Carte 16 relais 5V alimentés en 12V: danger?

[JoshuaSign]

Bonjour à tous,

Je m'adresse à vous pour partager mon analyse concernant une carte 16 relais que je souhaite commander par arduino (ou équivalent).
Ce type de carte (c'est exactement ma carte) : https://ae01.alicdn.com/kf/H826cff4f...577e7d1831.jpg

Avant de me lancer dans un nouveau projet, il m'a semblé utile d'essayer de comprendre le fonctionnement de cette carte.

Selon moi, le principe recherché doit etre simple et sécure.
La carte devrait donc fonctionner comme ceci (dites moi si je me trompe) :
La carte, alimentation indiquée 12V, contient un LM2576 et quelques condos autour plus une self : la partie filtrage et conversion en 5V.
Ce 5V devrait etre utilisé pour la partie photo-transistor des optocoupleurs, les ULN2803APG et les relais 5V.
On devrait ensuite brancher son arduino sur les pin +5V et GND pour alimenter la partie diode des opto et pouvoir commander les sorties 1 à 16 en le reliant à la masse.
Ainsi l'ardiono en passant à l'état haut ou à l'état bas, actionnera la diode de l'opto
et par conséquence la gate du phototransistor,
qui va à sont tour actioner la gate d'un darlington,
faisant ainsi commuter le relais 5V.
Facile ! imho...

OK, je fais quelques tests de continuité, j'étudie les pistes, je branche, je mesure...
Et là hooo surprise, on a du 12V aux bornes des UNL2803... bon d'apres la datasheet c'est encore acceptable.
Mais comme la meme piste alimente les relais, les 16 relais ont 12V à leur bornes... là ça me semble moins acceptable.
(datasheet des relais : https://pdf1.alldatasheet.fr/datashe...5VDC-SL-C.html)
Le LM2576 quand à lui alimente les optocoupleurs des 2 cotés : coté phototransistor et coté photodiode.
Ce 5V arrive sur la pin 5V de l'emplacement ou se branche théoriquement un arduino,
et les pins 1 à 16 de commande des relais ont un potentiel de référence qui est très proche du 12V (à 0.4V près).
Pour faire commuter le relais il suffit de relier la pin 1 au GND et le relais commute, mais sa consomation est àlors de plus de 150mA !
Hors dans la datasheet il est donné pour 80mA (entre 70 et 90mA).

Finalement je constate que les ULN peuvent tout à fait être alimentés en 12V, de ce coté là pas de pb, par contre les relais c'est nettement moins sur.
A mon avis alimenter ces relais en 12V représente un danger réel de surchauffe.... (feu?)

En faisant quelques recherches sur le web j'ai trouvé cette vidéo qui parle de ce problème, mais sur un design de pcb légèrement différent :
https://www.youtube.com/watch?v=mHPqxctmJrs

D'autre part, comme j'ai pu le lire dans un forum, les optocoupleurs ainsi alimentés sont purement décoratifs et ne jouent pas leur rôle pour isoler la partie "commande" de la partie "puissance".
En plus il me semble que les pins 1 à 16 devraient avoir un potentiel de 5V et non 12V, cela pourrait expliquer pourquoi une personne dit avoir cramé l'aduino + la carte relais sur ce forum :
https://forum.arduino.cc/index.php?topic=581696.0

D'autre part, je ne vois pas de diode de "roue libre" (normalement tjs utilisée avec un relais).
Peut etre que les ULN assurent la protection ?
Vu qu'on est sensé alimenter les relais en 5V/80mA et que les ULN acceptent un reverse voltage de 50V/500mA sur les "clamp diodes" ça devrait passer ?
Il est pourtant clairement indiqué dans la datasheet des ULN : "The input and output parasitic diodes cannot be used as clamp diodes"
https://pdf1.alldatasheet.fr/datashe...LN2803APG.html
Votre avis m'interresse sur ce point.

J'ai finalement cherché comment faire pour contourner ce pb de conception.
J'ai trouvé plusieurs modèles qui ressemblement plus ou moins au mien :
- un correct en relais 12V : https://www.ebay.fr/itm/Keyes-12V-16...-/111888467063
- un correct en alim 5V : https://www.gearbest.com/relays/pp_530463.html
- le mien, incorrect relais 5V alimentés en 12V : https://es.aliexpress.com/item/4000415320477.html

Une première solution serait d'alimenter la carte en 5V au lieu de 12V, et voir s'il faut retirer, shunter ou laisser la partie avec le LM2576 :
je ne suis pas sur qu'il fonctionne avec +5V, mais avec +6V il devrait, quid des relais en +6V et des pins de commande/arduino... à tester.
Reste le pb des opto qui semblent totalement inutiles en terme de protection : ça ne me plait pas du tout.

J'envisage de séparer les circuit afin d'alimenter les opto "correctement" coté diode par l'arduino et coté photo-transistor par le LM avec les ULN + relais.
Ci joint, les schémas que j'ai pu trouver sur le net, ils correspondent parfaitement à ma carte.

Merci de me donner vos avis et surtout,
si vous possédez une telle carte,
méfiez vous de sa conception !


Joshua


Bonsoir JoshuaSign et tout le groupe

Pour être conforme à l'épinglé

http://forums.futura-sciences.com/el...ointes-pj.html

l'image pdf a été supprimée. Elle doit être présentée à nouveau, en extension jpg, gif ou png.

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[Qristoff]

Bonsoir,
tes relais sont vraiment marqués 5VDC ? alors là c'est vraiment une faute de gout !
sinon pour le reste, ça semble cohérent.
Il faut juste ne pas utiliser le 5V du connecteur JP2 mais uniquement les entrées et les gnd (je confirme entre parenthèses que les optos ne servent à rien ). L'arduino peut très bien commander les entrées des ULN2803 (erreur dans la référence) et consommera moins. Il faut juste inverser la logique de commande (1=relais fermé, 0=relais ouvert).
Les ULN comportent déjà la diode de roue libre (pin 10)

[JoshuaSign]

tes relais sont vraiment marqués 5VDC ? alors là c'est vraiment une faute de gout !

hooo oui, ce sont bien ceux de la datasheet indiquée ...
les memes qu'ici :
http://wiki.sunfounder.cc/index.php?...V_Relay_Module

Il faut juste ne pas utiliser le 5V du connecteur JP2 mais uniquement les entrées et les gnd (je confirme entre parenthèses que les optos ne servent à rien ).

Effectivement, merci pour cette confirmation.

L'arduino peut très bien commander les entrées des ULN2803 (erreur dans la référence) et consommera moins. Il faut juste inverser la logique de commande (1=relais fermé, 0=relais ouvert).

Je ne vois pas ce que tu veux dire par erreur de ref dans les ULN.
J'ai double check et sur ma carte ce sont bien ceux que j'ai indiqué.
Concernant la logique d'action j'y ai déjà songé, et oui cela consomerait moins de l'inverser.
Mais finalement on peut aussi inverser le branchement des relais et faire en sorte de conduire au repos...
Ce qui est dommage c'est de ne pouvoir utiliser les optos plus efficacement ^^

Les ULN comportent déjà la diode de roue libre (pin 10)

Haaa merci pour cette précision !
Cela simplifie ma tache...

Une question que j'ai oublié de poser : Que signifie "PR" dans le schéma ?
Il me semble que c'est une résistance en parallèle de 1K,
mais les mesures que je prend me donnent parfois 1K ohms et parfois 500 ohms, c'est pas simple de mesurer des cms...

[JoshuaSign]

conformément à la demande du modérateur, voici l'image,
et le lien qui m'a permis d'avoir les pdf biens plus pratiques : https://s3-ap-northeast-1.amazonaws....elay+board.rar



désolé d'avoir omis cette regle !

[A voir en vidéo sur Futura]

[gienas]

... avoir les pdf biens plus pratiques ...

En lisant tout, bien attentivement, il est dit que les pdf sont acceptés pour les documents multipages, alors que les formats images gif, jpg ou png permettent d'être visibles et apparents sans avoir à cliquer sur un lien, tout en ayant, sur le même écran, l'image et le texte.

C'est la conception que nous avons, ici, du côté pratique!

Il y avait deux images qui avaient été supprimées. J'en conclus qu'il en manque une.

Cependant, ces images n'apportent en réalité aucune information exploitable pour répondre à tes questions.

[JoshuaSign]

Aucun problème gienas, je comprend parfaitement les regles.

l'un des 2 pdf était le typon de la pcb en multi calques sur 1 seule page : impossible de faire une image utile, ne fonctionne pas sur le navigateur mais avec Foxit ou un lecteur PDF plus connu
l'autre c'est ce schéma, qui est l'image la plus utile des deux effectivement.

Le lien permettra à ceux qui ont cette carte de pouvoir exploiter pleinement ces documents.

[Pierrre]

il n'y a pas un cavalier qui permet de diriger l'alim des relais soit sur le +5 interne soit sur l'alimentation externe (qui dans ce cas doit etre (V) ?

deja vu sur une carte relais ...

[JoshuaSign]

Non Pierre, aucun cavalier pour configurer cette option sur la carte 16 relais, comme tu peux le voir sur les photos.
On trouve ce cavalier sur le modèle 8 relais, effectivement (j'ai posté le lien en #3)

Pour ce qui est des modifications que je souhaite apporter à cette carte pour la rendre totalement opérationnelle,
voici le 5v existant sur la PCB version fabriquant :

5V montage fabriquant.jpg

En JAUNE : le 5V sorti par le LM
en ORANGE : le feedback (on s'en fiche)

Voici ce que je compte modifier :

5V montage modifié.jpg

En JAUNE : le 5V sorti par le LM
En MAUVE : le 5V venant du JP2 (arduino)
en NOIR : les coupure à faire sur les pistes
entouré par des CERCLES : les jonctions à refaire

J'ai constaté que sur les 8 optos de gauche, les collecteurs des photo-transistors semblent être reliés entre eux sur l'autre face.
J'ai entouré cette partie d'un rectangle.
C'est étonnant, car cela n'a semble-t-il aucun intérêt vu qu'ils sont déjà alimentés sur la face du dessus.
Par chance ça peut simplifier les jonctions à faire : je vérifierai cela après avoir coupé les pistes.

Après avoir coupé la piste d'origine qui alimentait les ULN et les relais en 12V,
il faut connecter le 5V venant du LM à la piste qui va vers les ULN et les relais en se prenant à la sortie de la bobine.

Enfin il reste à connecter les résistances du milieux qui vont vers les photodiodes des 8 optos de droite en faisant une jonction directe à une des pin 5V du JP2.

Voilà !
Tout ceci devrait être correct.
Je vais me laisser un peu de temps et de réflexion avant de réaliser ces modifications.
Dans l'attente de vos retours d'info si vous constatez des bêtises dans ma démarche, n'hésitez pas à me les faire remarquer !

@ bientôt !
Josh_

[Qristoff]

Bonjour,
Pourquoi ne pas démonter le LM et connecter 12V et 5V ensemble. En alimentant évidemment la carte en 5V ensuite. ça évite la chirurgie

[JoshuaSign]

effectivement Qristoff, c'est une possibilité : je pourrais retirer le LM et tout faire en 5V
par contre les optos seraient toujours inutiles.
Dans l'absolu, il est même possible de retirer les optos et de commander directement les ULN.

Au final je me retrouve avec une carte qui, en terme de sécurité, ne me convient pas.

[Qristoff]

Bonjour,

Dans l'absolu, il est même possible de retirer les optos et de commander directement les ULN.

oui mais ils ne gênent pas, autant les laisser.

Au final je me retrouve avec une carte qui, en terme de sécurité, ne me convient pas.

je ne comprends pas ce qui change ?

[JoshuaSign]

le but des optocoupleurs est d'isoler la "section de puissance" (ou se situent les relais donc potentiellement du 230V)
et la "section de commande" (ou tu places un arduino en 5V par exemple)

sans cette isolation par optocoupleur la sécurité est médiocre en cas d'imprévu sur la partie relais par exemple,

comme je l'ai indiqué dans mon post initial, montés comme il le sont actuellement ces optocoupleurs n'isolent pas du tout les 2 sections entre elles
d'où l'opération chirurgicale que j'ai prévue

[Qristoff]

Un relais isole aussi bien (si ce n'est mieux !) qu'un opto coupleur ! Opto + relais, c'est ceinture et bretelles !
L'isolation doit se faire dans la distanciation (c'est un mot à la mode...) entre la zone des contacts relais et les pins de la bobine. Les optos n'apportent rien.

[hbc]

Bonsoir,

Sur le principe il ne faut pas tirer sur les sorties de la carte Arduino, elle est robuste mais a des limites. Donc les opto coupleurs je me méfierais.

Les uln2803 fonctionnent de 5 à 50 v CC (datasheet), en les alimentant en 5 volts, les relais verront 5 volts, par contre la sortie fournissant le 5 volts CC doit pouvoir supporter.

Afin de connecter avec un Arduino le plus simple est la liaison I2C avec 2 pcf8574 ( 2 X 8 transistors de l'uln), c'est économe pour les broches de l'Arduino A4 & A5 seules sont nécessaires, ne pas omettre la masse.Une résistance de rappel est nécessaire sur chaque entrée de l'uln2803 qui est collecteur ouvert, avec 1 k ohm par volt soit 5 k ohm sous 5 volts.

Tout cela est un peu théorique, les relais supporteraient 10 a c'est pas mal, après c'est l'utilisation, par exemple 16 chauffages radiants électriques, ou 16 spots de 100 w....usage continu ou intermittent ?

Cdlt

[DAT44]

Bonjour,

Un relais isole aussi bien (si ce n'est mieux !) qu'un opto coupleur ! Opto + relais, c'est ceinture et bretelles !
L'isolation doit se faire dans la distanciation (c'est un mot à la mode...) entre la zone des contacts relais et les pins de la bobine. Les optos n'apportent rien.

j'ai vu un montage avec quatre relais de ce genre , les quatre relais avait une fuite entre la bobine et les contactes (<1M) , j'ai du remplacer les quatre relais, donc pour moi l'isolation opto+relais n'est pas forcement du luxe ...

[Qristoff]

les quatre relais avait une fuite entre la bobine et les contactes (<1M)

à force d'acheter chez les chi... ça finit par arriver

[DAT44]

Bonjour,

à force d'acheter chez les chi... ça finit par arriver

un truc curieux sur ce relais de puissance, c'est la disposition des pattes, la ou les autres relais essaye de mettre le maximum de distance entre les pattes de la bobine et les pattes des contactes, sur celui-ci, ils ont placer le point commun des contactes entre les deux pattes de la bobine ...?

[JoshuaSign]

Merci à tous pour ces retours d'information.

Un relais isole aussi bien (si ce n'est mieux !) qu'un opto coupleur ! Opto + relais, c'est ceinture et bretelles !

Pour ma part un relais qui joue avec du 230V n'est pas sain au coeur d'un systeme basse tension.
Je préfère isoler cette partie des autres composants, autant que possible.
Quand un relais cède nul ne peut prévoir ce qui arrivera.
On ne le redira jamais assez mais : Faites toujours très très attention quand vous manipulez du 230V !

ils ont placer le point commun des contactes entre les deux pattes de la bobine ...?

Je confirme!
Et même si une distance de 1,5 mm est respectée entre les 2 soudures, je préfère assurer avec l'utilisation des optos.
On peut toujours imaginer qu'un arc puisse se produire sur un courant d'appel trop important au déclenchement du relais,
ou à cause d'un court circuit dans l'élément commandé par le relais.

Il faut savoir qu'à la base je pensais prendre des relais 16A pour etre large, mais je n'ai trouvé que ces 10A.
Je prévois une utilisation en dessous des limites, mais je n'aurais pas beaucoup de marge dans certains cas.
je pense notamment au mix "usage continu ou intermittent" dont parlait hbc.

[Qristoff]

Pour ma part un relais qui joue avec du 230V n'est pas sain au coeur d'un systeme basse tension.
Je préfère isoler cette partie des autres composants, autant que possible.

c'est pas les optos qui empêcheront de retrouver du 230V sur le 12V ou le 5V en cas de défaillance d'un relais ! surtout si tu connectes le 5V à ton Arduibidule ! tout ce joli petit monde va déguster

[JoshuaSign]

et bien justement,
c'est un peu la "question" sous jacente.

Si on imagine que le 230V se retrouve à toucher la commande du relais, ou qu'un arc arrive à se créer entre ces 2 parties,
autrement dit la piste du 12V actuel, le 230V arriverait jusqu'aux ULN,
puis au LM....
de là à dire qu'il passerait au travers du LM il n'y a qu'un pas : j'imagine que ce composant n'est pas prévu pour parer à ce genre de problème

donc potentiellement (si je puis dire),
le LM laisse passer le 230V qui se retrouve sur l'alimentation 12V (qui est une alim à part de l'arduinule) :
elle crame, peut m'importe...

par contre le 230V arrive sur les photo-transistors et là, selon moi, le rôle de l'opto est de l'empêcher de passer "de l'autre coté" ....

bon après, vu la taille des optos ... je n'ai pas les connaissances
je n'ai pas check la datasheet, n'ayant pas le modèle exacte, mais c'est sans doute de la même famille que ça : https://www.componentsinfo.com/pc817...out-datasheet/

j'ose espérer que cela protègerait un minimum...
en tout cas mieux que sans

[DAT44]

Bonjour,
pour ma part, autant j'ai déjà vu les fuites dans un relais (les nombreux arc électriques, finisse par charbonner les contacts et provoque des dépôts métallique), autant je n'ai jamais vu de fuites dans un optocoupleur ...

[Qristoff]

Bonjour,

par contre le 230V arrive sur les photo-transistors et là, selon moi, le rôle de l'opto est de l'empêcher de passer "de l'autre coté" ....

effectivement, j'avais zappé que tu alimentais les diodes des optos avec l'alimentation Arduino, indépendante du 5V relais.
En fait, elle est pourrie cette carte ! autant en refaire une ! avec des bons relais et en supprimant les ULN.

[JoshuaSign]

En fait, elle est pourrie cette carte !

on est bien d'accord !

je reviendrais début mai vous présenter les photos des modifications que j'ai envisagé plus haut.
merci pour vos retours d'infos, ça me rassure dans mon analyse !