Bonjour,

J'aimerai réaliser une mesure de tension sur une clôture électrique par un µController (arduino).

J'ai une tension d'entrée de plusieurs kV, j'ai donc fait un pont diviseur pour observer mon signal à l'oscillo:

100V en sortie du pont, soit environ 400kV en entrée.

deux point :

#1 : il faut que je revois mon pont pour arriver a une tension de sortie acceptable par l'arduino -> ok, je ferai ça plus tard

#2 : il faut que je lisse un peu mon signal pour laisser le temps au CAN de faire son affaire (je veux juste récupérer la tension max)

Du coup j'ai mis une diode + condo pour lisser mon signal :

J'obtiens bien la forme que je veux (ok pour la mesure avec l'arduino), mais ma tension s'effondre complètement, je n'ai plus qu'1V au lieu de 100V. (j'avais un condo d’environ 130nF)

Comme mon électronique est un peu rouillée, si quelqu'un a une idée de mon erreur, je suis preneur.

Si il y a une autre façon de faire plus indiquée, je prends aussi

Merci 

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Edité par Thorolf 19 juillet 2017 à 15:18:10

Une résistance de 400 Méga, je crains fort que ce ne soit clairement pas une bonne idée.

L’Arduino n'a pas une impédance d'entrée aussi élevée qu'un oscilloscope donc le simple fait de brancher l'arduino sur ton pont diviseur va fausser complètement la mesure.

De mémoire, il me semble que le courant de fuite d'une pin en input peut attendre 1µA.

Serte, c'est un courant extrêmement faible mais comparer à une résistance de 400M, ce n'est pas négligeable... la tension de fuite de ton arduino va faire écrouler ton mesure.

A noter que la résistance de 100k va quand même aider car si on fait le modèle équivalant de Thévenin de ton montage, la résistance de 400M est en parallèle de la résistance de 100k, soit une résistance équivalante d'environ 100k, ce qui revient à savoir une chute de tension U = R * I = 100k * 1uA = 0.1V

Il y a aussi la poussière et l'humidité aussi sont conductrice de façon extrêmement faible mais ça doit être relativement du même ordre de grande que plusieurs centaine de mega ohm donc ça influencera la valeur de 400M.

Bref, il va te falloir revoir tes ordres de grandeur pour avoir quelque chose de plus cohérent.

Pour ce qui est du condensateur, il faut prendre en compte le fait qu'il a une résistance interne (qui va donc écrouler un peu ta mesure) mais aussi le fait qu'il faut le charger !

Dans un circuit RC, on reconsidère que le condensateur est complètement chargé au bout de 3 Tho, 3 * R * C = 3 * 100k * 130nF = 0.039 secondes.

Tes impulsions sont-elles vraiment aussi longue ??? Tu ferais mieux de prendre un condensateur de 1nF

Fais aussi attention au choix de la diode car il faut que ce soit une diode ultra rapide si tu peux qu'elle devienne conductrice pendant le très court instant que dure l'impulsion.

J'ai 2 reflexions à faire concernant cette question:la 1° est que à ma connaissance et apres vérification, il n'existe pas de résistance supérieure à 10M, donc tu aurais mis 40 resistances en série pour faire 400M?.....10M c'est déja beaucoup, 400m c'est énorme!!....la 2°, l'oscillo est prévu pour faire toute sorte de mesure....que vient faire l'arduino, là dedans???

Ce qui m'inquiète pour ma part, c'est une clôture électrique de 400 KV. C'est pas interdit ce genre de truc?

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Edité par zoup 20 juillet 2017 à 12:05:01

A mon avis, sa mesure est fausse,avec quelques milliers de volts, c'est bien suffisant, mais je suppose qu'on va en savoir plus...

Il faudrait connaitre également ce qui génère cette tension d'entrée

En gros ton problème revient à faire une sonde d'oscillo avec une atténuation de 5000 environ (d'habitude c'est 10 mais ça ne change pas le concept).

Bon, tu as dû louper la page où on te dit que les résistances ont une tension maximum (c'est sur la datasheet) et au delà de cette tension de claquage, ce n'est plus vraiment une résistance, le courant passe à travers.

Vu que tu dois avoir dans les 10kV maxi en entrée il te faudra donc une résistance capable de supporter cette tension. Je te mets une résistance MOX (oxyde métallique) de 1MOhm appropriée, elle fait 6cm de long bien sûr, parce qu'il faut ça pour isoler 15kV. Les résistances 1/4W standard à trous claquent à 250V environ, donc il en vaudrait vraiment trop en série. Tu peux mettre des "couche métal haute tension" en série aussi.

Bref. Tu fais ton diviseur de tension avec 1MOhm et 200 ohms, tu auras ton atténuation de 5000 et une impédance de sortie de 200 ohms. Tu peux aussi mettre 10 MOhms et 2k...

Maintenant tu veux le max avec une diode... Il est bien évident que ton schéma a quelques petits "problèmes" !

- 1N4004 est une diode de redressement lente (capacité élevée, Qrr élevée, Trr lent, courant de fuite pourri, etc) donc parfaitement inadaptée à cet usage, le temps qu'elle se bloque le condensateur sera à moitié vide ! Il faut utiliser une diode rapide avec un Qrr faible et capacité faible genre 1N4148 ou une schottky genre BAT41.

- La diode introduit une erreur entre 0 et 0.7V (mais tu ne sauras pas combien, donc tu peux pas l'éliminer par calibration).

- Avec ta résistance de 100k ton diviseur a une impédance de sortie de 100k, et C1=130nF, donc ça nous fait un passe bas à 12 Hz environ, donc légèrement handicapant pour observer un pic qui doit durer dans les 10µs..........

- Bien sûr ça ne mesure que les pics positifs ! Comme le signal est alternatif, on a donc aucune idée des pics négatifs.

Donc on jette tout ça, il va falloir faire un détecteur de valeur crète, par exemple avec des AOP.

@waboux :
- pour la résistance 400M, pas de pb, ça existe : Farnell
- a terme, je veux une mesure avec un arduino, pour le moment, je vérifie ce que je fait a l'oscilo

@zoup :
les limites pour les clôtures sont spécifiées en puissance, ici j'ai un générateur de 0.12Joules :
electrificateur-equistop-b1-9volts

ce que je trouve étrange, c'est que les -très maigres- spéc annoncent une tension de 10kV et je me retrouve avec du 360kV

@lorrio :
de mémoire, l'arduino a une résistance de 100M en entrée du CAN, mais je n'ai pas vérifié. Mais cette résistance est en // avec la 100k, la résistance équivalente vaut quasi 100k

J'avais pensé à calculer le temps de décharge du condo, mais j'avoue avoir oublié le temps de charge... honte a moi^^
mais il ne se charge pas plutôt a travers la résistance de 400M ? du coup il faudrait que je descende dans les pF.

bien vu pour la diode rapide aussi.

[edit]

@lord : merci, je prend note

--j'ai vraiment du rattrapage a faire, 6ans sans élec c'est trop...--

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Edité par Thorolf 20 juillet 2017 à 13:58:32

Les petites capacités parasites présentes sur ton circuit (diodes, entrées des circuits intégrés) sont de l'ordre de 2 à 10 pF, ce qui risque d'interférer avec des valeurs de résistances énormes. Mais bon, en simulation ça a l'air de fonctionner.

Donc je te mets deux variantes. Dans celle du haut, la masse de l'arduino n'est pas reliée à la masse de la clôture (càd la terre) donc on peut utiliser un bête pont de diodes pour redresser, puis un détecteur de crète à ampli op.

Note que dans le diviseur de tension R4-R5, la diode (enfin les 4 diodes) ne sont pas en série avec la sortie, mais du côté entrée, donc l'erreur de 0.6V environ s'applique à la tension mesurée (genre 10kV) et pas à la tension divisée, donc l'erreur est négligeable... alors que 0.6V d'erreur sur une sortie de 3V c'est pourri.

La zener D6 protège l'entrée de l'AOP, mais elle a trop de capacité pour une résistance d'entrée de 400M. Avec 10M/2k2 on peut la mettre. Mais bon avec 400 MOhm le courant est tellement faible qu'il n'y a pas besoin de protection donc on s'en fout.

Le deuxième circuit (en bas) est pour le cas où la masse de l'arduino est reliée à la terre. Dans ce cas, comme on va pas se faire chier avec une alim négative, je traite chaque moitié du signal séparément, l'AOP du haut fait le positif et celui du bas le négatif. On a la valeur max pour chaque polarité séparément (contrairement au schéma précédent qui donne juste le max de la valeur absolue).

Il faut des AOP rail to rail qui marchent en 5V, par exemple MCP6292 ou MCP6294 qui ont le bon goût d'être dispo en DIP chez farnell...

Note que l'impédance d'entrée de l'ADC de ton arduino est certes élevée, mais il y a un ptit condensateur en parallèle qui se charge lors de la conversion, donc quand l'impédance de la source est trop élevée ça chie. Donc une impédance de source de 10k maximum. Là j'ai des condensateurs en sortie, 10nF c'est le minimum pour pas avoir de dérive lors de la conversion par l'ADC. D'ailleurs il faut pas attendre trop longtemps avant de faire la conversion, car le condensateur finira par se décharger...

Pour les condensateurs, ne mets pas du céramique X7R Z5U etc, il faut une qualité minimum, donc céramique C0G ou condensateur film, mylar ou autre.

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Edité par Lord Casque Noir 20 juillet 2017 à 15:10:22

Thorolf a écrit:

@waboux :
- pour la résistance 400M, pas de pb, ça existe : Farnell
- a terme, je veux une mesure avec un arduino, pour le moment, je vérifie ce que je fait a l'oscilo

8€ la résistance !!!

Non, c'est abusé là...

Et puis l'ordre de grandeur est aberrant car un peu d'humidité et/ou de poussière suffirait à réduire la valeur.

Thorolf a écrit:

J'avais pensé à calculer le temps de décharge du condo, mais j'avoue avoir oublié le temps de charge... honte a moi^^

mais il ne se charge pas plutôt a travers la résistance de 400M ? du coup il faudrait que je descende dans les pF.

Effectivement, c'est ce que l'on pourrait croire.

Mais il y a 400.000V au travers de 400M, ce qui revient au même que d'avoir 100V au travers de 400M//100k.

D'ailleurs, tu peux ressortir le théorème de Thévenin ou faire une simulation sur LTspice pour t'en assurer.

Lord Casque Noir a écrit:

Donc on jette tout ça, il va falloir faire un détecteur de valeur crète, par exemple avec des AOP.

Là, on est d'accord, il y a beaucoup de choses incohérente dans tous les composants

lorrio a écrit:

8€ la résistance !!!

Non, c'est abusé là...

T'as manqué le plus croustillant:

"Stock USA Frais de port : 18 euros par commande."

(t'as meilleur compte à aller chez mouser ! celle que j'ai mis est à 5€...)

@lorrio :

je suis allé réviser Thévenin, merci de la piqûre de rappel.

@lord :

merci beaucoup pour tes simulations / schemas et précisions
je pense que je vais partir sur ton premier montage.

J'ai deux questions:

- qu'est-ce qui explique le fait que je sois censé avoir une tension max de mon entrée de l'ordre de 10kV (selon spéc) et que je me retrouve avec 100V en sortie de mont pont diviseur ? (ce qui correspondrait à 400kV en entrée)

- remplacer mes résistances 400M/100k par 10M/2.2k : je ne risque pas d'avoir un -très- fort courant ? je sais que la puissance moyenne est faible par la durée et la fréquences des impulsions, mais ca ne risque pas de poser pb ?

[edit]
pour la résistance, elle a été achetée dans un petit revendeur a coté, c'est clair que je vais pas mettre 18€ de f-d-p

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Edité par Thorolf 20 juillet 2017 à 15:53:44

Tout d'abord je voudrai vous remercier pour vos réponses concises et surtout @Thorolf pour l'ouverture de cette discussion!

Ensuite, pour ajouter quelques éléments à la réponse de Thorolf (vu qu'on bosse ensemble dessus ^^):

On a pris un condo de 130nF car on avait des résistances de 400M qui traînaient. or c'est vrai qu'on a pas pris en compte le temps de charge donc honte à nous (et surtout moi )!

Cependant , ce que je n'arrive pas comprendre c'est pourquoi on mesure à la sortie du pont diviseur (qui a un rapport d'atténuation de 4001) des pics de 100 volts alors qu'on est censé avoir 2.5 volts au max. Sachant que la clôture génère des impulsion de 9900 volts au max et que les résistances qu'on utilise tolèrent les 10 kv.

Et merci d'avance pour votre retour !

premiere doc que tu m'indique et que je vais voir voltage max 8600v, 8.6kv: on est loin des 400kv;bon,pour le reste, ce que ça m'inpire: pourquoi faire simple quand on peut faire compliqué...

OK, garde ta résistance de 400M, ça devrait marcher avec le montage à ampli-ops.

Attention pour le premier circuit, la masse de l'arduino ne doit pas être reliée à la masse du générateur HT ! (genre si le géné HT est mis à la terre dans la prise, que l'arduino est relié au PC par un câble USB... ça marchera pas...) le second circuit n'a pas cet inconvénient.

> Cependant , ce que je n'arrive pas comprendre c'est pourquoi on mesure à la sortie du pont diviseur (qui a un rapport d'atténuation de 4001) des pics de 100 volts alors qu'on est censé avoir 2.5 volts au max.

Aucune idée. Comme c'est une impulsion assez rapide, je pense à un couplage capacitif ou magnétique, ou bien un problème de masse. Faudrait voir comment est arrangée ton expérience, si c'est du style bordel de fils dans tous les sens... ou pas... poste donc une photo

Bref, regarde la sonde de l'oscillo, elle a son clip de masse qui doit être sur un côté de la résistance, et puis la pointe de la sonde doit être sur l'autre côté de la résistance avec le petit bidule pour choper les fils. Donc tu prends ta sonde et tu mets la pointe sur le même côté de la résistance que le clip de masse. Donc ton oscillo doit mesurer 0V ! Tu balances la décharge HT, tu vas probablement avoir un joli pic de 100V à l'écran. Bienvenue dans le monde merveilleux de la compatibilité électromagnétique.

Par exemple j'ai un préampli faible bruit pour mesurer des petits signaux, mais le truc ne marche que quand la boîte blindée est fermée ET que les ampoules écolo sont éteintes XDDDD

L'énergie fournie par l'électrificateur est de 0.12 J.

L'énergie stockée dans un condensateur de capacité C est égale à W = 0.5xCxVxV.

Après calcul, on peut constater que l'énergie fournie n'est pas suffisante pour amener le condensateur à se charger sous 8kV. Et je n'ai pas tenu compte de l'énergie dissipée dans les autres composants ...

@lord :

j'ai pris une photo du montage et des mesures que j'ai faites (désolé, la qualité n'est pas au top)

    

la première mesure est faite comme sur la photo, la seconde en mettant la pointe de la sonde au même endroit que la masse de la sonde.
Du coup je n'ai pas l'impression qu'on ai de gros pb de CEM dans ce cas..

Par contre je trouve une tension plus importante qu'hier (150V en sortie du pont), peut être est-ce du a ce que disait lorrio :

lorrio a écrit:

Et puis l'ordre de grandeur est aberrant car un peu d'humidité et/ou de poussière suffirait à réduire la valeur.

Hmmm, vois-tu, je ne pense pas qu'une plaque à trous comme ça soit disons, homologuée pour ce genre de tension ! Il va y avoir de la capacité parasite entre les broches, et puis si elle est humide, ou contaminée par des trucs très légèrement conducteurs (genre tu l'as touchés avec des doigts) il se pourrait que tu aies moins de 400 MOhms sur ta résistance de 400MOhms !...

Je te conseillerais de monter le truc en l'air, soudé, et que ça ne touche absolument rien...