mercredi 28 octobre 2020

Relais Retardé sans Microcontrôleur

 

Relais Retardé sans Microcontrôleur


Il arrive que l'on ait besoin de retarder la mise sous tension d'un appareil, ou son extinction. Mais peut-on le faire sans avoir recours à un microcontrôleur ?

Retarder la mise sous tension d'un appareil, ou son extinction, ne veut pas dire grand chose dans l'absolu. Il faut d'abord répondre à la question : retarder par rapport à quoi ?

Partons d'un cas précis :

Je désire mettre sous tension et couper à l'aide d'un interrupteur deux appareils dans un ordre bien précis.

    • un téléviseur et un amplificateur audio
    • un préamplificateur et un amplificateur de puissance
    • un amplificateur de puissance et des enceintes acoustiques

Si on met sous tension ces appareils simultanément il y a un risque que l'amplificateur transmette aux enceintes acoustiques un pic de tension dû à la montée brutale de l'alimentation.

Pour éviter cela il faut procéder avec logique.

La mise sous tension doit se faire dans cet ordre :
  • mise sous tension de l'appareil N°1
  • attente de 2 secondes
  • mise sous tension de l'appareil N°2

La mise hors tension doit se faire dans l'ordre inverse :

  • coupure de l'appareil N°2
  • attente de 2 secondes
  • coupure de l'appareil N°1

Si l'on trace un graphique en temps réel on veut obtenir ceci :

Pour obtenir ce résultat on peut avoir recours à plusieurs solutions :

  • un séquenceur
  • deux relais temporisés multifonction
  • un ARDUINO + 1 module relais
  • un petit montage malin

1. Le séquenceur

Furman PS-8R/E III


Ce dispositif professionnel permet la mise sous tension et la coupure de 3 groupes d'appareils dans un ordre précis avec une temporisation non réglable (0.5,  5, et 10 secondes).

Voici sa documentation : https://www.furmanpower.com/sites/furmanpower.com/files/_/Power-Report/ps8riimanual_0909_revf.pdf

Il coûte 484€ chez Thomann. Le CN-3600S E est encore plus cher : 752€. Il permet (pauvrement) de régler les temporisations.

Pour le prix ils assurent heureusement un filtrage secteur. Vous l'aurez compris : la majeure partie du prix se situe dans le boîtier et l'aspect professionnel.

Ils sont surtout utilisés dans le monde de la sonorisation professionnelle pour une mise sous tension progressive d'un ensemble d'appareils, afin d'éviter un courant d'appel trop important au démarrage. Avec une charge maximale de 16A (3600 watts), on comprend assez vite que la cible se situe dans les installations de moyenne puissance. Autant dire que ce genre d'appareil n'est adapté ni à une installation domestique, ni aux grandes manifestations musicales.

2. Le relais temporisé multifonction

Ces relais permettent de temporiser la mise sous tension d'un appareil, ou la coupure, ou les deux.

Il n'est pas toujours évident de trouver la documentation de ces relais.

Ces relais disposent des bornes suivantes :

  • contacts : 3 bornes (inverseur)
  • alimentation : 2 bornes (souvent on peut les alimenter entre 12V et 230V ~)
  • commande : 1 borne (la borne sur laquelle on va connecter notre interrupteur ON/OFF)

La borne de commande est souvent appelée Y1.

Il vaut mieux examiner la notice technique du relais avant d'acheter, afin de vérifier que les fonctions nécessaires sont disponibles, et aussi afin de bien comprendre son fonctionnement. C'est aussi pour cela que je privilégie les marques connues, qui fournissent des fiches techniques claires.

En général lorsqu'un relais temporisé permet une temporisation combinée fermeture (ON) / ouverture (OFF) les deux temps seront identiques, c'est à dire que le retard à la mise sous tension sera le même que le retard à la coupure.


Crouzet 88827103 (8 ampères)

Son prix est d'environ 70€ chez DigiKey.

Sa documentation : https://docs.rs-online.com/1018/0900766b8145d238.pdf 

Dans la documentation on voit qu'il faut utiliser les fonctions suivantes :

  • retard à la mise sous tension : fonction A
  • temporisation à l'ouverture : fonction C
  • temporisation combinée fermeture / ouverture : fonction Ac

Les commandes Ac et C nécessitent le câblage de la borne de commande. Pour réaliser la commande A, on placera l'interrupteur en série avec l'alimentation du relais.

On trouve des équivalents chez Legrand, beaucoup plus chers.

On trouve également des relais moins chers à partir de 15€ :

Selec 600XU-A-1-CU (5 ampères)

Son prix est d'environ 16€ chez Automation24.

Sa documentation : https://media.automation24.com/datasheet/fr/600XU.pdf

Comme ce relais est également distribué par Mouser et DigiKey, deux distributeurs de matériel professionnel, je suppose que c'est un relais fiable, malgré son prix.

Les seules critiques sur Automation24 concernent le bruit, mais je ne pense pas que le Crouzet soit plus silencieux. Après tout, ce sont des relais de puissance à contact.

Dans la documentation on voit qu'il faut utiliser les fonctions suivantes :

  • retard à la mise sous tension : fonction A
  • temporisation à l'ouverture : fonction E
  • temporisation combinée fermeture / ouverture : fonction F

Ici également les commandes E et D nécessitent le câblage de la borne de commande. Pour réaliser la commande A, on placera l'interrupteur en série avec l'alimentation du relais. 

Voici un schéma permettant de retarder la coupure d'une prise 2 par rapport à une prise 1 :

La prise N°1 est mise directement sous tension par l'interrupteur.

La prise N°2 est contrôlée par le relais. La fonction E est utilisée. Le relais coupera la prise 2 lorsque l'interrupteur sera positionné sur OFF, avec un retard réglable.

La séquence sera :

  • interrupteur sur ON
    • prise 1 et prise 2 alimentées simultanément
  • interrupteur sur OFF
    • prise 1 coupée
    • délai X secondes
    • prise 2 coupée

Voici un schéma permettant de retarder la mise sous tension d'une prise 1, et la coupure d'une prise 2 par rapport à la prise 1 :

La prise N°1 est contrôlée par le relais du bas. La fonction A est utilisée. Le relais mettra la prise 1 sous tension lorsque l'interrupteur sera positionné sur ON, avec un retard réglable.

La prise N°2 est contrôlée par le relais du haut. La fonction E est utilisée. Le relais coupera la prise 2 lorsque l'interrupteur sera positionné sur OFF, avec un retard réglable.

La séquence sera :

  • interrupteur sur ON
    • prise 2 alimentée
    • délai X secondes
    • prise 1 alimentée
  • interrupteur sur OFF
    • prise 1 coupée
    • délai Y secondes
    • prise 2 coupée

Je conseille l'utilisation de fil rigide 1.5mm², comme pour tout câblage domestique. Bien sûr les prises peuvent être des embases IEC (une mâle + 2 femelles). La prise d'entrée peut être un socle IEC avec filtre :

Le gros intérêt de cette solution à base de relais temporisé multifonction est qu'elle permet d'éviter d'ajouter une alimentation, celle-ci étant intégrée à chaque relais, et ce n'est pas négligeable.

3. ARDUINO + module relais

Il suffit de connecter un module relais et un interrupteur à un ARDUINO UNO ou NANO et d'écrire un petit sketch qui surveille l'état de l'interrupteur et active et désactive les relais dans le bon ordre, avec des temporisations adaptées.

Module à 2 relais

Pour ceux qui désirent un montage sans soudure il existe des modules relais avec bornier sur les entrées :

Module à 2 relais

Il existe également des supports ARDUINO NANO avec borniers :

On trouvera facilement des tutoriels pour apprendre à surveiller une entrée digitale et piloter un module relais :

  • digitalRead()
  • digitalWrite()
  • delay()

Cette solution ARDUINO permet aussi (grâce à un récepteur infrarouge bon marché TSOP4838) de télécommander la mise sous tension et hors tension à l'aide d'une télécommande infrarouge. On peut utiliser une touche inutile d'une télécommande existante.

Voir mon article précédent :

 

La solution à base d'ARDUINO est bien entendu la plus souple, elle permet de modifier les temporisations avec facilité et celles-ci peuvent être séquencées comme on le désire. Le nombre de relais peut être important, jusqu'à 20 pour une carte NANO.

On peut choisir des relais 5V ou 12V. Il faut prévoir une alimentation 5V ou 12V (en fonction des relais choisis). Chaque relais consomme 30mA pour un modèle 12V, et 70mA pour un modèle 5V.

4. Cartes spécialisées

On trouve tout de même des cartes à relais pouvant convenir à certaines situations.

Exemple celle-ci, dénichée sur AliExpress :

Elle permet de mettre sous tension 2 charges 10A avec une temporisation réglable entre 0.5 et 10 secondes.

ATTENTION : cette carte est alimentée directement par le secteur, grâce à une alimentation par chute de tension capacitive (le condensateur gris en bas à gauche, heureusement du type X2). Il n'y a aucun transformateur d'isolement. Cela veut clairement dire que le secteur (phase ou neutre suivant le sens de branchement) de la prise, va être présent sur toute la carte. Ce n'est pas dangereux pour elle, mais pour vous OUI.
C'est une carte qu'il faudra impérativement loger dans un boîtier isolant. Ne pas y mettre les doigts si elle est sous tension.

J'ai trouvé celle-ci également sur AliExpress :

Elle permet de mettre sous tension 4 charges 20A avec une temporisation réglable entre 0.5 et 4 secondes. Elle réclame une alimentation 12V.

Le vendeur annonce 400mA de courant consommé sur le 12V. Chaque relais 12V SLA-12VDC-SL-A consommant environ 80mA, cela semble correct. Prévoir une marge de sécurité : une alimentation de 12V / 6W au minimum.

Enfin, pour les mordus de la séquence d'alimentation, sur AliExpress également :


Elle permet de mettre sous tension 8 charges 10A avec une temporisation réglable entre 0.5 et 4 secondes. Elle réclame une alimentation 12V.

Le vendeur annonce 50mA de courant consommé sur le 12V. C'est bien entendu complètement farfelu, chaque relais 12V SRD-12VDC-SL-C consommant environ 30mA, il vaut mieux prévoir au minimum 250mA. Prévoir une marge de sécurité : une alimentation de 12V / 5W au minimum.

Un détail à propos des alimentations : les cartes à 4 ou 8 relais acceptent une alimentation 12V continus ou alternatifs. Elles possèdent leur propre circuit de redressement / filtrage / régulation. C'est à dire que l'on peut les alimenter à l'aide d'un transformateur 12V alternatifs, ou d'une alimentation 12V continus.
Personnellement j'ai banni de mon habitation les petites alimentations à transformateur que l'on laisse branchées H24.
Un transformateur électromagnétique vieillissant finit toujours par présenter des défauts d'isolement au niveau du vernis des enroulements et cela peut déclencher un incendie. Expérience vécue :-?
Préférer donc les alimentations à découpage, qui elles au moins, si elles tombent en panne, se contenteront de ne plus fonctionner, sans fumée.

5. Montage dédié

Entrons maintenant dans le sujet de cet article : un montage sans microcontrôleur, d'un prix de revient imbattable.

5.1. Le schéma

Le schéma ci-dessous montre un montage à deux relais. L mise sous tension de la prise 1 est retardée et la coupure de la prise 2 est retardée.

La séquence est la suivante :

  • interrupteur SW1 sur ON 
    • prise S2 alimentée 
    • délai 2 secondes 
    • prise S1 alimentée
  • interrupteur SW1 sur OFF 
    • prise S1 coupée 
    • délai 2 secondes 
    • prise S2 coupée

On peut bien sûr ajouter plusieurs relais, avec des temps de commutation différents.

5.2. Les relais

Le module relais utilisé est le même que précédemment. On prendra soin de choisir un modèle 12V commandable par un niveau bas, ou disposant d'un cavalier permettant de choisir entre niveau bas et haut :

Module avec cavalier jaune (High ou Low)

Pourquoi choisir un module à relais ? parce qu'il intègre toute l'électronique de commande nécessaire, diode de roue libre comprise. Si l'on veut utiliser des relais nus c'est parfaitement possible, mais il faudra réaliser un PCB, qui pourra d'ailleurs accueillir tous les composants, CD4093 y compris.

Il faudra scrupuleusement respecter les distances entre pistes véhiculant du 230V.

5.3. Le principe

Le principe est de charger ou décharger un condensateur à travers une résistance et d'utiliser un trigger de Schmitt pour détecter un seuil de charge ou de décharge.

On pourrait commander les modules relais directement comme ceci :

On peut également le faire avec des relais nus :


On remarque déjà qu'avec un relais nu le condensateur est beaucoup plus gros, car le courant absorbé par un relais 12V est d'environ 30mA, contre environ 5mA pour l'entrée de commande d'un module. D'autre part le relais nu décrochera quand la tension aux bornes de sa bobine aura chuté de 20%, alors que le module décrochera quand la tension sur son entrée de commande aura chuté de 80%. Le condensateur sera donc au minimum 20 fois plus gros en version relais nu pour obtenir la même temporisation.

Pourquoi utiliser des portes NAND CMOS ?
Parce que le courant d'entrée d'un module à relais est assez important, de l'ordre de 5mA, alors que le courant d'entrée d'une porte CMOS est quasiment nul (environ 1µA). Cela va permettre d'utiliser des résistances de plus forte valeur et des condensateurs plus petits, car les temporisation sont fixées par un circuit RC (résistance / condensateur). En faisant le produit de R * C on obtient un temps en secondes, et plus la résistance est élevée plus la capacité du condensateur sera faible. On pourra donc obtenir des temporisations plus longues à moindre frais.

Exemples :

Avec un condensateur de 10µF il faudra une résistance de 100KΩ pour obtenir 1 seconde temporisation : T = R * C = 100000 * 0.000010 = 1

Avec un condensateur de 1µF il faudra une résistance de 1MΩ pour obtenir le même résultat.

Il est déconseillé d'utiliser des résistances de valeur plus élevée, car le montage serait très sensible aux parasites, et d'autre part la résistance de l'entrée d'une porte CMOS est elle-même d'environ 10MΩ. Cela fausserait les calculs.

Qu'est-ce qu'un CD4093 ? c'est un trigger de Schmitt. Le trigger de Schmitt introduit une notion d'hystérésis. Le seuil d'activation de la transition niveau bas vers niveau haut n'est pas le même que le seuil d'activation de la transition niveau haut vers niveau bas :

Avec une porte NAND classique le relais aurait tendance à entrer en vibration pendant un bref instant, à cause du bruit sur l'alimentation par exemple. Le trigger de Schmitt évite que le relais ne produise un bruit de sonnette désagréable lorsqu'il commute, ce qui de plus réduirait sa durée de vie, et celle de l'appareil à alimenter.

Les deux diodes 1N4148 évitent que les deux circuits interfèrent l'un avec l'autre.

Lorsque l'on bascule l'interrupteur sur ON :

  • la première porte NAND U1A voit son entrée 1 monter immédiatement. La tension sur l'entrée 2 va augmenter lentement jusqu'à atteindre le seuil de basculement du trigger, environ 6V. La constante RC du couple R3 / C1 est d'environ 2 secondes. L'entrée IN1 du module relais va donc tomber à ZÉRO après ce temps, et activer le relais 1.
  • la deuxième porte NAND U1B voit ses entrées 1 et 2 monter immédiatement. L'entrée IN2 du module relais va donc tomber à ZÉRO aussitôt et activer le relais 2.

Lorsque l'on bascule l'interrupteur sur OFF :

  • la première porte NAND U1A voit son entrée 1 tomber immédiatement. L'entrée IN1 du module relais va donc monter à UN en même temps et désactiver le relais 1. La résistance R1 décharge le condensateur à travers R3. R1 doit avoir une valeur faible par rapport à celle de R3 mais il est préférable de ne pas exagérer (100Ω est un minimum pour une résistance 1/4W sous 12V).
  • le condensateur C2 se décharge à travers la résistance R2. La deuxième porte NAND U1B voit ses entrées 1 et 2 tomber lentement. La constante RC du couple R2 / C2 est d'environ 2 secondes. L'entrée IN2 du module relais va donc monter à UN après ce temps et désactiver le relais 2.
Pour modifier les constantes de temps :

T1 = R3 * C1 = 220KΩ * 10µF  = 220000 * 0.000010 = 2.2 secondes

T2 = R2 * C2 = 220KΩ * 10µF  = 220000 * 0.000010 = 2.2 secondes

T1 étant le temps de  retard à l'activation du relais 1 (interrupteur sur ON), T2 étant le temps de  retard à la désactivation du relais2 (interrupteur sur OFF).

On choisira de préférence des modules relais 12V, mais c'est aussi réalisable avec des modules 5V. Il faut prévoir une alimentation 5V ou 12V (en fonction des relais choisis). Chaque relais consomme 30mA pour un modèle 12V, et 70mA pour un modèle 5V.

5.4. La réalisation

Ce montage à deux relais coûte moins de 5€ si l'on achète les composants chez AliExpress. Il faudra ajouter un petit boîtier et quelques prise 230V.

On pourra utiliser une petite plaquette à pastilles pour accueillir le CD4093 et les composants discrets :

Le montage est bien entendu extensible. On peut ajouter un ou deux relais. Le CD4093 possède 4 portes NAND.

6. Conclusion

On peut faire quelques petites choses sympas avec peu de moyens.


Cordialement
Henri


samedi 24 octobre 2020

Télécommande de Relais par Infra-Rouge

 

Télécommande de Relais par Infra-Rouge

 

Récemment j'ai répondu à une demande d'un HIFI-naute désirant déclencher l'allumage d'un ampli à l'aide d'une télécommande infrarouge.

Le but du projet est de regrouper dans le même boîtier :

  • un miniDSP (Digital Signal Processor)
  • son alimentation 12V
  • un amplificateur de puissance
  • son alimentation (24V ou plus)

La télécommande est celle du miniDSP. Le but est clair : allumer et éteindre l'amplificateur et le miniDSP en même temps, et ceci avec la même télécommande, celle du miniDSP.

L'idée est d'ajouter un deuxième récepteur infrarouge, avec bien entendu un ARDUINO pour recevoir les ordres de la télécommande et piloter un relais capable de commuter le 230V de l'alimentation de l'amplificateur.

L'alimentation du miniDSP est sous tension permanente. Il est donc possible d'alimenter l'ARDUINO et le relais à l'aide de cette tension 12V.

Comme j'ai un projet analogue, je vais expliquer la réalisation d'un tel récepteur, avec beaucoup de détails car les amateurs de HIFI ne sont pas forcément des spécialistes en électronique et en programmation.

Cet article sera également une bonne base de lecture pour qui désire télécommander un appareil quelconque à l'aide d'un télécommande infrarouge.

1. Le schéma

Le schéma est réalisé à l'aide de KICAD.

Pour récupérer le projet voir plus bas :  6. Téléchargements.

1.1. Le microcontrôleur

La carte microcontrôleur utilisée est une ARDUINO NANO : 

Cette carte est directement connectable sur le port USB d'un PC pour le chargement du programme. Le connecteur USB peut aussi servir à alimenter la carte dans le montage final, si ce mode d'alimentation est choisi.

On peut également utiliser une carte UNO :

Celle-ci est beaucoup plus encombrante mais elle est équipée un JACK 5.5/2.1 pour son alimentation. Elle possède également des trous de fixation, ce qui n'est pas le cas de la NANO.

1.2. Le module infrarouge

Le récepteur infrarouge est un TSOP4838 :

Il ne faut pas s'inquiéter du fait que le sens du brochage ne soit pas celui du schéma. Seule l'implantation physique du composant sur la carte est importante.

1.3. L'alimentation

Ce montage est alimenté via un connecteur P2 mais on peut aussi utiliser une alimentation USB. J'ai prévu trois sources d'alimentation possibles, car ce montage peut être utilisé dans différentes situations :

  • en 5V USB
  • en 5V
  • en 12V ou plus

1.3.1. Alimentation USB

C'est le mode d'alimentation le plus simple : l'ARDUINO est alimenté par son connecteur USB. Dans ce cas la partie basse du schéma disparaît (P2 et JP1). Le relais doit être un modèle 5V.  La broche 2 du module relais sera reliée directement à la broche 5V de l'ARDUINO.

L'alimentation par USB peut être faite à l'aide d'un petit bloc secteur. Les chargeurs de téléphone sont plutôt déconseillés, car peu fiables sur le long terme. Je conseille une MeanWell SGA12E05-USB :

On raccordera tout simplement le bloc secteur à l'ARDUINO à l'aide d'un cordon USB adapté (celui qui est livré avec l'ARDUINO convient très bien).

On peut aussi utiliser un bloc secteur JACK et remplacer le JACK par un connecteur miniUSB. La soudure est assez délicate et le sens de branchement doit être respecté.

1.3.2. Alimentation 5V ou 12V

Ce mode permet de se passer d'une alimentation supplémentaire et d'utiliser celle d'un appareil existant (DAC, amplificateur, etc.).

Un cavalier JP1 du schéma permet de faire le choix de la tension d'alimentation pour l'ARDUINO.

En 5V l'ARDUINO doit être alimenté par sa broche 5V. Le relais devra être un modèle 5V.

En 12V l'ARDUINO doit être alimenté par sa broche VIN. La carte embarque un régulateur 5V qui à partir de la tension présente sur VIN (minimum 7V) fournit le 5V nécessaire au microcontrôleur. Le relais devra être un modèle 12V.

L'alimentation en 5V ou 12V n'est une restriction absolue. L'ARDUINO NANO accepte jusqu'à 15V sur sa broche VIN. Le problème est que l'on ne trouvera pas de module relais acceptant une tension d'alimentation autre que 5V, 9V, 12V ou 24V.

Si la tension d'alimentation est de 24V on pourra adopter un module relais 24V et intercaler un régulateur linéaire du genre LM7812 pour alimenter l'ARDUINO en 12V par sa broche VIN et positionner le cavalier sur 12V :

 

On peut également intercaler un LM7805 pour l'alimenter en 5V par sa broche 5V et positionner le cavalier sur 5V.

Attention : si l'alimentation se fait en 12V, un mauvais positionnement du cavalier sur 5V serait destructeur pour l'ARDUINO.

1.4. Le module relais

Le relais est relié à l'aide d'un connecteur P1. Il s'agit d'un module que l'on peut trouver pour un prix modique :

Module relais

Il existe des modules dont l'entrée est protégée par un optocoupleur, parfaitement inutile dans notre cas, mais ce n'est pas gênant.

Il existe également deux types de modules, activables soit sur un niveau bas (0V) soit sur un niveau haut (5V). Certains possèdent un cavalier permettant de modifier ce choix. Dans notre cas, les deux types de relais conviennent car il suffira de modifier une constante dans le code fourni pour pouvoir accepter l'un ou l'autre.

Ces relais sont équipés de deux connecteurs :

  • connecteur d'entrée + alimentation
    • +VCC : 5V ou 12V
    • GND : la masse
    • entrée de commande
  • connecteur de puissance

Les 3 bornes du connecteur de puissance sont issues simplement des contacts du relais : NO (normalement ouvert) et NC (normalement fermé).

La charge à alimenter devra être connectée comme suit :

Le relais agit comme un interrupteur commandé. Il se place donc en série.

Les borniers de sortie de ces modules sont toujours des borniers à vis, par contre certains modules sont équipés de connecteurs d'entrée au pas de 2.54mm (comme le premier) ou de borniers à vis (comme le second).

2. Le code

Celui-ci est très simple :

#include <IRremote.h>

#define RECV_PIN    3
#define RELAY_PIN   4
#define RELAY_TYPE  LOW       // for a low level relay
//#define RELAY_TYPE  HIGH    // for a high level relay

IRrecv irrecv(RECV_PIN);

decode_results results;

void setup()
{
  Serial.begin(115200);
  Serial.println("IR remote");
  pinMode(RELAY_PIN, OUTPUT);
  digitalWrite(RELAY_PIN, RELAY_TYPE == HIGH ? LOW : HIGH);
  irrecv.enableIRIn();
}

void loop()
{
  if (irrecv.decode(&results)) {
    Serial.println(results.value, HEX);
    if (results.value == 0x619EC03F) {
      Serial.println("Activate the relay");
      digitalWrite(RELAY_PIN, !digitalRead(RELAY_PIN));
    }
    irrecv.resume();
  }
  delay(100);
}

Pour les non initiés ce programme doit paraître très court. Mais la majeure partie du code est situé dans la librairie IRremote et elle gère les principaux protocoles :

  • Nec
  • JVC
  • LG 
  • Denon
  • Mitsubishi
  • Panasonic
  • Sony
  • Sharp
  • Samsung
  • Sanyo
  • etc.

Il ne faut pas oublier non plus que le TSOP4838 n'est pas une simple diode infrarouge, c'est un circuit intégré intelligent, qui réalise une grande partie du travail.

Les broches de l'ARDUINO sont utilisées comme suit :

  • 3 : sortie du TSOP4838
  • 4 : broche de commande du relais

Il a été essayé avec succès avec la télécommande d'un récepteur satellite Metronic et également celle d'un téléviseur Samsung.

Pour adapter ce code à un relais activable par un niveau haut ou bas il suffit de déplacer le commentaire // :

// Commande par un niveau haut
//#define RELAY_TYPE  LOW       // for a low level relay
#define RELAY_TYPE  HIGH    // for a high level relay

// Commande par un niveau bas
#define RELAY_TYPE  LOW       // for a low level relay
//#define RELAY_TYPE  HIGH    // for a high level relay

Le code de la touche est 0x619EC03F dans le programme ci-dessus (0x indique au compilateur que le nombre est codé en hexadécimal). Il suffit de le remplacer par le code réel de la touche qui nous intéresse sur la télécommande à utiliser.

Si l'on active le moniteur série de l'IDE ARDUINO on verra apparaître le code transmis lorsque l'on appuie sur une touche de la télécommande. Il suffira de faire un copier coller dans le programme.

Comme on le voit le moniteur série est configuré avec une vitesse de 115200 baud (115200 bits par seconde).

3. Photo

Voici une photo du montage d'essai sur breadboard :

Lorsque l'on utilise un TSOP4838 deux solutions sont possibles :

  • souder la TSOP4838 en bord de PCB et le placer le PCB en face d'un trou de 4mm en face avant
  • utiliser 3 fils pour placer le TSOP4838 où on le désire derrière la face avant du boîtier, éloigné du PCB

Dans le premier cas, on peut fixer à l'aide de colle le TSOP4838 derrière la face avant.

Dans le deuxième cas, on peut utiliser un connecteur 3 broches afin que l'on puisse démonter le tout. Mais on peut aussi souder les fils à la carte, et rendre le TSOP4838 lui-même démontable :

Ici une fine lame d'acier souple collée derrière la face avant permet de maintenir le TSOP4838 en place.

4. Réalisation

On peut réaliser ce montage de différentes manières :

  • câblage volant
  • carte électronique
  • plaquette à pastilles

4.1. Câblage volant

Le câblage volant sera plus adapté si l'on utilise une carte ARDUINO UNO, car elle possède des trous de fixation. On prendra soin de choisir un module relais possédant des trous de fixation et on réalisera le câblage à l'aide de fils DUPONT (voir photo plus haut).

4.2. Carte électronique

Le dossier du projet (voir 6. Téléchargements) contient le schéma et l'implantation pour ceux qui souhaiteraient se lancer dans la réalisation d'un PCB :


Cette carte a des dimensions réduites : 36mm x 58mm. Quatre trous de fixation sont prévus.

On peut parfaitement faire réaliser une telle carte chez JLCPCB.

4.3. Plaquette à pastilles

Une plaquette à pastilles peut être utilisée également :

Un modèle 40mm x 60mm suffira.

Comme on le voit sur les photos des modules relais ci-dessus certains sont équipés de trous de fixation. Si ce n'est pas le cas de celui que l'on possède ou envisage d'acheter on peut prévoir un emplacement sur le PCB ou la plaquette à pastilles et le fixer par collage (colle chaude par exemple). Dans ce cas on prévoira une plaquette un peu plus grande : 50mm x 70mm, ou 60mm x 80mm.

5. IDE ARDUINO

Il vous faudra installer la bibliothèques ARDUINO suivante :
 
Elle est directement installable depuis l'IDE : menu Outils / Gérer les bibliothèques. Rechercher IRremote. Installer.

Dans votre IDE (arduino-cc 1.8.13 par exemple), dans le menu "Outils/Type de Carte" choisir "Arduino Nano". Dans le menu "Outils/Processeur" choisir "ATmega328p" ou "ATmega328p (old bootloader)".

Les débutants en ARDUINO trouveront tous les renseignements nécessaires à l'installation de l'IDE ARDUINO ici :

Téléchargement : https://www.arduino.cc/en/main/software

Installation du driver série pour la NANO : http://www.wch.cn/downloads/file/65.html?time=2020-10-24%2021:27:32&code=r6wDpWVGgoFf75iNx3b5a6gIa7zrbag4WzO9KjCQ

Un tutoriel : http://idehack.com/blog/tutoriel-arduino-le-logiciel-arduino-et-un-premier-upload-part-5/

6. Téléchargements

Pour télécharger le projet : https://bitbucket.org/henri_bachetti/ir-remote.git

Cette page vous donne toutes les informations nécessaires :
https://riton-duino.blogspot.com/p/migration-sous-bitbucket.html

7. Conclusion

Ce montage peut être utilisé à diverses fins :

Ajouter une télécommande de mise en marche à un appareil existant n'en possédant pas (amplificateur, préamplificateur, éclairage, etc.). Dans ce cas il faudra ajouter une petite alimentation 5V ou 12V de quelques watts :

MeanWell IRM-03 3W

Pour un appareil sans boîtier comme une lampe par exemple on peut utiliser un petit boîtier plastique :

Combiplast CP-Z-77

Le TSOP4838 devra être placé à l'avant du boîtier face à une petite ouverture qui permettra le passage des ondes infrarouge. Prévoir également à l'arrière deux trous de passage du câble 230V et celui de l'alimentation de l'appareil à commander.

Il est possible d'envisager également de piloter plusieurs relais pour fabriquer un sélecteur d'entrées pour un préamplificateur audio par exemple. Dans ce cas il faudra bien entendu utiliser des relais à doubles contacts, que vous ne trouverez pas sous forme de module, à moins d'en utiliser deux par canal.

Je déconseille cependant d'utiliser des modules relais pour commuter des signaux audio. Leur qualité n'est pas à la hauteur. Des relais petit signaux à contacts en alliage d'argent sont hautement préférables :

PANASONIC TX2-12V

Cet article vous indiquera comment piloter des relais :

https://riton-duino.blogspot.com/2018/08/alimenter-un-relais-transistor.html

Dans le programme il suffira ensuite d'ajouter les pins utilisées pour les relais supplémentaires et de les piloter en fonction des codes de la télécommande.

Un exemple avec 3 relais :

#include <IRremote.h>

#define RECV_PIN    3
#define RELAY_PIN1  4
#define RELAY_PIN2  5
#define RELAY_PIN3  6
#define RELAY_TYPE  LOW       // for a low level relay
//#define RELAY_TYPE  HIGH    // for a high level relay

IRrecv irrecv(RECV_PIN);

decode_results results;

void setup()
{
  Serial.begin(115200);
  Serial.println("IR remote");
  pinMode(RELAY_PIN1, OUTPUT);
  digitalWrite(RELAY_PIN1, RELAY_TYPE == HIGH ? LOW : HIGH);

  pinMode(RELAY_PIN2, OUTPUT);
  digitalWrite(RELAY_PIN2, RELAY_TYPE == HIGH ? LOW : HIGH);
  pinMode(RELAY_PIN3, OUTPUT);
  digitalWrite(RELAY_PIN3, RELAY_TYPE == HIGH ? LOW : HIGH);
  irrecv.enableIRIn();
}

void loop()
{
  if (irrecv.decode(&results)) {
    int actual;
    Serial.println(results.value, HEX);
    switch (results.value) {
      case 0x619EC03F:
        actual = digitalRead(RELAY_PIN1);
        Serial.print(actual == RELAY_TYPE ? "Turn OFF" : "Turn ON"); Serial.println(" the relay 1");
        digitalWrite(RELAY_PIN1, !actual);
        break;
      case 0x619E9867:
        actual = digitalRead(RELAY_PIN2);
        Serial.print(actual == RELAY_TYPE ? "Turn OFF" : "Turn ON"); Serial.println(" the relay 2");
        digitalWrite(RELAY_PIN2, !actual);
        break;
      case 0x619E08F7:
        actual = digitalRead(RELAY_PIN3);
        Serial.print(actual == RELAY_TYPE ? "Turn OFF" : "Turn ON"); Serial.println(" the relay 3");
        digitalWrite(RELAY_PIN3, !actual);
        break;
    }
    irrecv.resume();
  }
  delay(100);
}

On peut en ajouter encore suivant le même principe.

On peut également piloter un potentiomètre ALPS motorisé : 

ALPS RK27112MC
 

Pour cela il suffit d'un petit composant nommé L293D qui permettra de faire tourner le moteur dans les deux sens.

J'espère que cet article vous aura donné des idées.


Cordialement
Henri


samedi 3 octobre 2020

Septembre 2020 : actualité des blogs du mois

 


Actualité des Blogs du Mois


Sur le blog d'Yves Pelletier :
Sur  Framboise 314 :
Sur  MCHobby :

Cordialement
Henri

jeudi 1 octobre 2020

Amplificateur STA508 classe T 2x50W

 


 Amplificateur STA508 classe T 2x50W

 

Dans l'article précédent j'ai décrit la réalisation d'un amplificateur classe D 2.1 à base de circuit TPA3116. J'y évoque également le remplacement futur de la carte ampli 2.1 TPA3116 par un filtre actif Linkwitz-Riley à 24dB / octave, suivi de deux amplificateurs, un STA508 stéréo, et un TAS5630 mono, pour une réalisation plus haut de gamme.

Voici le premier ampli : le STA508.

1. L'amplificateur STA508

Le STA508, STA510, STA516, etc. sont des circuits bien connus des audiophiles et représentent probablement une des meilleures offres en matière d'amplificateurs à découpage dans cette gamme de puissance. Certains les comparent aux amplificateurs à tubes.

A noter : la classe T, un dérivé de la classe D, est une marque déposée par TriPath.

La carte provient de chez J&C Audio Store.

On peut trouver ce module également chez AudioPhonics.

Chez AudioPhonics également, on trouve un module à base de TA2022 possédant sa propre alimentation filtrée (2 condensateurs de 3300µF, ce qui me paraît faible). Il faut juste lui fournir une tension de 2x24V alternatifs à l'aide d'un transformateur, et l'équiper d'un dissipateur.

Cet autre module AudioPhonics possède sa propre alimentation à découpage et un circuit de protection d'enceintes + anti-ploc à relais.

Pour une réalisation de plus haut niveau de qualité, on peut également s'approvisionner chez HifiMediy.

Ce fabricant propose différents modèles :

  • avec ou sans potentiomètre
  • condensateurs MKP, JANTZEN ou MUNDORF

Il y a également un modèle monophonique.

2. La mise en boîte

J'ai choisi un boîtier HIFI 2000 Galaxy GX288, aux dimensions de 80x230x280mm, disponible ici : audiophonics.fr

2.1. L'alimentation

Il s'agit d'une alimentation à découpage 24V 150W achetée chez TME.

MeanWell RSP-150-24

On peut alimenter cette carte avec une tension allant de 18V jusqu'à 35V. Une tension de 35V permettra d'atteindre une puissance de 2x80W sur 8Ω.

Dans ce cas, on pourra équiper l'amplificateur d'une MeanWell 200W RSP-200-36, dont la tension est réglable entre 32.4 et 39.6V, que l'on prendra soin de régler sur 35V au maximum. Attention, le STA508 supporte au grand maximum 40V.

On peut également choisir une alimentation de la série UHP, plus étroite :

MeanWell UHP-200-36

Bien entendu on peut aussi s'orienter sur une alimentation chinoise achetée sur Amazon ou AliExpress comme dans l'article précédent. Il faut simplement prévoir une marge de puissance d'au moins 20%, par exemple 120W pour un amplificateur de 2x50W, ou 200W pour un amplificateur de 2x80W.

2.2. Les borniers

Ceux-ci sont les mêmes que ceux utilisés sur l'amplificateur 2.1.

L'entrée stéréo sur la carte nécessite d'approvisionner un connecteur JST XH 3 points (pas de 2.56mm), mais on peut aussi dessouder le connecteur femelle et le remplacer, ou souder directement les fils sous la carte.

La tension secteur est amenée à l'alimentation à l'aide d'une embase IEC sans filtre anti-parasites, car l'alimentation possède déjà le sien.

Un porte fusible est également nécessaire, ainsi qu'un interrupteur marche / arrêt et une LED.

2.3. La carte anti ploc

Le bruit à la mise sous tension et à la coupure est faible, la carte anti-ploc n'est pas urgente. Elle sera développée plus tard, avec seulement 2 canaux, donc un seul relais.

2.4. Le prix

Cet amplificateur revient à environ 100€.

3. Photos

Voici quelques photos de la réalisation.

Face avant
 
La LED est reliée à l'alimentation 24V à travers une résistance de 4.7KΩ. Elle se trouve dans la gaine thermorétractable, comme sur l'ampli 2.1 :

Interrupteur et LED

 Si on le désire, il est possible de fixer la carte amplificateur juste derrière la face avant et d'y percer un trou de 6mm afin d'y faire passer l'axe du potentiomètre, que l'on équipera d'un bouton cranté.
Dans un système multi-amplifié le volume de chaque amplificateur est réglé une fois pour toutes, donc je n'ai pas jugé utile d'avoir accès au volume en façade.

Face arrière

Les composants sont identiques à ceux de l'amplificateur 2.1.

Vue de dessus

Câblage de l'alimentation et des sorties

4. Téléchargements

Le projet de carte anti-ploc n'est pas essentiel pour l'instant, il sera disponible dans quelques mois.

5. Sécurité

Il faut être prudent lorsque l'on manipule un montage alimenté par le secteur, et toute intervention doit être faite cordon secteur débranché.

6. Conclusion

Il ne reste plus qu'à procéder à une série d'écoutes attentives.

Pour l'instant je l'ai installé dans mon bureau en remplacement d'un NAD 3225, couplé à des enceintes de bibliothèque YAMAHA NX-E800.  En première approche, je dirais qu'effectivement le son a l'air plus doux, plus clair, et aussi plus dynamique que celui du NAD. Mais ce NAD est un modèle vieillissant datant des années 1980, il peut difficilement être comparé à une bête de course comme le STA508.

Tout cela demande à être évalué plus finement, sur le long terme.

Un amplificateur neuf doit également être rodé, car il ne délivrera pas tout son potentiel avant plusieurs jours de fonctionnement. Cette théorie peut faire sourire certains sceptiques, mais elle a également ses défenseurs.
Il faut savoir que le diélectrique d'un condensateur électrolytique se dégrade s'il est non utilisé pendant un certains temps. Lorsqu'il est à nouveau soumis à une tension il se régénère automatiquement et cela prend du temps. Cela s'applique t-il aux condensateurs électrolytiques neufs, ou ceux d'un amplificateur ayant été stocké sur une durée prolongée ? rien n'interdit de le penser. Et ce n'est probablement qu'un aspect du problème.

Cet amplificateur est le premier maillon d'un projet de multi-amplification, mais il peut également être utilisé comme unité de puissance dans le but d'améliorer un amplificateur intégré de qualité moyenne, ou ayant mal vieilli.

Il faut savoir qu'un amplificateur vieillit, et la partie puissance vieillit plus vite que la partie pré-amplification, spécialement les condensateurs électrolytiques de l'alimentation, qui ont une durée de vie limitée. Si le préamplificateur peut s'accommoder de condensateurs n'ayant plus leur capacité d'origine, ce n'est pas le cas de l'amplificateur de puissance, or la dynamique d'un amplificateur de puissance dépend principalement de la qualité des condensateurs électrolytiques de l'alimentation.

Remplacer la partie puissance d'un ancien amplificateur intégré peut lui redonner une seconde jeunesse. Il faut absolument qu'il possède une sortie préamplificateur. La sortie enregistrement n'est pas utilisable, car elle est branchée en amont du potentiomètre de volume.


Cordialement

Henri