Pont diviseur qui alimente mal mon Arduino Uno ?

[jeanmanu]

Hello tout le monde !

Je débute avec Arduino et je fais face à pas mal de problèmes au fur et à mesure que mes projets se complexifient. Ce qui est dû à mon manque de maîtrise de l'électricité.

Mon problème aujourd'hui est le suivant : ma carte Arduino Uno (Elegoo R3) est alimentée en 9V via son DC Input, et selon comment est gérée son alimentation, soit ses LEDs semblent instables (clignotent très rapidement) et mon code (Blink) ne s'exécute pas, soit tout va bien.

Je m'explique.
J'ai créé et imprimé un shield sur lequel j'ai pas mal de trucs qui vont se passer.
J'ai besoin de faire rentrer du 18V DC quelque part qui alimentera une autre petite carte à laquelle il sera connecté.
J'ai donc décidé :

• d'utiliser 2 piles de 9V branchées en série que je plug sur un domino nommé "18V IN"
• le circuit 18V ressort via un autre domino "18V OUT" pour alimenter la carte externe
• j'utilise un pont diviseur avec 2 résistances de 330ohms depuis le circuit 18V pour créer un circuit 9V qui va alimenter le DC Input de la carte Arduino

Ce circuit est indépendant du reste du shield.
Et c'est donc ce circuit qui semble déstabiliser l'alimentation de l'Arduino.
Pourtant, la tension à la sortie 9V est bien à 8.74V exactement et ne bouge pas du tout !

Je précise que j'ai déconnecté le shield de la carte Arduino pour le test, afin d'éviter toute éventuelle interférence avec ses composants. Le seul lien qu'ils ont entre eux, c'est la sortie 9V du shield vers le DC Input de l'Arduino.
La sortie 18V n'est pas connectée non plus à la carte externe.

Quand je branche une pile 9V directement sur le DC Input de l'Arduino, tout va bien : les LEDs s'allument proprement et ma LED 13 clignote.

Merci !

En jaune, le circuit +

[Leptro]

Eb ben non,
on n'alimente pas des circuits depuis un pont diviseurs.
Des régulateurs de tensions sont fait pour ça.

Autre mauvaise nouvelle. Les piles 9V est un choix risqué tellement ces piles ne sont pas taillé pour alimenter de tel projet.

[68tjs]

Un bon dessin vaut mieux qu'un discours.

À gauche la représentation habituelle d'un pont diviseur, à droite exactement le même schéma mais dessiné différemment.

Sur la représentation de droite tu peux voir comme le nez au milieu du visage que la résistance R1 est en série avec l'alimentation de la carte arduino.
Avec les valeurs habituellement choisies pour faire un pont diviseur, soit entre 10k et 100k il est parfaitement normal que cela ne fonctionne pas.

La seule façon que cela fonctionne serait de faire passer plus d'un ampère dans le pont pour avoir des valeurs de résistance très faibles.

Mais déjà que ta malheureuse pile de 9 V ne va pas durer plus que quelques heures ce n'est même pas la peine de penser à cette solution absurde que j'ai mentionné uniquement pour faire comprendre que la propriété d'une alim est d'avoir une résistance nulle.

[vileroi]

A la limite on peut brancher l'arduino au point milieu des deux piles? Il sera en 9V et le reste en 18. Mais il restera toujours le problème de la pile, et il faut un interrupteur double.

Si on veut aussi user la deuxième pile et avoir un inter simple, on oublie R2 et on remplace R1 par une zener de 8,2V.

[68tjs]

Une Zener ne se place pas sans calcul préalable des courants.

Une Zener peut convenir si la consommation est assez stable, ce qui n'est absolument pas garanti avec un microcontrôleur qui active ou désactive des charges pouvant être importantes.

Les limites de la Zener sont :

• il lui faut un courant minimal pour être assuré d'avoir passé le coude.
• le courant maximal qui excèderait la puissance dissipée dans la Zener

Pour calculer la résistance en série avec la Zener :
Il faut le courant maximal consommé par le microcontrôleur ET ses charges et ajouter le courant Zener pour passer le coude.
Pour choisir la puissance il faut le courant minimal consommé par le microcontrôleur.
Quand la consommation du micro+ charge sera minimale la différence entre courant max et courant min passera dans la Zener d'où le calcul de puissance.
Bref ce n'est pas gagné, la Zener n'est pas un composant très sympa à mettre en œuvre dès qu'il y a de la puissance.

NB : L'effet Zener ne s'exerce que jusqu'à 2 ou 3 V, au-delà ce sont des diodes à avalanche contrôlée.

Le coude "Zener" est très mou et peu efficace, le coude des diodes à avalanche contrôlée commence à devenir correct vers 5 ou 6 V.
Tenter de réguler le Vdd d'un micro 3,3V avec une Zener ne serait pas une bonne idée.

[vileroi]

Je me suis mal exprimé, la zener n'est pas pour faire une régulation série, ce n'est effectivement pas possible, il y a déjà des problèmes de consommation. C'est pour la mettre seule à la place de R1, voir schéma de gauche. Cela permet de passer Vin de 18V à 10V+/-3V pour être dans la gamme possible de l'Arduino (7V/15V). Pour la conso mini, c'est au moins la conso de la carte 20mA, et on sera loin du coude, pour le maxi, ce qui permettrait de calculer la puissance, je ne l'ai pas, je ne sais pas ce qui est alimenté en Vin ou en 5V (mais il y a forcément quelque chose, sinon on n'aurait pas besoin de 18V) sauf si il n'y a que des mosfet commandés sans résistances (et encore, la conso statique serait nulle, mais la conso dynamique serait plus grande qu'avec des résistances

Le schéma de droite permet d'alimenter Vin en 9V, mais il faut un inter bipolaire ou un unipolaire avec deux diodes

Le schéma suivant permettrait d'alimenter comme le schéma de gauche, mais avec un inter unipolaire (à vérifier)

[jeanmanu]

Wow ! Plein de réponses !

Leptro:
Eb ben non,
on n'alimente pas des circuits depuis un pont diviseurs.
Des régulateurs de tensions sont fait pour ça.

Autre mauvaise nouvelle. Les piles 9V est un choix risqué tellement ces piles ne sont pas taillé pour alimenter de tel projet.

Ok. Super info ! Par contre je ne me vois pas intégrer un gros bloc qu'est un régulateur de tension dans mon objet à peine plus large qu'une trousse...
Pourquoi c'est un choix risqué ? Qu'entends-tu par "tel projet" ? As-tu une autre suggestion d'alimentation ?
Le critère, c'est que je dois alimenter cette carte externe en 18VDC ainsi que l'Arduino.

A la limite on peut brancher l'arduino au point milieu des deux piles? Il sera en 9V et le reste en 18. Mais il restera toujours le problème de la pile, et il faut un interrupteur double.

Ah ça me parle comme idée ! Par contre, pourquoi un interrupteur double ?
Je vais me renseigner sur ce que sont que les interrupteurs bipolaires, unipolaires et les diodes Zener.

je ne sais pas ce qui est alimenté en Vin ou en 5V (mais il y a forcément quelque chose, sinon on n'aurait pas besoin de 18V)

C'est le reste du circuit du shield qui est alimenté en 5V. La sortie 18V permet d'alimenter un DC-Booster pour alimenter des tubes Nixies en 170V DC.
Sur le shield, il y a donc, alimenté en 5V : les puces qui pilotent les tubes, les GPIO expanders pour contrôler ces puces parce que j'ai pas assez de pins, et les tubes nixies dont l'anode est connectée au 170V et dont les cathodes sont pilotées par leur puce.

Mais on s'écarte du sujet. Comme indiqué, j'ai fait mes tests en déconnectant cet autre circuit du shield pour éviter les interférences.
Il n'y a donc que ce circuit 18Vin/18Vout/9Vout qui est concerné.

Est-ce que quelqu'un peut m'expliquer concrètement pourquoi les LEDs de l'Arduino s'éclairent de manière instable et le code n'est pas exécuté, alors que quand je mesure la tension à la sortie de 9V elle est bien de 8.74V et tout à fait stable ?

[Leptro]

Il faudra malheureusement trouver de la place si tu veux que l'Arduino et ses périphériques fonctionnent bien.
Voici une alimentation qui prendra à peine plus de place que ces deux résistances du premier post.

J'entends par tel projet " projet à microcontrôleur" Arduino ou autres. nécessitant une alimentation de bonne qualité.

[68tjs]

nécessitant une alimentation de bonne qualité.

et ne fonctionnant pas à courant constant.

Quand le courant est constant on a une grande latitude pour trouver des compromis.
Avec un microcontrôleur la consommation ne cesse de varier en fonction de l'endroit du programme.
La seule solution pour s'en sortir est d'utiliser des alimentations régulées (régulateur linéaire ou hacheur convertisseur) qui de par leur principe ont une résistance interne quasi nulle, donc une tension de sortie constante.

Le principe du hacheur convertisseur, comme celui proposé, présente l'avantage d'avoir un très bon rendement.
Qui dit bon rendement dit peu de pertes.
Qui dit peu de pertes dit qu'il ne chauffe pas et dans un volume réduit c'est très important.

[vileroi]

Ah ça me parle comme idée ! Par contre, pourquoi un interrupteur double ?

Si on a deux tensions,il faut couper les deux alimentations (deux pôles), sinon on peut avoir des courants qui partent du +18V et qui rentrent dans le +9V. Avec une seule alimentation de 18V un inter qui n'a qu'un pôle suffit. Autre astuce c'est de mettre la diode pour empêcher la boucle de courant quand on ouvre du côté masse.

Je vais me renseigner sur ce que sont que les interrupteurs bipolaires, unipolaires et les diodes Zener.

bipolaire -> peut couper les deux pôles, il y a deux circuits (4 ou 6 broches)
unipolaire -> peut couper qu'un pôle, il y a un circuit (2 ou 3 broches)
Une zener est une diode que l'on branche à l'envers, et qui va lâcher car la tension inverse est faible (par exemple 8,2V). Quand elle lâche, la tension a ses bornes est a peu près égale à la tension indiquée. Il faut toutefois qu'il y ait un minimum de courant, ce qui est le cas ici. En mettant en série une zener de 8,2V on aura dans l'arduino 18V-(environ 8,2V) soit environ 10V. Cette tension ne sera pas bien fixe, mais on s'en moque, il y a derrière un régulateur. Sans la diode certains régulateurs grillent, sinon, ils risquent de trop chauffer est de diminuer la tension de sortie.

Est-ce que quelqu'un peut m'expliquer concrètement pourquoi les LEDs de l'Arduino s'éclairent de manière instable et le code n'est pas exécuté, alors que quand je mesure la tension à la sortie de 9V elle est bien de 8.74V et tout à fait stable ?

A vide, il y a bien 9V. mais plus l'Arduino consomme, plus la tension aux bornes de R1 augmente. et donc plus la tension aux bornes de l'arduino diminue. Si il allume des leds, il lui faut de la puissance, et la tension diminue. Il n'a plus assez de tension et se réinitialise. Mais du coup les leds sont éteintes et le programme démarre, qui va bientôt allumer les leds. La boucle est bouclée. Il s'allume et s'éteint. Comme il y a une réserve d'énergie cela va se faire "lentement" et pas à une vitesse folle.

je ne me vois pas intégrer un gros bloc qu'est un régulateur de tension

Un régulateur de tension ce peut être uniquement le composant. Il a la taille d'un transistor. Suivant la puissance dissipée. Il y en a un sur la carte Uno:

les gros ressemblent à des transistors de puissance. Tu peux chercher LM78L05 LM78M05 et LM7805 qui sont des régulateurs donnant du 5V, avec différentes puissances.
Pour calculer ce qui est nécessaire au niveau puissance, il faut que l'on ait un schéma bien détaillé. Si on sait qu'un arduino alimente une led, cela ne donne aucun renseignements sur la consommation de la carte.

[JMe87]

Bonjour,

pourquoi se compliquer ainsi la vie !!

Un Arduino Uno n'a pas besoin de 9V pour fonctionner, 5V sur l'entree USB et il est content. Quand tu l'alimentes en 9V, tu perds presque la moitie de l'energie en chaleur dans le regulateur. Mauvais calcul pour une alimentation autonome par piles/accus. Pourquoi ne pas utiliser une batterie de secours pour smartphone qui va te donner directement le 5V.
Pour le 170V, pourquoi passer par 18V. Tu fais une recherche sur Aliexpress avec simplement "170V" et la premiere proposition est un petit module entree 5V sortie 170V pour 3€88 + (3€23 frais de port).
Bonne chasse
Jacques

[jeanmanu]

JMe87:
Bonjour,

pourquoi se compliquer ainsi la vie !!

Un Arduino Uno n'a pas besoin de 9V pour fonctionner, 5V sur l'entree USB et il est content. Quand tu l'alimentes en 9V, tu perds presque la moitie de l'energie en chaleur dans le regulateur. Mauvais calcul pour une alimentation autonome par piles/accus. Pourquoi ne pas utiliser une batterie de secours pour smartphone qui va te donner directement le 5V.
Pour le 170V, pourquoi passer par 18V. Tu fais une recherche sur Aliexpress avec simplement "170V" et la premiere proposition est un petit module entree 5V sortie 170V pour 3€88 + (3€23 frais de port).
Bonne chasse
Jacques

J'avoue que tu marques quelques points là !
La raison pour laquelle je suis passé par un DC Booster de 18V est toute bête : c'est ce qui était utilisé dans les tutos que j'ai regardé... :-[