Interface de puissance

– Siouplé … pas la nuit !

C’est forcément vers trois heures du matin que PICOSYNTHÉ vas constater que la température dans le local des planplantes vient de franchir le seuil fatidique des 2°C. La sentinelle qui ne s’est pas endormie déclenche l’alarme qui couine abominablement sur la table de nuit … blanche !
Alors, douillettement lovés sous la couette accueillante, bien au chaud, courageusement vous réagissez immédiatement et avec détermination :

– Ma chérie adorée, va remettre le chauffage dans TA véranda !

(Non, ce propos n’a rien de « Macho », vous pouvez le conjuguer au masculin sans vergogne.)
Assurément, une fois, deux fois c’est possible. Trois fois relève de la fiction. Aussi, vous arriverez forcément une nuit ou l’autre, à la conclusion qu’un automatisme remplacerait avantageusement cette maudite alarme sonore qui vous a traumatisé pour le restant de vos jours.

Concevoir une interface de puissance électrique n’a strictement rien de sorcier, à l’époque ou les bons vieux relais électromagnétiques ont été définitivement remplacés par des relais statiques au silicium. Une foultitude de composants de ce type encombrent les catalogues. Ils peuvent commuter des courants considérables directement sur le secteur alternatif, et sont pilotés par une interface optique interne entièrement compatible avec des microcontrôleurs fonctionnant sur 5Vcc. Ces circuits intégrés assurent l’isolation galvanique par une barrière interne optique à base de LED et ne chauffent pratiquement pas, (Au regard des courants qu’ils sont capables de commuter.) car ils passent en conduction ou s’isolent « au passage à zéro » des sinusoïdes du réseau électrique. De ce fait, les transitoires ne provoquent pas de parasites comme en étaient coupables les relais de puissance électromagnétiques.

Mise en service des deux capteurs météorologiques

L’interface montrée sur les photographie de la Fig.140 n’est absolument pas développée spécifiquement pour PICOSYNTHÉ. Elle servait d’intermédiaire entre des dispositifs branchés sur le secteur et un microcontrôleur 68HC11. Toutefois, testée avec l’adaptateur décrit dans le chapitre Mise en service des deux capteurs météorologiques elle peut commuter sans problème des résistances chauffantes de plusieurs kilowatts. Le principe de ces relais statiques est donné sur la Fig.139 et tous plus ou moins fonctionnent sur le même principe. On branche la sortie de l’adaptateur sur les deux broches de pilotage P du composant en respectant la polarité. Ces deux broches sont reliées à une diode électroluminescente interne D. Comme généralement cette dernière n’est pas munie d’une résistance de limitation de courant, on ajoute en série R pour que le courant corresponde à celui de la documentation. Quand S fournit un état « 0 », D reste éteinte et le phototransistor T n’est pas conducteur. Les thyristors TH sont alors en mode isolé. Quand S passe à « 1 », D s’illumine et T devient alors saturé. Une électronique interne  E symbolisée par l’œil vert, « regarde » la tension du secteur. Cette circuiterie complexe attend que la tension du réseau s’annule. À ce moment précis les thyristors TH sont amorcés et deviennent passants. Vous avez observé sur la Fig.139 que la prise secteur sera obligatoirement avec terre reliée au coffret de la résistance chauffante, car une véranda est pas nature un environnement très humide. Les résistances chauffantes devront être « à double isolation », comme pour une salle de bain  …

Le petit relais 1 déservant à l’origine une puissance relativement faible est un SHARP S 202 DS 4 pouvant commuter 5A. En 2 se trouvent cinq autres relais statiques. Tous des SHARP 216 S 02 pouvant commander 16A chacun soit 3,5KW par élément. Si l’on veut les soumettre au régime maximum, il faut comme pour les deux éléments 6 les munir d’un refroidisseur digne de ce nom. En 3 se trouve un JGC-5F donné pour 2A. Tous fonctionnent correctement avec un courant de pilotage de 6mA. Par mesure de fiabilité, adapter la valeur de R pour obtenir 10mA. Attention : Si tous sont utilisés, 70 mA devront être fourni par S ce qui n’est pas raisonnable. Dans ce cas, on utilise un transistor amplificateur en mode saturé/bloqué commandé sur sa base par une résistance de 4,7kΩ. Ce thème a déjà été abordé dans le didacticiel. L’alimentation +5Vcc extérieure issue de PICOSYNTHÉ peut largement fournir un tel courant, et si vous faites le bilan, la puissance électrique installée est exagérée pour une serre de petit volume, alors que l’on ne désire que du « hors gel ». Tour les relais ont un point commun dupliqué sur le bornier 5. Chaque relais statique sur son autre broche de commutation va au bornier 5 à travers un fusible calibré en fonction du courant maximal prévu sur l’élément concerné.
Vous constatez qu’il y en a pour tous les goûts, et encore, l’interface présentée ici accuse les années. Bien d’autres composants aux performances très variées sont disponibles chez les fournisseurs par correspondance, sur Internet le choix est considérable.

Oui, j’avoue humblement que le circuit imprimé montré par dessous sur la Fig.141 n’est pas un modèle esthétique. J’implore votre indulgence. Il correspond à l’époque où pour tracer le circuit imprimé j’utilisais un stylo spécialisé, la gravure étant ensuite effectuée avec de l’acide chlorhydrique correctement dosé.
Il me semble important toutefois de préciser deux ou trois points importants, raison pour laquelle j’ose vous présenter mon circuit.
En A une prise DB25 assure les nombreuses liaisons de pilotage qui vont vers le microcontrôleur. Chaque ligne commutait des puissances différentes, et n’étaient pas simultanément passantes. De ce fait chaque relais était piloté individuellement. En B on retrouve le radiateur de refroidissement.
En C on observe le commun qui est distribué sur sept des bornes du connecteur à vis. Comme les courants sont importants, il faut impérativement que les pistes cuivrées soient larges. En D le circuit imprimé est ajouré pour séparer le coté pilotage des relais de leurs broches de puissance. Cet artifice contribue à assurer l’isolation, y compris si l’interface est utilisée dans un local saturé d’humidité. (Je crains toujours dans ce cas la présence épisodique d’un dépôt d’humidité plus ou moins conducteur.) Enfin, en E on devine l’une des quatre  entretoises pour le support avec le coffret. Le circuit imprimé coté cuivre est recouvert d’un vernis isolant.

>>> Page suivante.

Laisser un commentaire

Votre adresse e-mail ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *