Simuler un gros un consommateur de courant

Simuler un gros un consommateur de courant

Lorsqu'on fait des tests d'endurance avec des circuits électroniques, on peut parfois avoir besoin de simuler une forte consommation de courant. A priori cela peut paraître assez trivial, mais ne vous y trompez pas: il y a quelques pièges tapis dans l'ombre qui n'attendent qu'une erreur de votre part pour saboter votre expérience. Cette semaine, on vous montre comment on a bricolé une petite boîte dont la consommation est contrôlable par USB.


L'idée de base

L'idée de base est relativement triviale: utiliser des petites ampoules halogène 12V commandées par des Yocto-MaxiPowerRelay. On a trouvé deux sortes d'ampoules, des 21W et des 32W. Alimentées en 12V, elles consomment approximativement 3A et 2A. On en a utilisé 4 de chaque. On a aussi utilisé deux grosses énormes résistances de 10 et 22Ω qui consomment environ 1A et 0.5A, toujours sous 12 volts.

Nos consommateurs de base
Nos consommateurs de base


Avec nos 8 ampoules et nos deux résistances, on est donc potentiellement capable de consommer jusqu'à ~21.5A, par incréments de 0.5A. Ça tombe bien on a justement une alimentation 25A qui traîne dans un coin.

Prévoir une alim musclée
Prévoir une alim musclée


Architecture

Le cœur du système est donc constitué de deux Yocto-MaxiPowerRelay capables de mettre sous tension nos huit ampoules et nos deux résistances. Pour que le système reste simple à utiliser, les Yocto-MaxiPowerRelay sont connectés à un Micro-USB-Hub-v2. On a aussi ajouté un Yocto-Thermocouple pour pouvoir mesurer la température, car quand on travaille avec des courant importants, on est souvent très intéressés par la température.

Le cœur du système
Le cœur du système


Les problèmes

On pourrait se dire qu'il suffit de connecter tout ça, et hop! le tour est joué. Sauf qu'il y a quelques problèmes à résoudre avant d'obtenir quelque chose qui soit non seulement utilisable mais aussi raisonnablement fiable.

La chaleur

Vous connaissez la chanson: "rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme". On cherche à fabriquer un dispositif électrique capable d'aborder jusqu'à 250W. A l'intérieur du dispositif en question, cette énergie électrique va se transformer. Elle va se transformer en lumière bien sûr, mais surtout en chaleur, beaucoup de chaleur. Si vous avez déjà eu le malheur de toucher une ampoule halogène allumée, vous savez quoi il retourne. Il faut donc dissiper cette chaleur, de préférence en évitant de mettre le feu au décor. C'est pourquoi on a choisi de monter les ampoules sur un boîtier métallique qui sert de dissipateur thermique. On a aussi ajouté un petit ventilateur 5V pour extraire la chaleur qui ne va pas manquer de s'accumuler dans la boîte. Ce ventilateur est alimenté par le bus USB.

Notez que tout monter dans une boîte présente un gros avantage: le système est facilement transportable et facile à ranger.

La consommation USB

Le Yocto-MaxiPowerRelay est un produit remarquable, mais il faut savoir qu'il peut consommer jusqu'à environ environ 210 mA quand ses 5 relais sont actifs. Un petit bilan de la consommation USB s'impose:

Le système risque donc de tirer plus de 600mA sur le bus USB. C'est beaucoup, la limite officielle est 500mA. C'est pourquoi on a choisi d'alimenter le Micro-USB-Hub. Pour ce faire, on prélève un peu de courant sur l'alimentation des ampoules qu'on converti en 5V grâce à un convertisseur DC/DC Pololu. Ce minuscule circuit accepte n'importe quelle tension entre 5.3 et 36V et donne jusqu'à 2.5A@5V en sortie. Ce qui nous assure une marge plus que confortable.

Pololu #2858: converti n'importe quoi entre 5.3V et 36V en 5V, jusqu'à 2.5A
Pololu #2858: converti n'importe quoi entre 5.3V et 36V en 5V, jusqu'à 2.5A


Commuter des courants forts

Commuter des courants forts a souvent des effets de bords un peu inattendus. On a constaté qu'à chaque fois qu'on allumait une ampoule, la tension aux bornes de notre alimentation chutait jusqu'à 3 volts pendant une bonne vingtaine de ms. C'est imperceptible à l’œil nu, mais l'électronique, elle, s'en rend parfaitement compte: on avait des déconnexions USB plus ou moins aléatoires à l'allumage des ampoules. On a résolu le problème en intercalant une diode et un énorme condensateur de 4700uF entre l'alimentation et le convertisseur Pololu.

Le schéma complet du système
Le schéma complet du système


La boîte en question

On a donc réussi à placer tout ça dans une boîte en aluminium de 27x18x7cm. Le câblage est assez conséquent. On a utilisé du fil électrique avec une isolation en silicone pour qu'il résiste mieux à la chaleur, et on a fait en sorte qu'aucun fil puisse toucher le verre des ampoules. Les deux résistances sont vissées à l'arrière de la boîte.

La boîte terminée  Le ventilateur
La boîte terminée
Gaspillons un peu d'électricité
Les connecteurs  Les résistances fixées à l'arrière
La boîte, une fois terminée


Et a quoi ça sert?

Vous vous demandez peut-être à quoi peut servir un tel engin, à part gaspiller de l'énergie chèrement acquise. Eh bien, cela peut servir par exemple à vérifier comment se comporte le Yocto-Watt en fonction de la quantité de courant qui le traverse.

Température du Yocto-Watt en fonction du courant qui le traverse
Température du Yocto-Watt en fonction du courant qui le traverse


Pour finir, notez que ce genre de bricolage permet d'automatiser des tests qui sont toujours un peu fastidieux. Mais au vu des puissances utilisées et de la chaleur dégagée, on vous déconseille de laisser tourner ce genre d'expérience sans surveillance.

Commenter aucun commentaire
Retour au blog












Yoctopuce, get your stuff connected.