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Arduino MOSFET au lieu de relais, pilotage par +

    23 mai 2015 à 17:59:57

    Bonjour à tous!

    Alors voici mon point bloquant du jour!

    J'ai une arduino qui vient commander un bloc de 8 relays qui viennent mettre sous tension ou non des charges en 12V DC. (phares de moto, clignotants, feux stop, relais démarreur etc...)

    Pour l'instant tout fonctionne bien, mais ces relais ont des défauts:

    1) Bruyants car mécaniques (surtout avec les clignotants...)

    2) encombrants par bloc de 8

    3) limités à 10A et 100% ouvert ou 100% fermé.

    Je n'y avais pas pensé avant, mais etant au DC sur la charge, je ferais mieux d'utiliser des MOSFET !

    Seulement je cale un peu car je ne connais pas bien ces ptites bêtes la! Je dispose d'un petit stock de IRFZ44N que je n'arrive pas à câbler correctement pour faire fonctionner mon affaire!

    Aussi, comme il s'agit d'une moto, il n'y a qu'un fil + par fonction (cligno, phare, klaxon etc...) à partir de la centrale, et le - se prends à la masse duu cadre. On doit donc couper ou non le +12V de chaque fonction.

    Hors tous les shémas que je trouve pilotent des charges par le -...!

    Auriez-vous une idée de comment câbler ça??

    Merci énormément d'avance!

    Bonne journée,

    Benjamin

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      23 mai 2015 à 21:15:50

      Bonsoir,

      Malheureusement un MOSFET Canal-N n'est pas approprié pour commander sur le "+", il faut un MOSFET Canal-P, plus un transistor intermédiaire pour passer la commande de l'Arduino (5V) vers le 12V.

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        23 mai 2015 à 22:07:39

        Il y a 2 types de MOSFET, a chacun son rôle :

        • Les MOSFET canal N, adapté pour coupé le -
        • Les MOSFET canal P, adapté pour coupé le +

        En faite, pour être fermé, un MOSFET canal N a besoin d'une tension Vgs positive de quelques volt (généralement 3 ou 4 volt).

        Du coup, en le mettant du coté du +12V, cela va demander un potentiel de commande de 12+3=15V.

        Rare sont les système qui disposent d'un potentiel au dessus de la tension d'alimentation principale donc on préfère utiliser les MOSFET canal P qui eux, ont besoin d'une tension de commande négative ;)

        -
        Edité par lorrio 23 mai 2015 à 22:08:18

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          24 mai 2015 à 10:13:33

          Salut à tous les deux!!

          Merci pour ces explication passionnantes! Donc si j'ai bien capté, l'arduino vient commander un petit transistor, qui vient immédiatement commander un gros transistor MOSFET. Donc quand la tension entre la masse et la borne output de l'arduino monte à 5V (HIGH), le petit transistor reçois ce 5V dans son gate, ce qui lui fait fermer sa liaison source/drain, ce qui vient mettre sous tension (12V cette fois) le gate du MOSFET, ce qui vient fermer la liaison source/drain du MOSFET, ce qui vient mettre les fonctions de la moto sous tension?

          Sinon j'ai du mal a comprendre le commentaire -55V/74A/200W sur le MOSFET. Quel est le courant max que je peux faire passer par le MOSFET en 12V? J'aurais tendance à croire que l'on peut envisager 74A en 12V soit 888W mais du coup je ne comprends pas le 200W qui suit...!

          Et voici comment je re-traduits ceci dans mon schémas électrique (normalement, on a 8 sorties mais j'ai pas tout mis):

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            24 mai 2015 à 10:41:11

            C'est presque ça ;)

            1/ L'arduino met du 5V sur la gate du transistor canal N.

            2/ Ce transistor canal N possède donc une tension Vgs positive (5V-0V=+5) donc il se ferme

            3/ En se fermant, il commute le GND sur le transistor canal P

            4/ Ce transistor canal P possède donc une tension Vgs négative (0V-12V=-12V) donc il se ferme

            5/ Et donc l'ampoule s'allume ;)


            Par contre, ton schéma est faux...

            • Soit tu t'es trompé dans l'image du BS170 (car l'image que tu as prise est celle d'un transistor NPN et pas un mosfet canal N)
            • Soit tu t'es trompé dans l'utilisation du transistor NPN.

            En effet, tu peux très bien utiliser un NPN pour piloter le mosfet de puissance canal P mais dans ce cas, il te faut :

            • Ajouter une résistance entre la base et la pin de l'arduino (1k serait pas mal)
            • Connecter l'émetteur (la pin avec la petite flèche) sur le GND

            Pour ce qui est du courant maxi d'un MOSFET, il est préférable de faire des calculs à partir du Rdson.

            En effet, le constructeur donne le courant maxi mais il s'agit du courant maxi dans des conditions optimales (genre quand le MOSFET est refroidie par azote liquide pour ne pas qu'il chauffe).

            La chauffe d'un MOSFET correspond à P = Rdson * I²

            Par exemple, si tu alimentes une petite ampoule de 30W (soit 30W/12V=2.5A), alors le mosfet va chauffer de P = 20mOhm * 2.5A² = 0.020 * 2.5² = 0.125W

            La constructeur donne ensuite Tja = 62°C/W donc avec tes 0.125W à dissiper, le mosfet va chauffer de 62*0.125 = 7.75°C

            Il peut donc largement supporter d'allumer cette ampoule de 30W sans dissipateur thermique (une hausse de 7.75°C n'est pas énorme) ;)

            Après, si tes calculs te donne une élévation en température un peu trop haute, alors tu peux placer le mosfet sur un petit (ou gros) dissipateur.

             

            -
            Edité par lorrio 24 mai 2015 à 10:47:27

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              24 mai 2015 à 10:42:45

              BenjaminChrd a écrit:

              Sinon j'ai du mal a comprendre le commentaire -55V/74A/200W sur le MOSFET. Quel est le courant max que je peux faire passer par le MOSFET en 12V? J'aurais tendance à croire que l'on peut envisager 74A en 12V soit 888W mais du coup je ne comprends pas le 200W qui suit...!

              Sur le schéma il y a une petite erreur sur la représentation des petits transistors, ce sont des MOSFET Canal-N et non des transistors bipolaires NPN.

              Pour ce qui est des valeurs -55V / 74A / 200W ce sont les valeurs à ne jamais dépasser :

              • la tension Vds ne doit jamais dépasser -55V (le drain étant négatif par rapport à la source sur un Canal-P)
              • le courant Id ne doit jamais dépasser 74A
              • la puissance dissipée par le transistor ne doit jamais dépasser 200W, quand celui-ci est maintenu à 25°C par un dissipateur efficace.

              On ne peut évidemment pas faire 74A x 12V, ce n'est pas la puissance dissipée dans le transistor (sauf si sa commande n'était pas correcte).

              Si l'on place le transistor sur un gros dissipateur en situation de conduction maximale :

              • la résistance interne du transistor en conduction maximale  (Vgs = -10V) est de 0,02 Ohm
              • si l'on faisait passer 74A dans le transistor on aurait
                une puissance dissipée dans le transistor = RxI² = 0,02 x 74² = 109 W, un gros dissipateur est alors nécessaire mais on n'atteint pas 200W
                la perte en tension serait de RxI = 0,02 x74 = 1,48V il en resterait qu'un peu plus de 10V pour l'utilisation.

               
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                24 mai 2015 à 11:11:36

                OK c'est de plus en plus clair!! Merci encore pour vos explications! Pas évident d'apprendre l’électronique en partant de 0!

                On aurait un truc de ce goût la alors:

                ?

                -
                Edité par BenjaminChrd 24 mai 2015 à 18:31:54

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                  24 mai 2015 à 12:10:24

                  BenjaminChrd a écrit:

                  Pas evident d'


                  Je crois qu'il manque un bout de phrase là :-°
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                    25 mai 2015 à 21:30:58

                    je crois que la fin du message n'est pas arrivé tout de suite. Vous pouvez la lire maintenant?
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                      25 mai 2015 à 23:19:13

                      Ton schéma n'est pas bon.

                      • Ce que tu as utilisé pour l'IRF :

                      Ce n'est clairement pas la même chose.

                      • Dans un cas, il s'agit un transistor PNP
                      • Dans l'autre cas il s'agit d'un mosfet canal P

                      Et tu as le même genre d'erreur pour le BS170.

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                        26 mai 2015 à 13:30:23

                        Arf je n'avais pas les bon schémas dans mon ptit soft de câbalge donc j'ai pris des trucs que je pensais ressembler!! En beaucoup plus "didactique", ça donnerait bien ça? :

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                          26 mai 2015 à 15:17:40

                          Youpi!!!  Par contre je trouve bien les BS 170 chez mon fournisseur de composants (en bas de ma rue), mais pas les MOSFETs IRF 4905.

                          Il y aurait-il dans sa liste un autre MOSFET qui pourrait faire le job?

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                            26 mai 2015 à 15:47:58

                            On t'as déjà expliqué à quoi correspond chaque paramètre d'un MOSFET (Rdson et Vds) donc tu dois être en mesure d'en trouver un qui te convienne ;)
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                              26 mai 2015 à 16:35:27

                              :) Oui j'avoue!  ET je penses partir sur le RFP 50N06 qui a l'air de ressembler beaucoup:

                              Canal N => pareil

                              tension -60V contre -55V avant

                              50A contre 74A avant

                              0.022 Ohm en circuit fermé soit environ pareil qu'avant

                              J'attendais de voir si vous alliez me conseiller le même :p

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                                26 mai 2015 à 17:50:49

                                Sinon en //, je commence à dessiner le circuit imprimé pour tenir tout ça.

                                ça devrait ressembler à ça: (me reste à definer les largeurs de pistes)

                                En circuit double faces. Rouge = Piste face du dessus Vert= Piste face du dessous, Jaune = dessins sur le dessus.

                                ça vous pareit bien comme point de depart? (c'est mon tout premier essais de circuit!!)

                                -
                                Edité par BenjaminChrd 26 mai 2015 à 17:54:11

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                                  26 mai 2015 à 18:02:12

                                  BenjaminChrd a écrit:

                                  Canal N => pareil

                                  Euuuuhhhh...non...

                                  Le IRF 4905 est un MOSFET canal P et n'a donc strictement rien à voir avec un MOSFET canal N.


                                  Concernant le routage, cela m'a l'air plutôt pas mal.

                                  Par contre, ne négliges pas les largeurs de tes pistes.

                                  Par exemple, si je prend le petit bout de piste qui part du rond +12V : celle-ci amène le + qui sera commuté par chaque MOSFET.

                                  Du coup, si chaque MOSFET pilote une ampoule de 30W (soit 2.5A), cette piste va devoir faire passer 20A !!!

                                  Elle est donc clairement beaucoup trop petite.


                                  Je te conseillerais donc bien de faire une piste assez larges et sans vernis de façon à pouvoir rajouter de la soudure par dessus pour la rendre encore plus épaisse.

                                  En exagérant, cela devrait donc donner une piste dans ce style :

                                  ==>>

                                  -
                                  Edité par lorrio 26 mai 2015 à 18:05:14

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                                    27 mai 2015 à 9:03:00

                                    Arf je vois, j'avais mal compris cette histoire de canal P! je vais allez fouiner dans youtube s'il y a de belles video bien didactiques qui expliquent la difference entre canal N et canal P, car j'ai compris le principe, mais ça reste encore flou pour moi dans le concret. IRFD 9110 alors?

                                    OK pour les grosses pistes! Effectivement, je vais reliever la puissance nominale de toutes mes charges pour estimer le courant qui doit passer.

                                    Si je rajoute un trou de fil de fil de l'autre côté de la piste, et que je fais un pont avec du gros cable mono brin genre les cables de maison pour alimenter les fours, je divise par deux le courant max qui passe dans ma piste nan?

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                                      27 mai 2015 à 9:33:13

                                      BenjaminChrd a écrit:

                                      Youpi!!!  Par contre je trouve bien les BS 170 chez mon fournisseur de composants (en bas de ma rue), mais pas les MOSFETs IRF 4905.

                                      Il y aurait-il dans sa liste un autre MOSFET qui pourrait faire le job?


                                      Dans la liste fournie, malheureusement il n'y a pas de MOSFET Canal-P adapté au besoin, soit la boutique peut en acheter ou proposer un équivalent soit il faut l'acheter ailleurs, exemple : Conrad
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                                        27 mai 2015 à 9:44:03

                                        BenjaminChrd a écrit:

                                        je vais allez fouiner dans youtube s'il y a de belles video bien didactiques qui expliquent la difference entre canal N et canal P, car j'ai compris le principe, mais ça reste encore flou pour moi dans le concret.

                                        Pour faire très simple :

                                        • Un MOSFET canal N sert à piloter le -
                                        • Un MOSFET canal P sert à piloter le +

                                        Dans ton cas, le - est commun partout (carcasse de la moto) et tu cherches à piloter le + donc il te faut un canal P.


                                        BenjaminChrd a écrit:

                                        IRFD 9110 alors?

                                        Avec celui-ci, tu vas avoir de gros problèmes :

                                        • Il n'est pas en boitier TO-220 mais en boitier DIL-4 donc il ne rentrera pas dans le circuit que tu es en train de concevoir
                                        • Il possède un Rdson de 1.2 ohm soit 60 fois plus que le IRF4905 et va donc chauffer 60 fois plus.

                                        Bref, il n'est clairement pas adapté.

                                        D'ailleurs, tous les canal P sur ce catalogue ont un Rdson supérieur à 0.2 ohm (soit 10 fois plus que le IRF4905) et chaufferont donc beaucoup.

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                                          27 mai 2015 à 10:46:29

                                          Merci pour les commentaires! J'ai finalement commandé un paquet de dix IRF4905 sur ebay, et des BS170 par la même. Je devrais recevoir ça d'ici 2 semaines.

                                          Quand à mon circuit, grâce à tes conseils avisés, il ressemblerait maintenant à ça (au dessus) . J'ai grossi les pistes, règlé la taille des pads en function des fils qui y viennent et serré le tout pour ganer le la place.

                                          Connaissez-vous une société qui fabrique des petits circuits comme ça pour pas trop cher? (même avec un peu de délais, j'ai du temps)

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                                            27 mai 2015 à 12:25:54

                                            A mon avis, tu vas payer une petite fortune pour faire fabriquer un PCB en un seul exemplaire.

                                            Par exemple, si on estime la dimension à 100x70mm et que tu commandes chez euro-circuit, tu en auras pour :

                                            • 53€ si tu commande un seul PCB (soit 53€ l'unité)
                                            • 136€ si tu commandes 10 PCB (soit 13.6€ l'unité)

                                            Bien sur, euro-circuit est loin d'être le moins chère : on doit pouvoir trouver bien plus intéressant ailleurs mais cela restera probablement chère.

                                            Vu la simplicité de ton montage, je te conseillerais plutôt d'acheter une plaque à trous (prix: à peine quelques €) et de faire ton circuit toi même avec de la sourdure ;)

                                            Au final, cela ressemblera à ceci :

                                            -
                                            Edité par lorrio 27 mai 2015 à 12:26:37

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                                              27 mai 2015 à 12:53:21

                                              Oui j'avais pensé à une plaque à trous, j'en ai à la maison en plus, mais ce don't j'ai besoin, c'est d'un emcombrement mini de chez mini. Pour loger ça + mon Arduino MEGA dans un petit boitier en impression 3D qui viendra sous la selle ou sous le reservoir.  Je vais regarder chez les Chinois s'ils ne proposent pas des circuits low cost.

                                              Sinon, je vais avoir besoin de protègrer ces sorties. J'aimerais donc ajouter des fusibles ou des disjoncteurs (sur quasi toutes les sorties sauf phare et auxiliaire). Ca existe des formats de fusibles ou disjoncteur 10A pour circuit imprimés?

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                                                27 mai 2015 à 13:03:58

                                                Je ne vois pas en quoi faire ton montage sur plaque à trous t’empêcherait de faire quelque chose de miniature.

                                                Quand aux fusibles, il existe énormément de support pour circuit imprimés.

                                                Vu que c'est pour une motos, je te conseillerais bien des supports pour le même type de fusible que pour voitures/motos et non des supports de fusible rond.

                                                Exemple: http://www.farnell.com/datasheets/1686040.pdf

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                                                  27 mai 2015 à 14:43:16

                                                  ah ouai merci, ils sont biens ces supports!

                                                  J'ai revu mon circuit (image ci -dessus) pour pouvoir le faire en simple face ALPD double face, en utilisant des jumpers. J'ai remarqué en jouant avec les outils de devis que c'est BEAUCOUP moins cher en simple face. J'ai trouvé une boite, http://www.circuit-electronique.fr/ , qui me le fait pour 16€ le proto. Et ça descendrait jusqu'à 12€/u en série de 20 donc c'est cool.

                                                  Je devrais recevoir le circuit le 02/06 et les composants... le temps qu'il fassent le tour du monde!

                                                  Merci énormément pour le coup de main! Si je peux render service dans un autre domaine, ce sera avec plaisir!

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                                                    27 mai 2015 à 15:47:09

                                                    Est-ce normal que le cercle pour start en haut à gauche ne possède pas un entourage jaune avec la lettre W ?
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                                                      27 mai 2015 à 16:25:33

                                                      Oui ça ce n'est rien.

                                                      En fait, le cercle jaune avec le W, c'est de la sérigraphie qui indique qu'il s'agit d'un point d'encrage de fil (W comme Wire). ExpressPCB, le soft que j'utilise, les ajoute tout seul quand on vient placer un encrage de fil. Sauf que pour le strarter, j'au un plus gros fil à partir que les autres (2.5mm² contre 1.5mm² pour les autres). Donc j'ai utilise un pad pour grosse pate de composant. Mais ça ne changera rien étant donné que les indications jaunes ne figurerons pas sur mon circuit. Au final, on aura bien un trou entouré de cuivre étamé.

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                                                        27 mai 2015 à 17:20:29

                                                        Un de ces jours, j'essayerais bien cette methode: (pour fabriquer directement le circuit avec une feuille imprimée laser)

                                                        https://www.youtube.com/watch?v=wKEe3otWstM

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                                                          27 mai 2015 à 18:19:20

                                                          C'est assez pratique mais ça demande à avoir une imprimante laser (et pas une imprimante à encre classique) ainsi qu'un bon petit nombre de produits chimique.

                                                          Du coup, ce n'est pas aussi simple que ça en a l'air.

                                                          Il faut aussi une perceuse à colonne si tu veux pouvoir faire les trous du circuit assez proprement.

                                                          -
                                                          Edité par lorrio 27 mai 2015 à 18:20:17

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                                                            28 mai 2015 à 17:41:54

                                                            Alors a perçeuse j'ai, et j'ai une imprimante laser au bureau donc je peux sortir mes typons sur papier glacé.

                                                            Pour les produits chimiques, j'ai vu au autre tuto sur youtube et le gars utilise un mélange 50% eau oxigénée + 50% vinaigre blanc + du sel de cuisine.  ca prends une bonne heure poure dissoudre le cuivre, mais ça fonctionne.

                                                            Je vais essayer pour le geste!

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                                                            Arduino MOSFET au lieu de relais, pilotage par +

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