Gare du réseau de Jappy: perturbations électromagnétiques ?

bonjour,
si je peux en rajouter un peu,
utilisant aussi des HC595 pour commander les relais de mes moteurs PECO, et mes commandes arrêt/marche et sens de rotation de mes cartes à L298
a) le découplage des CI avec des 100nf doit être au plus prêt des pattes des CI, ne pas hésiter à les souder directement sur les pattes en dessous
b) pour les LED, comme dit plus haut, les commander avec les transistors des relais et rajouter des résistances de 470 ohms entre émetteur/base des transistors, ce qui va remonter le seuil de commande des transistors dans le ratio (1,2K + 470) / 470 * 0.6V environ , soit 2.2V; ce qui améliore l' immunité aux parasites (il ne faut pas douter de leur utilité !)
c) bien séparer les chemins de masse entre l'alim des CI et les autres tensions (cela semble bon sur la carte) les raccorder au niveau de la carte et non pas au niveau des alimentations
d) pour les sorties des HC595 ce serait plus-tôt des pull-up à mettre (1K)

bon bricolage à tous

Bonsoir à tous,

Il y a 3/4 mois, j'ai eu un problème similaire à celui de SavignyExpress.

Lors de la conception de la carte électronique j'ai complètement zappé que la base des transistors n'étaient pas polarisée - on l'apprend à l'école puis on oublie les principes de polarisation d'un transistor
J'ai ajouté une résistance (quelques kilo) entre base et émetteur ; mon problème a été résolu.

Voilà, c'est ma contribution issue de l'expérience.

Le "Hic", c'est que, si j'ai bien lu Savignyexpress :
- D'une part lorsque le système délire, on voit les LED qui s'allument briévement.
- D'autre part les déclenchements intempestifs ne se produisent pas lorsque les moteurs d'aiguille ne sont pas connectés.
1) Comme les LED sont placées dans le circuit de base des transistors et qu'on les voit s'allumer fugitivement, je me risque à en déduire que le problème ne vient pas d'une conduction intempestive des transistors, mais que des impulsions de commande sont générées à tord par les circuits intégrés. Ce devrait être vérifiable avec un oscilloscope.
2) L'absence de dysfonctionement lorsque les moteurs d'aiguille ne sont pas connectés met directement en cause ce qui se passe lorsque qu'une bobine de moteur est alimentée ou déconnectée. Celà peut se traduire par un phénomène électromagnétique, ou par une perturbation du potentiel 0V de référence.

Pour se prémunir des parasites électromagnétiques, on peut essayer de les réduire à la source (condos) et aussi de réduire la sensibilité des cartes en installant une petite tôle de blindage autour.

Pour les perturbations sur le 0V, le mieux serait que l'alimentation des moteurs d'aiguille soit tirée d'une alimentation différente, sans point commun avec le 0V des cartes électroniques. Comme des relais sont utilisés, ça devrait être possible d'avoir l'isolement galvanique complet entre les moteurs et les cartes. A mon avis, ça vaut la peine d'essayer, même en montage provisoire, pour en avoir le coeur net.

Bonjour Dmarrion,

Je partage ton point de vue et je vais investiguer ces différents points ce soir.

En l'état actuel, je fais aussi l'hypothèse d'un problème en sortie des registres à décalage 595. En fonction de l'entrée "output enable" active à l'état bas, ces sorties sont actives ou à haute impédance. Ces entrées sont reliées à la masse, mais je suspecte que le câblage n'est pas parfait et qu'il se pourrait que ces entrées ne soient pas vraiment à 0 V. Donc la sortie pourrait être à haute impédance, pas définie et donc influençable par la perturbation.

Je me méfie aussi des 3 signaux: données, horloge bit et horloge sorties qui contrôlent les registres à décalage. Ils sont reliés à 3 sorties du micro-contrôleur qui sont initialisées dès le démarrage du logiciel et reçoivent très vite un état connu.

En l'état actuel, les circuits de commande des relais et les circuits de travail sont complètement séparés afin pouvoir utiliser ces relais aussi bien pour la commande d'aiguilles en 12-14 V alternatif et commuter des alimentations tractions issues de plusieurs régulateurs à LM317.

Paradoxalement, ce n'est pas le cas sur le TCO de mon réseau où j'utilise les mêmes relais commandés directement par les sorties du micro via des transistors avec une masse commune entre le circuit de commande et l'alimentation des aiguilles en 12 V continu.

Mon oscillo n'est pas à mémoire, mais il devrait tout de même me permettre de voir un éventuel pic.

Bonne fin de semaine et encore merci pour ta contribution.

Bonjour

Tu peux utiliser l'entrée Output Enable des 74HC595 pour que les sorties soient à haute impédance au démarrage. Tu libère OE lorsque le processeur a bien démarré

Ci joint un lien sur le 74HC595 connecté à l'Arduino

http://fr.openclassrooms.com/sciences/cours/arduino-pour-bien-commencer-en-electronique-et-en-programmation/presentation-du-74hc595

J'ai conçu une carte qui commande des moteurs PECO avec des 74HC595 et des transistors (sans relais) ; l'intensité des moteurs PECO est très élevée et je n'ai aucune commande aléatoire.
Par contre, outre la polarisation des transistors, je m'attache à tracer avec soin l'alimentation de CI.
J'ai une ligne d'alimentation avec des condensateurs de découplage et j'alimente chaque CI à partir de la patte de son condensateur.
Cet comme en audio, le câblage de l'alimentation de chaque ampli (D et G) est réalisée en étoile. On n'alimente pas l'ampli droite à partir de l'ampli gauche mais à partir de l'alimentation deux fils vont vers le droit et deux fils vont vers le gauche.

Comme le souligne Dominique MARRION, le retour des moteur PECO est faite sur un connecteur différent. Par contre j'ai un point commun entre le zéro des 74HC595 et le zéro des moteurs, mais uniquement pour le retour des commandes des transistors.

En conclusion, il faut soigner tous ce qui est alimentation et il n'y a pas de problèmes.

Bonne continuation

Bonsoir à tous,

Voici l'état de mes investigations sur l'une des cartes testée isolément des 2 autres:

• J'ai refait le câblage des masses sur l'une des cartes. Aucune amélioration.
  
• Lorsque le problème survient, le multimètre (à aiguille pour mieux voir la variation) montre que c'est la sortie du 595 qui prend brièvement une valeur > 0.
  
• J'ai essayé de placer des résistances pull-down de 5.6 K sur les 4 sorties commandant les relais des 4 sorties auxquelles les aiguilles sont reliées. La situation est meilleure, mais ce n'est pas encore 100%. Je vais essayer de faire cette correction pour les 16 sorties des 2 registres à décalage de cette carte, puis sur les autres. Mais je suis à court de résistances !
  
• Je n'aurais pas pu placer des pull-ups car les transistors auraient été constamment passant.
  
• J'ai essayé de passer à nouveau en alimentation alternative et cela fonctionne aussi avec parfois des ratés.
  

Cela vaut la peine de continuer avec les résistances pull-down. Si cela ne résoud pas le problème à 100%, je verrai s'il faut refaire les cartes avec un autre câblage des transistors. Bien entendu, il faudra commencer par tester sur une breadboard, mais cela n'avait pas révélé de problème avec le schéma actuel !

Un tout bon week-end à tous.

Bonjour,
Dans la mesure où les sorties du 595 ne sont pas à haute impédance ("troisième état"), les impédances de sortie sont faibles, et les résistances de pull down ne changent pas sensiblement le problème.
Il faudrait regarder ce qui se passe en amont:
- Les VCC du microcontrôleur sont ils découplés (10 ou 100nF)
- Y a-t-il un fil de masse reliant au plus court les 2 cartes (microcontrôleur et relais), ou la masse est-elle assurée par les fils d'alimentation?
- faire un essai en rapprochant les 2 cartes afin de minimiser la longueur des signaux horloges et données et masse. Si le problème vient de là, il faudra les blinder.

Bonjour

Pourrait-on avoir le code ?

bonjour,
étrange fonctionnement
je vois que tu doutes des résistances de pull-up !

SavignyExpress a écrit:

•Je n'aurais pas pu placer des pull-ups car les transistors auraient été constamment passant.

ces résistances ne changent pas le fonctionnement statique des sorties du HC595 (0 ou 1),
mais comme dit par lucien2 si tes sorties sont en haute impédances, alors le problème est peut être là, les transistors n'ont pas de polarisation et sont donc sensible aux parasites

bons essais

Bonjour,

Avez vous essayé d'alimenter la partie logique avec une alimentation séparée?

Les bobines pompent beaucoup de courant et il n'est pas impossible que la commande de l'une d'entre elles fassent chuter brièvement la tension d'alimentation en dessous d'un seuil qui produit un "reset" de la partie logique.


Bonne journée

Bonjour à tous,

Encore un grand merci pour toutes vos contributions. Voici les réponses aux questions posées:

• Les VCC du microcontrôleur sont ils découplés (10 ou 100nF). Oui, c'est le cas, aussi pour les registres à décalage. La petite carte du microcontrôleur est séparée et ne rencontre aucun problème. Après apparition de la perturbation, le programme semble continuer son exécution normalement.
  
• Y a-t-il un fil de masse reliant au plus court les 2 cartes (microcontrôleur et relais), ou la masse est-elle assurée par les fils d'alimentation? La masse est assurée par l'alimentation. Les 4 cartes: microcontrôleur et 3 cartes relais sont alimentées en étoile (masse et +12 V) à partir d'un point commun.
  
• Pourrait-on avoir le code ? Je le posterai plus tard. Cela étant, si cela fonctionne sans l'alimentation des aiguilles, je ne pense pas que le code soit en cause.
  
• je vois que tu doutes des résistances de pull-up ! Pas du tout, mais si les sorties sont à haute impédance, il me paraît préférable que leur état par défaut soit 0 V !
  
• Avez vous essayé d'alimenter la partie logique avec une alimentation séparée? La partie logique et les bobines des relais sont sur la même alimentation 12 V continu et 5 V pour les circuits logiques (produit à partir du 12 V par un 7805 sur chaque carte). Les masses sont communes. Les circuits de travail des relais sont complètement indépendants et découplés.
  

SavignyExpress a écrit:

..
[*]Y a-t-il un fil de masse reliant au plus court les 2 cartes (microcontrôleur et relais), ou la masse est-elle assurée par les fils d'alimentation? La masse est assurée par l'alimentation. Les 4 cartes: microcontrôleur et 3 cartes relais sont alimentées en étoile (masse et +12 V) à partir d'un point commun.
..

Alors, je ne peux que proposer à nouveau ma manip: en n'utilisant qu'une carte relais avec la carte microcontrôleur, proches l'une de l'autre, relier au plus court les masses des 2 cartes ainsi que les signaux logiques: 2* horloges et données.

SavignyExpress a écrit:

Avez vous essayé d'alimenter la partie logique avec une alimentation séparée? La partie logique et les bobines des relais sont sur la même alimentation 12 V continu et 5 V pour les circuits logiques (produit à partir du 12 V par un 7805 sur chaque carte). Les masses sont communes. Les circuits de travail des relais sont complètement indépendants et découplés.

Sur le schéma, hormis le 100μF on ne voit pas d'autres condensateurs sur le 7805 ..

Personnellement j'y rajoute toujours un 330nF en parallèle avec le chimique et un 100 nF en sortie comme préconisé dans le datasheet.

Y a t'il un pont de diodes séparé dédié à l'alimentation du 7805 ou est ce le même que celui qui sert à alimenter les bobines?

Bonne journée.

bonjour,

SavignyExpress a écrit:

•je vois que tu doutes des résistances de pull-up ! Pas du tout, mais si les sorties sont à haute impédance, il me paraît préférable que leur état par défaut soit 0 V !

si l'état par défaut doit être 0V, pourquoi es-tu en haute impédance ? ce n'est pas un fonctionnement conventionnel ! dans cette partie du schéma il ne devrait y avoir que 2 états, 1 ou 0

et pour finir avec les pull-up, il est préférable de mettre des résistances entre base et émetteur de tes transistors de commande (regarde la doc du ULN2003 qui est un circuit de commande de relais...) et bien entendu avoir des états connus de tes sorties du HC595 (1 ou 0)

afin de déterminer par où arrive la perturbation, lorsque tu envoies une seule trame de commande du HC595 qui engendre la perturbation, et qu'ensuite tu es au repos (pas de nouvelle trame envoyée) est-ce que les sorties du HC595 sont conformes à ce que tu veux ? ou bien ont-elles été modifiées par le parasite ?

bons essais

Bonjour Décau45,

Effectivement, je ne devrais jamais être en haute impédance car l'entrée output enable active à l'état bas est connectée à la masse.

Je vais reprendre un ancien programme de test pour effectuer les manipulations que tu proposes et aussi essayer la pull-down sur les bases des transistors.

Si vraiment tout cela n'aboutit pas, j'envisage de refaire les cartes en remplaçant les 75HC595 par des TPIC6b596 qui fonctionnent de la même manière si ce n'est qu'ils ont des sorties de puissance permettant de piloter directement les relais.

Bonne fin de semaine.

bonjour,

tu trouveras ci -dessous ce que j'ai réalisé avec une chaine de 3 HC595, 1 local dans le TCO près de l'ARDUINO, et deux distants (voir schéma)

Je prends les sorties en fonction de mes besoins via des ULN2003 pour la commande des relais des moteurs PECO,
via des 74LS06 pour la commande des LED du TCO,
ou via un 74LS04 pour les commandes des deux L298

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bon courage et bon WE

SavignyExpress a écrit:

..
[*]Y a-t-il un fil de masse reliant au plus court les 2 cartes (microcontrôleur et relais), ou la masse est-elle assurée par les fils d'alimentation? La masse est assurée par l'alimentation. Les 4 cartes: microcontrôleur et 3 cartes relais sont alimentées en étoile (masse et +12 V) à partir d'un point commun.
..

Alors, je ne peux que proposer à nouveau ma manip: en n'utilisant qu'une carte relais avec la carte microcontrôleur, proches l'une de l'autre, relier au plus court les masses des 2 cartes ainsi que les signaux logiques: 2* horloges et données.

Bonsoir à tous,

J'ai essayé les manipulations proposées par lucien2 suit:

• Une seule carte à relais qui comporte 2 registres à décalage 74HC595.
  
• Un petit programme de test.
  
• Quelques pull-down supplémentaires en sortie des 74HC595.
  
• Insertion de délais entre les actions sur les entrées de
  

Le programme de test fonctionne comme suit:

• Inscription d'un pattern 0b010101 sur la moitié de la carte (1er registre à décalage).
  
• Enclenchement / déclenchement d'un relais relié au 2ème registre à décalage, commandant un côté du moteur d'aiguille.
  
• Enclenchement / déclenchement d'un autre relais relié au 2ème registre à décalage, commandant l'autre côté du moteur d'aiguille.
  

Résultat des essais

• Le problème apparaît toujours.
  
• Lorsque le problème disparaît, les sorties du 1er registre à décalage retrouvent le pattern 0b010101.
  

En cherchant sur le net, où un problème similaire au mien est mentionné, j'ai vu des recommandations pour placer un filtre passe-bas RC sur les signaux d'horloge. Demain soir, je vérifierai les points suivants:

• Voir l'allure du signal d'horloge bit et de sortie à l'oscilloscope.
  
• Essayer d'ajouter un filtre RC. Le site préconise R = 100 et C = 100 n. http://hstech.ro/HC595/.
  
• Vérifier à l'oscilloscope.
  

SavignyExpress a écrit:

Bonsoir à tous,

J'ai essayé les manipulations proposées par lucien2 suit:

• Une seule carte à relais qui comporte 2 registres à décalage 74HC595.
  
• Un petit programme de test.
  
• Quelques pull-down supplémentaires en sortie des 74HC595.
  
• Insertion de délais entre les actions sur les entrées de
  

.....

Bonjour SavignyExpress,
Tu ne mets pas dans ta liste de modifications le raccourcissement des 3 fils "chauds" et de la masse qui relient les 2 cartes, ce qui était ma proposition. En effet, je proposais de n'utiliser qu'une seule carte relais dans le seul but de valider plus rapidement le fait que le parasite était capté par l'un, ou plusieurs , de ces fils. Une longueur d'une dizaine de cm et des fils groupés (câble plat par exemple) devrait donner de bons résultats. La masse de l'alimentation sera reliée à la masse d'une seule des 2 cartes pour éviter de faire une boucle.

Bonjour Lucien,

Je vais effectivement m'intéresser aux fils qui transportent les données série ainsi que les horloges et faire la vérification que tu proposes.

Je pense effectivement que les perturbations se produisent sur les horloges bit et registre de sortie. Ta proposition devrait donc réduire les perturbations. Je me demandais par ailleurs si l'état par défaut des horloges devraient être à 5V plutôt qu'à 0V. On peut aussi mettre des pull-ups sur ces lignes pour assurer le 5V. C'est d'ailleurs comme cela que fonctionne le bus série I2C. Je fais l'hypothèse que le signal d'horloge au repos à 5V est moins sensible aux perturbations.

Pour générer les flancs montants, il me suffirait alors de mettre le signal à 0V, puis à 5V. C'est rapide de changer le programme de test pour fonctionner comme cela.

Merci pour tes recommandation.
Bon après-midi et meilleures salutations.

N'oublie pas non plus de relier les masses des 2 cartes au plus court et de ne relier la masse d'une seule carte à la masse d'alim.
Il est aussi une bonne pratique qui consiste (en complément) à réduire la surface de la boucle génératrice de parasite, en torsadant les 3 fils de commande de chaque aiguille, ou en utilisant un câble plat 3 fils.

Bonsoir à tous,

Les manipulations proposées par Lucien (câble plat et masses au plus court) n'ont pas amélioré la situation. L'état à 5V par défaut des horloges non plus.

Voulant voir l'allure du signal d'horloge bits à l'oscillo, j'ai modifié mon programme de test pour qu'il envoie en continu les bits vers les registres à décalage même s'ils ne changent pas. J'ai été très surpris de voir que tout fonctionnait parfaitement: 2 moteurs d'aiguilles actionnés consécutivement et alimentés en alternatif. Evidemment, je n'ai pas vu de perturbation à l'oscillo.

Cela tend donc à prouver que c'est bien les signaux d'horloge qui sont perturbés. En les activant très régulièrement, on rafraîchit l'état des registres à décalage et on évite la perturbation.

Votre avis sur cette technique m'intéresse beaucoup. J'envisage très sérieusement de l'implanter dans le programme, certainement sous forme de routine d'interruption liée à un timer.

Bonne soirée et bonne fin de semaine.

Bonjour,
Si j'ai bien compris, la perturbation existe toujours, mais le fait de rafraîchir rapidement les registres fait que cette perturbation active le relais perturbé pendant un temps trop court pour le faire commuter (ou que le moteur d'aiguille associé commute)?
Tu peux aussi vérifier que ce n'est pas la capacité parasite de la sonde du scope qui absorbe, ou diminue suffisamment) le parasite.
Je ne pense pas que ta manip indique à coup sûr que c'est l'horloge bit qui est parasitée. Le parasite peut être sur n'importe quel fil: horloges, données, masse: dans tous les cas, il donne une sortie erronée du registre à décalage. Il faudrait les vérifier tous à l'oscillo (pas évident car le parasite peut être de très courte durée).
Rafraîchir en permanence les registres est en tous cas une bonne pratique, mais personnellement, je continuerais aussi à investiguer pour traquer et supprimer le parasite.

Autre suggestion reprenant l'idée de lucien2 concernant la capacité de l'entrée du scope qui arrangerait les choses (effectivement, ça s'est déjà vu !) :
Si la durée des impulsions d'horloge n'est pas hyper courte, souder un condensateur de faible valeur (47 pF par exemple, voire un peu plus) entre l'horloge et le 0V au niveau des registres à décalage.

J'ai déjà rencontré une panne similaire sur un équipement industriel à technologie TTL (c'était au début des années 80) : Dans une armoire pleine de cartes sur connecteur, le système fonctionnait bien lorsque l'une des cartes était installée sur prolongateur (sorte de rallonge de connecteur, dont le rôle est de rendre accessible les 2 faces d'une carte tout en la laissant connectée au système).
Il suffisait de remettre la carte en place sans la rallonge pour que le fonctionnement redevienne aléatoire. La solution a consisté à souder un condo sur un fil véhiculant une information de Reset d'une certaine donnée en fond d'armoire.

Bonjour,

Savigny Express a écrit:

Je me demandais par ailleurs si l'état par défaut des horloges devraient être à 5V plutôt qu'à 0V. On peut aussi mettre des pull-ups sur ces lignes pour assurer le 5V. C'est d'ailleurs comme cela que fonctionne le bus série I2C.

au repos, les signaux SER, SRCLK & RCLK doivent être à 0 (LOW)

et on ne met pas des pull-up partout, ni des petites capas !

Il faut essayer de commander tes HC595 avec un programme mini qui envoit une seule trame vers ceux-ci et vérifier ensuite l'état statique des sorties. Ces dernières doivent correspondre à ce que tu veux.
Si cela ne marche pas, va falloir vérifier le système de distribution des alims.

Bons essais