[CONSEILS] Commuter une source USB avec MOSFET

Bonjour,

Voilà mon but: pouvoir redemarrer une camera alimentée par USB en simulant un debranchement, rebanchement de son cable.
Le cable semble etre de l’USB 1.0 type A, donc 5V et max 500mA (5V confirmé sur le transformateur).
Dans un premier temps j’utilise un arduino uno rev3, et je commanderai la mosfet via un bouton poussoir pour tester le principe, mais a terme je pense utiliser le pro mini en 3.3V, avec un ESP32 pour recevoir les commandes par wifi.

Je précise que je suis totalement néophyte. J’ai lu et regardé beaucoup de tutoriaux, et j’ai l’impression que le diable se cache dans les détails avec l’utilisation d’une mosfet.

Voir le schema auquel je suis arrivé en pj. Sur le coté droit, la source 5V externe pour la camera. Reliée à une sortie USB femelle pour pouvoir brancher la camera.

Mes questions sont:

  • Ce montage est il pertinent pour mon objectif ?
  • Si oui, la mosfet IRLZ44N est elle un bon choix ? Reference trouvée via RitonDuino: Alimenter un capteur ou une charge à la demande
  • Les resistances sont elles a peu pres coherentes (et vraiment utiles) ?
  • Je comprends que la mosfet chauffe lorsqu’elle est à l’etat Off, et ne chauffe que de façon négligeable à l’etat passant, est ce correct?

Merci beaucoup :slight_smile:

IMG_0615.pdf (103 KB)

Bonsoir

Quelques questions indépendamment du choix du MOSFET et de son câblage :

-A quel hôte USB est reliée la caméra dont il faut gérer le débranchement/branchement ?
-La caméra supporta-t-elle le maintien des tensions sur les entrées sortie D+ et D- lorsque son alimentation sera coupée ? comment la caméra et son hôte réagiront lors du rétablissement de la seule alimentation?

Je n'ai pas les réponses, il me semble juste que c'est à considérer.

Déjà est-ce que ça réagit bien avec un interrupteur manuel sur le +5V ?

Salut,

Tu devrais trouver des réponses sur cette chaîne YT.

Y a toutes une série de vidéos bien foutues sur les Mosfet, avec plein de cas concrets pour Arduino et consorts.

Bonjour,

Toutes mes excuses pour mon délai de réponse!! Je n'ai pas eu de notification par email et n'ai pas pensé à vérifier ponctuellement plus tôt.

Pour les questions posées:

  • hote USB: il n'y en a pas. Pour être précis, c'est une camera type sécurité/cloud grand public pour surveiller son domicile en absence. La camera est alimentée par l'USB (branché au secteur donc, via un transformateur 5V). Elle est connectée au wifi du domicile, et par cette intermédiaire se contrôle via les services cloud du vendeur. En cas d'alerte, la video est envoyée sur un serveur. Et quand on le souhaite on peut s'y connecter pour visualiser en pseudo temps réel (facilement une minute de décalage car on n'est jamais connecté en direct, tout passe par les serveurs du vendeur).

Le problème qu'il se pose est que parfois la camera n'est plus joignable, comme si elle ne répondait plus. Quand je suis chez moi, il suffit de débrancher le cable USB et rebrancher (ou la prise secteur) pour la forcer à redémarrer et tout rentre dans l'ordre. Cela arrive rarement mais surement (sur des périodes de plusieurs semaines), c'est un peu dommage de ne pas avoir prévu de watchdog intégré...

Je suppose que ca répond aussi à la question des broches D+/- (data?): à mon sens seul les deux broches d'alimentation sont requises.

Je vais consulter la chaine YT conseillée. J'en ai déjà regardé pas mal, mais là où je pêche c'est sur le concret, quand il faut calculer les capacités réelles. Je crois que le plus simple est sans doute d'expérimenter, mais je voulais déjà m'assurer de ne pas faire d'erreur grossière évitable.

Bonsoir

S'il s'agit juste de commuter une alimentation pour rebooter la caméra peu importe le connecteur (coaxial, USB....) J'aurai effectivement pu interpréter dans ce sens le message initial, mais en cette période de visios je pensais caméra + hôte !!

je n'ai pas sous la main le lien de l'article mais il me semble bien que la commutation d'alimentation par MOSFET a été traitée avec efficacité par @hbachetti sur son blog : https://riton-duino.blogspot.com/

Merci, je regarde ça!

[EDIT]: en fait, j'avais déjà consulté son blog (c'est grâce à lui que j'ai identifié la mosfet IRLZ44N).
Merci à lui au passage pour toutes les infos fournies!

[EDIT 2]: si ça peut en aider d'autres, voici un article pour débutant comme moi sur les mosfet: Nos amis les MOSFET | Connect - Editions Diamond
Certes moins concret que le blog https://riton-duino.blogspot.com/, mais on y trouve des explications très pédagogiques. Pour répondre à l'une de mes questions initiale, la mosfet chauffe essentiellement en régime ohmique (résistance variable), et apparemment pas en régime bloqué (interrupteur ouvert) et saturé (interrupteur fermé).

J'espère ne pas dire de bêtise :slight_smile:

En régime saturé la résistance bien que faible n'est pas nulle, l'échauffement vient avec le carré de l'intensité qui traverse le canal Le résultat n'est pas toujours négligeable.

dans le 'best off' MOSFET on peut ajouter cet excellent cours signalé récemment sur le forum : Cours d'électronique : Le transistor MOSFET. Partie 1 : Présentation. Caractéristiques. Equations - YouTube
Cours d'électronique : Le transistor MOSFET. Partie 2 : Comprendre son fonctionnement interne - YouTube

En régime saturé la résistance bien que faible n'est pas nulle, l'échauffement vient avec le carré de l'intensité qui traverse le canal Le résultat n'est pas toujours négligeable.

Ok, je constaterai en essayant (pièces commandées).
Dans mon cas la MOSFET IRLZ44N a un Rds(on) de 0.022 ohms, et l'intensité max drain source sera a priori de 0.5A. Je ne suis pas matheux mais en première impression ça me parait très faible.

Merci pour les videos, je crois que c'est la chaine conseillée par @ikes_72000, j'avais déjà vu une de ces vidéos. C'est très intéressant, ça donne un sens à beaucoup de faits/effets autours des mosfets, mais ça va un peu trop loin dans l'approche académique pour mon faible niveau, pour que je sache aller jusqu'en pratique.

J'avais posté une réponse hier, mais elle n'est pas passée.
L'IRLZ44N peut être commandé en 3V jusqu'à une vingtaine d'ampères.

al1fch:
je n'ai pas sous la main le lien de l'article mais il me semble bien que la commutation d'alimentation par MOSFET a été traitée avec efficacité par @hbachetti sur son blog : https://riton-duino.blogspot.com/

Ceci peut-être ?
alimenter-un-capteur-la-demande

oui !

Ceci peut-être ?
alimenter-un-capteur-la-demande

C’est bien l’article que j’avais lu (en plus d’autres du même auteur avec un référentiel d’un grand nombre de mosfets). Comme l’IRLZ44N était clairement citée pour du 3V (vu que ma cible est un arduino pro mini en 3.3V), c’est pour ça que je suis parti dessus (ça m’évite de devoir vraiment comprendre toutes les subtilités des calculs avec les datasheets, même si je l’ai bien sûr consulté).

Je ferai un retour après mes essais.

Entre temps, j’ai une autre question: quelqu’un sait-il m’expliquer le rôle de la petite résistance entre l’I/O et la grille de mosfet ? Je comprends que le role de la résistance forte vers la masse est “résistance de rappel”/pull down, qui sert à bloquer la mosfet lorsque le microcontroleur démarre (temps pendant lequel les broches I/O auraient un etat “flottant”). Mais quel est celui de la petite resistance, si ce n’est de servir de diode pour bloquer un courant qui irait de la grille vers le microcontroleur ou bien de diminuer le courant envoyé à la grille, peut etre pour qu’elle chauffe et/ou consomme moins (ce ne sont que des suppositions bien vagues)?

[EDIT]: j’ai retrouvé la réponse dans l’article mentionné:
“Le transistor est piloté par une sortie du microcontrôleur à travers une résistance de 220Ω dont le but est de limiter le courant d’appel lors de la montée du signal sur la grille.”
Mais j’avoue que ça ne m’éclaire pas plus que ça sur la finalité.

Simple limitation de courant, car la grille est un condensateur, donc le pic peut être important.
Avec 220Ω et 3.3V le courant sera au maximum de 15mA à la commutation, ensuite il retombe à ZÉRO.

ok, merci!

Dans mon cas la MOSFET IRLZ44N a un Rds(on) de 0.022 ohms,

Si c'est ce qui est indiquée dans les datasheets c'est la meilleure valeur que l'on peut obtenir mais tout va dépendre de comment tu pilote le transistor MosFet.

Le Rdson dépend de la tension Vgs et cela s'explique simplement.

Ce qui suit est valable à 99,9999 % pour les transistors utilisés ici c'est à dire les transistors MosFet à enrichissement. C'est à dire les transistors MosFet qui sont bloqués avec Vgs = 0.

A l'état de repos des charges dans le transistor MosFet empêchent la conduction.
Le fait d'appliquer une tension entre la grille et la source repousse ces charges qui empêchent la conduction.
Un transistor Mosfet c'est comme un tuyau d’arrosage pincé que l'on dépince progressivement.
Plus la tension Vgs sera élevée plus les charges seront repoussées et plus la section de conduction augmentera. La résistance Rdon diminuera puisque la résistance d'un conducteur est proportionnelle au produit de la longueur divisée par la surface.

Quand tu lis 0,022 ohms compte sur 2 à 3 fois plus.

Pour info et pour éviter de les acheter par erreur l'autre type de transistor MosFet est le mode à déplétion. C'est le fonctionnement inverse : ils sont passants pour Vgs = 0 et pour les bloquer il faut appliquer une tension entre la grille et la source.

Merci pour ces dernières explications, c'est bien pour ça que je demandais conseil car meme si je pense avoir compris le principe, je ne trouve pas que cela s'explique (ou s'anticipe) si simplement.

J'ai enfin pu tester le montage. Ou quelque chose qui s'en approche car au lieu de commander la mosfet avec une sortie digitale de l'arduino, j'ai relié un bouton poussoir qui me permet de simuler une coupure sur la grille en appuyant.

Ca semble à peu pres marcher à un détail près: en fonctionnement, la camera émet un très léger "grésillement" irregulier à certains moment:

  • grille mosfet coupée = camera coupée
  • grille mosfet alimentée (j'ai testé en 3.3v et 5v sans difference notable dans mes observations): la camera s'initialise et devient opérationnelle pour autant que je puisse en juger.
  • lorsque je visualise la video de la camera à partir de l'app ios (donc en gros la camera envoie son flux video sur un serveur "cloud" et l'app recoit une recopie depuis ce serveur): on entend les grésillements.
  • si je ne visualise pas la video dans l'app, le grésillement s'arrete.
  • si j'active la detection de mouvement de la camera, j'entend le grésillement temporairement apres avoir simulé un mouvement (ca declenche l'envoi d'une séquence video au serveur).

J'en deduis que le grésillement se produit lorsque la camera transmet de la data (son flux video) via son wifi.

Je me doute que c'est un peu maigre pour jouer aux devinettes, mais si quelqu'un a une idée sur la raison de ce grésillement ... :slight_smile:
Je precise qu'il n'y a pas de grésillement audible si la camera est reliée au secteur directement sans mon petit montage.