[TUTO] Cartes d'interface et Photocoupleur ou Opto-isolateur

Bonjour amis Pincabistes   

Tout d'abord , je tiens à remercier tous les contributeurs pour ce fabuleux forum, les sujet sont divers et les tutoriels très intéressant 

En me promenant sur le forum à admirer votre travail et vos réalisations , je me suis aperçu d'une erreur de câblage récurant sur quasiment tout les créations des membres 

J'ouvre donc ce petit tutoriel pour vous faire partager mes compétences d'électrotechnicien que je suis 

Mais surtout , le tuto a pour but de protéger votre carte de contrôle ( ledwizz , kl25z ou arduino )

Je commence  par présenté les cartes d'interfaces que nous utilisons quasiment tous , les cartes qui nous permettent de contrôler nos contacteurs , nos Led ainsi que tout nos Toys 

Les divers cartes relais 

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Les cartes Mosfet 

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Nous connaissons tous ses cartes que nous utilisons dans nos Pincab 

Les cartes sont toutes équipées d'opto-isolateur ou photo-coupleur ou encore opto-coupleur , c'est la même chose 

pour les cartes relais ce sont des opto-isolateur 817B ou 817C

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pour les cartes Mosfet ce sont des opto-isolateur PS2801-4 

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Globalement c'est la même chose , c'est le nombre de canaux qui change 

Rentrons dans le viffe du sujet 

Définition d'un opto-isolateur ou photocoupleur 

Un photocoupleur, ou optocoupleur, est un composant électronique capable de transmettre un signal d'un circuit électrique à un autre, sans qu'il y ait de contact galvanique entre eux


Çà fonctionne simplement avec un signal lumineux

C'est à dire sans contacte électrique directe ce qui permet d'isoler votre circuit de commande de vos circuits de puissances 

Je vous met un lien wiki              [Vous devez être inscrit et connecté pour voir ce lien]

Sur ce petit schéma animé on peu voir le fonctionnement d'un opto-isolateur 1 canal  
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Nous pouvons voir deux sources d'alimentation différentes , à gauche un interrupteur , à droite une LED témoin avec sa résistance 

Quand on ferme le circuit (à gauche) donc la commande  , le signal passe par l'opto-coupleur et ferme le circuit coté droit et allume la LED (nous allons dire coté puissance )


A gauche une alim 5Vdc par exemple (source venant de votre arduino ou de votre KL25Z ou encore Ledwizz)
A droite une alim 12Vdc (source venant d'une autre alim )

Il existe une multitude d' opto-isolateur, certain pouvant être commandé en 5 Vdc et fermer des circuits en 24 Vdc ( remplace des ULN2803 tres facilement)

Cela aurai pu être aussi

A gauche une alim 5Vdc venant toujours de votre carte contrôleur
A droite une alim 5Vdc venant d'une autre alim  

C'est cet exemple qui va nous intéressé ici car c'est ce mode de fonctionnement qui pilote nos relais ou nos Mosfet sur les cartes que nous utilisons  

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sur les cartes (4) relais nous pouvons voir 6 pins  (GND ; in1;in2;in3;in4;vcc et un jumper vcc-JDvcc 

Regardons le schéma de principe pour un canal

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On peu voir que le jumper des cartes relais sert à alimenter la partie puissance (bobines relais) à partir de la PIN vcc (visible à l arrière de la carte relais)

Du coté gauche , on peu voir qu'il n'y a pas de masse pour faire fonctionner l'opto-coupleur (coté arduino , ledwizz ou KL25Z)
La masse à droite de l'opto-isolateur ne sert que de retour pour la commande de la bobine du relais 

En fait !! le jumper vous shunt la fonction d'isolation entre le circuit de commande et puissance de l'opto-isolateur ce qui est fortement déconseillé 

Il vous faut impérativement deux alim séparé pour que l'isolation soit complète mais aussi et surtout pas de masses communes entre les deux alimentations  car des retours de tensions dans vos cartes contrôleurs sont possible si l'opto-isolateur claque   

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Supprimer le jumper et alimenter la PIN JD-VCC avec une autre alim 5Vdc (autre que celle du PC detail plus bas) sur ce schèma la PIN GND (masse) et relié à l'arduino (c'est pas bon !!!) 
Il faut relier la PIN GND à l'alimentation externe (le GND de l'alim 5Vdc qui est connecter à JD-VCC)

Un opto-isolateur consomme environ 0,005 ampère soit 5 mA 

Nos cartes arduino ou KL25z sont largement capables de fournir ce courant , pour piloter une multitude de cartes d'interfaces 

Utilisé l'alim 5 Vdc et GND de vos cartes de contrôle pour piloter la commande de vos cartes relais et  alimenter la PIN JD-VCC et GND avec une autre alim (partie puissance des relais)


C'est seulement avec ce câblage que votre carte de contrôle sera bien protégé même sans fusibles 


Voici pour les cartes relais , passons maintenant au cartes Mosfet

Sa va être plus simple à comprendre vu qu'il n'y a pas de jumper 

J'ai trouvé deux types de cartes 

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avec de gros opto-coupleur blanc (1 par canal) et celle avec un opto-coupleur 4 canaux

Ses deux cartes fonctionnent de la même manière 

voici le schema de principe pour un canal

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On peu voir à gauche les 3 PIN des connecteurs noir (le + pin 2 ; le - pin 1 ; le signal pin 3) 

Au milieu l'opto-isolateur (4N35M en blanc sur le 1er type de carte) et à gauche le Mosfet IRF540

Nous pouvons voir rapidement que les alimentations sont bien séparé 

D'un coté le 5Vdc pour la commande de l'opto-isolateur et de l'autre une alim 12 ou 24Vdc pour alimenter le Mosfet (et vos toys)

Pour que l' opto-isolateur fonctionne correctement et remplisse son travail d'isolateur  il ne faut surtout pas raccorder les masses entre elles 

Donc pour la partie commande de votre carte Mosfet , utiliser le 5Vdc et masse GND de votre carte de contrôle(KL25Z ou arduino) , pour la partie puissance (12 ou 24 Vdc) utilisé  le + et la masse d'une autre alim , Ne pas utilisé de masses communes entre ses deux alimentation 

Pour finir , avant de clôturer ce tutoriel , il faut que je vous parle des alim ATX de nos PC 

Sachant que nos cartes contrôleur sont connecté au PC par de l' USB 
Nos cartes arduino , KL25Z ou autre Ledwizz sont alimentées via la carte mère du PC et donc par l'alim ATX de l'ordi !

Si vous utilisé un 5Vdc ou 12Vdc issu de cette même alim ATX pour alimenter vos cartes relais ou Mosfet , les masses se retrouvent à nouveau communes par le câble USB

Il faut impérativement utiliser une alim séparé pour respecter l'isolation entre carte contrôleur et cartes relais /Mosfet

Pour bien faire , 2 alim ATX sont requises , une pour votre PC et cartes contrôleurs et une 2 eme alim ATX pour vos cartes relais /Mosfet et vos toys sachant que les masses de ses deux alimentations on des masses séparées

Sa serai bien dommage de cramer une Ledwizz 

J'espère que ce petit tuto vous aidera , je reste à votre dispo si vous avez des remarques ou des questions 

Bon weekend à tous 

j'étulise une meme alimentation pc et il  n y a pas de probleme!
par contre c est jolie tout ca
 mais un bon schéma c est pas mieux non

oui lololol tu as raison 
une seule alim avec masse commune sa fonctionne très bien ! 

là ou je soulève un lièvre c'est la façon dons vous câbler votre matériel , je vous informe que la façon que vous utilisé n'est pas adapté à une bonne isolation entre partie commande et puissance et ce pour bien protéger votre carte contrôleur (kl25z ou autre)
après vous faites de ses informations  ce que vous en voulez  

jusqu'a ce que sa claque à quelque pars 

pour le schema , dit moi ce qui coince , pour améliorer le tutoriel

est ce que tu es un électronicien?
si oui j'ai des tonnes de questions lol

oui et non ,  je suis électrotechnicien , pas spécialisé dans l'électronique pure mais mes domaines vont de l'automatisme , l'électronique , électrotechnique général , distribution d'énergie tertiaire et industriel depuis plus de 20 ans

si je peux aider , sa sera avec plaisir 

Billy54 a écrit:

Du coté gauche , on peu voir qu'il n'y a pas de masse pour faire fonctionner l'opto-coupleur (coté arduino , ledwizz ou KL25Z)

Faux: la masse est interne au processeur. Une entrée sans référentiel ne comprendrait pas ce qui lui arrive dans la tronche, et puis la photodiode n'émettrait rien.

Billy54 a écrit:

Il vous faut impérativement deux alim séparé pour que l'isolation soit complète mais aussi et surtout pas de masses communes entre les deux alimentations  car des retours de tensions dans vos cartes contrôleurs sont possible si l'opto-isolateur claque  

A la fois pour et à la fois contre: tu parles d'isolation des alims et la je suis d'accord il faut séparer. Je voudrais quand même nuancer les problèmes.
On peut utiliser un optocoupleur pour 2 applications différentes (enfin de ce qui a été décrit ici, il en existe d'autre mais là on s'en fout):

• l'isolation galvanique
  
• la transformation d'une donnée d'une DDP à une autre
  

Dans le premier cas je veux bien concevoir deux alims différentes, et quand je dis différente je parle aussi de référentiel différent.
Dans le deuxième cas on peut avoir une tension de 5VDC pour la photodiode et une tension de 12VDC pour le phototransistor mais sous le même référentiel.

D'ailleurs :

Billy54 a écrit:

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Nous pouvons voir rapidement que les alimentations sont bien séparé 


D'un coté le 5Vdc pour la commande de l'opto-isolateur et de l'autre une alim 12 ou 24Vdc pour alimenter le Mosfet (et vos toys)

Les masses sont ici identiques. En cas de transfert vers un typon ou un logiciel de simulation de ce schéma, les masses seront reliées.

Je ne vois pas trop le problème de relier les masses ensembles. Si les tensions sont bien séparée (et la je parle même de deux +5Vdc de deux alims différentes) en quoi ça gène d'avoir la masse commune?

Et moi j'aime bien faire la gueguerre avec les électrotechniciens, ils n'ont pas du tout la même façon de penser  . (bon, des fois j'ai tord )
C'est pourquoi je crois que tu es plus focalisé sur une isolation entre très faible puissance et grande puissance alors qu'en électronique c'est plus un changement de potentiel.
Tu mentionnes un court circuit possible mais le courant va passer au plus court: l'alim. Si alim flambe à cause d'un shunt, la tension en sortie sera de 0V (tension au borne d'un fil, lol)  du coup, pas trop de surtension pouvant griller quoique ce soit. Techniquement, si tu as des masses communes mais des alimentations séparées je ne vois pas ou peut se produire un quelconques retour de tension qui plus est à la masse. A la limite effectivement sur une entrée une surtension mais vu que les alim sont justement séparées .....

Pour R3, c'est juste une résistance de rappel. Ça permet d'avoir la tension nécessaire au pilotage en tension du mosfet. Ce n'est pas comme un transistor.

[Vous devez être inscrit et connecté pour voir ce lien] D'habitude c'est moi qui suis largué avec les lignes de programme et les manips entre programme ... j'en profite
Tant qu'à faire si tu as des questions pose les, tu as déjà au moins deux personnes qui pourront te répondre visiblement . Bon peut être pas ici sinon ça va vraiment polluer le topic, à moins que ça ne concerne le sujet.

[Vous devez être inscrit et connecté pour voir ce lien] à répondu à mes questions Merci.

j'ajoute mon grain de sel concernant les MOSFETS,

Ces puces sont très utilisé dans l'industrie car elles ne coûtent pas trop cher. Cependant,il est facile d'en claquer un sans le vouloir avec une simple décharge électrostatique (D-E-S) on en le touchant durant une manip.
Il est utile de protéger cette partie de votre installation avec une sorte de cage ou de dôme (même en plexiglas).


Avant de mettre sous tension après montage il faut tester et décharger les MOSFETS au testeur de diode (faire comme si vous testiez des diodes en plaçant les pointes de test du multimètre en mode testeur de diode 

pour le IRF540 (MOSFET de puissance)
patte 1 (gate / grille)    patte 2 (drain)    patte 3 (source)

vous faites comme si entre la patte1 et la patte 2 il y a une diode
et comme si entre la patte 2 et la patte trois il y a aussi une diode

vous noterez les tensions indiqué par votre testeur de diode:

en direct entre les pattes 2 -1
en direct entre les pattes 2-3

en inverse entre les pattes 2 -1 
en inverse entre les pattes 2-3

remarque: selon les MOSFETS il peut avoir conduction en inverse...
ne surtout pas tester les puces sous tension dans cette partie du montage car vous pourriez les endommager sans le vouloir.

Si au départ votre multimettre indique des tensions bizarre et pas identiques sur certains mosfets :

soit des MOSFETS sont HS, soit il a a faux contacts, mauvaises soudures ou des charges ESD dans votre montage.
Refaites plusieurs fois la manip des tests et quand vous aurez des valeurs qui vous paraissent correct et stables sur tous les mosfets , notez les biens ,surtout ne touchez pas les MOSFETS et faites vos essais sous tensions.

Si ça marche 
si ça ne marche pas baller38 =>

Mosfet china qui sont prêt à emploi de la vrais merde

Tout d'abord MERCI pour ces explications ... ça fait plaisir de lire un article comme ça !    

je voudrais savoir si on peut utiliser une carte mosfet à la place de l'optocoupleur du schéma suivant :

17Al3x17 a écrit:

Pour faire court, on passe par des Optocoupleurs ( petit composant électronique  ) Moi je l'ai fais en m'inspirant de certains kit qui existé déjà mais en vente ( 40€ environ alors qu'il y a même pas 5 € de composant .. ).

Grace à ces opto, à chaque fois que l'on appuis sur la touche du flipper, ça fait claquer le contacteur ( partout, donc fonctionne avec PinballX, Pinball Fx2, Fp, ... ) 

Bref moi j'ai fais ce montage avec une ledwiz mais c'est tous à fait possible avec la KL25Z car notre ami Gech la fait

Voila son schemas pour les branchements :
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Liens pour avoir le plan en grand :https://i.servimg.com/u/f38/19/03/92/50/branch11.jpg

Voila

Je souhaiterais faire un peu pareil mais avec un carte MOSFET, des solénoïdes et une alimentation 12V ...
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Si oui, mes cours d'électro étant super lointains, quelqu'un  connaît la valeur de la résistance qu'il faut ? 110 Kohm (au pif) ?"

Merci pour ces infos intéressantes, cette méthode permettrait donc de ne pas installer les diodes sur nos toys ?! 
Je pense surtout aux contacteurs, gear et shaker.

pour moi il faut quand même mettre des diodes !
(ça coûte vraiment que dalle)

Salut et merci de ta réponse,

 Ce n’est pas pour le coût, d’autant que je les ai, c’est plus un côté flemme car il va falloir rallonger les pâtes en soudant puisqu’elles sont trop courtes.

Mais je vais le faire car j’ai des bugs avec les toys, le dof ou la kL...les toys s’arretent de fonctionner très rapidement après une partie lancée et quelques coups de flip...!!!


Édit: La pose des diodes restent indispensable, je n’ai plus aucun soucis depuis.

Je reviens sur cette histoire de solénoïdes commandés directement par les boutons :

J'ai lu que DOFLynx mettait une temporisation de 30 secondes sur les solénoïdes des batteurs. Ma question est la suivante :

Existe-t-il un réel risque de surchauffe si on laisse le batteur enclenché pendant longtemps (genre on bloque une bille pendant un multiball, truc qui arrive assez souvent) ?

[Vous devez être inscrit et connecté pour voir ce lien] , oui il y a un risque avec ces solenoid, une fois j'en ai cramé une en laissant le bateur en haut pour bloquer une bille et la bobine c'est mise à chauffer et fumer   pas bien


Du coup j'ai mis des contacteurs pour les flips

Oulah merci pour ta réponse. Mes craintes étaient donc bien fondées !

Du coup ce sera DOFLynx alors !

Billy54 a écrit:

imagine que ton alim 24Vdc (coté puissance) vienne à claquer , un simple court circuit entre positif et masse (tu peux me croire les alim chinoise j'en ai déjà vu des ouvertes en deux 

si tes masses sont communes avec l'alim 5Vdc de la partie commande ; un retour de tension est possible dans ta carte contrôleur via la masse (KL25Z ou autres)  

je vais shooter une carte Mosfet pour voir si je peux modifier cette histoire de masses communes entre partie commande et puissance   et faire des essais 

j'aime ses interrogations rodolpher , les sujets sur l'électronique me passionne bcp   

 je me pose toujours un tas de questions sur le fonctionnement de l'électronique , d'avoir des résonnements différents par d'autre personnes est toujours appréciable  

Donc les masses des commandes et puissances sont communes, c'est l'info qui me manquait ... merci !

Certain sur le forum recommandent de relier les masses à la terre pour éviter ce genre de retour de potentiel : vous en pensez quoi ?