[PROTECTIONS]Protéger contre le 230v des entrées signaux

[laroche220]

Bonjour

J'interviens en tant que chef de projet sur un projet où des cartes électroniques sont équipées de
>entrées tout ou rien 24v avec juste en gros une résistance série puis un optocoupleur mais à des vitesses pouvant aller jusqu'à 80kHz
>entrées analogiques 0-10v qui ont une TVS puis un AOP en suiveur avant d'attaquer un pont diviseur.
>ports RS232 qui en gros attaquent directement des MAX232, il y a que des TVS en plus. ou alors en TTL mais ça ne change pas grand chose je pense

Problème : les clients branchent apparemment très souvent du 230v par erreur sur ces entrées et outre le fait que ça fait pchitt avec pleins de soucis de SAV ça me parait bigrement dangereux (feu, choc électrique...)

Je suggère donc de faire en sorte que ces entrées puissent accepter en permanence du 230v sans dommage.
Et là patatra : 4 BE elec que j'interroge et pas un ne voit comment faire avec le classique "c'est pas possible" qui m'a toujours exaspéré ; du coup comme moi non plus je ne vois pas je mets ça au niveau du défi technique communautaire !

Pensez vous qu'il soit possible d'appliquer sans dommage du 230v 50Hz sur ces entrées ? Comment feriez-vous ?

PS : La précision de ces entrées est très relative, si la protection perturbe ou déforme les signaux je doute que ça pose un soucis important.
PS2 : c'est surtout sur la TOR que le problème se présente, puisque les entrées ana ne servent que pour des utilisateurs plus avertis et que l’entrée RS232 a une connectique moins sujette aux erreurs (et qu'en plus j'espère bien convaincre tout le monde de passer ça en USB !).

Merci.
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[invitee05a3fcc]

Problème : les clients branchent apparemment très souvent du 230v par erreur sur ces entrées

Mécaniquement, c'est possible ?

Je ne vois qu'une limitation de tension par Zener (et Thyristor/Triac ?) et un fusible rapide (Polyswitch ?) .
Faudrait avoir le schéma des entrées pour aller plus loin

[laroche220]

Bonjour

Merci

Mécaniquement c'est pas sensé l'être puisque il y a des borniers à vis pour l'alim 230v et des borniers de ce type
http://fr.farnell.com/phoenix-contac...rance%2Fsearch
pour les entrées signaux mais avec un peu de débrouille, aucun bon sens et aucune lecture de doc tout semble possible !

Pour l’entrée TOR je vois
>>en série : une 1N4001 puis une R sur l'anode de la diode de l'opto puis la diode de l'opto. De ce que j'ai compris la 1N4001 sert à protéger la diode de l'opto qui n'est pas très résistante aux inversions de polarités.
>>en parallèle au niveau du connecteur( avant tout le reste) une diode TVS SMBJ33CA http://www.farnell.com/datasheets/20...716.1433849700

Ce que je n'ai pas dit c'est que le signal qu passe est au minimum de plusieurs kHz (si présence du signal). Je découvre ça à l'instant et ça me donne une idée : serait il possible de bloquer le 50Hz du 230v avec un condo en série ou un truc du genre ?

[f6bes]

Bjr à toi,
Pour moi (à moins de tomber sur des illettrés) c'est de mettre BIEN en EVIDENCE que le 230v ne doit pas etre appliquer sur ses entrées !
Si il y a souvent ERREUR de la part des clients, c'est que l'information n'est pas suffisamment EVIDENTE
" verboten 230...No raccording in 230v...Prohibida 230v..Ne pas raccorder du 230v sur cette barette.....et.. Je suppose que des logos et pictogrammes d'interdiction facilment compréhensibles existent aussi.
Bien sur on ne pourra rien faire contre les bourins écervelés.
Bonne journée

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitee05a3fcc]

pour l’entrée TOR je vois

Moi, je ne vois pas ...
- Car je n'ai pas le schéma actuel de ton entrée TOR
- Car je n'ai pas le schéma de ta modification

[laroche220]

Bonjour

Oui mais
1) la bêtise humaine semble impressionnante, je n'aurais pas cru à ce point...
2) Il n'est pas question de faire de sélection naturelle, s'il est possible de protéger ça simplement je suis preneur.
3) je m'en suis fait un défi personnel, j'ai besoin de savoir si c'est possible et comment !

Une piste :
J'ai rencontré ce matin un monsieur qui m'a dit : "dans les appareils qui lisent la TIC des compteurs d’énergie, ENEDIS(ex ERDDF) impose que l'on puisse appliquer du 230v, c'est peut être une piste mais je ne sais pas comment c'est fait"
et effectivement en cherchant http://www.enedis.fr/sites/default/f...OI-CPT_02E.pdf
ça dit

Les circuits de réception supportent sans destruction la présence permanente sur les bornes d’entrée de télé-information client d’un signal de 230V en 50Hz consécutif à la connexion accidentelle

Et si je comprends comment marche cette TIC ce serait une sinusoïde de 50kHz présente ou pas qui ferait des 0 ou des 1 pour communiquer.
Dans mon ce n'est pas du sinu mais un signal "carré" PWM de max 80kHz (et min je suis pas sur mais autour de quelques kHz à priori), il me semble que ça ressemble un peu et me donne espoir.

Elle aide ma piste ?

[laroche220]

Moi, je ne vois pas ...
- Car je n'ai pas le schéma actuel de ton entrée TOR
- Car je n'ai pas le schéma de ta modification

Je n'ai pas fait de modification
Je pensais que la description du circuit simplissime serait suffisante

Faut que j’accède au pc qui a les plans ou que je trouve de quoi scanner le papier, outch...

[antek]

Dans mon ce n'est pas du sinu mais un signal "carré" PWM de max 80kHz (et min je suis pas sur mais autour de quelques kHz à priori), il me semble que ça ressemble un peu et me donne espoir.

C'est moins simple qu'avec un sinus où on peut se contenter de filtrer.
Il faut que la tension à la fin de la période du PWM soit à une valeur suffisante pour être détectée.

[laroche220]

voici le schéma de l'entrée TOR

[omega.067]

hello
vu la présence de la D52, si tu insère un fusible rapide de faible valeur, entre la borne 1 du connecteur J51 et le fil qui s'y raccorde, ça devrait "limiter" le temps de fusillage du au 230v
bon j'dis ça, j'dis rien hein, c'est juste une idée biscornue comme j'en ai souvent

[invitee05a3fcc]

ta SMBJ33CA sert à rien . En cas de branchement sur une tension de plus de 33V, elle explose !
Fait des essais avec ce schéma:



LVR005N http://fr.farnell.com/littelfuse/lvr...05a/dp/1175831

PS : sans garantie .....

[omega.067]

un fusible de 10mA rapide, ne "fondra" pas avant avant que la diode ne soit vaporisée ??
j'demande,hein on ne sait jamais

[invitee05a3fcc]

un fusible de 10mA rapide,

1/ sous 24VDC, il passe 24mA
2/ Donne moi l'adresse d'un vendeur de fusible 10mA ........

[omega.067]

1/ sous 24VDC, il passe 24mA
2/ Donne moi l'adresse d'un vendeur de fusible 10mA ........

bon, ben un 50mA
un fusible de verre 20x5 des 100mA ça existe, mais j'ai pas cherché si des 50mA existent

[omega.067]

yessss, chez Lextronic, il y en a 20x5 50mA rapides
sinon, l'idée n'est pas si idiote, ???? hein, rassure moi la diode tiendra le temps que le fusible claque ???

[invitee05a3fcc]

sinon, l'idée n'est pas si idiote, ???? hein, rassure moi la diode tiendra le temps que le fusible claque ???

Faut faire le calcul . Mais, si le client est capable de mettre du 230V AC, il n'est pas capable de changer le fusible !
Un polyswitch se réarme après disparition du défaut .

[laroche220]

Un fusible réarmable comme ça coupera le circuit suffisamment vite pour protéger le circuit ?

Et j'ai beau me torde les neuronnes je n'arrive pas à comprendre ce que fait la seconde résistance de 1k

Sinon oui je confirme la diode TVS sert en fonctionnement normal mais quand il y a le 230 elle disparait littéralement (et il n'y a pas qu'elle...)

[laroche220]

Faut faire le calcul . Mais, si le client est capable de mettre du 230V AC, il n'est pas capable de changer le fusible !

Clur ! On pourrait nous accuser d'homicide presque volontaire si on leur demandait ça !

[invitee05a3fcc]

Un fusible réarmable comme ça coupera le circuit suffisamment vite pour protéger le circuit ?

Probablement .... C'est pour ça qu'il faut tester pour valider le schéma.

Et j'ai beau me torde les neuronnes je n'arrive pas à comprendre ce que fait la seconde résistance de 1k

Ca n'a rien à voir avec le 230V . Mais sur un photocoupleur (je ce connais pas le circuit de commande sur J51) , mettre une 1K demande un courant minimum de 1,25mA avant que la LED commence à fonctionner. Cela augmente l'immunité au bruit quasiment gratuitement.
Au fait, pourquoi 20mA ? tu as quoi derrière le phototransistor ?

Sinon oui je confirme la diode TVS sert en fonctionnement normal mais quand il y a le 230 elle disparait littéralement (et il n'y a pas qu'elle...)

Cela , je le disais

ta SMBJ33CA sert à rien . En cas de branchement sur une tension de plus de 33V, elle explose !

R51 et IC51 sont mourrus !
PS pourquoi des résistances à 0,1% ?????

[laroche220]

Personne ne semble très sensible à la question ici mais je vais me faire l'essai chez moi sous peu ne serait ce que pour me coucher moins idiot. Juste un truc qui me turlupine, en supposant que le test soit concluant, comment être sur que je ne suis pas dans le cas que vous nommez des fois "tomber en marche" ?
On est d'accord que si ça marche le truc va "clignoter" ouverture puis re-fermeture = re-defaut= re-ouverture puis re-fermeture=re-defaut=re-ouverture... ?

Je ne sais pas d’où vient le 1k qui donne le 20mA ; pas de note à ce sujet dans le dossier que j'ai. Derrière le phototransitor j'ai une résistance de pull de 4.7k sur un microcontrôleur en 3.3v

Le 0.1% je pense que c'est clairement un grand soin de celui qui a dessiné. Dans la nomenclature je vois 5%...

[laroche220]

la doc du polyswitch a une courbe de temps de réponse graduée en secondes
http://www.farnell.com/datasheets/22...716.1433849700 (page 6)

avec la TVS qui va s’écrouler en quelques ns devant ça a une chance de tenir ?

[invitee05a3fcc]

en supposant que le test soit concluant, comment être sur que je ne suis pas dans le cas que vous nommez des fois "tomber en marche" ?

On joue sur des problèmes thermiques .
- La CTP (LVR005N) va chauffer donc sa résistance va augmenter, le courant va diminuer.
- La VDR (SMBJ33CA) va encaisser une pointe de courant en clampant à 33V
La CTP va t'elle limiter assez tôt le courant avant que la VDR n'explose ? Vous le saurez dans le prochain épisode ....
mais je suis incapable de faire le calcul thermique. Si ça marche, faut faire aussi le test à la température ambiante la plus basse (cas défavorable) une centaine de fois en laissant les composants reprendre un équilibre thermique

On est d'accord que si ça marche le truc va "clignoter" ouverture puis re-fermeture = re-defaut= re-ouverture puis re-fermeture=re-defaut=re-ouverture... ?

Non .
La CTP ayant environ 230V AC a ses bornes présente une résistance d'environ 50K . Donc elle est maintenue en température

Je ne sais pas d’où vient le 1k qui donne le 20mA ; pas de note à ce sujet dans le dossier que j'ai. Derrière le phototransitor j'ai une résistance de pull de 4.7k sur un microcontrôleur en 3.3v

Le SFH6156 a un rapport de transfert de 25% . Avec un tirage de 4,7K, le courant collecteur est de 2,9/4700= 0,617mA . Donc un courant LED de 2,4mA est suffisant. On peut donc passer R51 à 3300 ohm 1/4W

[IC-CD0000]

Bonsoir,
Une idée à creuser : un éclateur à gaz (comme un parafoudre) à mettre entre l'entrée et la terre, il va faire un court-circuit et faire actionner le disjoncteur de l'abonné, bien fait, ça l'apprendra ! (mais est-ce assez rapidement ? c'est à tester), prendre pour une tension inférieure à 230V et un courant max, par exemple ICI, ICI ou LA.
voir utilisation : https://www.youtube.com/watch?v=a38Bn2HCEvw
Bonne soirée

[invitee05a3fcc]

Une idée à creuser :

Pile dans le 1000 !

[Antoane]

Bonsoir,

La CTP choisie ne peut couper que 1 A (table L3 > http://www.farnell.com/datasheets/22...716.1433849700). Il faudra davantage limiter le courant pour ne pas la détruire.
La variation de résistance est très abrupte, de manière à fonctionner autant que possible comme un vrai fusible. Le courant ne décroitra de manière notable qu'une fois que le composant sera déjà "bien" chaud (une centaine de °C) (fig3 : > http://www.pci-card.com/PolySwitch_fundamentals.pdf). Sous 1A (le max), cela prend environ 100 ms.

Une bonne protection peut (devrait) consister à enchainer les étages :
- éclateur à gaz : lent mais robuste ;
- VDR : moins lent mais plus robuste ;
- TVS : rapide mais relativement fragile.

[laroche220]

Capture2.JPG
et en limitant le courant en amont ? puisque le courant dans l'opto peut être baissé.52W dans la résistance, il faut que ça réagisse rapido...



ou alors autre solution
Capture3.JPG
Là je pars du principe que j'ai calculé un filtre passe haut qui coupe à 1KHz (Fc = 1/2Pi*RC) pour couper le 230 50Hz et ne laisser que les trucs au delà de quelques kHz. Mon signal PWM étant me semble il avec une fondamentale de quelques dizaines KHz et toutes les autres harmoniques forcément plus hautes en fréquence... (mais là je fais du surf avec mes compétences !!! ça manque de 0 et de 1 pour moi là)

L'avantage que je verrais à cette seconde solution (si jamais elle peut fonctionner) ce serait une dissipation d'énergie plus faible (quoi que ; comment on calcule la dissipation d'un filtre comme ça ???) car avec ce que l'on discute pour le moment, j'ai peur d'avoir à gérer une importante dissipation d'énergie, ce qui n'est pas à gérer aujourd'hui sur le montage.

[invitee05a3fcc]

La CTP choisie ne peut couper que 1 A

OK, On rajoute une résistance de 1000 ohm 30W en série avec la CTP de ce genre http://www.produktinfo.conrad.com/da...OHM_30W_1_.pdf
Et si mes calculs sont bons, on est dans les clous .
PS : On passe R51 de 3300 à 2200 ohm pour garder le même courant dans la LED avec 24V DC

car avec ce que l'on discute pour le moment, j'ai peur d'avoir à gérer une importante dissipation d'énergie, ce qui n'est pas à gérer aujourd'hui sur le montage.

Non, il n'y a pas de dissipation d'énergie, sauf environ 1W (à la louche) dans la CTP en cas de branchement sur du 230V AC permanent

[laroche220]

Ça fait 3x plus que la puissance actuelle du montage à priori.

Juste pour savoir si je suis à l'ouest ; avec la sol équipée du filtre passe haut suis-je dans le juste coté calcul du filtre ? L’atténuation de 20 ou 30dB sur le 50Hz aurait l'effet que j'imagine ? (a savoir on ne voit plus le 230v après le filtre)

Merci

[IC-CD0000]

Bonjour à tou(te)s,

Pile dans le 1000 !

Ah oui, je ne m’étais pas rendu compte, merci ! mais toute bonne chose a une fin…

…- éclateur à gaz : lent mais robuste

moi je veux bien te croire (dans les docs, je n’ai pas trouvé de temps de réponse), mais les éclateurs sont en général montés en entrée des appareils comme para-surtension. Ça ne protègerait donc … pas grand-chose ?

(et pardon laroche220 de couper ton fil)

[Antoane]

Bonjour,

moi je veux bien te croire (dans les docs, je n’ai pas trouvé de temps de réponse), mais les éclateurs sont en général montés en entrée des appareils comme para-surtension. Ça ne protègerait donc … pas grand-chose ?

Je ne suis pas assez compétant pour répondre
http://m.littelfuse.com/~/media/elec...ation_note.pdf
https://www.onsemi.com/pub/Collateral/AND8229-D.PDF

Juste pour savoir si je suis à l'ouest ; avec la sol équipée du filtre passe haut suis-je dans le juste coté calcul du filtre ? L’atténuation de 20 ou 30dB sur le 50Hz aurait l'effet que j'imagine ? (a savoir on ne voit plus le 230v après le filtre)

Si tu es sûr de ne pas avoir besoin de fonctionner en deçà du kHz, ça devrait convenir, de manière assez élégante.
Il serait cependant préférable de déplacer la diode placée en série avec la led pour la mettre en parallèle avec cette dernière.