Gpio 3.3 -> 5v

[invitef64b2463]

Bonjour,

Je me lance un peu d'en l'électronique car j'aimerais bien me créer un source de musique dématérialisée avec un raspberry Pi.

Je voudrais commander mon amplificateur NAD C325BEE en utilisant le port GPIO d'un raspberry PI.

Mon ampli dispose d'un connecteur d'entrée IR en mini-jack utilisant le codage NEC. La pointe porte le signal et le manchon est à la masse. Le niveau de signal est 5V. Le signal peut être modulé avec un porteuse de 38 kHz ou peut être non modulé. Pour les signaux non modulés, le signal peut être normalement faible avec des impulsions positives ou normalement élevé avec des impulsions négatives. L'impédance de cette entrée est > 10 kOhm.

J'utilise la librairie LIRC pour envoyé le signal.

Mon problème est que le GPIO du raspberry a une tension de sortie de 3,3 V et non de 5V. Le signal étant trop faible l'ampli reçoit correctement l'information que 50% du temps.

J'ai voulu donc utiliser un transistor pour faire cette correction. Pourriez-vous confirmer mon montage ?



Pour calculer la résistance j'ai fais le raisonnement suivant : pour que le transistor fonctionne en saturation il faut que Vbe soit > 0,6. Donc Vr = Vgpio - Vbe = 3,3 - 0,6 > 2,7 V

Je me suis dis que je voulais au max que mon ampli reçoive Ic = 20mA (mais la je n'en ai aucune idée, j'ai pris cette valeur au pif) pour pas le griller.

Ib = Ic / Hfe

D'après le datasheet le gain Hfe varie énormément en fonction de la température et du courant Ic. Je prend 200 mais un peu au pif.

Donc R = U / (Ic / Hfe) = 2,7 / (20e-3 / 200) = 27 kOhms.

En gros je suis un peu perdu. Comment puis-je savoir quel Hfe je vais avoir ? Comment je choisis Ic ?

De plus dans cette configuration je suis un peu embêté qu'il y ait toujours le 5V du Raspberry qui traine car j'ai peur de faire un court-circuit par exemple en faisant toucher le jack et le boitier.

Merci par avance de vos réponses.
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[invitee05a3fcc]

J'ai voulu donc utiliser un transistor pour faire cette correction. Pourriez-vous confirmer mon montage ?

Ton 2N2222 met en court-circuit ton 5V !

D'après le datasheet le gain Hfe varie énormément en fonction de la température et du courant Ic.

En saturation, le gain du 2N2222 est de 10 (voir la datasheet)

[invitef64b2463]

Salut,

Ton 2N2222 met en court-circuit ton 5V !

Je ne veux pas faire chuter la tension aux bornes du jack. Je peux mettre une résistance à l'émetteur pour corriger cela ?

En saturation, le gain du 2N2222 est de 10 (voir la datasheet)

J'ai beau regarder le datasheet (https://www.onsemi.com/pub/Collateral/P2N2222A-D.PDF) je ne vois pas cette valeur. Peux-tu m'indiquer ou est elle pour que je puisse la retrouver sur les autres datasheets ?

Merci

[invitee05a3fcc]

J'ai beau regarder le datasheet (https://www.onsemi.com/pub/Collateral/P2N2222A-D.PDF) je ne vois pas cette valeur. Peux-tu m'indiquer ou est elle pour que je puisse la retrouver sur les autres datasheets ?

Je ne veux pas faire chuter la tension aux bornes du jack. Je peux mettre une résistance à l'émetteur pour corriger cela ?
Mon ampli dispose d'un connecteur d'entrée IR en mini-jack utilisant le codage NEC

Je ne connais pas la norme de ce type d'entrée

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitef64b2463]

Quand j'ai contacté NAD il m'ont répondu :

Mon ampli dispose d'un connecteur d'entrée IR en mini-jack utilisant le codage NEC. La pointe porte le signal et le manchon est à la masse. Le niveau de signal est 5V. Le signal peut être modulé avec un porteuse de 38 kHz ou peut être non modulé. Pour les signaux non modulés, le signal peut être normalement faible avec des impulsions positives ou normalement élevé avec des impulsions négatives. L'impédance de cette entrée est > 10 kOhm.

C'est cette norme que je dois respecter.


Merci pour l'explication du gain en saturation j'ai maitenant compris. Je m'attendais à trouver un paramètre du style Hfe_sat ou Hfe*

[invitee05a3fcc]

Quand j'ai contacté NAD il m'ont répondu :
C'est cette norme que je dois respecter.

Donc, a priori, c'est du 0/5V . Donc pas besoin de 20mA . Tu mets une résistance de PullUP de 1K dans le collecteur du transistor et une résistance de base en série de 10K avec la sortie du µC

[invitef64b2463]

Donc, a priori, c'est du 0/5V . Donc pas besoin de 20mA . Tu mets une résistance de PullUP de 1K dans le collecteur du transistor et une résistance de base en série de 10K avec la sortie du µC

Désolé mais je n'ai pas bien compris. µC est l'abréviation pour transistor ?

Voici le nouveau schéma :

[invitef64b2463]

µC est l'abréviation pour micro contrôleur

[invitef64b2463]

Cette fois je crois que j'ai compris. Il me semble qu'avec le transistor que j'ai et si je met une resistance de 10k à la base je ne serais pas en saturation donc cela ne marchera pas.

Je vais récapituler pour voir si j'ai bien compris.

Voici le schéma du montage :



Avec E1 l'alimentation à 5V, E2 le port GPIO soit OV soit 3,3V. V1 la sortie IR input.

R1 est la résistance de PullUp pour éviter que le transistor mette en court-circuit E1 quand il sature. (De plus elle permet aussi d'éviter que si le jack touche le boitier en métal cela fasse le même court-circuit).

1) On choisie R1 pour que Ic ne soit pas grand.

Si on prends R1 = 1kOhm.
=> Ic = E1/R1 = 5/1e3 = 5 mA.

2) On doit trouver R2 pour que le transistor soit en régime de saturation.

Pour cela il faut que V_BE > 0.6 (cf datasheet)

Ce transistor à un gain Hfe de 10 quand il est en saturation. (Cf datasheet chercher V_CE_sat et calculer Ib / Ic ici 15/150).

=> V_R2 < E2 - V_BE_sat

R2 < ( E2 - V_BE_sat ) / ( Ic / Hfe_sat )

R2 < (3.3 - 0.6) / (5e-3 / 10)

R2 < 5.4 kOhm

J'ai réalisé une simulation à l'aide du logiciel Solve Elec (d'ailleur j'ai bien galéré à en trouver un gratuit et fonctionnel) sous mac est cela semble OK.

Merci

[invitee05a3fcc]

Il me semble qu'avec le transistor que j'ai et si je met une resistance de 10k à la base je ne serais pas en saturation donc cela ne marchera pas.

Effectivement , j'ai calculé mentalement avec une commande à 5V !
Par contre, si l'entrée de ton machin IRinput fait 10K, la tension de commande sera de 0,3V/4,5V . Je ne pense pas que ça devrait le gêner .

PS : La phase de ton signal est inversé par le montage

[invitef64b2463]

Je viens de tester et cela ne fonctionne pas l'ampli ne reçoit pas les données. Je ne sais pas si c'est les tensions 0,3V/4,5V ou l'inversion de phase ou les parasites, le transistor pas assez rapide.

Je vais re-tester en mettant une LED infrarouge avec ce montage en changeant bien sur la valeur des résistances.

Merci.

[invitee05a3fcc]

le transistor pas assez rapide.

Le montage passe à l'aise le 100Khz

Je vais re-tester en mettant une LED infrarouge avec ce montage en changeant bien sur la valeur des résistances.

Donc la LED en série avec 170 ohm. Résistance de base 1K

As tu la possibilité d'inverser, par soft, la phase du signal de commande?
As tu un oscilloscope ?

[invitef64b2463]

Bonjour,

Donc la LED en série avec 170 ohm. Résistance de base 1K

J'ai testé avec ce montage => Cela fonctionne.

De plus j'ai re-testé en branchant directement la GPIO à l'IR INPUT cela fonctionne aléatoirement. Je pense que le 0-3.3V n'est pas super bien interprété.

Puis J'ai trouvé comment inverser la phase du signal par soft.

Pour info sur la rapsberry pi il faut ajouter invert=1 dans le fichier /boot/config.txt dans la section LIRC : 
#LIRC
dtoverlay=lirc-rpi,gpio_out_pin=4,gpio_in_pin=26,invert=1

En gardant la connexion directe entre l'IR INPUT et le GPIO j'active l'inversion et cela ne marche plus du tout. Ce qui confirme que l'inversion du signal par le soft fonctionne.

Du coup je re fais le montage avec le transistor et l'inversion du signal => Cela ne fonctionne pas.

Bon je tente une dernière chose je me dis qu'en fait la courant du collecteur est trop faible. Donc je prends une résistance de pullup à 147 Ohm et la résistance de base à 500Ohm. => Cela fonctionne enfin.

Par contre je n'aime pas trop ce montage car en activant l'inversion, le GPIO est à 3.3 V quasi en permanence
=> Ic = 34mA => Donc la résistance de pullup dissipe 170mW en permanence.
=> Ib = 5,4mA => Donc la résistance sur la basse dissipe 14mW.

Ptot > 180 mW. Ca fait beaucoup pour un état de veille non ?

PS : Je n'ai pas d'oscilloscope.

[invitef64b2463]

J'ai trouvé le schéma interne de la connexion IR IN de l'ampli.



Peut-être que cela peut aider ?

[invitef64b2463]

Avec le datasheet de l'ir input je comprends pourquoi cela ne fonctionnais pas.

Un peu de calcul :



On cherche à savoir le courant minimal qui doit rentrer dans IR Input (IRIN sur le schéma) pour que le transistor T1 soit en mode saturé.

i_irinput = i_1 + i_2

i_1 = U/R1 = 5 / 330 = 15 mA

Pour que le T1 soit saturé il faut que U_IRIN - U_R2 - U_R3 < 0.6
On note U_eq = U_R2 + U_R3
U_eq = Req * i_2

i_2 > ( U_IRIN - 0.6 ) / ( R_2 + R_3)
i_2 > ( 5 - 0.6 ) / ( 10e3 + 10e3)
i_2 > 0.22mA

donc
i_irinput > 0.22 + 15
i_irinput > 16mA

Du coup pour mon montage j'ai besoin que la résistance de pullup soit de 312Ohm et que la résistance de base soit max 1,68kOhm.

[invitef64b2463]

Bonjour tout le monde,

Je n'aime pas trop cette idée de consommer 80mW en permanence.

Auriez-vous d'autres suggestions de montage ?
Je me demandais si je ne pouvais pas plutôt remplacer le transistor par un AOP en régime non linéaire. Mais dans ce cas je ne sais pas comment obtenir en sortie une plage de tension de 0-5V à la place de -5/5V.

[Antoane]

Bonjour,

J'ai réalisé une simulation à l'aide du logiciel Solve Elec (d'ailleur j'ai bien galéré à en trouver un gratuit et fonctionnel) sous mac est cela semble OK.

Tu peux tester LTSpice : http://www.linear.com/designtools/software/
Gratuit, performant et très utilisé (donc avec une bonne communauté en support).

Je me demandais si je ne pouvais pas plutôt remplacer le transistor par un AOP en régime non linéaire. Mais dans ce cas je ne sais pas comment obtenir en sortie une plage de tension de 0-5V à la place de -5/5V.

Éventuellement. Ou plutôt un comparateur, qui sont en pratique plus adaptés que les AOP au fonctionnement en régime non linéaire. Le calule des tension de sortie n'est pas une difficulté : il suffit d'alimenter le composant en 0/5V et de le laisser saturer sur ses tensions d'alimentation.


En PJ un exemple de schéma qui devrait faire l'affaire. Je te laisse le comprendre - indice : tu peux négliger l'impact de R2 et R3.
On pourrait se passer du NPN, ou remplacer le PNP par un NPN, mais c'est plus propre ainsi.

[invitee05a3fcc]

On pourrait se passer du NPN,

non, si la commande est en 0/3,3V

[Antoane]

Faut bien calculer les résistances. Éventuellement mettre une diode.

[invitee05a3fcc]

Faut bien calculer les résistances. Éventuellement mettre une diode.

Du bricolage sur la corde raide !

[Antoane]

Tu comprends à présent pourquoi j'ai mis le schéma avec NPN en PJ

[jiherve]

Bonjour
Pour adapter du 3,3v à du 5V en unidirectionnel le petit montage classique utilisant un NMOS TTL compatible montage en gate commune est bien suffisant, un transistor une résistance et c'est tout.
JR

[Antoane]

Bonjour,

En l'occurrence, il faut pouvoir attaquer un montage avec pull-down de 330 Ohm en entrée, d'où le passage par un P-transistor pour éviter d'avoir à employer une trop petite pull-up.

[invitef64b2463]

Waou toutes ces réponses. Merci beaucoup.

Tu peux tester LTSpice : http://www.linear.com/designtools/software/
Gratuit, performant et très utilisé (donc avec une bonne communauté en support).

Je vais le tester.

En PJ un exemple de schéma qui devrait faire l'affaire. Je te laisse le comprendre - indice : tu peux négliger l'impact de R2 et R3.
On pourrait se passer du NPN, ou remplacer le PNP par un NPN, mais c'est plus propre ainsi.
fs111.jpg

Ce weekend j'ai pas le temps de le regarder en détail mais je vais faire tout les calculs pour le comprendre.

Et je vais ensuite essayer de comprendre le débat entre avec/sans NPN et pourquoi dans ce cas mettre une diode.

Merci encore. Je reviens vers vous quand les calculs seront fais et le test aussi.