Protections inversion polarité / surcharge

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Bonjour,

J'ai posté un projet ici : Programmateur ISP de qualité (protections PC et arduino, connexion serie, ...) - Le bar - Arduino Forum mais je crois que je me suis trompé de section en fait. Et puis je posais peut-être trop de questions d'un seul coup.

Du coup, pour ce projet, j'aimerai mettre en place ma protection du coté alimentation. J'ai fait pas mal de recherches mais je ne trouve pas d'explication assez claires pour moi. En gros, je veux éviter de cramer mes arduino !

Bon j'ai vu pas mal d'options possibles. Seulement je sort mes alimentations d'une alim de PC (donc avec 12, 5 et 3.3v), du coup j'exclus la diode en entrée car elle provoque une chute de tension (même si c'est éventuellement négligeable, tant qu'à faire, autant éviter). Ensuite y a des solutions à base de MOSET (ou des variantes) mais j'y pige que dalle donc je préfère éviter une sécurité que je ne suis pas capable de comprendre pour éviter les boulettes (cela dit, si vous avez un tuto, je prends, j'ai rien trouvé sur ce type de protection, jusque là : juste des indications un peu vague).

Enfin, reste la solution du fusible et de la diode. La diode est en court circuit à l'envers et le fusible à l'entrée ou à la sortie : si la tension dépasse la valeur prévue, le fusible claque. Quant à la diode, elle permets de limiter l'impact sur le circuit en aval le temps que le fusible claque. Ca a aussi un autre avantage, c'est que même sans le court circuit franc, on peut avoir une surcharge due à autre chose : auquel cas, le fusible protégera aussi.

Alors coté fusible je pense prendre des fusibles réarmables 16V, 4A. Réarmables pour le coté pratique. 16V car j'irai pas au delà et 4A car c'est ce que j'ai sous la main... (mais est-ce le bon choix ? Est-ce que 10A aurait fonctionné aussi ?). 4A ça me limite un peu notamment si j'ai des moteurs sur du 12V (48W... mais je prévoirai auquel cas des fusibles plus haut pour certaines lignes ou bien de passer par une schottky : si je suis en train d'alimenter un moteur de plus de 50W, ce n'est probablement pas 0.4V en moins qui jouera beaucoup).

Question A => Est-ce que j'ai bon ? Quid des valeurs choisies et de la possibilité de choisir un fusible plus haut ?

Du coté diode, je ne sais pas trop quoi prendre. J'imagine que ça a peu d'importance. Éventuellement une FR107 ? (pris au pif dans mon stock, il semble qu'elle supporte correctement en inverse et réagis rapidement).

Question B => C'est un bon choix pour la diode ? Sinon plutôt prendre laquelle et pourquoi ?

Je vais relier les masses de mes équipements pour qu'ils puissent communiquer (pas le choix)... cependant est-ce que ça ne voudrait pas dire que mon fusible ne sert plus à rien ? Si j'ai une inversion de polarité et que je coupe mon circuit, dans l'idée c'est bien mais si le courant peut ressortir par la masse commune, ça ne sert à rien.
De plus, si j'ai deux fusibles de 4A (un pour la ligne 12V et un pour la ligne 5V), j'imagine que ça cumule et que je pourrais monter à 12A au total ?

Du coup, je me demande si je mets mon fusible cotée VCC, si ça change quelque chose ? (j'ai toujours un doute avec ça car le sens de lecture n'est pas très naturel dans un circuit électronique).
Et sinon, est-ce que ça veut dire que je devrait mettre des fusibles sur les masses communes (genre celle qui va vers l'USB et entre les différents équipement) ?

Question C => Bref, est-ce que je peux mettre le fusible en amont sur VCC pour protéger le truc et ça suffit ou bien c'est plus complexe ?

PS: Désolé pour ceux qui vont lire ces questions pour la 15'000ième fois, mais je débute et je préfères pas me planter. J'ai bien trouvé des réponses mais rien qui prenne en compte l'ensemble de ma problématique du coup je ne suis jamais certain que je peux considérer que ça s'applique à mon cas.

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Après des recherches dans tous les sens... j'ai l'impression que je ne peux pas faire une protection anti inversion du coté de l'alimentation. Je suis obligé de le faire sur l'appareil à alimenter.

Ca fais deux jours que je regarde des schémas sans comprendre ! J'ai fini par mettre en pratique les montages proposés mais ça semble confirmer (j'ai grillé pas mal de composants pour vérifier... ça a un petit coté rigolo... mais on s'en lasse vite !).

Pourriez me mettre sur la voie ? En gros, je peux ou je ne peux pas protéger du coté générateur un appareil en aval (qui lui n'as pas de protection particulière) ?

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ben si c'est la connection entre le générateur et l'appareil qui peut possiblement créer l'inversion de polarité, si tu met une protection dans le générateur... elle sera avant l'inversion donc non, ça ne fonctionnera pas.

et intégrer la protection au générateur, à quoi elle va servir ? à part au cas ou un défaut interne au générateur conduise à une inversion, ce qui me semble extrèmement peu probable...

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Et la voie simpliste: un connecteur avec detrompeur?

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bricofoy:
ben si c'est la connection entre le générateur et l'appareil qui peut possiblement créer l'inversion de polarité, si tu met une protection dans le générateur... elle sera avant l'inversion donc non, ça ne fonctionnera pas.

Oui, c'est logique... mais sur les schémas, c'est noté avec :

Générateur > protection > appareil à protéger

Du coup, j'ai toujours pensé que c'était une protection qui fonctionnait coté générateur comme du coté de l'appareil à protéger. Maintenant, j'ai compris mais j'ai eu besoin de griller quelques diodes pour comprendre.

bricofoy:
et intégrer la protection au générateur, à quoi elle va servir ? à part au cas ou un défaut interne au générateur conduise à une inversion, ce qui me semble extrèmement peu probable...

Je ne pense pas non plus que le générateur soit peu fiable, il dispose d'ailleurs de protections internes (alim de pc).
Je voulais protéger le frele petit arduino que je branche dessus parfois sans trop faire attention à la polarité ou suite à une erreur de montage, qui contient un court-circuit franc ou un appel en ampérage trop fort.

@Jambe, effectivement, y a plus qu'à faire des connecteurs avec des détrompeurs mais comme je compte utiliser l'alimentation un peu pour tout, c'est difficile de prévoir les connecteur d'avance. Notamment pour alimenter des arduino nano ou pro, je suis obliger de placer les pins à la main. Un peu d'inattention et hop, c'est cuit. En plus les arduinos résistent un peu (bon pas trop quand même) mais certains modules se détruisent cash et c'est un peu frustrant =).
Maintenant faute de solution, je vais faire ça évidemment. Je pense utiliser des connecteur rouge et noir "jtag" (ou un truc du genre) qui sont plutôt bien pensés. Après faut juste que je m'efforce à cabler mes arduinos systématiquement (quitte à souder temporairement le prototype sur le connecteur pour éviter le cable qui se débranche et vol sur la plaque de prototypage).

Par contre si j'ai bien compris, ce qui va détruire plus facilement mon matos c'est l'intensité. Un court circuit ou une inversion de polarité avec une limitation d'ampérage sera moins destructeur ? (on est d'accord, tout dépend évidemment du matériel en question mais je voulais aussi m'en servir pour tester des moteurs de récup').

Une limitation d'intensité, un fusible ou même un disjoncteur, je peux le monter coté générateur sans problème ? C'est une protection efficace ou complètement superflus ?

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Fusible et disjoncteur, ce n'est pas tout à fait la même chose :

  • Un fusible protège des court-circuits : surintensité élevée dans un temps très bref.

  • Un disjoncteur possède généralement deux circuit le magnétique et le thermique :

le magnétique protège des courts-circuits (on peut le voir comme un équivalent du fusible)

le thermique protège des surcharges : intensité au delà de l'intensité nominale sur un temps plus ou moins long.

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Par contre si j'ai bien compris, ce qui va détruire plus facilement mon matos c'est l'intensité.

ben non, si on arduino marche sur une alimentation en 5V, si tu met du 15V, il va griller...

L'intensité de l'alimentation se regle automatiquement en fonction de la charge,

Par exemple si tu as une alim 5V 4A,
si tu as juste l'aduino qui va consommer quelque mili ampere, ca marchera, et si tu met par exemple un moteur 15W ca marchera aussi...

en general tu as des protection en sortie des alimentations, mais tout depend de la qualité de celle ci, si c'est chinois ou une marque...

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Beaucoup de textes mais peut de schémas.

Celui ci dessous peut te servir d'exemple.

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Merci lpg79 pour la distinction sur les type de disjoncteurs. Un fusible semble très bien pouvoir faire l'affaire du coup (encore que le disjoncteur a d'autres avantages).

Hazerty, pour les tensions, je crains moins les erreurs de cablages car j'ai des couleurs sur ma sortie d'alim et je bosse presque qu'avec du 5V donc quant j'ai un truc à 3.3 ou à 12v, je suis un peu plus soigneux dans mon cablage (j'ai moins l'habitude et si c'est un gros moteur cablé au 3.3, déjà je risque pas grand chose ensuite je vais vite voir l'erreur avant de mettre en marche). Par contre inverser la pin GND et la pin 5V sur un arduino c'est plus facile pour un miro comme moi =) Surtout avec le bordel environnent (j'y travail, d'où la fabrication de l'alim pour éviter de jongler avec des alim secteur similaires mais de tensions différentes).

Standby, merci pour le schéma. Effectivement, j'avais fait un montage avec le fusible mais ça coupait pas. Bref, je viens de réessayer cette fois en ajoutant la diode que tu indique mais ça ne marche toujours pas :(.

J'ai des polyfuse sous la main (JK16 400 : 16V - 4A). J'ai fais donc le montage avec (mais si ça ait trop en A, je peux chercher, je dois avoir des fusibles non réarmable sur de vieux appareils ou dans une boite de ma bagnole... mais bon, fait chier de les griller pour des tests).

Mon montage :

J'ai mis une led témoin et j'ai raccordé au 5V. La led s'allume. Je mets ensuite le polyfuse en série juste à la sortie du VCC 5V. La led est toujours OK. Je mets ensuite en court circuit (je connecte le VCC après le fusible au GND sans charge : la led faibli et le cablage chauffe. Dès que ça commence à fondre je débranche (au bout de 3 secondes environs : les cables se raidissent... )

Bref, je pense qu'en court circuit, je dois faire passer facilement la dizaine d'ampère (mon alim est dimensionné jusqu'à 165W sur le 5V, soit autour de 33A, probablement moins car ce sont des cables de prototypage pas très épais mais certainement pas moins de 4A). C'est un peu comme si je mettais une résistance de trop faible valeur : Je maintiens pendant 3 bonnes secondes. Je touche ensuite le fusible, il n'a pas bronché (pas le moindre échauffement).

5V -> Polyswitch ->-----------------------------
                               |       |       |
                               !       |       |
                              LED      |     Diode 
                               |       |    inversée
                               |       |       |
                              R220     |       |
                               |       |       |
                               |       |       |
GND  <------------------------------------------

Y a un truc que je ne fais pas comme il faut là ? Avec un fusible plus sensible (1A ou 500mA), ça aurait pu fonctionner ?

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c'est sans doute que la résistance interne de tes câbles est assez élevée pour limiter le courant de court-circuit à une valeur inférieure à celle du fusible, ce que confirme ton observation : le led faiblit, mais reste allumée. si tu avait vraiment un court-circuit la tension devrait tomber à 0v et donc la led devrait s'éteindre.

pour visualiser ce qui se passe il te faudrait utiliser un ampèremètre, tu verrais immédiatement pourquoi tu fusible ne déclanche pas :wink:

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Mon amperemetre en série juste après le fusible ? Je ne vais pas bousiller l'amperemetre à cause du court circuit ?

Dans tous les cas je vais essayer avec des câbles plus robustes.

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tout dépend du calibre maxi de l'ampèremetre. et du courant maxi de l'alim.

quelle est le courant maxi de l'alim ? c'est une alim de PC avec 33A ?

mais dans ton cas vu qu'un fusible de 4A ne saute pas, on peut raisonnablement penser que tu reste en dessous des 4A (à cause de la résistance des câbles)

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Bonsoir;

Sur le schéma électronique des ARDUINO, il y a (en tout cas sur le UNO), une diode anti inversion de tension en série sur le regulateur, donc pour l'ARDUINO en question, pas d'inquiétude à avoir.

Pour ce qui est de la protection des composants ELECTRONIQUE, qui réagissent TRES rapidement, il faut des fusibles dit ultra rapide FF sinon l'électronique va griller avant le fusible.

Après, pour ce qui est du câblage, c'est toujours sur les alim qu'on se plante le plus souvent.

Il faut être prudent c'est la règle de l'art.

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J'ai pas oser brancher mon multimetre dessus mais du coup j'ai fais le test avec un court circuit avec un cable plus épais... et ça stop net le courant. Le fusible chauffe (fort mais ça se maintient à la température de ce que j'ai vu) et dès que le court circuit est raccordé, ça coupe la led. Dès qu'il est coupé, la led reprend.

=> Oui, je trouve ça un peu magique quand ça fonctionne comme dans la théorie... il ne faut pas se moquer :stuck_out_tongue:

En tous cas merci bien. Je vais donc voir pour prendre des fusibles FF comme conseillé par jeanfranlec et je vais prévoir plusieurs calibres. 4A c'est manifestement beaucoup trop, ne serait-ce que pour les cables de stripbord (finalement j'en ai fait fondre un complètement en 5s... enfin j'avais déjà lu que c'était pas une super idée, c'est pour ça que j'en avais d'autres plus rigides). Donc pour alimenter les arduinos si j'ai bien compris, un calibre 500mA ou 200mA est raisonnable et si alimentation en 3.3, pas plus de 50mA ?

Merci beaucoup à tous.

jeanfranlec:
Sur le schéma électronique des ARDUINO, il y a (en tout cas sur le UNO), une diode anti inversion de tension en série sur le regulateur, donc pour l'ARDUINO en question, pas d'inquiétude à avoir.

Pas réussi à retrouver le schéma mais en tous cas j'ai déjà grillé des mini même des uno avec ça. Je suppose que la diode est présente uniquement sur l'alimentation par la "grosse prise jack" (je ne sais pas comment ça s'appelle). Ca doit être pour ça qu'elle demande plus ou moins 1V de plus que VCC. Dans tous les cas, je préfères alimenter par les pins VCC (si supérieur à 6V) ou 5V sinon. Le régulateur intégré fait parfois de mauvaises surprises. (néanmoins, c'est vrai que puisque mon objectif est de protéger, c'est une option raisonnable que de prévoir de l'utiliser lorsque c'est possible).

Du coup ça me donne même une idée : j'ai trouvé des sorte de shield de prototypage. Ils reprennent à l'identique les entrées sorties et ajoutent parfois une led, un bouton ou un port icsp déporté. Je vais me cabler dessus pour mettre mes connecteurs. Je dois trouver des shields pour tout type d'arduino du coup c'est pas con du tout et puis rien ne m'empêche de reconstruire quelques circuits dessus (d'ailleurs, avec les pro, ça serait cool d'avoir des shields qui ajoutent le port usb la régulation, etc. Je peux peut-être trouver ça dans le commerce ou sinon pas trop compliqué à faire.

bon et ça me donne pas mal d'autres idées pour l'interface de mon alim mais ça vrille large hors sujet. Encore merci pour les conseils, c'est plus facile comme ça.

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en general sur le multimetre, il y a marqué le calibre en courant, en general c'est 10A soit 10 amperes, donc si tu ne depasse pas 10A, aucun soucis... ou un calibre 100mA qui peut etre largement suffisant.

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Normalement il y a un fusible à l'intérieur du multimètre, enfin peut-être pas en entrée de gamme........

Disjoncteurs.
Il existe deux type de disjoncteurs : ceux déjà évoqué et ceux qui, en plus, sont "différentiels".
Principe :
S'il n'existe pas de dérivations accidentelles (perte à la masse notamment) le courant qui passe dans le fil "neutre" est exactement égal à celui qui passe dans le fil "phase".

Avec un disjoncteur max 10A et différentiel 30 mA, si le courant dépasse 10A dans le fil "phase" ou si la différence du courant entre le fil "neutre" et le fil "phase" est égale ou supérieure à 30 mA ou le disjoncteur déclenchera.

Pour info un courant supérieur ou égal à 50mA est "potentiellement" dangereux pour l'Homme.

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mistral:
Pas réussi à retrouver le schéma mais en tous cas j'ai déjà grillé des mini même des uno avec ça. Je suppose que la diode est présente uniquement sur l'alimentation par la "grosse prise jack"

Je ne vois pas sur ce schéma d'autres sources d'alimentations que doit FOURNIR l'utilisateur que le VIN.

Si tu branche toi utilisateur du 5V sur le 5V de la carte, tu vas mettre en conflit 2 sources de tension, le 5V que tu fournis et le 5V que fournit l'ARDUINO, ce n'est pas bon du tout, ça peut même être mortel pour ta carte, je ne dois pas avoir compris ton idée.

Là je parle du UNO dont je mets le schéma en lien.

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68tjs:
Normalement il y a un fusible à l'intérieur du multimètre, enfin peut-être pas en entrée de gamme........

Disjoncteurs.
Il existe deux type de disjoncteurs : ceux déjà évoqué et ceux qui, en plus, sont "différentiels".
Principe :
S'il n'existe pas de dérivations accidentelles (perte à la masse notamment) le courant qui passe dans le fil "neutre" est exactement égal à celui qui passe dans le fil "phase".

Avec un disjoncteur max 10A et différentiel 30 mA, si le courant dépasse 10A dans le fil "phase" ou si la différence du courant entre le fil "neutre" et le fil "phase" est égale ou supérieure à 30 mA ou le disjoncteur déclenchera.

Pour info un courant supérieur ou égal à 50mA est "potentiellement" dangereux pour l'Homme.

Il existe quelques autres sortes de disjoncteurs, la gamme est trés trés vaste.

Pour autre info:
Le courant qui traverse le corps humain et qui dépasse 50ma est effectivement dangereux pour l'humain, à condition qu'il traverse le corps humain justement, et ce corps humain a une résistance.

Par exemple, si tu mets tes doigts sur les 2 pôles d'une batterie de 12V, compte tenu de ta résistance Ohmique, le courant te traversant serrât sans danger il ne depasserat pas les 50mA.

Avec ARDUINO nous "travaillons" essentiellement avec des tensions du domaine du continu et du domaine de la TBTS (Trés Basse Tension de Sécurité) tout dépend bien entendu de ce que l'on pilote derriére là je parle uniquement des tensions d'alimentation des ARDUINO (en dessous de 24V continu).

Ce n'est pas utile dans ce domaine de faire appel à des protections par disjoncteurs différentiels qui côutent chéres et ne sont de toutes façon pas assez rapide pour protéger l'électronique.

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Sur les schémas que j'ai trouvé, c'était un disjoncteur "thermique" comme jeanfranlec l'évoque plus haut. Ca semble assez adapté mais je ne sais pas trop quels composants choisir pour le montage (l'histoire notamment des temps de réaction) et j'ai pas trop la place. Du coup, un "polyswitch", ça me va très bien.

Sur la question du différentiel, je ne suis pas trop sur de mon installation électrique donc à un moment ou un autre, faudra que je m'équipe d'un disjoncteur déporté. Cela dit, c'est pour du courant fort et souvent y a des condensateurs chargés. Si j'ai bien compris, ça peut-être mortel dans pas mal de cas. J'essaye déjà d'apprendre les bases et quand je touche au 220, je vérifie toujours deux fois mes opérations avant de les faire et je place toujours un interrupteur à portée pour couper le circuit avant d'y toucher (ce qui est évidemment insuffisant).

Concernant l'alimentation de l'arduino par le port VIN, le schémas que tu donnes (en haut à droite) semble indiquer que la diode de protection est placée avant VIN, sur le port "DC21MMX" donc elle ne protège pas par le VIN. Et effectivement, j'alimente par le port 5V car comme ça je ne passe pas par le régulateur interne. Jamais eu de soucis comme ça mais comme tu dis, faut pas brancher deux alimentations en même temps. Je fais ça car plus pratique, n'ayant que du 5 ou du 12V à lui donner (ça m'obligerai à réguler en entrée, et je cherche à la base à minimiser au maximum mes branchements intermédiaires pour éviter justement les erreurs).
=> Je vais quand même réfléchir à faire une ou deux sorties régulées sur mon alim histoire d'avoir du 7V, mesurer la conso, limiter le courant... mais c'est la deuxième étape de mon chantier.

PS: Pour le multimetre, mon point 10A n'est pas protégé. Par contre, j'aurai pu utiliser ma pince ampèremétrique en fait mais jamais réussi à l'utiliser en électronique. Peut-être qu'elle fonctionne qu'en alternatif (chauvin arnoult F03).

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mistral:
Concernant l'alimentation de l'arduino par le port VIN, le schémas que tu donnes (en haut à droite) semble indiquer que la diode de protection est placée avant VIN, sur le port "DC21MMX" donc elle ne protège pas par le VIN. Et effectivement, j'alimente par le port 5V car comme ça je ne passe pas par le régulateur interne. Jamais eu de soucis comme ça mais comme tu dis, faut pas brancher deux alimentations en même temps. Je fais ça car plus pratique, n'ayant que du 5 ou du 12V à lui donner

La diode protège dans le sens ou si tu inverse le + et le - sur ta prise jack, la diode serrat "bloquée" et le régulateur non alimenté.

Ensuite, pour le 5V tel que tu le fais, je ne me risquerais pas trop personnellement bien que les données du fabricant de régulateur, lu en diagonale, ne semblent pas te contredire.

Par contre, puisque tu a du 12V, pourquoi ne l'utilise tu pas pour alimenter par la prise jack (en Vin), moi c'est ce que je fais depuis des lustres avec une alim de PC. et je n'ai jamais eut de pb non plus.

Autre donnée lu sur le datashett du regulateur 5V, il est protegé contre le courts-circuits de durée infinie ... Super.