Longévité d'un circuit électronique (pour automate).

[Teknic]

Bonjour à tous,

je me suis mis en tête de réaliser un automate comme cadeau pour un membre de ma famille. Il se présente sous la forme d'une petite base spatiale tout en LEGO où des figurines s'animent et où des leds clignotent (pour simuler les panneaux d'ordinateur comme dans les vieux films).

L'animation se déclenche simplement en pressant un switch et s'arrête environ au bout d'une minute, l'automate n'est pas fait pour être actif en permanence. Il est enfermé dans une grosse boîte transparente pour être préserver de la poussière en plus d'être déposé dans une vitrine fermée dans une région éloignée de l'air salin.

Comme il s'agit d'un cadeau qui j'espère restera longtemps, je me pose des questions sur la durée de vie des composants: l'automate si il est correctement conservé fonctionnera t'il encore dans 30 ans? Hors je crois savoir que les condensateurs peuvent lâcher au bout de 10 ans...


Les spécificités techniques envisagées:

- Le déclenchement est assuré par un switch momentané. (La durée de l'animation dépend du temps de décharge d'un condensateur)

- L'animation Led est assurée par un chenillard classique. (A base de NE555 , CD4017 et des ULN2803)

- Les figurines sont actionnées par un moteur lego 9V alimenté en 5V (par expérience je sais que la référence que j'utilise possède au moins une durée de vie de 15 ans),

- L'ensemble mécanique est équilibré et réalisé de façon à limiter la puissance nécessaire et les frottements.

- Pour ce qui est de l'alimentation je n'ai pas encore tranché mais l'idéal serait un rechargement d'une batterie par des petits panneaux photovoltaïque intégrés à la construction.


Bref avant d'aller plus en avant dans l'étude j'aimerai avoir vos avis et suggestions pour assurer la longévité de ce projet.
Je suis preneur de toutes vos idées et conseils à propos des composants à éviter, la faisabilité d'une alimentation solaire, etc...

Merci.
-----

[DAUDET78]

je me pose des questions sur la durée de vie des composants: l'automate si il est correctement conservé fonctionnera t'il encore dans 30 ans?

Peu probable ....
Mais un condensateur, ça se remplace ! Pas un circuit intégré exotique ... en arrêt de fabrication .

[Teknic]

Peu probable ....
Mais un condensateur, ça se remplace ! Pas un circuit intégré exotique ... en arrêt de fabrication .

Oui c'est ce que j'imaginais et d'ailleurs je n'envisageais pas d'intégrer de microprocesseur (mémoire volatile).
Bon il ne semble pas y avoir de solution pour les condensateurs.

Daudet à ce que tu me dis la seule solution qui me vient alors à l'esprit est la suivante:

- limiter la partie électrique à la simple mise sous tensions du moteur et du circuit de leds.
- assurer la séquence des leds par un automate mécanique qui actionne des switchs.

Comme la machine n'est pas sensée tourner 24h/24h je ne m'inquiète pas trop pour l'usure mécanique.

Ah, un dernier truc! L'utilisation de batteries rechargeables (par le solaire) c'est donc aussi une mauvaise idée?

[f6bes]

Bjr à toi,
Le systéme se mets en service QUE pour une minute ! Soit!
MAIS tout les combiens: un fois par tranche de 5 minutes, 10 minutes, 1/2 heure.....?
Es tu sur que le destinataire du "cadeau" le conservera...30 ans !
Je sais pas , mais j'ai des doutes.
Bonne journée

[A voir en vidéo sur Futura]

[DAUDET78]

Ah, un dernier truc! L'utilisation de batteries rechargeables (par le solaire) c'est donc aussi une mauvaise idée?

Quel est la cause de mourru principale des équipements suivants :

• Visseuse sans fil
• Rasoir sans fil
• Téléphone sans fil
• Tondeuse sans fil

 Cliquez pour afficher

La batterie

[nornand]

j'ai des platines électronique qui tournent depuis 30 ans sans problème et dans un environnement sévère, mais elles sont bien conçues là est le secret de leur longévité.

[Teknic]

Quel est la cause de mourru principale des équipements suivants :

• Visseuse sans fil
• Rasoir sans fil
• Téléphone sans fil
• Tondeuse sans fil

 Cliquez pour afficher

La batterie

Ok, merci au moins c'est clair comme ça.

[Teknic]

Bon, comme je suis un peu têtu et que j'aime explorer toutes les pistes avant de me faire une opinion, je reviens à la charge.

J'ai fait qq recherches sur la durée de vie des condos et ai trouvé cela:
http://www.astuces-pratiques.fr/elec...eurs-chimiques

En gros il conseille de surdimensionner la tension et la température des condensateurs choisis et présente la Loi d'Arrhenius:

L = durée de vie estimée
L0 = durée de vie à température nominale
Tmax = température nominale
Ta = température ambiante

L = Lo x 2^((Tmax -Ta)/10)

On peut trouver des condos 10000heures/125Degré par exemple:
http://www.mouser.fr/Passive-Compone...yj7mpqZ1z0wuod

Et si je fais le calcul avec une température ambiante moyenne de 25 degré au fil de l'année j'obtiens:

10000h x 2^((125°C -25°C)/10) = 10240000 heures soit 1169 ans !

C'est moi qui ai loupé un truc ou bien?

[Teknic]

Et je rajoute aussi que je peux utiliser des condos en parallèle pour limiter la possibilité de panne. Ce n'est pas grave si la fréquence de l'animation Led décroit au fil des années.

[f6bes]

Remoi,
Si UN des condos en PARALLELE est en court circuit total ou partiel, tu n'évites PAS la panne. Il te mets le bazar dans ton montage.
A+

[DAUDET78]

Et je rajoute aussi que je peux utiliser des condos en parallèle pour limiter la possibilité de panne. Ce n'est pas grave si la fréquence de l'animation Led décroit au fil des années.

Avant d'analyser la fiabilité de ton jeu de lumière, faudrait déjà le concevoir !
Tu parles de condensateurs? Il n'est pas évident que tes temporisations soient à base de condensateurs !

[Teknic]

Tu parles de condensateurs? Il n'est pas évident que tes temporisations soient à base de condensateurs !

Euh..je vois mal comment réaliser une clock sans condensateur.

[antek]

Euh..je vois mal comment réaliser une clock sans condensateur.

Effectivement il y a toujours des condensateurs quelque part dans un circuit électronique.
Mais la fonction "temps" n'est pas forcemment basée sur un condensateur, par exemple dans les circuits numériques.

[f6bes]

Euh..je vois mal comment réaliser une clock sans condensateur.

Remoi,
Tu ne connais donc pas toutes les "subtilités" des quartzs...d'horlogerie ( et pas qu'eux) et aussi avec un 4060 on fait
beaucoup de chose en tempo.
Bonne soirée

[DAUDET78]

Euh..je vois mal comment réaliser une clock sans condensateur.

Alors, avant de te poser des questions métaphysiques sur la fiabilité de ton futur machin, commence par faire un cahier des charges et un schéma ....

[Teknic]

Re,

j'attendais justement d'en savoir un peu plus avant de me lancer dans un schéma.

J'ai revu le cahier des charges et ai réduit les fonctionnalités électroniques à l'essentiel: le chenillard.



Utilisation:
- alimentation 5V par transformateur externe (connecteur jack classique)
- sur le dessus on a accès à un simple bouton bistable "On/Off".
- quand l'automate est "On" alors le moteur passe sous tension et le chenillard LED se met en route
- il faut éteindre manuellement l'automate

Ce qui n'apparaît pas sur le schéma:
- l'alimentation 5V externe
- Le switch d'alimentation générale
- le moteur directement relié au switch d'alimentation générale.

Le chenillard:
Pour ce qui est de l'horloge je viens de tester un oscillateur à base de 5 portes inverseuses (4069), ça marche, la fréquence est de 2,6MHz.

Comme dans la solution proposée par f6bes cette fréquence doit être abaissée. Ici 2 x4040 permettent d'abaisser a fréquence d'un rapport de 2^20.

Un ULN2803 (500mA par broche) contrôlent 5 blocs de leds.

Ca commence à vous sembler faisable?

[DAUDET78]

Ce qui n'apparaît pas sur le schéma:
- l'alimentation 5V externe
- Le switch d'alimentation générale
- le moteur directement relié au switch d'alimentation générale.

Je ne voudrais pas te vexer, mais il manque les condensateurs de découplage ....

Un ULN2803 (500mA par broche) contrôlent 5 blocs de leds.

Avec ce courant ... le ULN2803 va mourru rapidement !

Ca commence à vous sembler faisable?

Quelle couleur les LEDs ?

[DAUDET78]

Et cette usine à gaz avec un oscillateur qui utilise 3 circuits intégrés pour rien ..... (bonjour la fiabilité)
De peur de mettre un 0,1µF sur un CD4060 ! Y a de quoi se marrer ....... si ce n'était pas aussi débile .

[Antoane]

Bonjour,

La fréquence d'un "ring oscillator", comme tu utilises, est fortement fonction de la température (de l'ordre de -0.4%/K https://webmail.ens-cachan.fr/imp/vi...088c3859e3bb97, voir plus) et de la tension d'alimentation.
Pourquoi ne pas ajouter le 6e inverseur dans la boucle ?
Tu peux ajouter une résistance en série avec la sortie des inverseurs pour diminuer la fréquence.
Utilise de préférence de 4069B.

Sinon, je suis d'accord avec Daudet sur le principe. Mieux vaudrait un oscillateur fonctionnant directement à BF.



Toutes les capa n'ont pas la même fiabilité. Les chimiques sont mauvais, mais les céramiques sont bien meilleurs
http://www.vishay.com/capacitors/tan...lculator-list/
http://www.illinoiscapacitor.com/pdf...rs_general.pdf
http://www.illinoiscapacitor.com/tec...lculators.aspx

Limite le courant dans les led (bien) en deçà de leur fonctionnement nominal (20mA).

Un peu de litterature : http://fides-reliability.org/files/U...09_Ed_A_FR.pdf
Les soudures ont une "mauvaise" fiabilité, les boitiers des composants peuvent apporter plus de problèmes que la puce elle-même.


Au pire, il y a toujours moyen d'ajouter de la redondance, mais cela demande un peu de calculs (ou de simulations numériques) et des données sur la fiabilité des composants pour savoir quoi mettre en parallele et en série.

[fabang]

Tu peux considérer l'électronique (quand elle est bien faite) comme la partie la plus fiable. Dans l'ordre en commençant par le plus pourri tu as les batteries, le câblage (si conducteur soumis à mouvement, hyper fréquent en robotique), la mécanique, l'électronique.

[DAUDET78]

Pourquoi ne pas ajouter le 6e inverseur dans la boucle ?

Parce que je crois qu'il faut un nombre impair d'inverseur pour que le "ring" marche ....
Par contre, laisser un inverseur avec l'entrée en l'air, c'est pas bon pour la fiabilité ....vue que c'est ce que cherche notre demandeur.

[Teknic]

Re les collègues,

Je ne voudrais pas te vexer, mais il manque les condensateurs de découplage ....

Oui mais ça c'était pour voir si tu suivais

Avec ce courant ... le ULN2803 va mourru rapidement !

"The ULN2803A device is a high-voltage, high-current Darlington transistor array. The device consists of eight NPN Darlington pairs that feature high-voltage outputs with common-cathode clamp diodes for switching inductive loads. The collector-current rating of each Darlington pair is 500 mA. The Darlington pairs may be connected in parallel for higher current capability."
Je ne compte pas moi-même tirer 500mA sur chaque patte mais seulement environ 7 x 12mA = 84mA

Quelle couleur les LEDs ?

Rouges

Parce que je crois qu'il faut un nombre impair d'inverseur pour que le "ring" marche ....

Exact.

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Toutes les capa n'ont pas la même fiabilité. Les chimiques sont mauvais, mais les céramiques sont bien meilleurs
http://www.vishay.com/capacitors/tan...lculator-list/
http://www.illinoiscapacitor.com/pdf...rs_general.pdf
http://www.illinoiscapacitor.com/tec...lculators.aspx

Ah des infos concrètes! Je n’avais en effet aucune idée de la fiabilité des différentes modèles de condos.

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Merci à tous pour vos réponses, au delà du projet c’est intéressant d’apprendre ces choses.

Par contre vous aller rigoler mais je me suis aperçu que je me prenais la tête pour pas grand chose et que des leds clignotantes toutes faites existaient sur le marché... et à bien y réfléchir ça devrait être suffisant pour simuler des panneaux d’ordinateur rétro. Donc exit le chenillard:
http://www.planeteleds.fr/fr/catalogue/leds-unitaires/leds-standard/leds-clignotantes

Ces leds clignotantes de différentes couleurs sont particulièrement utilisées en modélisme. Leur durée de vie est estimée à 80000 heures, je rappelle que l’automate n’est pas sensé tourner des jours durant. Par contre je ne sais pas quelle technologie ils utilisent et comment le vieillissement opère quand ces leds ne sont pas en fonction.

Parallèlement à tout ça je prends bonne note de l’importance de la qualité des soudures, du câblage…

[annjy]

Bsr,

pour la fiabilité, s'inspirer des technos militaires......

- choix des composants dans la gamme -55/+125
- si possible déverminés
- etc.... (je passe sur le reste.....par exemple, un démarrage de système électronique à - 40°C est un très bon signe. Bon, tout le monde ne sait pas faire du -40, mais un congel domestique fait du -20.....)

le prix n'est peut-être pas le même.....

quant à l'oscillateur avec X inverseurs......c'est du n'importe quoi. ça joue sur les temps de propagation, variables selon les fabricants, la température, et surtout l'évolution des technologies....(sur 30 ans ???????)

un circuit fait pour et qui accepte un quartz ( 4060 ?) sera bien plus fiable.


cdlt,
jy

[DAUDET78]

"The ULN2803A device is a high-voltage, high-current Darlington transistor array. The device consists of eight NPN Darlington pairs that feature high-voltage outputs with common-cathode clamp diodes for switching inductive loads. The collector-current rating of each Darlington pair is 500 mA. The Darlington pairs may be connected in parallel for higher current capability."

Ca, c'est la PUB ....
Il vaut mieux mettre le lien WEB où tu as trouvé la datasheet ... et je t'apprendrais à la lire

Leur durée de vie est estimée à 80000 heures

Tu as lu ça où ?

[Teknic]

Ca, c'est la PUB ....
Il vaut mieux mettre le lien WEB où tu as trouvé la datasheet ... et je t'apprendrais à la lire Tu as lu ça où ?

Un bon lien pour des Leds avec durée de vie:
http://www.planeteleds.fr/fr/catalog...gnotante-5mm-p
Par contre je ne trouve ni datasheet ni doc sur la technologie de ces leds clignotantes

Pour l'ULN2803:
http://www.mouser.com/ds/2/405/uln2803a-556746.pdf

[Teknic]

Bsr,

pour la fiabilité, s'inspirer des technos militaires......

- choix des composants dans la gamme -55/+125
...
...

Merci, c'est très intéressant et concret tout ça.
Je supputais déjà que les composants militaires étaient plus costauds, merci de la confirmation.

Je prends aussi bonne note de ta critique de l'oscillateur à inverseurs.

[DAUDET78]

Pour l'ULN2803:

§7.1 Absolute Maximum Ratings : Au delà de 500mA, il est mourru
§7.5 Vce(sat)= 1,6V pour 350mA

Il dissipe alors 1,6*0,35= 0,56W
La résistance thermique du boitier DIL est de 66.4°/W . Donc cela provoque une augmentation de température de 0,56*66,4= 37°
Donc il n'est pas possible d'utiliser les 8 sorties en même temps à 350mA ( augmentation de la température par rapport à l'ambiante 37*8= 296° !)

Un bon lien pour des Leds avec durée de vie:

Info baratin non crédible ...... Il faudrait un documents de fiabilité du fabricant .

J'ouvre un blog et je dis fiabilité= 150000heures . C'est du pipeau ou j'ai raison ? Tu es vraiment naïf !

[Teknic]

§7.1 Absolute Maximum Ratings : Au delà de 500mA, il est mourru
§7.5 Vce(sat)= 1,6V pour 350mA

Il dissipe alors 1,6*0,35= 0,56W
La résistance thermique du boitier DIL est de 66.4°/W . Donc cela provoque une augmentation de température de 0,56*66,4= 37°
Donc il n'est pas possible d'utiliser les 8 sorties en même temps à 350mA ( augmentation de la température par rapport à l'ambiante 37*8= 296° !)

Ah d'accord ok.

Info baratin non crédible ...... Il faudrait un documents de fiabilité du fabricant .

Tu as raison, j'ai d'ailleurs jeté un coup d'oeil à une petite dizaine de datasheet de leds clignotantes et aucun n'indique de durée de vie.
J'ai demandé un datasheet au "blog" en question en leur expliquant mon cas, on verra s'il me donnent une réponse.


Sinon pour en revenir à une solution Quartz+4060:

Côté Quartz j'ai trouvé ça par exemple ( -55/+125° 3,57MHZ )
http://www.mouser.fr/ProductDetail/E...8vbXlmjdT3s%3d
datasheet: http://www.mouser.com/ds/2/122/hc-49usx-791.pdf

Dans tout les cas, comme je veux une fréquence de clock inférieure à 1Hz il me faudra donc 2 x 4060.
Pour rappel:
- division max avec un seul 4060: /16384
- division max avec 2x 4060: /268435456

Le CD4060BE semble costaud (-55/+125° 3-18V):
http://www.mouser.com/ds/2/405/cd4060b-441607.pdf

[Teknic]

A part que d'après le datasheet 3,5Mhz c'est la limite max de fonctionnement du CD4060 alimenté en 5Volts.
je continu mes investigations.

[DAUDET78]

A part que d'après le datasheet 3,5Mhz c'est la limite max de fonctionnement du CD4060 alimenté en 5Volts.

Un 74HC4060 a une fréquence beaucoup plus haute !
- Ou tu utilises un quartz horloger à 32768 Hz.
- Ou tu utilises un CD4060 avec un circuit RC . Ah zut ! J'oubliai que tu as la phobie irraisonnée des condensateurs ....