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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

Power engineering


Carnet de bord.

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


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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 :


- 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


- 10/13 -

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.


- 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.


- 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.


- 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


Schéma électronique du limiteur de tension (carte distribution MPE-2D-V5 - page 7).

07 08

CI102618.01.10 Rs/EC

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Blatt:1 : 1

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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


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


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’

Schéma électronique MPE-1 V5 - ESA

50M

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


Nouvelle fonction ESA (carte additionnelle CI1045)

- Schéma électronique SE104510 ;

- Schéma d’implantation EC104510.

Power engineering


Schéma (électrique/mécanique) du voyant VL31-d actuel certifié.

Power engineering


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


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


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

Documents

PROJET DE FIN D’ETUDES - Catalogue des …eprints2.insa-strasbourg.fr/1021/2/GE5S-2011-WOELFFEL-annexes.pdf · Liste des annexes ANNEXE 1 Synoptique ... Schéma d’implantation