Conception d`un minuteur pour camions frigorifiques
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Conception de cartes Electroniques Module ES106, SPE3 mars. 2005 Jean-Yves CADOREL (PAST) École polytechnique de l’université d’Orléans Conception d’un minuteur pour camions frigorifiques Contraintes mécaniques et thermiques (encombrement, résistance au choc, gamme température, humidité…) Respect des performances (choix convertisseurs, amplis, µcontrôleur, DSP, FPGA…) Respect des coûts de fabrication (Le choix composant idéal peut être beaucoup trop cher!!!, attention aux quantités…) Technologies mises en œuvre (Types de composants, type de circuits imprimés…) Normes à respecter (CEM, basse tension, ATEX, Radio…) 2 JY CADOREL 2005 École polytechnique de l’université d’Orléans Etude et développement depuis la STB jusqu’au produit industriel VALIDER la STB et le CdC*)!!! Déterminer les contraintes dimensionnant le système (Consommation, autonomie, poids, performance, tenue en température…) Diviser le système en sous blocs indépendants (boîtier, alimentation, affichage, module d’acquisition…) *) STB: Spécification Technique de Besoin CdC: Cahier des Charges 3 C. ALAYRAC, Conception de cartes JY CADOREL 2005 École polytechnique de l’université d’Orléans Conception d’un minuteur pour camions frigorifiques Synoptique fonctionnel Alimentation temporisation Commande organe de puissance Commutation puissance IHM 4 JY CADOREL 2005 École polytechnique de l’université d’Orléans Conception d’un minuteur pour camions frigorifiques Cahier des charges minimal Alimentation sur batterie 12V à 48V, Sur activation d’un entrée de type Tout Ou Rien, commuter la puissance pendant une durée de 30 à 90 secondes (réglable en usine) Puissance commutée à la charge : tension batterie. 30W à 50W suivant Prix de revient(carte équipée et testée) de 7€ unitaire par quantités de 100. Autres : SDU………………………………. 5 JY CADOREL 2005 École polytechnique de l’université d’Orléans Conception d’un minuteur pour camions frigorifiques Quelles solutions pour réaliser la fonction de temporisation ? Temporisation ?? Sur activation d’un entrée de type Tout Ou Rien, commuter la puissance pendant une durée de 30 à 90 secondes (réglable en usine) 6 JY CADOREL 2005 École polytechnique de l’université d’Orléans Conception d’un minuteur pour camions frigorifiques 2 types de solutions : temporisation analogique ou numérique. Temporisation ?? 7 JY CADOREL 2005 École polytechnique de l’université d’Orléans Conception d’un minuteur pour camions frigorifiques Exemple de temporisation analogique : le 555 ( Timer apparu en 1971) l'équivalent de 20 transistors, 15 résistances, et 2 diodes. multivibrateur monostable R Potentiomètre 470 K + bouton R1 Résistance 10 K R2 Résistance 22 K C Condensateur chimique 100 uF C1 10 nF D1 Diode 1N4007 T1 Transistor 2N2222 IC1 NE 555 + support DIP 8 broches BP Bouton poussoir N.O. Relais Relais bobine 6 à 12 Vcc selon alimentation t= 1.1x RC. 8 JY CADOREL 2005 École polytechnique de l’université d’Orléans Conception d’un minuteur pour camions frigorifiques Exemple de temporisation numérique : PIC10F 9 JY CADOREL 2005 École polytechnique de l’université d’Orléans Conception d’un minuteur pour camions frigorifiques Quels critères pour faire le choix ? Le prix L’encombrement La fiabilité La pérennité Les contraintes de mises en œuvre etc.. 10 JY CADOREL 2005 École polytechnique de l’université d’Orléans Conception d’un minuteur pour camions frigorifiques Le prix gamme T°C L’encombrement La fiabilité La pérennité La mise en oeuvre NE 555 PIC 10F 0.18$ 0.55$ -40C to +85C -40C to +85C 8L SOIC NARROW SOT-23 6 broches ??? ??? Multi source depuis 30 ans … Mono source ajustement des valeurs de composants en fonction de la précision souhaitée (laser…) Nécessité de programmer le composant (in situ) 11 JY CADOREL 2005 École polytechnique de l’université d’Orléans Avantage NE 555 ? Il faut tenir compte de tous les composants nécessaire à la temporisation ! Aucun pour le PIC (oscillateur interne) Un circuit RC pour le NE555 12 JY CADOREL 2005 École polytechnique de l’université d’Orléans NE555: sélection R et C Pour 10 à 100s on est à la limite du raisonnable avec 1 seul 555. R C ~ 10 – 47 MW ~ 47 – 100 µF 13 JY CADOREL 2005 École polytechnique de l’université d’Orléans Les Différents types de résistances (Rappels) 14 JY CADOREL 2005 École polytechnique de l’université d’Orléans Résistance fixe à couche carbone Résistance fixe à couche métallique Résistances pour montage en surface Les résistances CMS représentent + de 70% des unités vendues 15 JY CADOREL 2005 École polytechnique de l’université d’Orléans • Les choix logiques Quels critères pour faire le choix ? Résistances standard: CMS (en métal vitrifié) Puissance : CMS jusqu’à 3W, à piquer au delà. Précision : CMS (film métal ) 0.1% 25ppm/°C, et résistance bobinée à piquer pour la puissance Mise au même potentiel : éviter les résistances CMS (tension de claquage dans l ’air 1KV/mm). 16 JY CADOREL 2005 École polytechnique de l’université d’Orléans Paramètres constructeurs : exemple fin de gamme 10M à … Prix farnell pour résistances 0805~0.04$ Pour celles-ci le prix unitaire (par 100 chez farnell) ~0.4$ !! 17 JY CADOREL 2005 École Choix des condensateurs polytechnique de l’université d’Orléans • • => céramiques ou tantales ( cf recueils de fiabilité) CONDENSATEUR céramique 47UF 6.3V CMS – – – – • 47UF 6.3V; Capacité:47µF; Conforme RoHS: Tension CC:6.3V dc; ; Diélectrique:X5R; T 0.8$ CONDENSATEUR tantale prix : 0.4$ en 4v le double en 10V… – – – Capacité:47µF; Conforme RoHS Tension CC:4V; 18 JY CADOREL 2005 École polytechnique de l’université d’Orléans Conception d’un minuteur pour camions frigorifiques NE 555 PIC 10F CI 0.18$ 0.55$ R 0.4$ 0 C 0.8$ 0 Total ~1.4$ 0.55$ 19 JY CADOREL 2005 École polytechnique de l’université d’Orléans Etage de commande de la puissance. bipolaire sot23 MMUN2213LT1 Digital; Polarité transistor:NPN Courant, Ic (hfe):5mA Conforme RoHS Transistor type:Small Signal Tension, Vceo:50V Ic maxi permanent a:100mA; Ptot:0.2W prix : 0;05$ BSS138N -> 0.1$ Conforme RoHS Polarité transistor:Canal N Tension Vds maxi:60V; Power, Pd:0.36W; Courant, Id cont.:0.23A; Résistance, Rds on:3.5Ohm; Courant, Idm impul.:0.92A; Mosfet : 20 JY CADOREL 2005 École polytechnique de l’université d’Orléans COMMUTATION PUISSANCE: Les RELAIS 0,72 € • • • • • RELAIS CI SPCO 6VCC; Conforme RoHS:AC; Configuration contact:1RT; Tension, bobine CC, nom:6V; Tension, contact c.c. maxi:100V; Puissance, bobine DC:360mW; Résistance, bobine:100Ohm; Température de fonctionnement mini:-40°C Courant, Commutation maxi:10A; Courant, contact, DC maxi:10A; 21 JY CADOREL 2005 École polytechnique de l’université d’Orléans COMMUTATION PUISSANCE: Transistors BIPOLAIRES et MOSFETS ~1$ MOSFET: Conforme RoHS:NON; Courant, Id cont.:1.2A; Power, Pd:0.8W; boîtier: SOT-223; BIPOLAIRE Conforme RoHS:NON Ptot:3W; Vcbo:150V; Tension Vds maxi:60V; courant, Idm impul.:4.8A; Rds on:0.3Ohm; Tension, Vceo:60V; hfe, mini:100; Courant, Ic (hfe):2A; 22 JY CADOREL 2005 École polytechnique de l’université d’Orléans - La connectique ? - Le temps de pose ? - Les normes ( RoHS ?) Et la fiabilité ? 23 JY CADOREL 2005 École polytechnique de l’université d’Orléans 0,5$ 0,25$ • • • • • • Description : BORNIER CI 3P; Conforme RoHS:NON; Nombre de pôles:3; Nombre de voies:3; Tension CA:250V; Courant:13A; Taille de fil, mm2 maxi:1.5mm²; Pas:5mm; Approbation:UL, CSA, SEV; Couleur:Gris Clair; Diamètre, broche:0.9mm; Diamètre, trou du circuit imprimé:1.3mm; Description : CONTACT MALE PQ25; Conforme RoHS:AC; Taille de fil, mm2 mini:0.2mm²; Taille de fil, mm2 maxi:0.51mm²; Numéro AWG mini:24AWG; Numéro AWG maxi:20AWG; Courant, DC maxi:5A; Diamètre, câble, mini:0.5mm; Diamètre, câble, maxi:0.8mm; Approbation:UL94V-0; Inflammabilité:UL94V-0; Matière, contact:Cuivre au cadmium; Revêtement, contact:Nickel plaqué or 24 JY CADOREL 2005
