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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
Cyrielle WOELFFEL – GE5S PFE 2011 Annexes
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.
Power engineering
Cyrielle WOELFFEL – GE5S PFE 2011 Annexe 1/10
Synoptique général de l’architecture du contacteur HPC 450 V5.
PTC
PT100
ESP
ESA
Module
HT
Pilote Arrêt d’urgence
I/OPort ADC 1PWMTIMER
ADC 0 I/O PortI/O Port
Mesure de
température
interne
Afficheur
Module
relais
Alimentation
« i » 12 V
Mesure de courant
(court-circuit et
surcharge)
12
Vi
Tx
Rx
0Vi
12.6V
36V
Relais sécurité
Commande
ampoule
320V
1000V
3300V
Txd
Rxd
µC
12.6V
Fus
Temp A
Temp B
Synoptique général du contacteur HPC 450 V5
PFE Projet de Fin d’Etudes
10 rue du Zornhoff 24 Boulevard de la Victoire 67700 SAVERNE 67000 STRASBOURG
03 88 71 63 00 03 88 14 47 00
www.becker-mining.com www.insa-strasbourg.fr
CARNET DE BORD
Période : du 14.02.2011 au 01.07.2011 (20 semaines)
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. Autres mini-projets - Etude et réalisation d’un voyant « présence tension triphasée ». - Développement d’une interface de programmation USB autoalimentée.
Tuteur Entreprise : Christophe JOSEPH Tuteur Ecole : Bernard KEITH Professeur de classe : Bertrand BOYER
Cyrielle WOELFFEL Etudiante Génie Electrique 5e année option Système
Année scolaire : 2010/2011
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…
PFE 2011 (du 14.02 au 01.07) - Cyrielle WOELFFEL – GE5 S
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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). 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).
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*.
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).
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. 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).
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…
28.02.2011 Début d’un autre mini-projet auxiliaire : étude et validation d’un circuit limiteur de tension ATEX.
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Etude du schéma électronique et 1er 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
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.
10 & 11.03.2011
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.
14.03.2011 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 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…).
16 & 17.03.2011
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.
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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 à M. KEITH.
31.03.2011 &
01.04.2011
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.
04.04.2011 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).
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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.
05 & 06.04.2011
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.
07 & 08.04.2011
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 ».
11 & 12.04.2011
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)… 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 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. 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
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. Réalisation d’un prototype simulant le futur voyant (dimension du CI identique à l’ancien voyant – contraintes de placement…).
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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 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.
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 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 »).
20.04.2011 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.
26 & 27.04.2011
Commande de connecteurs MOLEX : - Embase en ligne 2 voies 43645-0200 Farnell : 3076015 - Embase en ligne 3 voies 43645-0300 Farnell : 3076027
Rajout d’un montage inverseur à transistor sur la carte d’essai ESA. Etude du schéma d’implantation de la fonction ESA sur la carte distribution existante. Le but
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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). 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
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. 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 est sans doute dû à la tension d’alimentation de l’AOP du 2e 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 de la saturation du 2e 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
PFE 2011 (du 14.02 au 01.07) - Cyrielle WOELFFEL – GE5 S
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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 ».
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). 3) Mise à jour des ST (Spécifications Techniques) : ST5299, ST5379, ST5378, ST5377,
ST5374.
12 & 13.05.2011
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 :
PFE 2011 (du 14.02 au 01.07) - Cyrielle WOELFFEL – GE5 S
- 9/13 -
- 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)
Après de nombreux essais, le schéma fonctionne correctement. Ci après, voici les dernières modifications : - Ajout d’une résistance de 1kΩ en sortie du 1er étage (LMC6482) - R13=47.5kΩ
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 notices anglaises et allemandes du HVC (ajout de renvois automatiques…). 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’.
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.
23.05.2011 Participation à la soutenance blanche du PFE de M. Jérôme Hiebel (apprenti ingénieur de l’ENSPS) dans l’entreprise. 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
PFE 2011 (du 14.02 au 01.07) - Cyrielle WOELFFEL – GE5 S
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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. 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)
24 & 25.05.2011
Suite de la rédaction du rapport d’essai de fonctionnement en température du HVC ainsi que des essais d’enclenchement. Etude de possibilités pour une future interface pour la mesure de puissance. 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… 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. 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.
PFE 2011 (du 14.02 au 01.07) - Cyrielle WOELFFEL – GE5 S
- 11/13 -
N.B. : Tableau récapitulatif des seuils :
Température -20.2°C 27.8°C 87.3°C VL 15.11V 15.54V 16.1V VH 16.95V 17.0V 17.07V ∆∆∆∆hystérésis 1.84V 1.46V 0.97V
30 & 31.05.2011
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 MPE-6 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).
01.06.2011 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)
Rédaction d’une nomenclature disponible sur le réseau interne SAIT.
06.06.2011 au
08.06.2011
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.
09.06.2011 &
10.06.2011
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.
PFE 2011 (du 14.02 au 01.07) - Cyrielle WOELFFEL – GE5 S
- 12/13 -
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. 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 tension sera alimenté entre phase-phase U (tension composée). NB : V=U/(31/2). 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…
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 2nd 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.
PFE 2011 (du 14.02 au 01.07) - Cyrielle WOELFFEL – GE5 S
- 13/13 -
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 : DISplay-GRAphic COlor. * ENDIS : ENergy DIstribution Systems. * ESA : Erdschlussschnellabschaltung (détection rapide de défauts d’isolement). * ESP : Erdschlusssperre. * HPC V5 : High Power Contactor (contacteur à Haut-Pouvoir de Coupure) - Version 5. * HVC : High Voltage Contactor (contacteur haute tension : 6.6kV). * MPE-1-V5 : Module de Protection Electronique – 1100V - Version 5. * MPE-6 : Module de Protection Electronique – 6600V. * MSR : Module de Surveillance Réseau. * TCU-2D-V5 : Twin Contactor Unit - 2 Départs - Version 5.
Power engineering
Cyrielle WOELFFEL – GE5S PFE 2011 Annexe 3/10
Schéma électronique du limiteur de tension (carte distribution MPE-2D-V5 - page 7).
07 08
CI102618.01.10 Rs/EC
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Datum Datum DatumName NameName gepr. gepr.
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Schaltungsteil: Benennung: Maßstab
Blatt:1 : 1
Lp-Nr.
Zeichn.Nr.
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.Diese Zeichnung ist ausdrücklich unser Eigentum.
E
D
C
B
A
E
D
C
B
A
1 2 3 4 5 6 7 8
M i n i n g67700 SAVERNE - FRANCE
R & D S.A.S.
*EHF-125-01-L-D-S
1234567891011121314151617181920212223242526272829303132333435363738394041424344454647484950
X9
OUT2OUT1
D_IN2
Signal_Pilot
T_ESA2
MG3MG1_2
S_off
/Roehre_off
300V_Ein1
MPil1
MPil2SKR
MESA_A1
MESA_A2
T_ESA1
FPTC
FESPAESPA
J1_1
J1_2
J2_1
J2_2
J3_1
J3_2
J6_1
J5_1J6_2
J5_2FPT100
J4_1
/HV_TestEin /ESPB
Mot1
Mot2
36V1
36V2
+12V_Sia
*
250mA/TF2
P17
+12V6
P21
4mm5dW4
4mm5dW17
4mm5dW8
4mm5dW3
4mm5dW2
4mm5dW18
Fid
ucia
l
FI3
Fid
ucia
l
FI2
Fid
ucia
l
FI6
Fid
ucia
l
FI4
Fid
ucia
l
FI1
Fid
ucia
l
FI5
NC
7
NC
8
NC
9
NC
10
NC
11
NC
12
300V_Ein2
J4_2
+12Vext
P20
1.7mmdW16
1.7mmdW14
1.7mmdW1
1.7mmdW7
1.7mmdW12
1.7mmdW9
1.7mmdW15
1.7mmdW10
1.7mmdW13
1.7mmdW5
1.7mmdW11
1.7mmdW6
3k16
R4
8
+12V6
LT
A6
7C
H1
*
SM
15
T6
V8
AV
55
*
SM
15
T6
V8
AV
48
*
SM
15
T6
V8
AV
47
*
SM
15
T6
V8
AV
54
D_IN4_d_1D_IN3_d_2
D_IN2
0R
0R
13
6
PE
PE
PEPE
PE PE
PE
PE
A_IN1
3.5mmdW19
3.5mmd
W21
3.5mmdW20
PE
*
SM
15
T6
V8
AV
15
6
*
SM
15
T6
V8
AV
15
5
PE
D_IN1
R7
0R
0
PE
D_IN1
MESA_B1
MESA_B2
P72V1
77
SM
15
T6
V8
A
*
V1
84
SM
15
T6
V8
A
*
V1
74
SM
15
T6
V8
A
*
V1
75
SM
15
T6
V8
A
*
PEPE
V1
78
SM
15
T6
V8
A
*
V1
76
SM
15
T6
V8
A
*
PE
F5250mA/T
*
+12V_Sia2
BC
X5
3
V189
BC
X5
6-1
6 V195
IRF5210SV199
BZ
V5
5C
15
V1
87
LL
41
48 V2
09
LL
41
48 V2
05
LL
41
48 V2
06
6K
8R
18
2
56K2R190 5
6K
2R
18
55
6K
2R
19
4
27
K0
R1
69
4k7
R1
77
BZ
V5
5C
12
V2
10
BC
X5
6-1
6 V197
56
K2
R1
89
4k7R172
BC
X5
3
V191
BC
X5
6-1
6 V194
IRF5210SV200
BZ
V5
5C
15
V1
86
LL
41
48 V2
08
LL
41
48 V2
03
LL
41
48 V2
04
6K
8R
18
4
56K2R187 5
6K
2R
19
65
6K
2R
19
3
27
K0
R1
71
4k7
R1
76
BZ
V5
5C
12
V2
12
BC
X5
6-1
6 V192
56
K2
R1
88
4k7R174
BC
X5
3
V190
BC
X5
6-1
6 V193
IRF5210SV198
BZ
V5
5C
15
V1
85
LL
41
48 V2
07
LL
41
48 V2
01
LL
41
48 V2
02
6K
8R
18
3
56K2R186 5
6K
2R
19
55
6K
2R
19
2
27
K0
R1
70
4k7
R1
75
BZ
V5
5C
12
V2
11
BC
X5
6-1
6 V196
56
K2
R1
91
4k7R173
SM6T18AV215
SM6T18AV214
SM6T18AV213
+12V6+12V6_60
PE
60V-Power
1mm1mm1mm
VerteilerMPE-2D-V5 SE102610
X4-50pol. Stecker
für Blech auf Unterseitefür Blech auf Oberseite
Befestigung LP
Kühlkörper
PE
PE
OUT IN
D_IN1
NC
FESPB
ReserveReserve
NCNC
NC
Power engineering
Cyrielle WOELFFEL – GE5S PFE 2011 Annexe 4/10
Fonction ESA version 5 actuelle – Schéma électronique SE100010H (MPE-1-V5 - carte distribution - extrait : page 4 sur 6).
Stern_A
Stern_D Stern_E
PT100
PTCA
Stern_C
Stern_B
Stern_F
100k
0
*R92
7K5R91
7K5R97
3k16
R93
3M32
R98
10uH
L1
SM
6T18
CA
*
V113S
M6T
18C
A
*
V112
SM
6T18
CA
*
V111
30K
W16
8CA
V62
30K
W16
8CA
V44
30K
W16
8CA
V31
30K
W16
8CA
V22
30K
W16
8CA
V49
30K
W16
8CA
V42
Umess_ia
220k
*R19
100V1n
C12
100V1n
C82
Si2328DS
V43
220k
*R22
50V680nC73
*
50V680n
C23
50V680n
C22
20K0R26
AD654 N4
7
6
4
3
2
1
Ct
Ct
+V in
Rt
Log.Com.
F out
33K
2R
27
10K0R28
10K0R35
+12V_Sia
1K00R29
1K00R24
20K
0R
101
20K
0R
107
20K0R100
63k4R23
100V1n
C15
Umess_ia 10K0R115 BC807-40
V32
+12V_Sia
SM
6T15
A
*
V107
SM
6T15
A
*
V105
SM
6T15
A
*
V106
+12V_Sia
10K
0R
34
100K
R12
5 330uH
L10
330uH
L7
B5P-VH-B
SW
Weiss
54321
X3 *
G/G
6W
680k
*R31
4W
750RR37
4W
1k0R43
6W
680k
*R47
10K0R33
10K0R113
10K0R45
25V2.2u
C84
25V2.2u
C94
AD654N5
7
6
4
3
2
1
Ct
Ct
+V in
Rt
Log.Com.
F out
10K0R46
AD654N6
1
2
3
4
6
7 Ct
Ct
+V in
Rt
Log.Com.
F out
2K00
R75
17k4
R63
2K00
R61
50V100n
C52
+12V_Sia
10K
0R
3210
K0
R12
2
BC817-40V91
BC817-40V90
AD
654
N6
5
8V+
V-100n
C90
Umess_ia
100n
C16
Umess_ia
AD
654
N58
5
V+
V-
100n
C85
Umess_ia
AD
654
N48
5
V+
V-
100n
C87
6kVDC10nF C17
6kVDC10nF C19
3k3R14
*
100M
0R
155.
5kV
10W
10K0R40
EF20 1:2T3
6
82
3
*
P
50V10n
C25
50V10n
C28
50V10n
C88
25V1u
C48
25V1u
C105
20V100u
C44+
LMC6482AIMN3
1
2
3 +
-
LMC6482AIMN3
7
6
5+
-
LMC
6482
AIM
N3
4
8V+
V-
BC817-40V7250V
470nF
C70
50V470nF
C77
50V470nF C67
50V470nF C69
25V10u
C41+25V10u
C46+
25V10u
C13+
FESPA
ESPA
MESA_A1
MESA_A2
T_ESA1
FPT100
FPTC
4K64
R64
+12V_Sia
LL4148V34
LL4148V36
FDS8962CV35
87
65
43
21
G1
G2
D2
S2
S1
D1 N
P
P28LL
4148
V61
* LL41
48
V56
* LL41
48
*
V59
LL41
48
V78
* LL41
48
V86
* LL41
48
V82
*
+12V_Sia
+12V_Sia
27K0
*R56
27K0
*R57
P23
Umess_ia
10K
0R
116
BC
817-
40
V73
BC
817-
40
V41
22K0
*R119
LL4148
V63 *
LL4148
*V57
LL4148
V50 *
+12V_Sia
27K0
*R118
LL4148V89
*
LL4148V87
*LL4148V94
*LT1761ES5-SD
1
2
34
5N8
ADJ
Vout Vin
GNDSM
15T6
V8A
V10
0 * SM
15T6
V8A
V99 *
2mm
SM
15T6
V8A
V10
1 *
4k99
R10
34k
99R
105
50V680nC79
*
470K
*R114
1W
150R0
*R126
1W
150R0
*R120
50V
680n
*C68
100V10n
C83
100V10n
C98
100V10n
C45
100V10n
C53
LT1761ES5-SD
1
2
34
5N7
ADJ
Vout Vin
GND
LL4148
V60
*
LL4148
V51
*
LL4148
V64
*
+12V_Sia
LL4148
V74
*LL4148
V70
*LL4148
V71
*
+12V_Sia
P40
P39
P10 P9
P47
P48
P50
P16
P31
P26
P27
P14
P53
P56
P54
P46
P12
P51
P55
P30
12V/1SK1
1
2*K1
5
K1
3 4
1n
C51
1n
C86
50V470p
C32
100V10n
C58
100K
R13
3
PE
PE
PE PE
PEPE
PEPEPE
PE
PE PE PE
PE PE
PE
PE
PEPE
PE
PE
PE
PE
PE
PE
PEPE
PE
PEPEPEPEPE
PEPE
PE
PE
PE
PE
PE
PEPE
PEPE
PE
PE
TPS2828DBVR5
4 3
2
N9
GND
VCC
INOUT
100nC110
PE
PE
Umess_ia
P57
P58
5%R1271K0 *
*V85
SM
15T1
5CA V83
SM
15T1
5CA
*V84
*
SM
15T1
5CA
100VC101
1n
C100
1n100V
*R1214k7
R13
22K
2
RESR
V18
3 *
SM
15T6
V8A
V18
2 *
SM
15T6
V8A
2mm
V18
1 *
SM
15T6
V8A
PE PE PE
RESR
P61
0604
CJ24.01.11ESP/ ESA/ PTC/ PT100
J:\sait\mpe_v5\verteiler1mos
24.01.11 Lw/EC CI1000C
MPE-1-V5Verteiler 1kV
SE100010HR & D S.A.S.
67700 SAVERNE - FRANCE
M i n i n g
87654321
A
B
C
D
E
A
B
C
D
E
Diese Zeichnung ist ausdrücklich unser Eigentum. Wir behalten uns die Rechte vor, auch für den Fall der Patentierung nach Gebrauchsmusterprüfung.Ohne unsere Zustimmung darf sie weder vervielfältigt noch Dritten zugänglich gemacht werden.
Zeichn.Nr.
Lp-Nr.1 : 1Blatt:
MaßstabBenennung:Schaltungsteil:
freig.gepr.
....And.Nr And.Nr
gez.gepr.gepr.Name NameName DatumDatumDatum
Nur mit CAD ändern /
Ein
zelk
lem
me
X8
*
CN
1206
M6G R4
U
R9
CN
1206
M6G
U
C182.5n
C202.5n
W221.0mmd
X11Einzelklemme
321
43650 3pX13
21
X1443650-0217 2p
24.01.11 Tx/TK10136950
PE
Zur CPU
11V84V
SD_NSD_N
Power engineering
Cyrielle WOELFFEL – GE5S PFE 2011 Annexe 5/10
Annotations apportées aux schémas version 5 pour le premier prototype de la nouvelle fonction ESA.
Schéma électronique de la nouvelle ESA (1er
prototype)
R1*
R2* R3* R4* D1
C1
C3 C4
R12
D8
C9
C11
C12
C7
C6
R5 R6*
D5* D6* D7*
R8
R7 C8
R9
T1 R11
R10
X1
D2* D3* D4*
C2 C5
X5
X6 X7
X4
X3
X2
C10
50M
75k 75k 75k
SM6T15VCA
SM6T6V8CA
SM6T6V8CA
SM6T6V8CA
1k 47.5k
1nF
10nF
10nF
10uF
10uF
10uF
10uF 10nF 10nF
2.5V 1%
10nF
10nF
10nF
1k
47.5k
1k
BC847-40
4.75k
2.2k 63mA
SM6T6V8CA
SM6T6V8CA
SM6T6V8CA
LMC6482
AD623AR
ADG212
S4 D4 VDD VLOG
VSS GND
IN OUT
GND GND
IN OUT
+ -
+ -
IN OUT
GND
+
-
+
+
-
-
+
- 1206 1206 1206
1206 0805
0805
0805
0805
0805
0805
4k7
0805
MAX828
78L05 MAX828
2 4
8
1
3
2
5 3
1
4
3 1
2
5 3
1
4
2
3
2
7
4
8 1
6 7 13 12
4 5
IN ESA
OUT ESA CPU P51
T_ESA1
Pin5 AD623
12.6V
+5V ia
-5V ia
+5V ia
+5V -5V
6
8 IN4
Schéma d’implantation – vue du dessus (carte distribution MPE-1-V5 modifiée)
Composants retirés de la carte
Résistance Haute Tension MX450
50M
X’ : connecteur MOLEX Miniconnec 3 points collé directement sur la tôle (trait
bleu) avec de la colle Araldite.
2 connecteurs MOLEX
Miniconnec 2 points.
Point étoile du bloc tri-self ST2137.
X15
12.6V
GND
X14
IN ESA (après les
50M)
GND OUT ESA
GND
T_ESA1
X’
Carte CPU V5 modifiée
Photos des modifications sur les cartes CPU et distribution
10k
10k
1
2
1 : ESA standard 2 : ESA new
Power engineering
Cyrielle WOELFFEL – GE5S PFE 2011 Annexe 6/10
Nouvelle fonction ESA (carte additionnelle CI1045)
- Schéma électronique SE104510 ;
- Schéma d’implantation EC104510.
Power engineering
Cyrielle WOELFFEL – GE5S PFE 2011 Annexe 7/10
Schéma (électrique/mécanique) du voyant VL31-d actuel certifié.
Power engineering
Cyrielle WOELFFEL – GE5S PFE 2011 Annexe 8/10
Voyant « présence tension triphasée »
Premiers essais.
1/4
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 vi tre 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.
Figure 2 : Résultat de l’essai n°2.
i = 5.9mA
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.
A B C
2/4
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 PG Classe R Code produit PGR-FB2000 Matériau - cœur de la fibre : B10 (PMMA)
- gaine optique : résine fluorée Diamètre fibre 2 mm Atténuation à 650nm 0.2dB/m Ouverture numérique 0.5 Angle d’acceptance 60°
Figure 3 : Schéma électrique de l’essai n°3.
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.
D E
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.
i = 5mA
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.
U
R=1k
A
3/4
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
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).
La tension d’alimentation varie et le courant consommé par la led est relevé.
ULED = Ualim - UR
4/4
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.
Power engineering
Cyrielle WOELFFEL – GE5S PFE 2011 Annexe 9/10
Interface de programmation USB autoalimentée
Premier prototype.
1/2
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.
2/2
3. Implantation des composants
Figure 2 : Partie alimentation de l’interface de programmation USB autoalimentée.
Figure 3 : Implantation des composants sur le 1er
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.
Power engineering
Cyrielle WOELFFEL – GE5S PFE 2011 Annexe 10/10
Interface de programmation USB autoalimentée (CI1044)
- Schéma électronique SE104410 ; - Schéma d’implantation EC104410 ;
- Nomenclature NO104410.
Nomenclature
Edition Date Auteur
- 22/08/11 Cyrielle Woelffel/ MaJ C. JOSEPH
Liste des documents : Nom Nom du fichier Bauform
Menge Part Name Part Label Part Label - Hersteller Wert Link
Qte Réf RS
Qte
Vte Prix
Prix
Pcs
Réf
Farnell
Qte
Vte Prix
Prix
Pcs
Choix
four Prix produitLink
1,00 Boîtier ABS gris IP62 150*80*130mm 219-324 1 6,12 6,12 1 6,12 €
1,00 N2COMPOD12 NG (Elektronik Laden)
COMPOD |Elektronikladen |ELMICRO Computer
GmbH & Co. KG 1 199,00 199 1 199,00 €
1,00 Câble RJ45 (utilisation : extrémité mâle) 186-3161 1 4,26 4,26 1 4,26 €
1,00 Câble convertisseur USB/RS232 série Transparent 1.8m 687-7821 1,00 23,50 23,5 1,00 € 23,50 €
1,00 X2 Bornier 5p PHOENIX MKDS 1/5-3.81 MKDS 1/5-3,81|200V |10A |Phoenix contact |1727049 101-5407 5 8,30 1,66 1 1,66 €
1,00 X4 Bornier 4p PHOENIX MKDS 1/4-3.81 MKDS 1/4-3,81|200V |10A |Phoenix contact |1727036 220-4361 5 7,80 1,56 1 1,56 €
0,28 X1,X3 Barrette seccable
BL2-010-G700-95 |7mm hoch |verzinnt/Gold |RS 549-
4949 |f・ Stifte rd 0.7/0.8 u. sq 0.635 RM 2.54' 549-4949 5 41,30 8,26 1 2,29 €
2,00 S2,S1 Interrupteur à levier 2 positions
Schalter vertical 90ー|250VAC,30VDC |1A@250V
|Multicomp |Einpolig Wechsler, Silber, vertical 90ー 664-288 1 3,75 3,75 1 7,50 €
1,00 H1 Led Verte 3mm LED SLR 34MG 3mm,gr・,abgwe.90' 180-8502 10 2,24 0,22 1 0,22 €
1,00 R1 Résistance de polarisation 0805 330W 330R|100V |1% |RS-2508365819 0805' 508365819 1 0,02 0,02 1 0,02 €
1,00 R2 Résistance 0805 1,33kW 1K33|100V |1% |RS-679-1005 0805' 679-1005 1 0,02 0,02 1 0,02 €
1,00 R3 Résistance 0805 4,7kW 4K7|100V |1% |RS-679-1496 0805' 679-1496 1 0,02 0,02 1 0,02 €
1,00 R4 Résistance 0805 20kW 20K0|100V |1% |RS-618-3858 0805' 618-3858 1 0,02 0,02 1 0,02 €
3,00 C3,C2,C1 Condensateur CMS tantale AVX Ultra Low ESR 100mF 20V
100オF/20V |+/-20% |-55ーC..+85ーC
|TPME107M020#0035 CaseCE 7,3x4,3' 548-3494 3 10,17 10,17 1 0,02 €
1,00 N1 LT1305 convertisseur DC/DC ajustable CMS
LT1305CS8|10V |2.0A |-40ーC..+70ーC
|LinearTechnology 1273724 1 7,08 7,08 2 7,08 €
1,00 L1 Inductance de stockage CMS 22mH WE 7447709220 22uH/5,3A |20% |5,3A |-40ー..+125ー WE-PD-XXL' 617-1647 1 2,53 2,53 1 2,53 €
1,00 V2 Diode Schottky STPS140A STPS140A|40V |1,0A |-65ーC..150ーC |ST SMA' 653-1803 1 0,03 0,03 1 0,03 €
1,00 F2,F1 Fusible 5*20 HBC T 250mA 250mAT|250V |250mAT 5x20mm' 541-3754 1 0,29 0,29 1 0,29 €
2,00
E2,E1,E4
,E3 Porte-fusible clip PCB 5mm CLIP SICH.HALTER 5X20 |Messing verzinnt 5X20' 611-9318 2 0,12 0,23 1 0,02 €
3,00 V4,V1,V3 Diode Transil SM6T6V8A (600W ; 6,8V ; unidir.) SM6T6V8A|7,14V |57A |-55ーC..+150ーC DO 214AA' 710-4979 3 0,14 0,41 1 0,02 €
1,00 E5 Circuit imprimée CI1044 1 0,02 €
1 0,00 €
Menge Part Name Part Label Part Label - Hersteller Wert Link
4 Vis plastique M3-8 SAIT 01564470
6 Vis M3-6 SAIT 01503740
6 Rondelle CS 3-6-0.5 SAIT 01509630
3 Entretoise M3-10
2 Serre câble 2mm SAIT 01552430
Bemerkungen
Bemerkungen
T025 Interface de programmation USB autoalimentée NO104410
Description
Nature de la modification
Création / implantion HE10 bornier phoenix
NO104410 Inteface de programmation USB autoalimentée.xls Page: 1/1