Auteur Sujet: Alimentations analogiques  (Lu 38890 fois)

DDEFF

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Alimentations analogiques
« le: avril 11, 2017, 09:40:22 am »
Une fois n'est pas coutume, je vais parler aujourd'hui d'alimentations analogiques.

J'ai un copain qui a besoin de 4 alimentations :
-> 24V continu pour les relais (eh oui ...)
-> 0 à 15V/2A
-> 0 à 12V/2A
-> 0 à   9V/1A
Là où l'Arduino intervient, c'est que les trois dernières alimentations doivent être en courant pulsé à 30 kHz.

Premier problème :
Ne pas avoir un transformateur par alimentation.
A mon avis, il en faut deux : un pour le 24V et un pour les autres.

Deuxième problème :
Ne pas avoir des radiateurs monstrueux.
Baisse de tension = pertes par effet Joule dans les schémas simples => radiateurs aptes à chauffer l'appartement.

Au début de ce post, vous vous êtes certainement dit "facile, il y a plein de schémas pour ça"
Je peux vous dire que, moi qui lit pourtant pas mal de revues d'électronique (entre autres), depuis des années, et bien, je n'ai jamais vraiment trouvé quelque chose qui réponde à ce cahier des charges.

De bonnes idées par-ci, par là, mais rien pour les regrouper.
"Ce n'est pas le puits qui est trop profond, c'est ta corde qui est trop courte" (proverbe chinois)

ramboman

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Re : Alimentations analogiques
« Réponse #1 le: avril 11, 2017, 10:03:45 am »
Quelques idées... peut-être ?

J'utilise une alimentation MeanWell 24V 1000W... qui ne chauffe pas...
J'utilise aussi du 5V... pour mes Arduino... et mes leds...
Quand j'ai besoin de tensions "exotiques" j'utilise un de ces petits convertisseurs cc-cc...
J'utilise aussi du 16V alternatif pour certaines animations Faller (ce foutu moteur...)


DDEFF

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Re : Alimentations analogiques
« Réponse #2 le: avril 11, 2017, 10:45:32 am »
OK, merci.

Mais ce n'est pas l'alimentation fixe 24V qui me pose un problème (je l'ai citée pour info).
C'est plutôt les alimentations variables en courant haché 30 kHz... ;)
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TF53

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Re : Alimentations analogiques
« Réponse #3 le: avril 13, 2017, 11:07:58 am »
Pour les tensions variables, il pourrait être intéressant d'utiliser un convertisseur buck (https://fr.wikipedia.org/wiki/Convertisseur_Buck). Ils ont l'avantage d'avoir un très bon rendement et de ne pas trop chauffer.
Comme le souligne ramboman, il existe tout un tas de convertisseurs déjà prêt à l'utilisation (ebay, aliexpress...), je ne vois donc pas trop l'intérêt à en construire un soi même. Enfin si tu souhaites quand même le faire toi même, voici un lien qui pourrait t'intéresser : http://www.instructables.com/id/Arduino-based-Switching-Voltage-Regulators/.

PhB22

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Re : Alimentations analogiques
« Réponse #4 le: avril 13, 2017, 11:15:03 am »
Bonjour à tous.
En partant du projet "PWM - Faire varier la fréquence", j'utiliserais 3 nano couplés à 3 ponts en H.
La PWM est pilotée (elle suit) le mouvement du potentiomètre et donc varie de 0 à 100% pour le cas 0-15v.
Pour 0-12v et 0-9v, il suffit de décrire le max que pourra prendre la PWM.
Je ne suis pas certain du numéro de broche 9 pour un nano.
Pour l'alimentation en 5v des nano et des ponts en H, un 7805 suffira amplement (donné pour 1A).
Le point important sera l'alimentation de 15v = en 6A puisqu'il est demandé 5A (une marge de 1A suffira).
Le L298N est donné pour 2A avec 3A max. Comme c'est un double pont, on peut n'en utiliser que 2 (au lieu de trois simples sur le montage). Il en restera un non utilisé.

DDEFF

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Re : Alimentations analogiques
« Réponse #5 le: avril 13, 2017, 03:01:57 pm »
Merci à tous   :-*

J'avoue que je ne m'attendais pas à finir dans les intégrales pour une alimentation analogique...
Mais c'est parfaitement justifié pour un  convertisseur Buck.
Je ne connaissais pas ce nom (mais je connaissais quand même le principe). J'aime bien apprendre des choses.  ;)
Merci TF53.

En allant sur eBay, je trouve plein de montages à un prix sympa basés sur le LM2596.

En allant voir sa datasheet, je trouve des choses allucinantes :
On entre une tension jusqu'à 40 V (quand même) et il sort 1,2V à 37V en 3A.
Le 1,2V peut être gênant, mais on peut décaler avec 2 diodes.

Ce même copain m'avait envoyé un transfo 24V ... 10 A !! qui doit bien faire dans les 10kg (!!).
Au début, je pensais qu'il me servirait comme poste à soudures ( :D), mais quand je vois ces convertisseurs, finalement, il va peut-être être utile.

Moyennant quoi, grâce à ces systèmes, j'obtiens mes trois tensions continues 9V, 12V, 15V, sans radiateurs monstrueux.

Logiquement (c'est le cas de le dire), avec un Arduino, je dois pouvoir en sortir des tensions PWM à 30 kHz. (L298 ou LM18200).
Le but étant de faire un beau tableau de bord avec les 3 alims (cadrans, etc...), elles seront proches les unes des autres.
Donc, je pense que dans le schéma de Philippe, on doit pouvoir mettre un seul Arduino avec 3 potars et 3 sorties PWM.
D'un autre côté, vu le prix monstrueux de l'Arduino ( ;D), on ne gagne pas grand chose et, avec 3 Arduinos, on sécurise les choses.

Pour votre info, je vous joins la photo de son armoire à relais.
Impressionnant, isn't it ?



« Modifié: avril 13, 2017, 03:06:38 pm par DDEFF »
"Ce n'est pas le puits qui est trop profond, c'est ta corde qui est trop courte" (proverbe chinois)

PhB22

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Re : Alimentations analogiques
« Réponse #6 le: avril 14, 2017, 01:32:49 pm »
Bonjour à tous,
J'aurais deux questions pour cet ensemble d'alimentations:
- Quelle est la destination du 0-15v, du 0-12v et du 0-9v?
- Y a-t-il une raison précise de la fréquence à 30KHz

En effet il ne faut pas perdre de vue qu'en PWM c'est une suite de créneaux de tension maxi (ici 15v, 12v et 9v). C'est la tension moyenne que l'on voit mais ce sont des pics de tension maxi que l'on envoie.
Par exemple si j'ai un moteur de 6v et que je l'alimente en 12v pulsés, ce moteur va chauffer car il recevra des pics de 12v même si on voit une tension moyenne de 6v en mettant une valeur de commande à 50% en PWM.
« Modifié: avril 14, 2017, 01:34:30 pm par PhB22560 »

DDEFF

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Re : Alimentations analogiques
« Réponse #7 le: avril 14, 2017, 04:20:47 pm »
Bonjour Philippe,

Excellentes questions !

Comme tu l'as vu, le réseau existe déjà, ses câblages aussi et ça a été un énorme travail. On ne peut plus revenir dessus.
Le schéma utilisé correspond à un schéma de Pierre Chenevez (!!) et les relais commutent pour chaque canton une alimentation ou une autre.

En fait, un train arrive à fond, (le "15V"), ralentit une première fois (le "12V") et est quasi à l'arrêt (le "9V").
Comme les alims sont réglables, on les adaptera aux trains et on aura plus vraisemblablement du 12V, du 9V et du 3V.

L'autre question est pour la fréquence.

Plusieurs locos tournent dessus et il y en a deux qui ont un moteur à rotor sans fer.
Il faut donc une fréquence élevée pour ne pas les griller. Au moins 20 kHz. En fait, on n'a pas besoin d'une précision extrême.
Seulement, tous les plans classiques en 100Hz sont à bannir.
Et c'est là que l'Arduino intervient.

Je repense à ce que j'ai dit dans mon précédent post et à ton schéma :
Il faudra bien 3 Arduinos, puisqu'on commute 3 tensions distinctes, alimentant des relais distincts. Ton schéma est bon.
Merci.  ;)


Dans le schéma, il faudra bien sûr ajouter une gestion des surintensités : on va vers les rails...
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PhB22

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Re : Alimentations analogiques
« Réponse #8 le: avril 14, 2017, 07:03:06 pm »
Bonjour à tous,

Dans ce cas, si un relais R1 (nom arbitraire) commande le choix de l'alim1 (0-15v) puis le relais R2 commande le choix de l'alim2 (0-12v) et enfin le relais R3 pour le choix de l'alim3, alors pourquoi ne pas utiliser qu'un seul arduino avec une seule alim de 0-15v?
R1 donne un contact sur une broche B1, R2 sur une broche B2 et R3 pour B3.

C'est ce que j'ai fais récemment pour un copain pour un réseau d'expo. J'avais deux contacts :1 pour l'aller et l'autre pour le retour. Mais le problème est le même avec moins d'étapes que toi.

Dans le programme je vois 3 étapes qui avancent dès détection d'un contact de R1 sur B1, puis de R2 sur B2 enfin de R3 sur B3.

1) Attente mise  à GND de B1 (par exemple)
Si B1 alors descente de la valeur de la vitesse V1 vers la valeur max de V2.
Avec temporisation dans la descente des "pas" du PWM (exemple de 255 à 150).

2) Attente mise  à GND de B2
Si B2 alors descente de la valeur de la vitesse V2 vers la valeur max de V1.
Avec temporisation dans la descente des "pas" du PWM (exemple de 150 à 50).

3) Attente mise  à GND de  B3
Si B3 alors descente de la valeur de la vitesse V1 vers la valeur 0 de V1.
Avec temporisation dans la descente des "pas" du PWM (exemple de 50 à 00).

Dans mon cas, la vitesse nulle de la loco correspondait en fait à 30 pour le PWM
De plus on peut régler la descente en douceur car toutes les locos n'ont pas forcément un volant d'inertie efficace.
« Modifié: avril 14, 2017, 07:06:45 pm par PhB22560 »

ramboman

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Re : Alimentations analogiques
« Réponse #9 le: avril 15, 2017, 08:32:34 am »
Petite réflexion sacrilège ;)
Nous sommes bien en analogique pur et dur...
alors il existe deux autres façons de ralentir :
1.  des résistances en série... comme les "grandeur"
2.  des diodes en série qui feront tomber la tension de 0.7V chacune... ya ka en mettre ac ;)

PhB22

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Re : Alimentations analogiques
« Réponse #10 le: avril 15, 2017, 09:48:52 am »
Oups!

Pour le PWM ce n'est pas de la valeur 255 à 0 mais de 100 (100%) à 0 (0%)

255 c'est la valeur maxi du paramétrage du CV5 qui règle la vitesse max dans les décodeurs LENZ ou ESU

 Voilà ce que c'est de traiter deux sujets semblables sur deux forums...
Ici c'est un sujet sur la variation de la vitesse en analogique et sur l'autre forum c'est un sujet sur la variation de la vitesse en numérique.
Pas synchro le Philippe  :) :)

PhB22

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Re : Re : Alimentations analogiques
« Réponse #11 le: avril 15, 2017, 10:05:44 am »
Petite réflexion sacrilège ;)
Nous sommes bien en analogique pur et dur...
alors il existe deux autres façons de ralentir :
1.  des résistances en série... comme les "grandeur"
2.  des diodes en série qui feront tomber la tension de 0.7V chacune... ya ka en mettre ac ;)
Pour les diodes, sauf à faire n coupures sur un rail pour les placer, il faut également le faire pour "remonter" la vitesse avec des diodes montées dans l'autre sens. Je l'avais fait sur un réseau de mon club (schéma joint).
Quant aux résistances, la réaction d'une loco n'est pas celle d'une autre (intensité de consommation différente, donc chute de tension différente) et il faut autant de coupures sur la voie que pour les diodes.
Autant faire un variateur de vitesse avec un LM317.
« Modifié: avril 15, 2017, 10:07:44 am par PhB22560 »

DDEFF

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Re : Alimentations analogiques
« Réponse #12 le: avril 15, 2017, 10:26:01 am »
Bonjour à tous,

Je commence par la fin :

Non, pas en analogique pur et dur.
C'est ce qui est câblé actuellement et vous savez tous que les ralentis sont très mauvais en analogique.
Il faut du courant pulsé. C'est justement ça le changement demandé. Et le lien avec l'Arduino... :D

D'autre part, je rappelle aussi que le réseau est câblé (ça a pris un temps énorme) et, donc, la question n'est pas de trouver un schéma qui remettrait en cause ce câblage.
Pour tout dire, si on partait de la feuille blanche, il existerait bien d'autres solutions (à mon avis plus efficaces), mais le problème n'est ... plus là.
C'est une des contraintes du problème de ce réseau.

Voilà le schéma de principe :



Dans ce schéma, on a bien trois alimentations distinctes qui cheminent dans des feeders le long du réseau (4V, 8V et 12V ici correspondant à 9V, 12V et 15V maxi).
Vous noterez que le changement de tension est brutal.

En fait, je vais recentrer le problème : construire une alimentation pulsée 20 à 30 kHz, de 0 à 15V.
"Ce n'est pas le puits qui est trop profond, c'est ta corde qui est trop courte" (proverbe chinois)

PhB22

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Re : Alimentations analogiques
« Réponse #13 le: avril 15, 2017, 10:33:43 am »
Alors effectivement il n'y a pas le choix.
En partant avec 3 nano et deux doubles ponts en 2A, ça va le faire.
Questions sur la variation de vitesse
- uniquement manuelle?
- Existerait-il un contact libre sur les relais?
- Si on veut "automatiser" la descente de vitesse (ou sa remontée) n'est-il pas possible d'ajouter un relais en // de ceux existants pour avoir un ou deux contacts supplémentaires?
Philippe

PhB22

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Re : Alimentations analogiques
« Réponse #14 le: avril 15, 2017, 01:30:00 pm »
En première étape on peut descendre la tension de 24v à 15v.
Un régulateur de tension du type 7815 donne un max de 1A.
Comme l'ensemble demande au moins 5 A, il seul 7815 ne suffit pas.
Il existe un tas de montages avec transistor de puissance.
Pour ma part, j'utilise depuis longtemps (  ::) ) le montage de régulateurs 78XX en parallèle.
Une précaution : mettre une diode (1N4007) à chaque sortie de régulateur car dans la pratique aucun n'est strictement égal à un autre pourtant donné pour la même tension de régulation.
Sur le schéma une diode relie toutes les pattes de masse des régulateurs afin de bien avoir la tension voulue. Sinon, on perd 0,63v et dans ce cas on aurait 15 - 0,63 = 14,4v en sortie.
Avec 5 régulateurs on peut avoir les 5A ; personnellement j'en mettrais 6 afin que la chute de tension (24v - 15v) par l'intensité qui passe dans chaque régulateur soit répartie. Bien sur un petit radiateur sera le bien venu pour chaque 7815.
Avec les diodes et les radiateurs on devrait arriver à 7 / 8 euros le montage avec le bout de veroboard qui va bien.
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