PROJET DE FIN D’ETUDES Etude et améliorations de fonctions sur le module électronique des contacteurs de puissance HPC et TCU. - Réalisation d’un circuit de limitation de tension certifié ATEX « ia ». Etude et réalisation d’une fonction de déclenchement sur défauts à la Terre (ESA) pour moteur avec variateur de vitesse. Autres mini-projets Etude et réalisation d’un voyant « présence tension triphasée » haute tension. Développement d’une interface de programmation USB autoalimentée. Etudiante : Cyrielle WOELFFEL Promotion : Génie Electrique option Système 2011 Période du PFE : du 14 février au 1er juillet 2011 Entreprise : SAIT Mining SAS 10 rue du Zornhoff B.P. 60030 67701 SAVERNE Cedex Tuteur entreprise : Christophe JOSEPH Tuteur école Bernard KEITH : Power engineering Liste des annexes ANNEXE 1 Synoptique général de l’architecture du contacteur HPC 450 V5. ANNEXE 2 Carnet de bord. ANNEXE 3 Schéma électronique du limiteur de tension (carte distribution MPE-2D-V5 – page 7). ANNEXE 4 Fonction ESA version 5 actuelle – Schéma électronique SE100010H (MPE-1-V5 – carte distribution – extrait : page 4 sur 6). ANNEXE 5 Annotations apportées aux schémas version 5 pour le premier prototype de la nouvelle fonction ESA. ANNEXE 6 Nouvelle fonction ESA (carte additionnelle CI1045) Schéma électronique SE104510 ; Schéma d’implantation EC104510. ANNEXE 7 Schéma (électrique/mécanique) du voyant VL31-d actuel certifié. ANNEXE 8 Voyant « présence tension triphasée » - Premiers essais. ANNEXE 9 Interface de programmation USB autoalimentée – Premier prototype. ANNEXE 10 Interface de programmation USB autoalimentée (CI1044) Schéma électronique SE104410 ; Schéma d’implantation EC104410 ; Nomenclature NO104410. Cyrielle WOELFFEL – GE5S PFE 2011 Annexes Power engineering Synoptique général de l’architecture du contacteur HPC 450 V5. Cyrielle WOELFFEL – GE5S PFE 2011 Annexe 1/10 Synoptique général du contacteur HPC 450 V5 PT100 PTC Temp A Temp B Arrêt d’urgence Pilote Module HT ESP ESA Relais sécurité 12.6V I/OPort TIMER PWM ADC 1 Commande ampoule µC I/O Port ADC 0 I/O Port Mesure de température interne Mesure de courant (court-circuit et surcharge) Txd Rxd 12.6V 320V 36V 1000V 3300V Alimentation « i » 12 V Rx Tx 0Vi 12 Vi Fus Module relais Afficheur Power engineering Carnet de bord. Cyrielle WOELFFEL – GE5S PFE 2011 Annexe 2/10 PFE 2011 (du 14.02 au 01.07) - Cyrielle WOELFFEL – GE5 S PFE Projet de Fin d’Etudes 10 rue du Zornhoff 67700 SAVERNE 24 Boulevard de la Victoire 67000 STRASBOURG 03 88 71 63 00 03 88 14 47 00 www.becker-mining.com www.insa-strasbourg.fr DATE TRAVAIL REALISE 03.02.2011 Avant le commencement de mon stage, participation au séminaire (workshop) FREESCALE TechDay à Molsheim. Découverte d’une nouvelle gamme de microcontrôleurs Kinetis basée sur du cœur Cortex M4 ARM. 14.02.2011 Début du PFE. Visite de l’entreprise, présentation du sujet, de la problématique et du contexte du stage… Lecture de documentation diverse. 15 & 16.02.2011 Première prise de contact avec mon tuteur Ecole M. Bernard KEITH (par mail). CARNET DE BORD Période : du 14.02.2011 au 01.07.2011 (20 semaines) Etude du contacteur HPC V5* : Lecture de la notice d’utilisation. Etude du dossier de sécurité. Etude des schémas électroniques de la MPE-1-V5* (carte CPU + carte distribution). Sujet de PFE : Etude et améliorations de fonctions sur le module électronique des contacteurs de puissance HPC et TCU. Réalisation d’un circuit de limitation de tension certifié ATEX « ia ». Etude et réalisation d’une fonction de déclenchement sur défauts à la Terre (ESA) pour moteur avec variateur de vitesse. 17.02.2011 Suite de l’étude. Réunion du service Etude et Développement. - Compte-rendu des résultats de la réunion « Lenkungskreis ENDIS* – nouveaux produits ENDIS » du 3 février à Friedrichsthal (siège social). - Nouvelle organisation du réseau informatique. - Divers. - Apéro pour fêter les 1 000 000 de commutations du nouveau contacteur HVC*. Autres mini-projets Etude et réalisation d’un voyant « présence tension triphasée ». Développement d’une interface de programmation USB autoalimentée. Début d’un mini-projet auxiliaire : trouver une solution afin de déporter la lumière d’un voyant VL31-d (« présence tension ») triphasé 3.3kV sur la porte d’un coffret. Le voyant a pour rôle d’indiquer une bonne alimentation des phases. Etude des différents guides de lumière et fibres optiques disponibles. Commande d’une bobine de fibre optique de cœur 2mm (fabricant Thoray – référence RS 3758055). Tuteur Entreprise Tuteur Ecole Professeur de classe : : : 18.02.2011 Prise de contact pour la commande du catalogue Miniconnec (connectique pour circuits imprimés) de la société Phoenix Contact. Essai avec un morceau de fibre optique de cœur 1mm (disponible au magasin) directement sur un néon. Pas très concluant. 21 & 22.02.2011 Création d’une petite pièce se fixant sur le voyant et permettant de guider les fibres optiques directement en face des 3 néons. Mise en place d’un petit guide de lumière au bout des fibres. Essai sous 3.3kV. Solution peu concluante (pas de lumière visible au bout des fibres optiques). Prise de photos et rédaction d’un rapport d’essai. Christophe JOSEPH Bernard KEITH Bertrand BOYER Remarque : Le voyant VL31-d est certifié ATEX. Il faudra sans doute trouver une autre solution, à savoir utiliser des leds bidirectionnelles (car alimentées en alternatif) et basse consommation (car faible consommation du néon : ≈ 300 µA). Cyrielle WOELFFEL Etudiante Génie Electrique 5e année option Système Année scolaire : 2010/2011 23 au 25.02.2011 Création de la procédure d’étalonnage des MPE-6* (HVC*) en français et anglais : description du paramétrage de l’électronique ; menu « Electricien », « Utilisateur », « Ingénieur », « Administrateur », « Usine » - Etalonnage… Ce carnet de bord est un outil essentiel pour mener à bien mon PFE. C’est un outil de travail personnel dans lequel je note à chaque séance de travail ce que j’ai fait, les références bibliographiques trouvées, les personnes sollicitées, les questions que je me pose, les tâches que j’ai à faire… Il sert de pense-bête, d’agenda, de carnets d’adresses, de bibliographie, de suivi du travail… 28.02.2011 Début d’un autre mini-projet auxiliaire : étude et validation d’un circuit limiteur de tension ATEX. - 2/13 - PFE 2011 (du 14.02 au 01.07) - Cyrielle WOELFFEL – GE5 S er Etude du schéma électronique et 1 essai avec des composants disponibles : validation du principe. 01.03.2011 Déplacement à Nuremberg (Allemagne) au salon “Embedded World 2011”. 02 au 04.03.2011 Envoi du fichier n°1 (fiche de renseignements) au p rofesseur de classe M. Bertrand BOYER. Calcul de puissance et choix des composants CMS (boîtiers adéquats…) : commande chez Farnell et RS. Création d’un prototype sur circuit imprimé. Ajout d’une boucle d’hystérésis à transistors d’environ 1V (exigence ATEX) ; les AOPs ne sont pas autorisés dans le cadre d’une limitation « ia ». Problème de soudure de certains composants CMS. Cela a nécessité du temps pour le « débuggage » sur circuit imprimé… Rédaction d’un paragraphe du compte-rendu technique du TCU-2D-V5* disponible sur le réseau en interne à l’adresse suivante : « r&d\_Produits\TCU(-R) avec MPE-2D Version5\Conception\Descriptions_techniques\’CR Etude TCU V5_P1.doc’ ». 07 au 09.03.2011 10 & 11.03.2011 14.03.2011 Découverte de l’erreur sur le prototype et validation du principe de la boucle d’hystérésis à transistors. Divers essais avec différents composants et relevés des seuils d’hystérésis. Essai sous étuve à 85°C et relevés des seuils. Validation du schéma circuit limiteur de tension avec hystérésis à transistors, dernières modifications et rédaction d’un rapport d’essai afin de faire valider le circuit par M. Lassauge (spécialiste ATEX en interne) puis par l’organisme de certification INERIS. Suite du mini-projet sur les fibres optiques. Essai avec la fibre optique de cœur 2mm et une led jaune 3mm (référence fabricant L03R3000G1EP4 – référence RS 228-4991) essai concluant, mais consommation de la led d’environ 6mA. Commande de leds blanches basse consommation et avec une intensité lumineuse supérieure à 10mcd à 0.5mA. 16 & 17.03.2011 18.03.2011 Le pic de tension peut provenir du contact du relais (lors de la commutation 16.6V à 60V). Création d’une maquette de test T022 : « Module transistor - Commande opto ». Ce module joue le rôle d’un relais. Il est composé d’un opto-mos qui commande un transistor MOS canal N en sortie. Rédaction d’un mini-rapport disponible sur le réseau informatique interne (dossier « Banc de test »). 21 & 22.03.2011 Suite des essais et re-validation du schéma par le responsable en interne de la directive ATEX. Rédaction d’un paragraphe dans le « Compte-Rendu d’Etudes TCU V5 ». Rédaction du rapport d’essai « RE-032-0128-Essai limitation 60V_12.6V_En cours.doc » (document qui sera transmis à l’organisme de certification INERIS). 23.03.2011 Etude de la fonction ESA* pour moteur avec variateur de vitesse (“Inverter earth fault detection AC&DC”). Le but est de remplacer la fonction ESA actuelle par une nouvelle fonction capable de détecter les défauts en amont et aval (au niveau du pont et au niveau de l’enroulement) d’un variateur de vitesse. Début de quelques essais sur circuit imprimé CMS : essai d’un montage à base d’AOPs LMC6484 et AD8551. 24.03.2011 Choix et commande du fusible Schurter OMF125 (63mA, Vdrop=2550mV) – RS : 344-5119. Etude de l’alimentation à capacités commutées MAX828EUK : dimensionnement des 2 condensateurs. 25.03.2011 Montage « Limiteur de tension » : relevé de mesures lorsque le montage régule. Mise en place d’une résistance de 10Ω en sortie et relevés de Vin, Vout et VDS on (jusqu’à Vin=60V). Modification du rapport d’essai. 28.03.2011 Test du fusible Schurter OMF125 – 63mA : ajout d’une charge (boîte à décades) au montage qui permettent de débiter 50mA. Relevé de la chute de tension aux bornes du fusible (Voltage drop). Début de rédaction du rapport d’essai « RE-032-0133-Fonction ESA pour variateur (Inverter earth fault detection AC&DC)_en cours ». 29.03.2011 Rangement et tri de nombreux composants CMS de différentes puissances : transistors, diodes Zener, Transil, LEDs, diodes… Recherche de caractéristiques techniques connaissant les références fabricants des composants. 30.03.2011 Formation interne « Les produits de la gamme ENDIS et leurs caractéristiques » : KE 1002, KE 1004, KE 1006, les transformateurs, les cellules HT, les châssis… Commande de certains composants et suite des essais pour la fonction ESA. Envoi du carnet de bord (document qui retrace mon activité journalière durant le PFE) à mon tuteur Ecole M. KEITH. Suite du mini-projet sur les fibres optiques. Essai avec la fibre optique de 2mm et une led blanche 3mm NSPW315DS (Nichia) de référence RS 713-3949. Intensité lumineuse théorique de la led : à 20mA, Iv=3.4cd. Essai très concluant : début d’éclairement au bout de la fibre optique à partir de iLED=50µA. Très bon éclairement à iLED=0.5mA. Cette solution faible consommation pourra donc être retenue. Il s’agit cependant d’une led unidirectionnelle, mais pour dépolariser la led, un CI DF08 (pont de Graetz) est envisageable. 15.03.2011 PFE 2011 (du 14.02 au 01.07) - Cyrielle WOELFFEL – GE5 S Suite de la rédaction du rapport d’essai « Voyant VL31-d » (présence tension). Rangement et classement de divers composants dans de petits boîtiers de rangement (diodes Zeners, diodes Transil, transistors, résistances…). Suite de l’étude et des essais sur le circuit « Limiteur de tension à transistors avec hystérésis ». Modification de certains composants. Essais supplémentaires à –20°C, 25°C, 85°C et relevés des seuils d’hystérésis. Essai en c harge (i=1.7A) et mesure de la température du transistor MOS IRF5210 avec une sonde de température et un thermocouple (type J). Au moment de la régulation (passage de Vin=12.6V à Vin=60V), un pic de tension en sortie (dû à la commutation du transistor MOS) est observé. Afin d’écrêter cette valeur à 18V (au dessus des seuils d’hystérésis), une diode Transil SM6T18VA a été ajoutée. - 3/13 - Envoi du carnet de bord à M. KEITH. 31.03.2011 & 01.04.2011 04.04.2011 Entretien téléphonique avec mon tuteur Ecole M. Bernard KEITH. Essai sur CI CMS de la fonction ESA. R1=1MΩ. R2=R3=R4=150kΩ (3 résistances en parallèle). Principe : signal –50V/50V, 50Hz en entrée mis en forme en signal –2.5/2.5V (par un pont diviseur) LMC6484 (adaptation d’impédance) AD8551 (offset de 2.5V et gain de 1), on obtient un signal 0/5V interprétable par le microcontrôleur de la carte CPU. Essai sur le montage « limiteur de tension » : mettre en place une résistance variable (de puissance) en sortie du montage et faire débiter 1.7*In (In = calibre du fusible = 1A ici). Mesurer VDS, le courant qui passe dans le MOS IRF5210 ainsi que sa température (thermocouple type J soudé directement sur la cuillère du MOS). - 4/13 - PFE 2011 (du 14.02 au 01.07) - Cyrielle WOELFFEL – GE5 S PFE 2011 (du 14.02 au 01.07) - Cyrielle WOELFFEL – GE5 S Rajout des relevés de mesures dans le rapport d’essai « RE-032-0128-Essai limitation 60V_12.6V_En cours.doc ». Remarque : Au départ, les valeurs relevées n’étaient pas exactes (mise en place de 4 multimètres dans le circuit). J’ai donc dû modifier l’emplacement des appareils de mesure dans le montage (branchement aval à l’entrée du montage et branchement amont en sortie) et ainsi refaire les mesures. Il faut trouver une solution pour fixer les fibres optiques sur les leds. Une entretoise a été choisie : perçage de 3mm (pour se fixer sur la led) et perçage de 2mm (pour guider les fibres optiques). Commande d’un condensateur de mise à la Terre 2.2nF, 3150VDC (Murata – DEBE33F2227N3A) de code commande RS 721-5050. 18.04.2011 05 & 06.04.2011 07 & 08.04.2011 11 & 12.04.2011 Suite des essais pour la fonction ESA. Ajout des diodes Transils bidirectionnelles SM6T6V8CA (Vishay – marking code : KE7) à l’entrée du montage la tension à l’entrée de l’AOP LMC6484 chute à –1.9V/1.9V. Il y a donc un courant de fuite dans les diodes Transils. Ces diodes Transils sont cependant indispensables car elles permettent de protéger l’entrée de l’AOP à l’étage 1. D’après la datasheet des diodes Transils : pour VRM=5.8V, on a un courant de fuite IRM de 1mA. On mesure dans le montage un courant de fuite de 0.4µA, ceci explique la chute de tension de 0.5V du signal à l’entrée du LMC6484. Il faut donc trouver une solution pour palier à ce courant de fuite. Prise de différents relevés à l’oscilloscope. Essai avec des diodes Transils bidirectionnelles SM15T15VCA (ST – marking code : BDX) : le courant de fuite dans les Transils est négligeable ; le signal en entrée n’est pas perturbé. En effet, la datasheet indique : pour VRM=12.8V, IRM=1µA (courant de fuite 1000 fois inférieur au courant de fuite pour les diodes Transil 6.8V). Il faudra cependant vérifier le fonctionnement du montage sous 90°C ; en effet, le courant de fuite augmente avec la température (datasheet : ifuite 85°C = 30*ifuite 25°C ). Début de rédaction du rapport d’essai sur l’ESA : « RE-032-0133-Fonction ESA pour variateur (Inverter earth fault detection AC&DC)_en cours.doc ». La sortie de la fonction ESA attaque une entrée du microcontrôleur. Dans les versions précédentes, afin de tester la chaîne ESA, un signal créneau d’amplitude 12V et de fréquence 10kHz est injecté et on obtient un signal de sortie d’environ 600mV crête-crête qui est analysé par le microcontrôleur. Afin de tester notre nouveau montage ESA, on injecte le signal créneau 12V - 10kHz issu de la carte distribution version 5 du HPC et on visualise la sortie. On constate que la tension de sortie est plus faible que le bruit du signal… Il faut donc modifier le schéma (ajout d’un gain)… Rangement de certains composants dans des boîtes et création d’étiquettes. Début d’un autre mini-projet auxiliaire pour la validation d’un prototype « Delay Time Modul » (module de temporisation) pour module haute tension (contacteur HVC*). La fonction principale du circuit est de retarder l’arrivée de la tension 45V de 0.2s. Recherche des différents composants en magasin et déduction des composants de l’OF (Ordre de Fabrication). Il s’agit de monter les composants sur un CI et de réaliser le test unitaire d’un produit (réalisation d’un modèle et validation avant le montage des 25 CI par la production). 19.04.2011 Suite du projet sur le voyant « présence tension » à leds. Divers essais et choix du pont diviseur pour les 3 versions, à savoir 1140V, 3.3kV, 6.6kV. Calcul des courants dans chaque branche du circuit et étude comparative avec le voyant néon actuel. Réalisation d’une petite maquette d’essai sur CI à trous : résistance de 180kΩ à l’entrée du pont de Graetz HD10 ; résistance de 100kΩ en série avec la led Nichia NSPW315DS en sortie du pont. 20.04.2011 Mise en place d’une résistance haute tension (entourée d’une gaine en silicone) en amont du pont de diodes : 3MΩ pour l’essai sous 1140V et 8MΩ pour l’essai sous 3.3kV. Essais réalisés sous 1000V et 3.3kV. Relevés de certaines mesures : essai concluant. Mise à jour du rapport d’essai sur le nouveau voyant « présence tension » à leds. Etude et choix de résistances haute tension (très faible effet selfique) pour les essais sur le futur voyant à leds « présence tension » (non disponible chez Farnell ni RS). Demande de prix chez le distributeur Euromip pour les résistances Caddock « Type MS Power Film Resistors » suivantes : - MS244 – 3MΩ (tension max : 2000V) : pour le voyant 1140V - MS310 – 8MΩ (tension max : 4500V) : pour le voyant 3300V Fin du montage des composants sur le CI1040 « Delay Time Modul » et raccordement sur un module haute tension. Intégration du CI dans le contacteur haute tension HVC et essai sous 6.6kV essai concluant : plus de reset de l’afficheur au démarrage. Le module est donc validé et le montage des 25 CI peut donc être réalisé par la production. 21.04.2011 Démontage d’un contacteur HPC 1kV version 5 ; démontage de la carte distribution afin de mettre en place la nouvelle fonction ESA et ainsi pouvoir réaliser des essais réels… Dessoudage de certains composants sur la carte actuelle avec soin (cette carte devra être réutilisable) : difficulté pour dessouder les condensateurs haute tension car présence de vernis et de colle Araldite… Envoi du carnet de bord à M. KEITH. Envoi du fichier n°2 (fiche de renseignements) au p rofesseur de classe M. Bertrand BOYER. Envoi du premier compte-rendu retraçant les 7 premières semaines de stage à M. KEITH (concerne la période du 14.02.2011 au 01.04.2011). 14 & 15.04.2011 Commande de connecteurs/borniers du fabricant Phoenix Contact : - Connecteur MC 1.5/3-ST-3.5 (RS : 1840379) - Connecteur MC 1.5/4-ST-3.81 (RS 2204670) Réalisation d’une interface USB / RS485. Rédaction d’un descriptif du câblage (avec prise de photos) disponible dans le répertoire du réseau en interne « Banc test » (« T024 Interface USB – RS 485.doc »). Commande d’un CI pont de Graetz CMS, de référence HD10 et de code commande RS 701-0357 (0.8A – VRMS=700V – VRRM=1000V) pour les essais sur le voyant présence tension. 13.04.2011 Commande de composants chez Radiospares : - BSS113 : RS 671-0321. - Connecteur SUB-D 9 points femelle à souder sur fils : RS 117-4310. - Led Nichia NSPW315DS : RS : 713-3949. 26 & 27.04.2011 Commande de connecteurs MOLEX : - Embase en ligne 2 voies 43645-0200 - Embase en ligne 3 voies 43645-0300 Farnell : 3076015 Farnell : 3076027 Rajout d’un montage inverseur à transistor sur la carte d’essai ESA. Réalisation d’un prototype simulant le futur voyant (dimension du CI identique à l’ancien voyant – contraintes de placement…). - 5/13 - Etude du schéma d’implantation de la fonction ESA sur la carte distribution existante. Le but - 6/13 - PFE 2011 (du 14.02 au 01.07) - Cyrielle WOELFFEL – GE5 S PFE 2011 (du 14.02 au 01.07) - Cyrielle WOELFFEL – GE5 S monté sur Transwitch : - Réalisation de 3 interfaces de programmation (recherche de la meilleure solution) : réalisation de 3 mini-pieds de biche et de pièces en résine (Delrin) afin de réaliser une sorte de rallonge pour la saisie de l’interface de programmation RJ45/connecteur Phoenix 10 points (sortie à 90°). - Rédaction de la documentation de montage (plan et câblage) sur le réseau interne SAIT : fichier « T026 Interface de programmation DIS-GRACO – TRANSWITCH » dans le dossier « Banc test ». est d’insérer la nouvelle carte d’essai sur la carte distribution actuel (c’est-à-dire en utilisant le routage existant) afin de réaliser les essais réels, contacteur monté. Réunion d’information en interne avec Alain Kieffer, « responsable CEM » (compatibilité électromagnétique) : explication de la directive CEM actuelle 2004/108/CE ainsi que des normes EN 61000-6-1 (EN 61000-6-2, EN 61000-6–3 et EN 61000-6-1-4). Explications diverses sur la procédure d’évaluation de la conformité, le marquage CE… 28 & 29.04.2011 Mini travail auxiliaire : l’afficheur graphique DIS-GRACO possède un connecteur de programmation qui, une fois l’ensemble monté sur le coffret est difficilement accessible par les techniciens pour la programmation d’une version plus récente. Il s’agit de réaliser une interface facilement débrochable et embrochable. Commande de connecteurs Phoenix 10 points MCVR 1.5/10-ST-3.5 – rèf. : 1863233 (code commande Farnell : 5089130). 2) Modification de 2 transformateurs (tension primaire : 1kV et 3.3kV ; tensions secondaires identiques pour les 2 transfos : 36V – 45VA et 320V – 5VA) pour des essais pour la future mesure de puissance (ajout de diviseurs de tension). - Mise en place de 2 résistances de 50MΩ et de 6 résistances de 91kΩ (pour le transfo 1000V) ; 6 résistances de 27kΩ (pour le transfo 3300V). - Câblage de l’ensemble. - Mise en place de points de colle silicone pour faire tenir les composants. - Réalisation d’une découpe de plaque MIOFLEX 3mm plus grande que la taille du transfo et rajout de 4 trous de fixation (découpe avec emporte-pièce). Des essais ont été réalisés sur ces transfos par un électronicien du service en interne ; les conclusions suivantes ont été faites : - Il n’y a pas de déformation du signal avec ou sans charge sur le secondaire. - La recopie du signal du primaire sur le secondaire n’est pas altérée. - Il faut faire attention au repérage des fils pour ne pas déphaser les signaux (cela pourra être important en fonction des mesures de puissance qu’on voudra faire). Mini-projet auxiliaire (dans l’attente de certains composants pour la fonction ESA) : création d’une interface de programmation RJ45-COMPOD-USB dans un petit boîtier. Ce boîtier devra également fournir une alimentation 5.6V (HPC/HVC) et 5.9V (IMTU et DIS-GRACO) à partir du 5V de l’USB. Problème de placement de la carte d’essai ESA sur la carte distribution actuelle : choix de déporter la carte dans un boîtier externe qui sera inséré dans la carcasse du contacteur pour les essais réels afin de valider la nouvelle fonction. Lors du redesign de la carte distribution, cette fonction pourra sans doute être routée directement sur la carte. 02 & 03.04.2011 3) Mise à jour des ST (Spécifications Techniques) : ST5299, ST5379, ST5378, ST5377, ST5374. Quelques modifications sur la carte d’essai ESA sont apportées et divers essais sont réalisés (mesures à l’oscilloscope). Montage de deux « Delay Time Modul » sur deux modules haute tension. 12 & 13.05.2011 Aide à la correction du rapport de fin d’études d’un apprenti en formation d’ingénieurs ITII (Institut des Techniques d’Ingénieur de l’Industrie d’Alsace) en partenariat avec l’ENSPS (Ecole Nationale Supérieure de Physique de Strasbourg) M. Jérôme Hiebel. 04.05.2011 Aide au câblage d’un contacteur HPC pour des essais de vibration qui auront lieu la semaine prochaine à Mannheim ; réalisation d’un cordon blindé de communication entre le HPC et l’afficheur. 05 & 06.05.2011 Suite des essais sur le CI CMS de la fonction ESA. Découverte d’un problème avec les premières versions du schéma : tension de sortie écrêtée sur le bas de la sinusoïde. Ceci e est sans doute dû à la tension d’alimentation de l’AOP du 2 étage (0/5V) mise en place d’un MAX828 afin que la tension d’alimentation de l’AOP soit symétrique (-5V/5V ; “dual supply”). On observe une amélioration, cependant une saturation de l’AOP est présente lors de l’essai avec un gain de 30 (à partir d’une tension d’entrée de 1.8V). Afin de trouver l’erreur et de vérifier le bon fonctionnement de l’AOP AD623AR, on travaille directement sur la carte CPU où cet AOP est présent. En effet sur la carte CPU, cet AOP était utilisé en différentiel, ce qui n’est pas le cas dans notre montage ESA. Une solution n’a toujours pas été trouvée, il faudra peut-être revenir au montage type soustracteur pour régler le problème e de la saturation du 2 étage. A suivre… 09 au 11.05.2011 Mon tuteur étant en déplacement du lundi 9 mai au mercredi 11 mai (essai de vibration à Mannheim), je réalise quelques tâches complémentaires. 1) Réalisation d’une interface de programmation DIS-GRACO TRANSWITCH. La problématique est la difficulté d’accès au connecteur de programmation Phoenix 10 points lorsque les afficheurs sont déjà montés sur le Transwitch. Il s’agit de réaliser une interface de programmation pour l’afficheur graphique DIS-GRACO - 7/13 - Etude d’un nouveau programmateur autoalimenté USB – COMPOD – RJ45 : - Etude du brochage de l’interface COMPOD existante (correspondance du connecteur SUB-D9 au connecteur HE10 10 points). - Etude du brochage du câble USB-RS232 (interface FTDI). - Etude et réalisation du câblage de l’interface FTDI (USB-RS232) avec le COMPOD et la carte d’alimentation. - Etude du schéma de l’alimentation avec un régulateur LT1305 pour un courant de 250mA sous 5.6V et 5.9V ; choix des commutateurs ; dimensionnement des composants… voir tableau Excel « T025 Calculs LT1305 » pour le calcul des valeurs min et max des résistances R1 et R2 en fonction des tolérances. Etude de l’application typique de la datasheet du LT1305. Prise de contact par mail avec mon tuteur Ecole M. Keith afin de convenir d’un rendez-vous pour une visite dans l’entreprise Rendez-vous fixé pour le 20 mai 2011 à 9h30 à la SAIT. 16 au 18.05.2011 Suite de la fonction ESA, modification du montage : - modification des résistances de gain RG Vout=(1+100kΩ/RG)*Vin : • RG = 47.5kΩ (fonctionnement normal) : gain de 3.13. • RG = 1kΩ // 47kΩ ≈ 1kΩ (pour le test ESA) : gain de 101. - modification des 3 résistances de pied à l’entrée du montage ESA : R2=R3=R4=75kΩ. Problème rencontré : Le signal en sortie du montage se retrouve bruité ; cependant les niveaux de tension observés à l’oscilloscope sont corrects. En mettant un signal d’entrée nul, on observe un signal de 2.5V en sortie du montage mais fortement bruité. La vérification des différentes alimentations du montage étant concluante, il a fallu isoler chaque étage et observer les divers signaux sur les points clés. Les composants problématiques ont été isolés, il s’agit des diodes Transils P6SMB6V8CA D6, D7 et D8. Nous pensons que les capacités parasites des diodes Transils perturbent le bon fonctionnement de l’amplificateur différentiel AD623AR différents essais sur plaquette ont été réalisés et l’amplitude ainsi que la fréquence du bruit ont été relevés : - 8/13 - PFE 2011 (du 14.02 au 01.07) - Cyrielle WOELFFEL – GE5 S - PFE 2011 (du 14.02 au 01.07) - Cyrielle WOELFFEL – GE5 S R13 court-circuitée : ∆bruit = 295mV et fbruit = 420.17kHz R13 court-circuitée et ajout d’une capacité de 10nF aux bornes des pins 2 et 3 de l’AOP AD623AR : ∆bruit = 850mV et fbruit = 193.80kHz Avec R13=100kΩ : ∆bruit = 400mV et fbruit = 361.01kHz R13 court-circuitée et ajout d’une capacité de 47nF aux bornes des pins 2 et 3 de l’AOP AD623AR : disparition du bruit sur le signal de sortie, mais à partir d’une tension de 200mV peak-to-peak, on constate que le signal de sortie est bruité (cela correspond également au moment où le relais du GBF commute) enclenché (contacts fermés) : - A03 (kΩ) : valeur de la ESP* mesurée - A05 (°C) : valeur de la PT100 mesurée - A06 (kΩ) : valeur de la PTC mesurée - A46 (kΩ) : valeur de la résistance pilote - A40 (°C) : température interne au produit Remarque : A 85°C, le contacteur n’enclenche pas. A partir d’u ne température dans l’étuve de 73.5°C (température interne au HVC : 83°C), les pôles du c ontacteur fonctionnent correctement. A –20°C, le contacteur n’enclenche pas. A –5°C, le contacteur n’enclenche toujours pas. A 0°C, les pôles fonctionnent correctement. Si on b aisse alors la tension d’alimentation de 20% (184V), le contacteur enclenche toujours, cependant lors d’une diminution de –30% (161V) de la tension d’alim, aucun des pôles ne commute. Après de nombreux essais, le schéma fonctionne correctement. Ci après, voici les dernières modifications : er - Ajout d’une résistance de 1kΩ en sortie du 1 étage (LMC6482) - R13=47.5kΩ Commande de certains composants chez RS pour l’optimisation du schéma « limiteur de tension à transistors » : - diode Zener 0.5W, 13V : BZV55C13 (RS : 1466529) - diode Zener 500mW, 2.7V : BZV55C2V7 (RS : 1097194) - diode Zener 500mW, 2.4 : BZV55C2V4 (RS : 1097193) Suite de la rédaction du rapport d’essai « E-032-0133-Fonction ESA pour variateur (Inverter earth fault detection AC&DC)_en cours.doc ». Dessin du schéma définitif de la fonction ESA sous WORD. Remarque : La self triphasée de référence ST2137 fabriquée par la société Schmelzer a été commandée courant avril (en passant par le service Achat). La livraison était prévue pour le 12.05.2011 mais a été reportée au 26 mai (référence de la commande : 75044)… 19.05.2011 Modification des automatiques…). notices anglaises et allemandes du HVC (ajout de 24 & 25.05.2011 Etude de possibilités pour une future interface pour la mesure de puissance. renvois Mini-projet auxiliaire sur un module contacteur haute tension HVC. Préparation du montage pour l’essai en température du HVC : - enlèvement du transformateur existant et mise en place d’un transformateur 230VAC (secondaires 36VAC et 310VAC) afin d’éviter d’alimenter le module contacteur en 6000V. - mise en place d’un afficheur DIS-2D sur le HVC - mise en place d’une griffe d’essai sur le HVC (pour simuler la PTC, le pilote…) - mise en place et câblage des éléments suivants : • résistance pilote1=100Ω ; SPL=120Ω • PT100=120Ω • PTC=2.2kΩ ; PcL=1.6kΩ, PcH=2.4kΩ • résistance de défaut ESP*=200kΩ ; Seuil=190kΩ - câblage de l’ensemble et mise en étuve Essai de fonctionnement aux températures –20°C, 25 °C et 85°C sous étuve. Début de rédaction d’un rapport d’essai : R:\_Produits\HVC\Validation et rapports d’essais\Rapports d’essais\Température\’RE-058-0143-Essai en température HVC – 20°C_+25°C_+85°C.doc’. Suite de la rédaction du rapport d’essai de fonctionnement en température du HVC ainsi que des essais d’enclenchement. Optimisation du schéma « Limiteur de tension à transistors 12V…60V -> 17V ». Calculs théoriques des nouveaux seuils d’hystérésis. - Remplacement de D2 par une Zener 13V (BZV55C13) et ajout d’une diode LL4148 en série afin d’augmenter le seuil bas (mais il faut faire attention à toujours être au-dessus de 12.6V+∆V soit 13.1V). - Remplacement des diodes pour l’hystérésis par une diode Zener 2.7V (BZC55C2V7). Essai peu concluant. 26 & 27.05.2011 Optimisation du schéma « Limiteur de tension à transistors 12V…60V -> 17V ». Retour à la solution de départ avec pour diode de référence une diode Zener de 15V. L’hystérésis sera réalisée par 3 diodes LL4148. Essai en température du montage. Observation : Les seuils d’hystérésis ne correspondent pas exactement aux calculs théoriques. Ceci est dû au fait que les valeurs théoriques des seuils de conductions des diodes et de la Zener sont données pour un courant de 5mA. Or ce n’est pas le cas ici, le montage consomme quelques microampères. Une solution est d’augmenter le courant dans la branche R4-D2-D15-D6-D17 afin de sortir du coude des caractéristiques des diodes… 20.05.2011 Visite de mon tuteur Ecole M. Keith dans l’entreprise. 1) Description générale de l’entreprise et de ses produits (show room). 2) Visite de l’entreprise, des différents ateliers (électronique, mécanique, électrotechnique…). 3) Description de mon sujet de stage (contexte, problématique). 4) Démonstration des différents projets abordés durant mes 13 premières semaines et questions/réponses. Solution finale : On augmente l’hystérésis en rajoutant une diode supplémentaire. Par conséquent, on augmente VH (seuil haut) sans modifier VL (seuil bas). De plus, l’implantation des résistances R4 et R5 a été modifiée afin d’augmenter le courant dans la branche R4-D2-D15-D16-D17 pour se rapprocher du seuil de conduction des diodes. Suppression de R10 (résistance base-émetteur de Q2). Remplacement de R13=56.2kΩ par une résistance de valeur 27kΩ. 23.05.2011 Participation à la soutenance blanche du PFE de M. Jérôme Hiebel (apprenti ingénieur de l’ENSPS) dans l’entreprise. On réalise à nouveau un essai aux températures –20°C, 25°C et 85°C. Observation : Le seuil haut n’est pas modifié en température. Les valeurs relevées se rapprochent des calculs théoriques. Le schéma est donc validé. Suite des essais en température du HVC : relevé des paramètres suivants pour les températures –20°C, 25°C et 85°C, contacteur déclen ché (contacts ouverts) et contacteur - 9/13 - - 10/13 - PFE 2011 (du 14.02 au 01.07) - Cyrielle WOELFFEL – GE5 S PFE 2011 (du 14.02 au 01.07) - Cyrielle WOELFFEL – GE5 S N.B. : Tableau récapitulatif des seuils : Température VL VH ∆hystérésis 30 & 31.05.2011 01.06.2011 -20.2°C 15.11V 16.95V 1.84V 27.8°C 15.54V 17.0V 1.46V Les secondaires des 3 transformateurs ainsi reliés sont câblés en étoile. Par ailleurs M. Gérard Frédérich a également fabriqué 2 TIs (transformateur d’intensité) appairés de rapport 1/1000 (1000 tours de fils). 3*2TI ont été ainsi réalisés, un pour chaque phase. Une résistance de shunt de 0,5Ω sera placée en sortie. Par ailleurs le module compteur d’énergie DIRIS A40 fabriqué par l’entreprise SOCOMEC a été commandé (RS 709-9678). Cela permettra de valider notre future mesure de puissance en comparant nos valeurs celles calculées avec un produit qui a déjà fait ses preuves. 87.3°C 16.1V 17.07V 0.97V Suite des essais sur le HVC. On remarque que le paramètre A05 (PT100) varie en température. Or la résistance PT100 est placée en dehors de l’étuve (ainsi que la résistance Pilote, PTC et résistance de défaut ESP). On décide alors de modifier le soft et d’enlever la compensation de 0.35°C/ Ω (dérive théorique de la résistance du fusible en température). Afin de s’assurer qu’il ne s’agisse pas d’un problème sur l’électronique, on démonte la MPE6 pour en sortir la carte distribution. On souhaite vérifier une éventuelle variation en température des paramètres suivants : U4V, U300V, UPT100, UPTC, FPT100, FPTC. Pour cela, après étude du schéma électronique et du schéma d’implantation des composants sur la carte distribution, on soude de longs câbles silicone afin de pouvoir effectuer la mesure des tensions et fréquences en dehors de l’étuve (multimètre et oscilloscope). On réalise les différents relevés aux températures –20°C, -10°C, 0°C, 25°C, 40°C, 60°C, 70°C, 85°C. Observations : Le paramètre A05 (valeur mesurée de la PT100) varie en température (A05=66°C à –20°C et A05=47°C à 85°C). Les valeurs relevées sur la carte distribution sont stables, à l’exception de : • U300V (varie de 290.5V à –20°C à 328.8V à 85°C). • FPT100 (varie de 611.25Hz à –20°C à 621.12Hz à 85°C). Dimensionnement et calculs des composants autour du convertisseur DC/DC ajustable LT1305. Commande de différents composants : - Boîtier ABS gris IP62 150*80*130mm (RS 219-324) - LT1305 (Farnell 1273724) - Inductance de stockage 22µH (RS 617-1647) - Interrupteur à levier 2 positions (RS 664-288) - Carte prototype 160*100mm (RS 523-0672) - Fiche HE10 6 contacts avec serre-câble (Farnell 1097021) - Connecteur HE10 femelle 10 contacts (RS 454-2362) - Câble convertisseur USB/TTL série (RS 687-7770) Suite des essais et relevés en température sur le HVC… Calculs des valeurs attendues et comparaison avec les valeurs relevées. NB : La self triphasée (pour l’essai de la future ESA) n’a toujours pas été livrée (délai prévu pour le 12 mai initialement puis repoussé au 26 mai)… Envoi du carnet de bord à M. KEITH. 14 & 15.06.2011 Câblage des TIs sur la maquette créée ainsi que sur le module Socomec de mesure de puissance DIRIS A40. Il a d’abord fallu repérer les « points » sur les TIs. Principe : tension d’entrée sinusoïdale d’amplitude 1V et visualisation à l’oscilloscope des sorties des deux secondaires. Les tensions au primaire et aux secondaires doivent être en phase marquage des extrémités des fils par lesquelles le courant rentre. Attention à ne jamais laisser le secondaire d’un TI ouvert !! Suite du mini-projet sur le voyant à leds « présence tension » 1000V, déporté avec des fibres optiques polymères. Création d’une maquette s’intégrant directement dans le corps du voyant néon existant en acier. 16 & 17.06.2011 Création d’un CI représentant une phase du voyant présence tension. Mesure et caractérisation de la LED (tension à partir de laquelle la led s’allume…). Attention, les tensions relevées sont des tensions simples V (phase-neutre) alors que le voyant présence 1/2 tension sera alimenté entre phase-phase U (tension composée). NB : V=U/(3 ). Rédaction d’un rapport d’essai. Résinage de la partie avant du voyant par la production. Au préalable, un système de maintien des fibres a été mis en place… Rédaction d’une nomenclature disponible sur le réseau interne SAIT. 06.06.2011 au 08.06.2011 09.06.2011 & 10.06.2011 Après discussion avec M. Vincent LUTZ (service soft) sur la variation de la valeur mesurée de la PT100, il est décidé de refaire les mesures avec une nouvelle compensation dans le programme, mais également avec une autre MPE-V5 afin d’effectuer une comparaison. Démontage d’une électronique version 5, modification des résistances R43 (1kΩ) et R46 (10kΩ). Câblage de tous les fils et de toutes les résistances nécessaires, mise en place d’un transformateur 230VAC (secondaires : 310VAC et 36VAC) et mise en place d’une griffe permettant de simuler la PTC, la PT100, le pilote… Programmation de l’électronique avec la dernière version provisoire du soft. Réétalonnage de l’électronique (PT100, PT1000, PTC, PTB) en suivant l’instruction d’étalonnage MPE-1. Relevés des valeurs sur la MPE et le HVC en température. Choix d’emplacement des composants pour l’interface de programmation autoalimentée USB. Perçage de différents trous dans le boîtier. Projet auxiliaire concernant une future interface de mesure de puissance. Commande de 3 transformateurs (RS 173-4574) : primaire 230V et secondaire 2*6V. Création d’une maquette (plaque rigide percée) pour mise en place de fiches bananes et des transformateurs. Chaque transfo possède 2 secondaires qui sont câblés en parallèle. - 11/13 - 20 & 21.02.2011 Suite de la rédaction du rapport d’essai sur le voyant présence tension. Résinage de la partie arrière du voyant présence tension. Suite du projet ESA, la self triphasée étant enfin arrivée ! Re-test de la carte CI d’essai et prise d’oscillogrammes. Mise à jour du rapport d’essai. 22.06.2011 Test du voyant présence tension. Après branchement des 3 phases (1140V), seules 2 leds s’allument. De plus, en tirant sur les fibres optiques, ces dernières n’adhèrent pas dans la résine. Un nouveau prototype devra être réalisé. Création d’une nouvelle plaquette d’essai avec câblage de 2 leds et relevés de mesures pour Uin variant de 0V à 1140V (+20%). 23 & 24.06.2011 Création d’un 2 prototype voyant présence tension à leds. Suite aux essais de la veille, choix des résistances suivantes : R1=3.3MΩ, R2 =270kΩ, R3=100kΩ. Solutions pour augmenter l’adhérence des fibres dans la résine : - les parties des fibres plastiques se trouvant dans la résine sont légèrement dépolies (papier émeri). - utilisation de colle Araldite au lieu du silicone pour faire tenir les fibres dans la gaine. nd - 12/13 - PFE 2011 (du 14.02 au 01.07) - Cyrielle WOELFFEL – GE5 S Essai du montage ESA branché sur les cartes distribution et CPU modifiées. Simulation d’un défaut après un pont redresseur détection du défaut ! En revanche, au niveau de la sûreté de fonctionnement, le test de la chaîne ESA ne passe pas… Il faudra modifier le soft. Rédaction d’une spécification technique. 27 & 28.06.2011 Résinage de la partie avant du voyant présence tension avec une résine blanche. Suite du projet sur l’interface de programmation auto-alimentée USB-COMPOD-RJ45. Etude d’implantation des composants sur le CI. 29 & 30.06.2011 Test du voyant présence tension jusqu’à 1140V. Les 3 leds s’allument correctement et la luminosité à l’extrémité des fibres optiques est bonne. De plus des essais de traction sur les fibres ont été effectués, ces dernières restent fixées dans la résine. Réalisation de la carte alimentation pour l’interface de programmation USB autoalimentée. Test concluant de la carte. Avec une tension de 5V en entrée, on obtient soit une tension de 5.6V (pour la programmation des MPE et DIS-GRACO), soit une tension de 5.9V (pour la programmation des MSR*) en sortie (suivant la position du commutateur). Câblage de l’ensemble : carte alim, COMPOD, câble RJ45, cordon USB... Mise en boîtier. Test concluant lors de la programmation d’une carte CPU. Par ailleurs, ce boîtier permet également de programmer les afficheurs graphiques couleurs DIS-GRACO (avec l’interface adaptateur T026). Il s’agit donc d’une solution universelle permettant de programmer toute la gamme des produits ENDIS. Ce produit va certainement être fabriqué en série (besoin de cet outil universel pour le service après-vente lors de déplacements sur le terrain) d’où la nécessité de réaliser une petite étude d’implantation mécanique avant le routage définitif de la carte alim. 01.07.2011 Envoi du deuxième compte-rendu ainsi que du carnet de bord à M. Keith. Suite et fin de la rédaction du compte-rendu T025 concernant l’interface de programmation USB autoalimentée. Fin du Projet de Fin d’Etudes. Abréviations : * DIS-GRACO * ENDIS * ESA * ESP * HPC V5 * HVC * MPE-1-V5 * MPE-6 * MSR * TCU-2D-V5 : DISplay-GRAphic COlor. : ENergy DIstribution Systems. : Erdschlussschnellabschaltung (détection rapide de défauts d’isolement). : Erdschlusssperre. : High Power Contactor (contacteur à Haut-Pouvoir de Coupure) - Version 5. : High Voltage Contactor (contacteur haute tension : 6.6kV). : Module de Protection Electronique – 1100V - Version 5. : Module de Protection Electronique – 6600V. : Module de Surveillance Réseau. : Twin Contactor Unit - 2 Départs - Version 5. - 13/13 - Power engineering Schéma électronique du limiteur de tension (carte distribution MPE-2D-V5 - page 7). Cyrielle WOELFFEL – GE5S PFE 2011 Annexe 3/10 1 2 3 4 8 1mm IRF5210S V200 +12V6 IRF5210S V198 OUT EHF-125-01-L-D-S X9 50 Reserve 49 Reserve 48 NC 47 NC 46 45 44 43 42 41 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 FESPB 23 22 21 20 19 18 17 NC 16 15 NC 14 13 PE 12 11 10 9 D_IN1 8 7 6 PE 5 4 3 2 1 BCX56-16 B V196 4k7 R173 56K2 R191 LL4148 V202 56K2 R188 4k7 R174 4k7 R175 BZV55C12 V211 BCX53 56K2 R195 56K2 R192 LL4148 BZV55C15 V207 V185 V193 BCX56-16 V192 SM6T18A V213 27K0 R170 6K8 R183 4k7 R176 BZV55C12 V212 BCX56-16 LL4148 V204 56K2 R189 4k7 R172 SM6T18A V214 27K0 R171 56K2 R193 V194 V190 56K2 R186 LL4148 V201 BCX56-16 LL4148 BZV55C15 V208 V186 BCX53 56K2 R196 4k7 R177 BZV55C12 V210 56K2 R185 BCX53 56K2 R194 BCX56-16 V197 LL4148 V206 B SM6T18A V215 LL4148 V203 BCX56-16 LL4148 BZV55C15 V209 V187 LL4148 V205 V195 V191 56K2 R187 27K0 R169 6K8 R182 V189 56K2 R190 6K8 R184 A A IN * PE OUT1 OUT2 D_IN4_d_1 D_IN3_d_2 S_off MPil1 C Signal_Pilot MPil2 SKR /Roehre_off 300V_Ein2 T_ESA1 MESA_B1 MESA_A2 MESA_B2 MESA_A1 FPTC +12V_Sia +12V_Sia2 +12V6 ESPA PE T_ESA2 * PE * PE PE * SM15T6V8A V184 SM15T6V8A V177 * * PE * D P72 * PE gepr. .. And.Nr Datum Name gepr. 1.7mmd W11 für Blech auf Unterseite PE 1.7mmd W6 E FI3 FI2 FI6 FI4 FI1 FI5 Fiducial PE 1.7mmd W5 NC12 PE 1.7mmd W13 Fiducial für Blech auf Oberseite PE 1.7mmd W10 Fiducial 1.7mmd W15 NC11 1.7mmd W9 NC10 1.7mmd W12 Fiducial 1.7mmd W7 NC9 1.7mmd W1 Fiducial 1.7mmd W14 NC8 4mm5d 4mm5d 4mm5d 4mm5d 4mm5d W4 W3 W8 W18 W2 1.7mmd W16 Fiducial 4mm5d W17 J2_1 36V2 J1_2 36V1 J1_1 Name * * Befestigung LP J3_1 D_IN1 J2_2 .. * P20 PE D_IN2 J3_2 SM15T6V8A V48 SM15T6V8A V55 SM15T6V8A V156 PE * * SM15T6V8A V174 0R0 R7 PE /HV_TestEin /ESPB 300V_Ein1 250mA/T F5 SM15T6V8A V176 0R0 R136 PE * SM15T6V8A V47 +12Vext A_IN1 * SM15T6V8A V54 W19 3.5mmd D_IN1 H1 D_IN2 Mot2 SM15T6V8A V155 W21 3k16 R48 3.5mmd P17 SM15T6V8A V175 P21 LTA67C W20 3.5mmd MG3 MG1_2 Mot1 Datum Name And.Nr Datum gez. 18.01.10 Rs/EC gepr. ??.??.?? ??/?? freig. ??.??.?? ??/?? Nur mit CAD ändern 250mA/T F2 +12V6 Kühlkörper SM15T6V8A V178 FESPA FPT100 J5_2 J5_1 J6_2 J6_1 J4_2 J4_1 NC7 E 7 1mm IRF5210S V199 60V-Power D 6 1mm +12V6_60 C 5 Diese Zeichnung ist ausdrücklich unser Eigentum. Ohne unsere Zustimmung darf sie weder vervielfältigt noch Dritten zugänglich gemacht werden.W ir behalten uns die Rechte vor, auch für den Fall der Patentierung nach Gebrauchsmusterprüfung. Mining R & D S.A.S. 67700 SAVERNE - FRANCE Schaltungsteil: X4-50pol. Stecker Benennung: Verteiler MPE-2D-V5 Maßstab Lp-Nr. 1:1 Blatt: Zeichn.Nr. 07 / 08 CI1026 SE102610 Power engineering Fonction ESA version 5 actuelle – Schéma électronique SE100010H (MPE-1-V5 - carte distribution - extrait : page 4 sur 6). Cyrielle WOELFFEL – GE5S PFE 2011 Annexe 4/10 4k99 R103 - 680n 50V 1n 100V C22 680n 50V 1n 100V Log.Com. 2 7 Ct Rt 3 * V112 * * PE Umess_ia PE P16 C73 680n 50V * 50V * 6 5 D2 C79 680n 50V P S2 3 G2 1 C87 V5 V5 + C13 N4 7 8 D1 PE N3 N9 IN OUT + 5 4 P58 3 22K0 R119 V107 * +12V_Sia * P46 7 PE GND - 6 V71 BC807-40 V32 RESR PE V105 V106 12V/1S K1 2 * PE * PE * K1 C58 10n 100V 1 5 PE PE PE V74 V70 ESPA P12 2 * V41 LL4148 V34 N 10u 25V AD654 N5 8 V+ 5 TPS2828DBVR VCC 1K00 R24 2 LMC6482AIM PE 1K00 R29 4 20K0 R100 P51 R115 10K0 P54 V73 C110 100n P57 LL4148 V36 V35 FDS8962C B Zur CPU P53 Umess_ia +12V_Sia 100n V5 8 V+ AD654 C85 100n 100n N6 AD654 C90 LMC6482AIM V4 N3 8 V+ * Umess_ia G1 8 V+ * * PE * PE +12V_Sia V60 V51 * 470K R114 P50 1n Umess_ia R35 10K0 LL4148 PE C68 680n * PE V64 C86 PE LL4148 PE V111 RESR FESPA V72 BC817-40 27K0 R118 +12V_Sia P48 * LL4148 * +12V_Sia Si2328DS V113 LL4148 * SM6T15A Stern_F PE 100n 6 Ct 10n 50V C82 S1 30KW168CA C88 F out 1 * SM6T15A 3k3 R14 SM6T18CA Stern_E K1 1 2 3 C16 4 +V in R28 10K0 P55 V50 1 N4 SM6T15A 3k16 R93 3 Stern_D L1 Umess_ia V42 20K0 R26 C23 PE AD654 P14 V43 X13 43650 3p V49 * LMC6482AIM N3 + P47 PE SM6T18CA V62 C12 3 2 PE 4 30KW168CA 30KW168CA C69 PE 10uH 30KW168CA 470nF 50V P39 V44 * 220k R22 4k99 R105 C67 3M32 R98 470nF 50V P9 220k R19 PE SM6T18CA 30KW168CA PE Einzelklemme X11 +12V_Sia PE 63k4 R23 C15 PE PE +12V_Sia PE * R121 4k7 LL4148 P56 1n 100V PE * C T_ESA1 * 2K2 R132 470nF 50V A 10K0 R116 C77 470nF 50V MESA_A2 +12V_Sia PE BC817-40 C70 470p 50V V57 C20 L7 330uH C101 C100 100V 1n 1n 100V * 1 2 P10 V31 T3 EF20 1:2 7K5 R97 P40 C32 8 20K0 R101 7K5 R91 * P 2 8 MESA_A1 330uH 10K0 R34 2.5n * * V84 * 5% 20K0 R107 100k0 R92 PE * V83 33K2 R27 V22 C19 6kVDC 6 7 L10 100K R133 100M0 R15 5.5kV * 10nF W22 C X14 43650-0217 2p 1.0mmd B V85 Stern_B C18 1K0 R127 BC817-40 2.5n 6 3 10W Umess_ia X8 30KW168CA A Einzelklemme Stern_A C17 6kVDC SM15T15CA 10nF 5 Stern_C V63 4 10K0 R40 100K R125 3 SM15T15CA 2 SM15T15CA 1 PE PE R4 * PE * Rt 3 C98 10n 100V PE C94 2.2u 25V C28 6 Ct Log.Com. 2 7 Ct Rt 3 * BC817-40 V91 LL4148 R46 10K0 Umess_ia 4K64 R64 LT1761ES5-SD N8 P31 4 Vin ADJ SD_N GND 2 1 3 C53 C48 * 150R0 R126 150R0 R120 * * 1W 1u 25V LL4148 V94 +12V_Sia * P23 LT1761ES5-SD N7 5 Vout 1W Vin P61 1 E + C41 P30 10n 100V * LL4148 V89 11V8 5 Vout LL4148 V87 10u 25V 4 ADJ SD_N 3 C51 C105 1n 1u 25V + C44 2 100u 20V PE Name C52 GND 100n 50V PE PE PE J:\sait\mpe_v5\verteiler1mos .. Datum Name And.Nr Datum gez. 24.01.11 Lw/EC gepr. 24.01.11 CJ freig. 24.01.11 Tx/TK Nur mit CAD ändern D * 4V 2K00 R75 SM15T6V8A V101 SM15T6V8A V99 SM15T6V8A V100 10n 10u 100V 25V * * P27 27K0 R57 PE P28 C45 + C46 * FPTC V82 V86 PE 10n 50V 4W * F out 1 PE 2mm * V78 PE 6W E PE PE 4 +V in BC817-40 V90 * R113 10K0 PE R45 10K0 1k0 R43 Log.Com. 2 7 Ct AD654 N6 U PTCA 10n 50V 6 Ct * +12V_Sia LL4148 PE * PE C25 * FPT100 P26 27K0 R56 17k4 R63 PE * 10n 100V C84 2.2u 25V * V59 2K00 R61 680k R47 CN1206M6G SW U C83 F out 1 V56 LL4148 G/G 1 2 3 4 5 4W 2mm SM15T6V8A V181 Weiss R37 SM15T6V8A V182 D R9 SM15T6V8A V183 * CN1206M6G *750R X3 B5P-VH-B 4 +V in R33 10K0 6W 10K0 R122 PT100 680k R31 10K0 R32 AD654 N5 V61 LL4148 PE LL4148 PE LL4148 PE gepr. .. And.Nr Datum Name gepr. Diese Zeichnung ist ausdrücklich unser Eigentum. Ohne unsere Zustimmung darf sie weder vervielfältigt noch Dritten zugänglich gemacht werden.Wir behalten uns die Rechte vor, auch für den Fall der Patentierung nach Gebrauchsmusterprüfung. Mining R & D S.A.S. 67700 SAVERNE - FRANCE Schaltungsteil: ESP/ ESA/ PTC/ PT100 Benennung: Verteiler 1kV MPE-1-V5 Maßstab Lp-Nr. 1:1 Blatt: Zeichn.Nr. 04 / 06 CI1000C 10136950 SE100010H Power engineering Annotations apportées aux schémas version 5 pour le premier prototype de la nouvelle fonction ESA. Cyrielle WOELFFEL – GE5S PFE 2011 Annexe 5/10 er R12 4k7 Schéma électronique de la nouvelle ESA (1 prototype) Pin5 AD623 0805 2.5V 1% D8 C11 C3 X5 C1 +5V ia 10nF 10uF 5 3 + 2 IN C4 MAX828 78L05 3 IN OUT C9 OUT 1 -5V ia GND IN ESA 12.6V 10uF - X7 X6 5 2 - MAX828 IN -5V OUT 1 GND 10nF 2 3 + C10 GND 10nF 1 +5V 10uF C12 10uF 4 4 C6 X2 R1* 50M 2 - R5 1k R6* 47.5k 3 0805 D1 SM6T15VCA R2* 75k 1206 R3* 75k + R4* 75k 8 + X3 1 LMC6482 3 10nF 4 - D6* D7* + 1206 D5* C2 + AD623AR 1nF SM6T6V8CA 1206 1206 10nF SM6T6V8CA 7 C5 2 4 - - 8 1 SM6T6V8CA OUT ESA CPU P51 6 C7 10nF R7 47.5k 0805 R8 1k 0805 X4 C8 10nF 7 6 S4 13 D4 VDD ADG212 4 +5V ia X1 D2* D3* 63mA D4* SM6T6V8CA SM6T6V8CA SM6T6V8CA 12 VLOG IN4 VSS R9 1k 0805 8 T1 R11 4.75k T_ESA1 GND 0805 5 BC847-40 R10 2.2k 0805 Schéma d’implantation – vue du dessus (carte distribution MPE-1-V5 modifiée) Point étoile du bloc tri-self ST2137. Résistance Haute Tension MX450 50M 2 connecteurs MOLEX Miniconnec 2 points. X’ : connecteur MOLEX Miniconnec 3 points collé directement sur la tôle (trait bleu) avec de la colle Araldite. X14 X15 Composants retirés de la carte 12.6V GND GND IN ESA (après les 50M) X’ OUT ESA GND T_ESA1 Schéma électronique MPE-1 V5 - ESA 50M X’ Carte CPU V5 modifiée 10k 10k Photos des modifications sur les cartes CPU et distribution 1 2 1 : ESA standard 2 : ESA new Power engineering Nouvelle fonction ESA (carte additionnelle CI1045) - Schéma électronique SE104510 ; - Schéma d’implantation EC104510. Cyrielle WOELFFEL – GE5S PFE 2011 Annexe 6/10 Power engineering Schéma (électrique/mécanique) du voyant VL31-d actuel certifié. Cyrielle WOELFFEL – GE5S PFE 2011 Annexe 7/10 Power engineering Voyant « présence tension triphasée » Premiers essais. Cyrielle WOELFFEL – GE5S PFE 2011 Annexe 8/10 Voyant « présence tension triphasée » Les premiers essais 1. Premier essai : fibres optiques 1mm sur voyant Figure 1 : Photos de l’essai n°1. Les fibres optiques de cœur 1mm disponibles dans le stock de SAIT Mining sont utilisées. Après avoir soigneusement poli chaque extrémité des fibres, trois petits guides de lumière sont placés à l’extrémité des fibres. Le voyant étant certifié ATEX, il serait préférable de ne pas le modifier. Une pièce intermédiaire entre la vitre du voyant et les fibres optiques est créée afin d’aligner les fibres exactement en face des néons du voyant. L’essai n’est pas concluant ; après avoir alimenté le voyant, aucune lumière n’est visible au bout des fibres optiques. En effet, le néon émet de la lumière de façon omnidirectionnelle, il faut donc trouver une autre solution. Remarque : Les caractéristiques des néons (fabricant Abi) utilisés dans le voyant VL31-d sont les suivantes : 2. Deuxième essai : fibres optiques 1mm sur led jaune Une solution serait d’utiliser directement une led en face de la fibre optique. Pour l’essai, une led unidirectionnelle jaune 3mm de référence L03R3000G1EP4 et du fabricant Ledtech (code Radiospares : 228-4991) est choisie. i = 5.9mA A B C A : diode directement sur le guide de lumière. B : fibre optique 1 mm et la led est placée à l’extrémité inférieure. C : fibre optique 1mm avec guide de lumière au bout et la led est placée à l’extrémité inférieure. Figure 2 : Résultat de l’essai n°2. 1/4 Les essais A et B sont concluants. La solution A n’est cependant pas faisable, car il n’existe pas de guide de lumière d’une longueur de 510mm. La solution retenue est la solution B. L’idée serait de prendre une fibre optique avec un cœur plus grand. Remarque : Pour avoir une bonne luminosité, cette led consomme environ 5.9 mA. L’objectif est donc de trouver une led bidirectionnelle (car alimentation en tension alternative) et basse consommation. 3. Troisième essai : fibres optiques plastiques 2mm sur led jaune Il s’agit du même essai mais avec une fibre optique polymère destinée à la transmission de lumière. Il s’agit d’une fibre plastique monobrin, nue, de cœur 2mm et du fabricant Toray (référence RS 375-8055 – PGR FB 2000). Cette fibre permet une bonne restitution du spectre visible. Les caractéristiques données par le fabricant sont les suivantes : Série Classe Code produit Matériau PG R PGR-FB2000 - cœur de la fibre : B10 (PMMA) - gaine optique : résine fluorée 2 mm 0.2dB/m 0.5 60° Diamètre fibre Atténuation à 650nm Ouverture numérique Angle d’acceptance R=1k A Une tension U est appliquée et le courant consommé par une led est mesuré. Les fibres optiques sont placées directement sur les leds et maintenues à l’aide d’une gaine thermo-rétractable. U Figure 3 : Schéma électrique de l’essai n°3. i = 5mA D E D : fibre optique 2mm avec guide de lumière au bout et la led est placée à l’extrémité inférieure. E : fibre optique 2 mm et la led est placée à l’extrémité inférieure. Pour cet essai, on mesure U=8.7V et i=5mA. D’où la tension aux bornes d’une led : ULED=1.85V. Figure 4 : Résultat de l’essai n°3. L’essai semble concluant pour la fibre optique nue à droite (essai E). La led consomme 5mA. Caractéristiques théoriques de la led L03R3000G1EP4 (Ledtech) : - à 5mA : intensité lumineuse de 14.5mcd, - à 20mA : intensité lumineuse de 51.9mcd. Il s’agit maintenant de trouver des leds CMS ou traversantes 3mm basse consommation avec une intensité lumineuse supérieure à 10mcd. 2/4 Remarque : Afin de dépolariser la diode unidirectionnelle, il suffira de placer pont de Graetz avant celle-ci. Cette solution évite l’utilisation d’une led bidirectionnelle. 4. Diodes blanches compatibles Figure 5 : Références et caractéristiques de leds blanches compatibles. La led NSPW315DS du fabricant Nichia est commandée (dernière ligne du tableau ci-dessus) et les essais qui suivent sont réalisés avec cette dernière. 5. Essai avec la led NSPW315DS (Nichia) et fibres plastiques 2mm La tension d’alimentation varie et le courant consommé par la led est relevé. ULED = Ualim - UR Figure 6 : Schéma électrique de l’essai avec la led NSPW315DS (Nichia). Remarque : VF typique = 3.2V. Figure 7 : Tableau des mesures – caractérisation de la led NSPW315DS (Nichia). 3/4 Résultats de l’essai avec la fibre optique 2 mm et la led est placée à l’extrémité inférieure : E : avec led jaune 3mm L03R3000G1EP4 (Ledtech) F : avec led blanche 3mm NSPW315DS (Nichia) Figure 8 : Essai permettant la comparaison entre les leds jaune et blanche. La led NSPW315DS (Nichia) donne un bien meilleur résultat que la led jaune précédente. En effet, à très faible courant (i=0.5mA), l’intensité lumineuse transmise à travers la fibre optique plastique est déjà très bonne et largement suffisante au fond d’une mine de charbon. 4/4 Power engineering Interface de programmation USB autoalimentée Premier prototype. Cyrielle WOELFFEL – GE5S PFE 2011 Annexe 9/10 Interface de programmation USB autoalimentée Premier prototype 1. Choix du boîtier Le boîtier ABS gris IP62 150*80*30mm de référence RS 219-324 a été choisi. 2. Liste des composants Figure 1 : Liste des composants du premier prototype. 1/2 3. Implantation des composants Figure 2 : Partie alimentation de l’interface de programmation USB autoalimentée. Figure 3 : Implantation des composants sur le 1 er prototype. NB : La résistance R3 se situe sur la face arrière. 4. Création d’une étiquette en anglais Figure 4 : Etiquette à coller sur le dessus du boîtier. 2/2 Power engineering Interface de programmation USB autoalimentée (CI1044) - Schéma électronique SE104410 ; - Schéma d’implantation EC104410 ; - Nomenclature NO104410. Cyrielle WOELFFEL – GE5S PFE 2011 Annexe 10/10 Nomenclature NO104410 T025 Interface de programmation USB autoalimentée Edition - Date 22/08/11 Auteur Cyrielle Woelffel/ MaJ C. JOSEPH Nature de la modification Création / implantion HE10 bornier phoenix Liste des documents : Nom Nom du fichier Menge Part Label - Hersteller Part Name Part Label Bauform Bemerkungen Qte Réf RS Boîtier ABS gris IP62 150*80*130mm 1,00 1,00 N2 1,00 1,00 COMPOD12 NG (Elektronik Laden) Câble RJ45 (utilisation : extrémité mâle) Câble convertisseur USB/RS232 série Transparent 1.8m Bornier 5p PHOENIX MKDS 1/5-3.81 MKDS 1/5-3,81|200V |10A |Phoenix contact |1727049 1,00 X4 Bornier 4p PHOENIX MKDS 1/4-3.81 0,28 X1,X3 Barrette seccable LT1305 convertisseur DC/DC ajustable CMS Inductance de stockage CMS 22mH WE 7447709220 Diode Schottky STPS140A Fusible 5*20 HBC T 250mA MKDS 1/4-3,81|200V |10A |Phoenix contact |1727036 BL2-010-G700-95 |7mm hoch |verzinnt/Gold |RS 5494949 |f・ Stifte rd 0.7/0.8 u. sq 0.635 Schalter vertical 90ー|250VAC,30VDC |1A@250V |Multicomp |Einpolig Wechsler, Silber, vertical 90ー LED SLR 34MG 330R|100V |1% |RS-2508365819 1K33|100V |1% |RS-679-1005 4K7|100V |1% |RS-679-1496 20K0|100V |1% |RS-618-3858 100オF/20V |+/-20% |-55ーC..+85ーC |TPME107M020#0035 LT1305CS8|10V |2.0A |-40ーC..+70ーC |LinearTechnology 22uH/5,3A |20% |5,3A |-40ー..+125ー STPS140A|40V |1,0A |-65ーC..150ーC |ST 250mAT|250V |250mAT Porte-fusible clip PCB 5mm S2,S1 H1 R1 R2 R3 R4 Interrupteur à levier 2 positions Led Verte 3mm Résistance de polarisation 0805 330W Résistance 0805 1,33kW Résistance 0805 4,7kW Résistance 0805 20kW 3,00 C3,C2,C1 Condensateur CMS tantale AVX Ultra Low ESR 100mF 20V N1 L1 V2 F2,F1 E2,E1,E4 2,00 ,E3 1,00 1,00 1,00 1,00 3,00 V4,V1,V3 Diode Transil SM6T6V8A (600W ; 6,8V ; unidir.) 1,00 E5 Circuit imprimée Menge 4 6 6 3 2 Part Name Part Label Vis plastique M3-8 Vis M3-6 Rondelle CS 3-6-0.5 Entretoise M3-10 Serre câble 2mm Wert Qte Vte Prix Pcs Prix Réf Farnell Qte Vte Prix Prix Pcs Link Choix Link four Prix produit 1 6,12 6,12 1 6,12 € 186-3161 687-7821 1 1 1,00 199,00 4,26 23,50 199 4,26 23,5 1 1 1,00 € 199,00 € 4,26 € 23,50 € 101-5407 5 8,30 1,66 1 1,66 € 219-324 COMPOD |Elektronikladen |ELMICRO Computer GmbH & Co. KG 1,00 X2 2,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 Description 220-4361 5 7,80 1,56 1 1,56 € RM 2.54' 549-4949 5 41,30 8,26 1 2,29 € 3mm,gr・,abgwe.90' 0805' 0805' 0805' 0805' 664-288 180-8502 508365819 679-1005 679-1496 618-3858 1 10 1 1 1 1 3,75 2,24 0,02 0,02 0,02 0,02 3,75 0,22 0,02 0,02 0,02 0,02 1 1 1 1 1 1 7,50 € 0,22 € 0,02 € 0,02 € 0,02 € 0,02 € CaseCE 7,3x4,3' 548-3494 3 10,17 10,17 1 0,02 € 7,08 € 2,53 € 0,03 € 0,29 € 1273724 WE-PD-XXL' SMA' 5x20mm' 617-1647 653-1803 541-3754 1 1 1 2,53 0,03 0,29 2,53 0,03 0,29 2 1 1 1 CLIP SICH.HALTER 5X20 |Messing verzinnt 5X20' 611-9318 2 0,12 0,23 1 0,02 € SM6T6V8A|7,14V |57A |-55ーC..+150ーC CI1044 DO 214AA' 710-4979 3 0,14 0,41 1 1 1 0,02 € 0,02 € 0,00 € Bemerkungen Part Label - Hersteller 1 7,08 7,08 Wert Link SAIT 01564470 SAIT 01503740 SAIT 01509630 SAIT 01552430 NO104410 Inteface de programmation USB autoalimentée.xls Page: 1/1