Go Down

Topic: Questions pour les pros de l'électronique (Read 348 times) previous topic - next topic

bricofoy

Aug 20, 2019, 01:35 am Last Edit: Aug 20, 2019, 01:41 am by bricofoy
Bonjour à tous

Je suis en train de réaliser un maximiseur pour entraîner un (gros) moteur DC à partir de panneaux photovoltaïques, directement au fil du soleil, pour faire tourner une pompe à eau.
Le problème est simple : le panneau est un générateur de courant, le moteur à l'arrêt est proche du court-circuit. Les deux bout à bout = Imax du panneau qui circule, mais à tout juste quelques volts --> puissance fournie dérisoire, le moteur ne démarre pas. En particulier quand l'ensoleillement n'est pas optimal (ciel voilé, ombre sur le panneau, etc)

La solution que j'utilise est de charger des condensateurs avec le panneau, et grâce à un comparateur commuter les condensateurs vers le moteur quand la tension à leurs bornes dépasse un certain seuil, réglable.
En général avec ce type de système on peut espérer un gain de 20 à 30%  en volume d'eau pompée sur une journée, grâce à l'optimisation du fonctionnement en début et fin de journée, quand l'ensoleillement n'est plus optimal.
L'idée de ce système n'est bien entendu pas de moi, c'est employé depuis des dizaines d'années (mon père avait déjà une pompe utilisant un système identique quand j'étais gamin) et le schéma sur lequel je me suis basé est disponible avec plus ou moins de variantes sur de nombreux sites internet.
Je l'ai donc modifié pour avoir une version "qui passe du jus" vu que je dois alimenter un moteur de 500W avec 600Wc de panneaux.

Le montage est donc le suivant : (cliquez sur les images pour agrandir)


Schéma PDF


Ce qui me donne le PCB suivant :




Le projet Kicad complet sur github.

Et donc les questions suivantes, pour les gens du métier :
- voyez-vous des énormités qui vous sautent à vos yeux experts ?
- globalement, est-ce que mon travail semble OK ?

D'autre part je me pose des questions sur la protection contre les éventuelles surtensions dues à la foudre. J'ai rajouté des varistances entre tous les circuits de puissance, ce qui devrait faire le boulot pour le cas échéant que tout monte en tension ensemble et donc ne rien cramer.
En revanche je ne sais pas trop comment traiter le signal de commande qui va sur le petit bornier à vis à deux pôles. Ce bornier est prévu pour raccorder un interrupteur à flotteur pour couper la pompe en cas de manque d'eau. Mais en cas de courant induit par un orage, vu que le flotteur sera vraisemblablement l'élément le plus proche du potentiel du sol, il y a donc de grandes chances pour que si différence importante de potentiel il y a, ce soit entre lui et le reste du circuit, ce qui devrait immanquablement griller le comparateur...

Merci
-tu savais que si tu passe le CD de windows à l'envers, tu entends une chanson satanique ?
-non, mais il y a pire : à l'endroit, ça l'installe !

trimarco232

#1
Aug 20, 2019, 11:17 am Last Edit: Aug 20, 2019, 11:35 am by trimarco232
bonjour bricofoy
merci pour le partage
avant les remarques des pros, ti tu veux bien, les réflexions d'un amat
- tout ceci me parait sain, on voit que ça a été pensé
- utilises du double face ! sans rien changer, mais côté composant la face sera entièrement dédiée au gnd, raccordé par les broches des composants et peut être un "through hole via" ça et là
- quelle est l'intensité max, les pistes sont-elles assez large pour ça ? Ne faut-il pas envisager de les renforcer, bande d'étain, fil de cuivre ?
- ta tension de commande, 14.3 volts, est peut être un peu proche du 16 volt du vgs max. La moitié suffit
- il existe des condensateurs pour protéger rapidement des surtensions moteur, il est peut-être pertinent d'en utiliser ici
- concernant la commande supplémentaire, pourquoi pas le 2ème comparateur d'un lm393, dont tu protégeras l'entrée. Les 2 sorties seront directement reliées pour faire un "and" grace à leur propriété "open drain"
- le symbole de tes mosfets devrait comporter la diode interne, un peu de rigueur quand on publie ses schémas  :)

bricofoy

Bonjour

alors, dans l'ordre :

1 - merci. en effet j'y ai passé un peu de temps. mais toute la bonne volonté du monde compense rarement les grosses lacunes théoriques :/

2 - le double face, j'y ai songé, mais comme je grave mes CI moi-même à l'ancienne, transfert thermique du typon sur le cuivre etc, c'est d'une part deux fois plus de boulot, mais surtout des ennuis pour aligner les deux faces. Si je fais fabriquer le CI, c'est certain que ce sera en double face par contre

3 - coté modules, grand maxi 19A (courant de CC des panneaux par conditions d'ensoleillement optimales, autant dire jamais en vrai), coté moteur certainement des pointes en phase de démarrage dans les 30A. En fonctionnement permanent ce sera ensuite le même courant que celui des modules. Normalement ça doit passer sans problèmes. Si ça chauffe je souderai un fil de 2,5mm² par dessus les pistes

4 - des condensateurs, c'est à dire ? à raccorder en // sur le moteur ? et ça se calcule comment ?
Bon à priori la solution des diodes de roue libre est fiable et éprouvée, d'autant que j'ai forcé la dose sur le nombre (j'en ai une bobine complète reste d'un très vieux projet...)

5 - en effet, en fait au départ les mos devaient être des IRF44 de récup dans un vieil onduleur, et puis en fouillant dans le bazard je suis tombé sur une petit stock de ceux-là neufs, et puis du coup j'ai pas vérifié ça. Je vais employer une zener à 12V au lieu de 15.

6 - pardon m'sieur ! pastaper ! :D
-tu savais que si tu passe le CD de windows à l'envers, tu entends une chanson satanique ?
-non, mais il y a pire : à l'endroit, ça l'installe !

hbachetti

J'indiquerais sur le schéma les tensions : GND, 24V (je suppose) avec des "power points".

4 IRLB3036 en parallèle, avec chacun une résistance RDSon de 2.8mΩ à 140A.
Un seul n'aurait pas suffit ?

Pourquoi 4 diodes de roue libre 4A en parallèle, cela me paraît énorme.
La MUR420 supporte des pointes de 125A.
Mais bon, si tu an a des kilos ...

Quote
Si ça chauffe je souderai un fil de 2,5mm² par dessus les pistes
Le problème n'est pas la surchauffe mais la résistance :
Une piste de 35µm de 20mm de large et 100mm de long aura une résistance de 2.7mΩ, équivalente à celle d'un IRLB3036.

Je souderais un 2.5mm2 d'office, et même deux.

Si ton moteur fait 500W, sous 24V cela donne 20A et donc une résistance de 1Ω.
Avec un réservoir de 8000µF, la constante RC sera de 9ms.
Cela me paraît très faible.

Tu as déjà fait des essais ?
Linux is like a wigwam: no Windows, no Gates, and an Apache inside ...

Artouste

Si ton moteur fait 500W, sous 24V cela donne 20A et donc une résistance de 1Ω.
Avec un réservoir de 8000µF, la constante RC sera de 9ms.
Cela me paraît très faible.

Tu as déjà fait des essais ?

+1
Je pense aussi que le point dur est le "reservoir"

Il faut sourcer/dimensionner  avec des capa à faible ESR , et c'est loin d'etre evident pour arriver à un compromis acceptable surtout en ce qui concerne le cout et l'encombrement

bricofoy

J'indiquerais sur le schéma les tensions : GND, 24V (je suppose) avec des "power points".

4 IRLB3036 en parallèle, avec chacun une résistance RDSon de 2.8mΩ à 140A.
Un seul n'aurait pas suffit ?
Si, sans doute. Pour autant que les miens soient des "vrais" irlb3036 (achetés à bas prix sur aliexpress....) mais quoi qu'il en soit, l'idée est de pouvoir se passer de radiateur. Avec un seul, ce ne serait pas possible.

Quote
Pourquoi 4 diodes de roue libre 4A en parallèle, cela me paraît énorme.
La MUR420 supporte des pointes de 125A.
Mais bon, si tu an a des kilos ...
Oui, j'en ai une bobine quasiment complète, je dois en avoir plus de 500, donc... Pareil, l'idée était d'éviter que ça chauffe.
En fait, concrètement j'ai ai collé une au dessus de chaque transistor parceque ça faisait plus joli sur le schéma, pour être tout à fait honnête :D

Quote
Le problème n'est pas la surchauffe mais la résistance :
Une piste de 35µm de 20mm de large et 100mm de long aura une résistance de 2.7mΩ, équivalente à celle d'un IRLB3036.
Je souderais un 2.5mm2 d'office, et même deux.
Le problème de la résistance, c'est qu'elle induit de la chauffe... là ça fait environ 1W de pertes sous 20A, c'est pas non plus énorme ? Bon c'est sûr que c'est toujours une perte à éviter surtout dans mon cas où l'énergie disponible est limitée

Quote
Si ton moteur fait 500W, sous 24V cela donne 20A et donc une résistance de 1Ω.
Avec un réservoir de 8000µF, la constante RC sera de 9ms.
Cela me paraît très faible.

Tu as déjà fait des essais ?
+1
Je pense aussi que le point dur est le "reservoir"

Il faut sourcer/dimensionner  avec des capa à faible ESR , et c'est loin d'etre evident pour arriver à un compromis acceptable surtout en ce qui concerne le cout et l'encombrement
J'ai fait des essais avec un moteur de 200W, un panneau de 250 et un montage prévu pour une mini-pompe de 40W, avec seulement 660µF dessus et un IRFZ44, en plus des très vieux condos qui trainaient dans un tiroir et qui doivent avoir plus de 40 ans, donc question faible ESR, j'ai des doutes... En tout cas ça donnait satisfaction, mis à part un échauffement effrayant du MOS (sans radiateur, forcément...)

Même le moteur de 500W démarrait (sans charge mécanique) avec ce montage, mais là l'échauffement devenait critique en moins de 20s donc j'ai pas poussé plus loin.

J'ai choisi des condos avec un fort courant d'ondulation (2.8A) dans l'idée d'éviter là aussi leur dégradation trop rapide. Pour le nombre, éventuellement il y a moyen d'en rajouter, il reste de la place sur la carte, mais je n'ai pas vraiment d'inquiétudes à ce sujet au vu des précédents essais.
-tu savais que si tu passe le CD de windows à l'envers, tu entends une chanson satanique ?
-non, mais il y a pire : à l'endroit, ça l'installe !

hbachetti

Quote
l'idée est de pouvoir se passer de radiateur. Avec un seul, ce ne serait pas possible.
2.8mΩ * 20A au carré = 1.1W

Le dissipateur serait vraiment minimaliste.

Quote
Pareil, l'idée était d'éviter que ça chauffe.
La diode ne supporte que des surtensions très brèves à la coupure. Aucune chance que cela chauffe.
Par contre la MUR420 est rapide. C'est un bon choix.

Quote
Le problème de la résistance, c'est qu'elle induit de la chauffe... là ça fait environ 1W de pertes sous 20A, c'est pas non plus énorme ? Bon c'est sûr que c'est toujours une perte à éviter surtout dans mon cas où l'énergie disponible est limitée
De la chauffe mais aussi de la chute de tension pour le moteur.

Attendons les premiers essais.
Linux is like a wigwam: no Windows, no Gates, and an Apache inside ...

trimarco232

Quote
2 - le double face, j'y ai songé, mais comme je grave mes CI moi-même à l'ancienne, transfert thermique du typon sur le cuivre etc, c'est d'une part deux fois plus de boulot, mais surtout des ennuis pour aligner les deux faces.
non, tu ne touches pas à la face côté composants, elle reste entière et uniquement dédiée au gnd : tu laisse le film dessus pendant la gravure -> vérifier qu'il résiste à l'acide ; de mémoire je mettais du ruban adhésif, ça résistait au perchlo. Il n'y a plus qu'à souder les broches concernées côté cuivres + côté composants. Pour les grosses capas ça sera délicat, il faudra mettre des vias créés avec des queues de diodes à la place

Quote
4 - des condensateurs, c'est à dire ? à raccorder en // sur le moteur ? et ça se calcule comment ?
je n'ai malheureusement pas de référence, je l'ai vu sur des réalisations professionnelles : le but est d'absorber les pics en attendant que les diodes deviennent conductrices. C'est des condensateurs spéciaux. Je reviens si je retrouve

bricofoy

2.8mΩ * 20A au carré = 1.1W

Le dissipateur serait vraiment minimaliste.

En régime établi, mais dans les phases de commutation ?

En tout cas avec l'IRFZ44 (RDSon 17,5mΩ ) et le moteur de 200W (donc dans les 9A) ça n'aurait aussi du faire que 1,4W et pourtant le transistor est très vite monté à plus de 100°C
-tu savais que si tu passe le CD de windows à l'envers, tu entends une chanson satanique ?
-non, mais il y a pire : à l'endroit, ça l'installe !

bricofoy

non, tu ne touches pas à la face côté composants, elle reste entière et uniquement dédiée au gnd : tu laisse le film dessus pendant la gravure -> vérifier qu'il résiste à l'acide ; de mémoire je mettais du ruban adhésif, ça résistait au perchlo. Il n'y a plus qu'à souder les broches concernées côté cuivres + côté composants. Pour les grosses capas ça sera délicat, il faudra mettre des vias créés avec des queues de diodes à la place

Ben faut quand même bien créer l'isolation autour des broches de tout ce qui n'est pas au GND, ça fait quand même un bon paquet de pastilles à aligner ?
-tu savais que si tu passe le CD de windows à l'envers, tu entends une chanson satanique ?
-non, mais il y a pire : à l'endroit, ça l'installe !

68tjs

#10
Aug 20, 2019, 03:50 pm Last Edit: Aug 20, 2019, 03:51 pm by 68tjs
Je reprends ma réponse après avoir tout perdu suite à une coupure du site.

Très beau travail et qu'une remarque secondaire : identifier le CI soit par sérigraphie, soit sur le cuivre si tu graves toi même. Si tu reprend un exemplaire dans 3 ans au fond de ton tiroir à riblons tu trouvera certainement que c'est utile.

J'avais deux remarques à faire dans l'utilisation de Kicad.
1) Quand on lance kicad dans la fenêtre principale il y a différentes icones dont une calculatrice qui permet entre autre de calculer les largeurs de pistes en fonction du courant, assez utile dans le cas présent.
Mais ce n'est pas tout cette calculatrice universelle contient des normes d'isolement, la définition des classes de circuit, etc...., bref que des choses intéressantes et utiles à connaître.

2) pcbnew, le logiciel de pcb de kicad peut lire et modifier des fichiers Eagle.
Mais il y a une astuce il ne faut pas utiliser la version pcbnew qui s'ouvre à partir de la fenêtre principale de Kicad, il faut ouvrir directement pcbnew et la version n'est pas la même.
Dans le menu déroulant "Fichiers" on trouve maintenant une ligne : Importation fichier CI non kicad.

J'ai fais l'essai avec les fichiers Eagle des nouvelles carte nano (every, IOT, etc ...).
Cela fonctionne bien et j'ai pu constater qu'Arduino est passé aux circuits 4 couches.
Le choix de l'ordre des couches m'a surpris, c'est la première fois que je voyais ce choix mais c'est une autre discussion.

trimarco232

Quote
Ben faut quand même bien créer l'isolation autour des broches de tout ce qui n'est pas au GND, ça fait quand même un bon paquet de pastilles à aligner ?
tu y es presque, en fait, quand tout est percé, il suffit de passer superficiellement un forêt + large (2-3mm) là où il faut et le tour est joué

hbachetti

En régime établi, mais dans les phases de commutation ?

En tout cas avec l'IRFZ44 (RDSon 17,5mΩ ) et le moteur de 200W (donc dans les 9A) ça n'aurait aussi du faire que 1,4W et pourtant le transistor est très vite monté à plus de 100°C
Les phases de commutation durent peu de temps.

1.4W sans dissipateur c'est beaucoup. Il faut un minimum quand même.

Même avec 4 IRLB3036, j'aurais tendance à les monter sur un bout de dissipateur.
4 IRLB3036 en parallèle permettent aussi de diviser le RDSon par 4. A essayer ...
Pense aussi à la dissipation par les pistes de drain et source, bien larges pour évacuer les calories.
Linux is like a wigwam: no Windows, no Gates, and an Apache inside ...

bricofoy

Je reprends ma réponse après avoir tout perdu suite à une coupure du site.

Très beau travail et qu'une remarque secondaire : identifier le CI soit par sérigraphie, soit sur le cuivre si tu graves toi même. Si tu reprend un exemplaire dans 3 ans au fond de ton tiroir à riblons tu trouvera certainement que c'est utile.

Merci

Je fais aussi la sérigraphie moi même.

Il y aura bien entendu toutes les infos qui vont bien marquées sur le CI, y compris la valeur des composants, manière de pas se prendre le tête en cas de dépannage.

Par exemple voila ce que donnait une version précédente de ce bidule :
-tu savais que si tu passe le CD de windows à l'envers, tu entends une chanson satanique ?
-non, mais il y a pire : à l'endroit, ça l'installe !

68tjs


Go Up