'aider à éviter de frire un nouveau variateur, je suis preneur de tes conseils

    Merci d'avance
    Dernière modification par kilooli ; 31/10/2015 à 22h53.

  6. #5
    DAUDET78

    Re : "Isoler" un signal PWM

    Citation Envoyé par kilooli Voir le message
    Il y a une carte intermédiaire branchée dessus et qui accepte de délivrer la puissance nécessaire.(jusqu'à 100 mA)
    Je déteste qu'on pose une question en cachant la moitié des informations . Pour moi, c'est terminé !
    Quand on va chez le toubib, on se met à poil. Sur un forum, on ne cache rien .
    J'aime pas le Grec

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #6
    romulus123

    Re : "Isoler" un signal PWM

    Bonjour,
    Citation Envoyé par kilooli Voir le message
    Je l'ai réalisé en vrai, ça a marché un moment(1 heure environ, sans encombres) , et puis ça m'a crâmé mon variateur de fréquence (.!!!!)
    Il s'est arrêté d'un coup en plein fonctionnement avec ce PWM "isolé".
    A mon avis, ce n'est pas ton montage qui a grillé le variateur...

    Quelle est la référence du VFD ? Si c'est un machin chinois HuanYang à 130€, 1 heure de fonctionnement c'est déjà pas mal !
    «Tout ce qui est susceptible de mal tourner, tournera nécessairement mal.»

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  10. #7
    antek

    Re : "Isoler" un signal PWM

    Citation Envoyé par kilooli;5387665
    Je pensais que la fréquence était [I
    'de facto' [/I]celle du PWM rentrant (?)
    Oui, mais ne pas confondre fréquence PWM et temps de montée (descente) du signal 0/5V.

  11. #8
    kilooli

    Re : "Isoler" un signal PWM

    Bonjour.

    Le contrôleur est effectivement chinois, comme pas mal de choses aujourd'hui.
    Il fonctionne sans encombres depuis 2 ans quasiment. Mais bon , c'était peut être son heure.

    Je n'avais pas parlé de la carte intermédiaire par souci de clarté et de simplification......
    Loin de moi l'idée de cacher quelque chose.
    Donc pour ne rien "dissimuler" au forum voilà quelques détails supplémentaires:

    L'alimentation 5VDC connectée à l'optocoupleur et au transistor est issue d'une alim puis d'un régulateur 5V+capacités.
    Mon montage réel comporte aussi 2 petit relais 12VDC, pilotés eux aussi par optocoupleurs (section signal/section puissance) , pour suivre le même schéma d'isolation.
    Schéma ci dessous:
    optov2.jpg


    Les seuls points communs entre le circuit des relais et celui du PWM sont:
    -Côté signal, le 0V commun issu de la carte intermédiaire (connectée au LPT)
    -Côté puissance, le 0V des sorties d'émetteurs des optocoupleurs liées entre elles.

    Actuellement donc, ce montage transmet bien le PWM (en PWMOut) et pilote bien mes 2 relais.
    Mais le variateur de fréquence ne répond plus.
    Images attachées Images attachées

  12. #9
    kilooli

    Re : "Isoler" un signal PWM

    J'ai oublié de spécifier (je vais me faire lyncher) que:
    - l'optocoupleur du PWM était un 4N35
    - l'optocoupleur des relais étaient des 4N33 (Darlington)
    Images attachées Images attachées
    Dernière modification par kilooli ; 01/11/2015 à 09h56.

  13. #10
    kilooli

    Re : "Isoler" un signal PWM

    Extrait des datasheets

    OPTOS.OK.jpg

  14. #11
    gienas

    Re : "Isoler" un signal PWM

    Bonjour à tous

    Citation Envoyé par kilooli Voir le message
    ... je vais me faire lyncher) ...
    N'exagérons rien, mais il est sûr que si des informations capitales ne sont pas données, on part forcément sur des fausses pistes.

    Puisque tu as fonctionné longtemps sans ton isolation, on peut supposer que tes commandes issues de l'ordinateur sont parfaitement compatibles avec ton variateur.

    Je crois comprendre qu'à présent rien ne répond, mais c'est normal si c'est détruit. Soit c'est réparable, et il faut le faire, soit ce n'est pas réparable, et il faut changer, et le faire.

    Puisque tu peux tester sans ton isolation, commencer sans elle, pour vérifier.

    Pour remettre l'isolation, maintenant que l'on sait que ce n'est pas côté ordinateur qu'il y a problème, il faut préparer le signal isolé.

    Faute de savoir ce que consomme l'entrée du variateur, il serait judicieux de mettre un étage "intégré" si possible à hystérésis. Ce peut être deux inverseurs en cascade, ce qui rétablit la phase.

  15. #12
    kilooli

    Smile Re : "Isoler" un signal PWM

    Je te remercie de ta tolérance...

    L'idée était de ne pas surcharger le post inutilement et d'être synthétique.

    Mais je me rend compte que tout peut influer sur tout, et que le montage complet est nécessaire pour une appréciation correcte.
    Mea culpa.

    Le variateur est mort, je vais le changer.

    Pour la suite , j'aurais quelques questions:


    - Comment mesurer ce que consomme l'entrée du variateur (quand j'aurais le neuf) ? Et quelles dispositions prendre pour bien adapter la sortie PWM isolée?
    - Pourrais-tu développer:
    mettre un étage "intégré" si possible à hystérésis. Ce peut être deux inverseurs en cascade, ce qui rétablit la phase.
    Merci
    Dernière modification par kilooli ; 01/11/2015 à 10h57.

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  17. #13
    gienas

    Re : "Isoler" un signal PWM

    Citation Envoyé par kilooli Voir le message
    ... Comment mesurer ce que consomme l'entrée du variateur ...
    Cela ne se mesure pas, cela se "lit" sur la datasheet du produit que fournit le constructeur. C'est ce document dont il faut avoir le lien.

    Aussi, quelle distance y a-t-il entre le PC et le contrôleur? Quelle est la nature des fils d'interconnexions entre tous les composants?

    Les fils jouent le rôle d'antennes et captent tous les parasites dans lesquels ils baignent, ce que des commandes propres n'aiment pas.

  18. #14
    kilooli

    Re : "Isoler" un signal PWM

    Malheureusement la seule documentation que j'ai, en anglais piètrement traduit, est très succincte et ne précise pas cette valeur (ni la fréquence du PWM d'ailleurs).

    Entre le PC et la carte d'interface LPT (ce que j'appelle carte intermédiaire) dans le contrôleur , la connexion se fait avec un câble RJ45 ethernet blindé d' environ 1.5m.
    Ensuite la connectique jusqu'au variateur se fait avec un câble normal 4 fils (pas blindé) sur environ 1 mètre . C'est donc à priori perfectible à ce niveau là.

  19. #15
    kilooli

    Re : "Isoler" un signal PWM

    Bonjour,

    @gienas
    Pourrais-tu me donner un schéma d'AOP monté en suiveur?
    J'ai cherché et ton conseil d'en rajouter un après l'optocoupleur me semble judicieux.

    C'est un composant que je connais très peu.
    Et je ne sais pas quel AOP choisir, ni si je peux l'alimenter simplement avec une alimentation non symétrique (0-5V ou 0-12V)

    Merci d'avance

  20. #16
    gienas

    Re : "Isoler" un signal PWM

    Bonjour à tous

    Citation Envoyé par kilooli Voir le message
    ... Pourrais-tu me donner un schéma d'AOP monté en suiveur? ...
    Non non! Surtout pas AOP. Il s'agit de circuits logiques buffers en logique 5V.

    Comme cela n'existe pas (sauf erreur) en buffer (non inverseur) à hystérésis qui serait une sécurité supplémentaire, ce doit être possible de mettre deux inverseurs à hystérésis en cascade.

    Ces bêtes doivent exister à raison de six par boîtier. Pour améliorer la sortance, il doit être possible de mettre trois ensembles en parallèle pour ne pas laisser d'entrée en l'air.

    Il existe aussi des portes nand à deux entrées à quatre opérateurs. En reliant chaque groupe de deux entrées, cela réalise quatre inverseurs, qui permettrait de mettre deux groupes en parallèle.

    De mémoire, les terminaisons des immatriculations devraient être 13 ou 132.




    Série LS ou même CMOS devraient coller.

    Bien découpler les alimentations à faire au plus court.


    Edit: voir

    https://www.google.fr/search?site=&s...igger+inverter
    Dernière modification par gienas ; 02/11/2015 à 13h05.

  21. #17
    kilooli

    Re : "Isoler" un signal PWM

    Ahhh !
    J'avais cru comprendre qu'un AOP en suiveur servait à bien harmoniser la charge entre un émetteur et un récepteur, grace à ses impédances d'entrée et sortie (comme un buffer en quelque sorte).

    Bon je vais chercher du côté de ce que tu m'indiques.
    Mais du coup le montage que tu préconises aurait quelle fonction exactement ?

    Merci de ta patience

  22. #18
    gienas

    Re : "Isoler" un signal PWM

    Citation Envoyé par kilooli Voir le message
    ... Mais du coup le montage que tu préconises aurait quelle fonction exactement ? ...
    Un buffer, en vrai, ça ne "sert à rien". Il rend, en sortie, ce qu'il reçoit en entrée, avec, le plus souvent, un peu plus de punch.

    Là, je spécule sur le fait que le signal supposé logique en entrée, n'est pas conforme aux standards de la logique, en particulier les fronts, puisque le "générateur" de ce signal est analogique (le phototransistor et sa sortie). Quand on a ce problème au sein de structures, on utilise des triggers de Schmitt, dont la sortie n'a que deux états (0 et 1 ou bas et haut), et passe d'un état à l'autre dans des temps garantis conformes aux standards.

    Comme les buffers à hystérésis n'existent pas (au catalogue), on obtient un équivalent logique en mettant deux inverseurs en cascade.

    En inversant un signal inversé, on retombe sur ses pattes. Cela apporte un très léger retard, qui se chiffre en ns, et qui ne devrait pas gêner ton application.

    Bien entendu, tout cela reste hypothétique. Si, malgré ces précautions prises, l'incident se renouvelle, c'est que le problème était dû à autre chose,, comme un problème thermique sur les semi conducteurs. As-tu déjà surveillé la température des radiateurs lors de longues séquences d'usinage?

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  24. #19
    kilooli

    Re : "Isoler" un signal PWM

    OK.

    Si j'ai bien compris on recrèe un vrai signal logique à partir d'un signal analogique (un peu altéré) issu de l'optocoupleur.
    Magré tout, ça a marché un moment, même si le signal n'était pas parfait. C'est curieux non ?

    Peut-être y avait-il un autre moyen de créer mon isolation, un composant logique-logique qui copierait exactement le signal sans le déformer ?

    Bon quoiqu'il en soit, mon VFD a des sécurités thermiques (sonde température/ventilo etc...) qui ne se sont jamais déclenchées.
    La panne est apparue sur une utilisation de 2 mn, brutalement .

    En ce qui concerne la puissance de signal emis par l'opto (PWM out) et la puissance nécessaire à l'entrée PWM du VFD (que je ne connait pas) , comment puis-je la trouver empiriquement?
    En modifiant la valeur des 2 resistances de 10K reliées au +5V ?
    En partant de valeurs de résistances plus élevées que je baisse graduellement et et dès que le signal passe, je m'arrête ?
    Dernière modification par kilooli ; 02/11/2015 à 18h09.

  25. #20
    kilooli

    Re : "Isoler" un signal PWM

    Gienas, penses-tu que ceci pourrait convenir.?

    Je cascade 2 portes inverseuses (sortie de l'une sur entrée de l'autre), c'est ça ?

    74LS14.jpg
    Images attachées Images attachées

  26. #21
    kilooli

    Re : "Isoler" un signal PWM

    Bonjour,

    Gienas, si tu peux encore me donner un conseil:

    J'ai "autopsié" le cadavre de mon VFD et j'ai vu que les entrées étaient reliées à des optocoupleurs (TLP785).
    Le signal PWM à fournir , de 0 à 5V, attaque la LED du TLP785 via une résistance de 470 Ohms.
    D'après la datasheet du TLP785, il faut un courant de 10mA pour activer la LED émettrice.

    La question est : Je me débrouille pour que PWM Out fasse au moins 10 mA(d'ou ta reflexion que la valeur
    de 10K pour mes résistances était un peu élevé) ?
    A priori entre 500 Ohms et 1K devrait suffire ?

    Je mettrai quand même le double inverseur , mais vu que ça repart dans un opto à l'arrivée, je me demande si c'est utile.


    Merci.

  27. #22
    gienas

    Re : "Isoler" un signal PWM

    Bonsoir à tous

    Citation Envoyé par kilooli Voir le message
    ... J'ai "autopsié" le cadavre de mon VFD et j'ai vu que les entrées étaient reliées à des optocoupleurs (TLP785).
    Le signal PWM à fournir , de 0 à 5V, attaque la LED du TLP785 via une résistance de 470 Ohms.
    D'après la datasheet du TLP785, il faut un courant de 10mA pour activer la LED émettrice ...

    Je crains de ne pas pouvoir donner le moindre conseil, faute d'informations précises.

    Je découvre que tu entres sur optocoupleur. Mais alors à quoi servent-ils? Je soupçonne qu'ils sont là, justement, pour isoler galvaniquement. Dans ces conditions, pourquoi vouloir encore une fois, isoler un circuit déjà isolé?

    Ce n'est pas tout.

    Si le courant d'entrée devait être de 10 mA, comment ta "liaison directe" du début a-t-elle pu fonctionner? Et que comportait-elle au juste?

    Ce n'est pas tout.

    L'adaptateur que tu as fait, qui a fonctionné une heure, sortait par sa pull-up de 10kΩ sur 5 V. Comment cela a-t-il pu délivrer le courant requis, puisqu'il s'avère à présent qu'il en fallait.

    Je pense que tu comprends, à présent que des réponses précises et garanties, ne peuvent se faire qu'en connaissance de toutes les caractéristiques.

  28. #23
    kilooli

    Re : "Isoler" un signal PWM

    Bonjour,

    je te remercie pour ta réponse.

    Je ne savais pas ce qu'il y avait dans le VFD avant de le fiche en l'air.(les opto en entrée , en l'occurrence).
    Vu cela effectivement, les choses se présentent différemment, mon montage ne sert pas à grand-chose.......L'isolation est déjà présente en effet....
    Tout ça pour ça, mais on en apprend tous les jours.

  29. #24
    polo974

    Re : "Isoler" un signal PWM

    R2 trop élevée, donc temps de remontée élevé, donc le mos de sortie devait traîner trop longtemps dans la zone de transition et à force de transpirer, il a fini par mourir...

    Un trigger de schmitt avec une bonne sortance après l'opto n'aurait pas fait de mal...

    Mais, comme ça, juste pour rire, je ne confierais jamais la génération d'un pwm à un pc un peu moderne (quel que soit l'os) because la SMI (System Management Interrupt)...
    Daudet, tu vas nous manquer...

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