PROJET DE FIN D`ETUDES Etude et améliorations de fonctions sur

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
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