Ce schéma d'alimentation posera-t-il problème sur le long terme?

Bonjour,
Etant débutant, j'ai réalisé un montage pour alimenter deux Arduino Nano et un driver pour Stepper.
Tout fonctionne bien, si ce n'est quelques bugs aléatoires, assez rares, mais j'aimerais l'avis de plus expérimentés que moi pour savoir si il n'y a pas de risque sur le long terme ou si simplement ce schéma comporte une bourde énorme que je ne peux pas connaitre :smiley:

Remarque: il y a plus de capteurs et d'éléments (3 boutons, un servo) que ce qui est indiqué, mais j'ai représenté la version minimale car c'est au sujet de l'alimentation des 2 arduino sur la même batterie, que je m'interroge. L'utilisation du même sensor lumière pour les 2 arduino ne semble pas poser problème, mais si c'est le cas, dites-le moi.
Remarque 2 : le dispositif n'est censé fonctionner que quelques secondes par jour, donc pas de risque de surchauffe ou de pompage d'énergie massif du côté du Stepper ou du Servo)

Si vous pensez que c'est sujet à des instabilités, j'aimerais en connaitre la cause, je cherche juste à comprendre.

D'avance merci.

Voici le schéma :slight_smile:

n.b: grâce au régulateur de tension, je peux faire varier celle-ci de 3,5 à 30v, donc si vous pensez qu'un autre réglage que 12v est nécessaire, je peux y recourir. Je ne pense toutefois pas que ça soit judicieux de monter car le driver Stepper est inactif la plupart du temps (grâce à un relais) et la consommation est alors réduite aux 2 arduino)

Alors on va recommencer :neutral_face: (mais c'est bien de poser les questions avant :grinning: ).

  • voir ici et appliquer les consignes : https://forum.arduino.cc/index.php?topic=324322.0
    Le reproche est tu mets une photo de 2 nano mais est-ce bien des nanos que tu utilises ?
    Et comme tu parles de régulateur mais que probablement tu as un convertisseur nous sommes autorisé à avoir des doutes.
    Il n'y a pas 2 cartes Arduino qui ont le même schéma d'alimentation interne et de plus la nano n'est pas une carte Arduino mais celle d'un partenaire nommé Gravitech.
    Précision, précision.

  • Ce qui s'applique à la majorité des cartes Arduino et partenaires c'est que les régulateurs internes ne sont pas puissant et il est préférable de ne pas dépasser 9 V en entrée.
    Avant il étaient en gros boîtier Dpack, mais c'était avant. Maintenant, réduction de coût oblige, ils ne sont plus qu'en moyen boîtier SOT223 et il faut faire avec.

Le courant max que peut fournir le régulateur peut s'estimer.
Il dépend de :

  • la température max que peut supporter la puce : voir la datasheet du composant. Généralement c'est entre 120 et 150 degrés.
  • la résistance thermique du régulateur (1)
  • la puissance que doit dissiper le régulateur.
  • la température ambiante de fonctionnement de la carte

Ce qu'il faut retenir c'est que les calculs vont donner une différence de température. Pour avoir la température de la puce il faudra ajouter la température ambiante.
C'est pour cela que personnellement je ne parle que d'une estimation car il y a trop d'inconnues ---> je prend des marges.
Une initiation aux calculs thermiques :
https://forum.arduino.cc/index.php?topic=100727.0

Relais, Moteurs.
Dès que tu utilises des relais ou des moteurs classiques à balais ou steppeurs pas à pas il ne faut pas mélanger directement les 5 V.
Ce n'est pas qu'une question de courant max, c'est surtout une question de perturbations électriques.
Par contre il n'y a pas de contre indication à utiliser une alim commune du moment que tu utilises un régulateur ou un convertisseur pour l'alimentation de l'électronique "propre" et que tu ne mélange pas les masses "électronique" et "moteur" --> fils de forte section et câblage en étoile sur l'alim obligatoires

Question : as tu une carte module "Régulateur" ou "convertisseur" ?
Si tu rentres 12V et que tu peux sortir entre 3,5 V et 30V c'est que tu devrais avoir un convertisseur élévateur/abaisseur (en anglais step up/down)
Le convertisseur moderne donne des résultats équivalents à ceux des régulateurs tout en ayant un bien meilleur rendement. Les convertisseurs contiennent une grosse inductance (les élévateurs/abaisseur en on deux)

(1) qui comprend la résistance thermique puce/ boîtier à laquelle il faut ajouter la résistance thermique boîtier/air ambiant.
C'est pour cette dernière que cela se complique : il faut prendre en compte la surface de cuivre sous le boîtier.
Comme il n'y a pas 2 cartes Arduino pareilles et même pas 2 clones de UNO ou de nano pareils il faut refaire le calcul à chaque fois.

Bonjour 68tjs,

Quelques indications pour lever les doutes que tu évoques :

  • Sur mon schéma est bien présent un régulateur, en tout cas, vendu comme tel :smiley: : il s'agit d'un DROK® LTC187.

  • Désolé, j'ai tellement lu partout sur internet l'appellation abusive "Arduino Nano", que j'en ai usé moi aussi... Mais, même si ce n'est pas Arduino, il s'agit bien de 2 Nano provenant du même fabriquant dans un même lot (j'en ai acheté 10 d'un coup). Je pense donc qu'elles ont bien 2 schémas d'alimentation identiques (ou bien faut-il encore en douter???)

  • Le montage est déjà fait et fonctionne, c'est juste qu'il fonctionne "presque toujours" ^^ (disons que sur 100 essais, 4 ont foiré, le stepper n'a pas démarré, mais je ne sais pas pourquoi)

Maintenant, je me pose la question concernant ta remarque sur les masses, dans mon schéma, comment pourrai-je raccorder la masse de mes nano à autre chose qu'à la borne négative du régulateur de l'alimentation commune aux nano et au driver moteur?

Tu parles de température du régulateur, ma question serait : est-ce qu'il risque de souffrir d'être branché en permanence ou est-ce que tes craintes s'expriment plutôt lors de son utilisation conjointe avec les nano et le driver pas à pas? (je le rappel, ce driver est coupé par un relais 23,99 heures par jour :smiley: en mode normalement ouvert, le driver moteur n'est sollicité que quelques secondes par jour.)

Tu parles de température du régulateur, ma question serait : est-ce qu'il risque de souffrir d'être branché en permanence

On va élaguer le plus facile :

C'est du tout ou rien : ou la température max de jonction n'est pas dépassée et ils ne risquent rien, ou cette température est dépassée et ils ne devraient pas vivre bien longtemps.

D'abord en avant tout il faut que tu apprenne à lire les datasheets. Lire une datasheet n'est pas une punition, c'est un exercice très enrichissant même si au début ce n'est pas facile.
Dans les datasheets il y a plusieurs parties :
entre autres :

-la présentation du produit, c'est là que le fabricant vante les qualités de son produit (et oublie les défauts).
C'est ce que je nomme la documentation commerciale.
C'est utile pour voir immédiatement à quoi sert le produit mais c'est insuffisant.

  • les "Absolute Maximum Rating"
    Ce sont les valeurs max à ne pas dépasser sauf à risquer de détruire le produit, mais la fonctionnalité n'est pas systématiquement garantie --> chaque indication est particulière.
    C'est là qu'on trouve l'information de température max de puce.

  • le fonctionnement normal
    La partie la plus fournie.

  • les exemples d'utilisation --> très utiles..

Revenons au sujet : la température.
Tant que la température max de la puce n'est pas dépassée il n'y a aucune difficultés de ce point là.
Atmel pour revenir aux microcontrôleur garanti que les micros peuvent fonctionner dans une enceinte de -40°C à + 85°C --> un air ambiant à 85°C c'est chaud ! Avec une durée de rétention des données de 20 ans minimum !
Si l'air ambiant est à +85°C cela signifie que le boîtier peut être à +100°C
Donc pas de soucis a avoir avec les régulateurs ils sont faits pour tourner en permanence.

Celui que tu as est certainement un LTC1871 (il doit manquer un chiffre)
C'est un convertisseur de tension.
Recherche effectuée : "LTC187 datasheet"
Premier lien du moteur de recherche : vers Linear Technology

4 ont foiré, le stepper n'a pas démarré, mais je ne sais pas pourquoi)

Le moteur pas à pas est-il trop chargé par moment ?
As tu fais un programme juste pour le tester.
Ce que je vais dire est général : si tu cherches à résoudre plusieurs non-fonctionnement simultanément dans 10 ans tu y sera encore.
Personne ne fait cela.
Tu as un soucis sur un moteur pas à pas et bien tu fais un programme minimaliste pour le tester à vide, en charge.

Une fois que tu l'aura fais fonctionner dans tous tes cas d'utilisation tu pourra l'intégrer dans un programme plus important.

Maintenant, je me pose la question concernant ta remarque sur les masses, dans mon schéma, comment pourrai-je raccorder la masse de mes nano à autre chose qu'à la borne négative du régulateur de l'alimentation commune aux nano et au driver moteur?

Le meilleur pour la fin.
La masse ce n'est pas que le fil qui transporte le 0V, ça l'est mais c'est secondaire.

La masse c'est la référence des tensions.
Et qui dit référence dit égalité des potentiels sur toute la longueur du fil.

Ce qui est essentiel de comprendre c'est qu'un fil de cuivre est et sera toujours résistif, on n'y peut rien, et si tu utilise le même fil pour alimenter l'électronique et les moteurs pas à pas quand ceux ci vont tourner ils provoqueront une chute de tension dans le fil 0V.
Ce qui perturbera l'électronique qui verra son potentiel 0V devenir fluctuant.

Ce qu'il faut faire :
Pour le 0V utiliser des fils d'un diamètre correct (compatible avec les connecteurs). Ne pas utiliser les "Jumpers Dupont" vendus sur internet qui sont constitué de seulement 3 brins de cuivre.
Pour les moteurs utiliser le diamètre maximal, toujours compatible mécaniquement.
ET
Ne jamais passer en relais de modules en modules --> faire un câblage en étoile.
Les modules électronique sont reliés aux rayons de l'étoile
Le centre de l'étoile est soit :

  • si le schéma ne comporte que de l'électronique --> le GND de la carte microcontrôleur
  • si le schéma contient des gros consommateurs de courant --> le pôle "-" de l'alimentation.

Merci pour ton retour.

Je suis débutant et bien qu'ayant beaucoup de lacunes (forcément), je pense toutefois procéder la plupart du temps méthodiquement. Par exemple, je teste toujours chaque partie de programme et chaque composant (ou montage simple) séparément pour pouvoir écarter certaines erreurs d'emblée. Quand je rencontre un problème, je refais un petit montage parallèle avec juste une partie de programme et une partie des composants. (un montage minimaliste, pour reprendre tes termes)
Le moteur a donc déjà été longuement testé, avec différent réglage sans jamais aucun raté. Les différents boutons et sensor également, sans jamais relâcher leur pouvoir de coupure, les résistances de Pull-up permettent un signal stable.

Pour les datasheet, je suis tout à fait d'accord avec toi et je les consulte comme je peux. Je ne peux malheureusement pas tout comprendre pour l'instant, mais je les ai déjà utilisées pour des composants simples comme les relais, les moteurs ou les transistors.

En réalité, si j'ai eu recours à 2 Nano, c'est que je ne suis pas parvenu à créer un programme qui me permette de sortir de certaines boucles avec le pas à pas (ce dernier reposant justement sur des boucles d'impulsions). J'ai testé de nombreuses choses, sous les conseils d'autres personnes, mais après plusieurs heures, impossible de résoudre mon problème à ce stade de mes connaissances. Comme j'ai bien senti que la patience des conseillés arrivait à son terme et que je devais malgré tout terminer mon projet, j'ai opté pour une solution où la seconde Nano était dédiée seule à la boucle d'impulsion pour le pas à pas.

Le relais me sert simplement à couper le driver du pas à pas (seule solution que j'aie trouvé également pour l'instant pour ne pas qu'il consomme en permanence, même à l'arrêt, mais ça fera l'objet d'un autre post)

Tes précisions sur la masse me sont bien utiles Suite à tes explications et par élimination, je pense que les (rares) ratés que j'ai pu avoir se situent sans doute à ce niveau-là. L'électronique n'étant que rarement perturbée au niveau de son potentiel Ov dans mon montage (par chance sans doute), ceci expliquerait cela.
Ceci dit, malgré ton explication, je ne vois pas bien comment séparer le GND de l'alimentation principale, puisque c'est elle qui alimente à la fois les deux NANO et le Driver... je suis bien obligé de raccorder le Vin des deux nano au + et leur GND au - (car à ma connaissance, la nano ne distingue pas sa masse de son 0v alimentaire)... Excuse-moi si j'ai loupé quelque chose, mais à part utiliser une autre alimentation, comment avoir un GND séparé pour les nano et pour le driver ? Je ne vais quand même pas relié tout mon petit monde à un fil de cuivre planté dans la terre :smiley:

Tu raccordes les différents fils de 0V au niveau de la borne moins de l'alimentation.
Le convertisseur pour l'alimentation de l'électronique
La carte nano 1
La carte nano 2
les modules électroniques
les moteurs pas à pas

Une étoile comme les enfants les dessinent : un centre et des rayons.

Quand j'aurai un peu de temps, j'explorerai les raisons ondulaires de cette forme étoilée, qui pour l'instant me paraissent bien obscures :smiley:
Mais je te fais confiance, je vais tester ça.

Un grand merci pour tes conseils avisés.

je n'ai pas lu les réponses tres détaillées, les moteurs sont alimentés par la tension de sortie du "convertisseur",
une charge "selfique" génére souvent des parasites, qui "remontent" au circuit de commande digital par les fils d'alimentation, surtout en cas d'appel brusque de forts courants : démarrage d'un moteur, etc..
un stepdown buck avec 220 µf comme condo de lissage en sortie..pour alimenter un circuit digital+ des moteurs

Merci pour ta contribution.
J'ai investigué sur la notion de "stepdown Buck" dont tu parles, mais mes recherches aboutissent à une des fonctions pour laquelle a justement été conçu le convertisseur en entrée présent sur mon schéma. Donc, je ne comprends pas bien ta proposition.
Je ne dois quand même pas rajouter un condo en plus de ceux qui sont déjà présents dans le module?

Ca doit passer sans ce condo.