Sous-alimentation momentanée d'une Arduino

[Nathex]

Bonjour,

Je rencontre un problème de sous-alimentation momentanée d'une Arduino dans mon projet.
Voici le contexte du projet :

Des panneaux solaires sont connectés à des électrodes plongée dans de l'eau salée afin de réaliser une électrolyse pour potabiliser l'eau.
Une des missions du système électronique est d'inverser la polarité aux bornes des électrodes pour éviter la précipitation de métaux sur celles-ci.
Pour ce faire, j'utilise des relais avec une Arduino pour les piloter.
L'Arduino est alimentée par des panneaux solaires via un buck-boost et le régulateur de tension présent sur la carte Arduino. Le buck-boost permet d'élever la tension venant des panneaux ([0V 7V] [0A 8A ]) jusqu'à 8V puis le régulateur délivre du 5V stable au µc.
Le schéma joint (Circuit.PNG) permet d'avoir une idée rapide sur le fonctionnement général de cette partie de l'électronique.

Quelqu'un d'autre a commencé ce projet avant moi et donc je ne peux pas modifier le circuit à ma guise même si celui-ci comporte de nombreux défauts (ex : utilisation du buck-boost puis du régulateur de tension) je suis ainsi obligé de garder la carte Arduino ainsi que le petit circuit comprenant les relais.

Le problème qui advient est le suivant:
Lorsque l'Arduino alimente les relais (monostables), la polarité est inversée aux bornes des électrodes et la tension d'alimentation de l'Arduino chute brusquement ce qui a pour conséquence d'éteindre l'Arduino. Après un certain temps, la tension est de nouveau suffisante pour réveiller l'Arduino. Ainsi, si initialement, dans le code, l'Arduino doit alimenter les relais, il le fait en se réveillant ce qui a pour conséquence de le ré-éteindre. Ceci provoque des cycles : éveil-alimentations relais --> sous-alimentation Arduino --> extinction Arduino - éveil - alimentation relais,... .

Les graphiques joints illustre ce phénomène (Osc_undershoots.PNG, Osc_electrodes_2.PNG, Osc_electrodes_1.PNG, Osc_Arduino_zoom.PNG)
La charge (électrolyse) est la cause de ce phénomène mais je ne sait pas expliquer pourquoi ni comment le solutionner. Ceci ce vérifie car lorsque j'échange la solution électrolytique par une simple résistance, l'inversion de la polarité ne cause plus de chutes de tension à l'entrée de l'Arduino.
J'ai placé un condensateur en parallèle de la sortie du Buck-Boost pour amortir cet undershoot mais il faut une condensateur de minimum 2000 µF pour bien faire. Or je suppose que c'est un limitant de la durée du circuit (relais actionnée 3x par jour). Et j'aimerais que le système fonctionne pendant minimum 5ans.

Auriez vous d'autres idées que le condensateur pour limiter ces undershoots (tant au niveau électronique qu'au niveau du code) et comment lieriez vous ce phénomène à la présence de la charge ?

Merci d'avance
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[Piefra]

Bjr,

N'aurais tu pas un passage furtif par un court jus du a la non synchro mecanique propre des 2 relais ?

Utilise 1 relais 2p2t au lieu de 2 relais 2p1t
Ou bien separer la commandes des 2 relais et mettre une tempo logicielle

Cdlt

[micapivi]

Bonjour

À mon humble avis,
il faudrait que l'alimentation des bobines relais soit totalement isolée de celle de l'arduino
et que la sortie de l'arduino qui commande l'alimentation des bobines des relais soit isolée par un optocoupleur

[jiherve]

bonsoir
si cela fonctionne avec une resistance présentant la même charge que la cellule d’électrolyse alors la coupable c'est elle!
Je pense qu'à l'inversion celle ci se comporte comme un court circuit car il y a accumulation d'ions sur les électrodes il faut donc dépolariser celle ci, il faudrait donc faire :
pos rien neg rien pos; Ce qui conduit à utiliser deux commandes pour les relais comme ce qu'il est d'usage avec des moteurs dont il ne faut pas changer le sens de rotation sans passer par un "neutre".
bien sur les relais ne sont pas directement pilotés par l'arduino , il y a un transistor pour fournir le courant et une diode de roue libre.
JR

[A voir en vidéo sur Futura]

[micapivi]

Peut-être en mettant un deuxième buck-boost rien que pour alimenter les relais

Et il faudra aussi bien faire attention que le contact NF de ces relais s'ouvre avant que le contact NO ne se ferme,
sinon il y aura un court-circuit de l'alimentation. (si ça se trouve, c'est de là que vient le problème…)

[penthode]

un accu tampon idoine à l'emplacement ad-hoc réglera le problème

[Nathex]

Merci pour toutes ces idées. Je vais essayer d'y répondre.

-Piefra : Oui, il y a bien un petit court-circuit mais celui-ci n'est pas la cause de la chute de tension de l'Arduino car lorsqu'on met une résistance à la place de la charge électrolytique, tout fonctionne bien. Et oui, dans le prochaine version, je prendrai plutôt des relais bistables placés en pont en H ou simplement deux relais inverseurs. C'est un des défauts de cette première version.

-Micopivi : Dans le nouvelle version, je compte en effet scinder le circuit primaire du secondaire en alimentant une atmega sur batterie.

-Jiherve : Merci pour cette idée, je vais essayer d'ajouter une temporisation, ça semble cohérent qu'il y ait un court circuit qui abaisse la tension. Maintenant, je ne comprend toujours pas comment ce court circuit influence l'alimentation de l'Arduino en amont. Sachant qu'aux bornes des électrodes, on voit que le court circuit n'abaisse pas la tension pendant un temps aussi significatif que la baisse de tension à la sortie du buck-boost. !les tests à l'oscillo n'ont pas été réalisés avec les panneaux solaires (je viens de Belgique...) mais avec une alimentation à découplage, je ne sais pas si cela peut changer quelque chose mais à défaut de beau temps, je cherche d'autres solutions. Je vais vérifier cela en faisant des tests à l'oscillo sur l'entrée du buck-boost pour voir si même l'alimentation est impacté par le changement de polarités

Penthode : Je n'ai pas beaucoup d'expérience en électronique mais mon premier réflexe était de ne pas céder aux capas pour résoudre ce problème au vu de leur durée de vie et de la nécessité d'avoir au moins 2000µF. Mais si vous connaissez d'autre accus qui ont une meilleur durée de vie, n'hésitez pas, j'avoue que je ne connais pas les autres possibilités.

[penthode]

y faut faire un bilan de puissance , mais des accus NI-MH bon marchés et faciles à gérer conviendront mieux que des soluces électroniques tordues

[Gyrocompas]

Bonjour,
En utilisant un relais 2 RT, un seul est nécessaire pour réaliser une inversion de polarité.
Brancher la charge entre les 2 points commun, inverser les tensions au niveau des contacts R et T.
Ne pas oublier la diode de roue libre sur la bobine.

[Nathex]

Je vais essayer d’aller voir du coté des accus si personne d’autre n’a de solutions électroniques.

[penthode]

Il faut appliquer le prlcipe du rasoir d'Occam

[nornand]

c'est affreux ces especes de dessins schéma , c'est pas possible , les bobines de relais sont en série .

[Nathex]

-Le problème avec les relais 2RT, c’est qu’il y a toujours un problème de simultanéité au niveau du basculement, tandis que si j’utilise plutôt 2 relais RT, là, j’ajouterai dans le code, un petit délai entre les deux basculements pour éviter le court-circuit.

-Le schéma était plus là pour qu’on comprenne rapidement l’agencement des composants principaux sans s’attarder sur les détails puisqu’ici, le problème n’est pas un problème de détail. Je peux aussi comprendre qu’il soit perturbant, surtout au niveau des relais. Maintenant il est clair que sur le circuit physique, les relais sont en parallèle, il y a deux diodes de roue libre et deux transistors.

[Gyrocompas]

Bonjour,
Avez-vous essayé de comparer la consommation du circuit électronique et l'électrode à la commutation, il faudra 2 sources.
L'inversion de tension peut favoriser la circulation du courant dans l'électrode pendant un certain temps avant de retourner à un cas normal.

[gienas]

Bonjour Nathex et tout le groupe

-Le problème avec les relais 2RT, c’est qu’il y a toujours un problème de simultanéité au niveau du basculement, tandis que si j’utilise plutôt 2 relais RT, là, j’ajouterai dans le code, un petit délai entre les deux basculements pour éviter le court-circuit … sans s’attarder sur les détails puisqu’ici, le problème n’est pas un problème de détail …

Je soupçonne une erreur de raisonnement.

Mettre de côté ce que tu appelles "les détails" n’est pas à faire. C’est dans les détails que "se cache le diable" et ton histoire de simultanéité est justement à conserver et, bien entendu, grâce aux contacts inverseurs il n’y a pas de possibilité de court circuit.

S’il y en a, c’est que ta conception est mauvaise ou inadaptée et le fait que le même inverseur assure la permutation permet de réduire le "temps mort" à sa valeur minimale.

[jiherve]

bonjour,
il a écrit qu'avec une charge ohmique il n'y avait pas de soucis !
Pour moi je reste sur un phénomène électrochimique car il y a tout de même des ions présents dans la solution ,l'inversion de polarité recrée des ions de sexes opposés à ceux déjà proches des électrodes et la partouze crée un cc momentané.
JR

[Nathex]

-gienas : Je me suis mal exprimé : ce que j’appelais «*des détails*», c’était la diode de roue libre, le transistor, les relais en //, le circuit complet buck-boost … Tout ce que je n’ai pas intégré à mon circuit et qui ! je pense ! n’influence pas beaucoup la résolution de mon problème dans ce cas ci. Par contre au niveau des relais, vous avez tout a fait raison, je me suis trompé, 2 relais inverseurs empêcheront les cc. Je ne voulais pas utiliser un relais 2RT parce que je n’en ai pas trouvé beaucoup qui supportaient 16A (2 PV en //) mais avec une tension de bobine de 5V. J’ai par contre plutôt trouvé des relais RT.

-Gyrocompas : Désolé mais je n’ai pas très bien compris ce que je devais comparer.

-Si j’utilise un accu pour «*combler*» les undershoots, comment puis-je obtenir sa capacité ? Je n’ai pas beaucoup de notions théoriques donc ma première idée était de calculer l’aire de ce gap en V.s puis, je calcule la capacité via C=Q/V = Aire/(R*V) en supposant que la loi de ohm s’applique tout au long de l’undershoot. J’ai réalisé que cette hypothèse n’était pas valable sachant que j’obtenais C = 1,5 uF alors que pour combler le gap, j’utilisais des capas de l’ordre de 1000uF.

-Si j’ai bien compris, l’accumulation d’ions aux électrodes diminuerait fortement la résistance de la solution, ainsi, comme on peut le voir à l’oscillo sur «*Electrode_2*», la tension diminuerait ce qui causerait l’extinction de l’Arduino. Ainsi, serait il possible de rajouter un composant qui limiterait cet augmentation soudaine du courant ? L’arduino pourrait-elle, avant de switcher les relais, fermer une branche du circuit comprenant une résistance avec un transistor par exemple?

[Electron59]

Bonsoir

Si ce sujet est encore d'actualité...
Déjà "découpler" le module élévateur de tension via 1 Diode + Condo... afin d'assurer 1 Tension stable lors commutation des relais...
Utiliser des Relais Bistables (éco-énergétiques)
Un peu de code pour gérer les relais donc les inversions de tension aux éléctrodes
Un simple PIC 12Fxxx gère cela sans soucis...
Cordialement

[umfred]

sinon mettre un relais en série avant les deux autres pour couper l'un des 2 pôles. et ouvrir ce relais avant de faire basculer les 2 autres, puis le refermer le nouveau relais, comme ça la bascule se fait hors tension et évite les potentiels CC

[Pascal071]

bonjour
"avec une charge ohmique il n'y a pas de soucis"
Quelle charge?

Je pense comme JHERVE que la solution est presque un CC au changement de polarité
Utiliser 2 relais avec léger décalage solutionnera l'éventuel CC dû aux contacts en cours de positionnement

Comme mentionné, diode et condensateur avant le buck lui évitera de s'écrouler
Un 2200µF 35v c'est pas forcément une source de panne, heureusement!

[Pascal071]

Re
Comme déjà mentionné, le câblage suivant, avec un seul relais 2RT, est plus sûr:

[Electron59]

Bonjour ,
Le demandeur ne réponds plus...
Espérant qu'il ai trouvé réponse à son problème
Sujet "remis dans le carton"