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Conception de cartes Electroniques Module ES106, SPE3 mars. 2005 Jean-Yves CADOREL (PAST)

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1 Conception de cartes Electroniques Module ES106, SPE3 mars Jean-Yves CADOREL (PAST)

2 2 JY CADOREL 2005 Conception dun minuteur pour camions frigorifiques Contraintes mécaniques et thermiques (encombrement, résistance au choc, gamme température, humidité…) Respect des performances (choix convertisseurs, amplis, µcontrôleur, DSP, FPGA…) Respect des coûts de fabrication (Le choix composant idéal peut être beaucoup trop cher!!!, attention aux quantités…) Technologies mises en œuvre (Types de composants, type de circuits imprimés…) Normes à respecter (CEM, basse tension, ATEX, Radio…)

3 3 JY CADOREL 2005 C. ALAYRAC, Conception de cartes Etude et développement depuis la STB jusquau produit industriel VALIDER la STB et le CdC* ) !!! Déterminer les contraintes dimensionnant le système (Consommation, autonomie, poids, performance, tenue en température…) Diviser le système en sous blocs indépendants (boîtier, alimentation, affichage, module dacquisition…) *) STB: Spécification Technique de Besoin CdC: Cahier des Charges

4 4 JY CADOREL 2005 Conception dun minuteur pour camions frigorifiques Synoptique fonctionnel Alimentation temporisation Commande organe de puissance Commutation puissance IHM

5 5 JY CADOREL 2005 Conception dun minuteur pour camions frigorifiques Cahier des charges minimal Alimentation sur batterie 12V à 48V, Sur activation dun entrée de type T out O u R ien, commuter la puissance pendant une durée de 30 à 90 secondes (réglable en usine) Puissance commutée à la charge : 30W à 50W suivant tension batterie. Prix de revient(carte équipée et testée) de 7 unitaire par quantités de 100. Autres : SDU……………………………….

6 6 JY CADOREL 2005 Conception dun minuteur pour camions frigorifiques Quelles solutions pour réaliser la fonction de temporisation ? Temporisation ?? Sur activation dun entrée de type T out O u R ien, commuter la puissance pendant une durée de 30 à 90 secondes (réglable en usine)

7 7 JY CADOREL 2005 Conception dun minuteur pour camions frigorifiques 2 types de solutions : temporisation analogique ou numérique. Temporisation ??

8 8 JY CADOREL 2005 Conception dun minuteur pour camions frigorifiques Exemple de temporisation analogique : le 555 ( Timer apparu en 1971) l'équivalent de 20 transistors, 15 résistances, et 2 diodes. multivibrateur monostable t= 1.1x RC. RPotentiomètre 470 K + bouton R1Résistance 10 K R2Résistance 22 K CCondensateur chimique 100 uF C110 nF D1Diode 1N4007 T1Transistor 2N2222 IC1NE support DIP 8 broches BPBouton poussoir N.O. RelaisRelais bobine 6 à 12 Vcc selon alimentation

9 9 JY CADOREL 2005 Conception dun minuteur pour camions frigorifiques Exemple de temporisation numérique : PIC10F

10 10 JY CADOREL 2005 Conception dun minuteur pour camions frigorifiques Quels critères pour faire le choix ? Le prix Lencombrement La fiabilité La pérennité Les contraintes de mises en œuvre etc..

11 11 JY CADOREL 2005 Conception dun minuteur pour camions frigorifiques NE 555 PIC 10F Le prix 0.18$0.55$ gamme T°C -40C to +85C Lencombrement 8L SOIC NARROWSOT-23 6 broches La fiabilité ??? La pérennité Multi source depuis 30 ans …Mono source La mise en oeuvre ajustement des valeurs de composants en fonction de la précision souhaitée (laser…) Nécessité de programmer le composant (in situ)

12 12 JY CADOREL 2005 Avantage NE 555 ? Il faut tenir compte de tous les composants nécessaire à la temporisation ! Aucun pour le PIC (oscillateur interne) Un circuit RC pour le NE555

13 13 JY CADOREL 2005 NE555: sélection R et C Pour 10 à 100s on est à la limite du raisonnable avec 1 seul 555. R ~ 10 – 47 M C ~ 47 – 100 µF

14 14 JY CADOREL 2005 Les Différents types de résistances (Rappels)

15 15 JY CADOREL 2005 Résistance fixe à couche carbone Résistance fixe à couche métallique Résistances pour montage en surface Les résistances CMS représentent + de 70% des unités vendues

16 16 JY CADOREL 2005 Les choix logiques Quels critères pour faire le choix ? Résistances standard: CMS (en métal vitrifié) Puissance : CMS jusquà 3W, à piquer au delà. Précision : CMS (film métal ) 0.1% 25ppm/°C, et résistance bobinée à piquer pour la puissance Mise au même potentiel : éviter les résistances CMS (tension de claquage dans l air 1KV/mm).

17 17 JY CADOREL 2005 Paramètres constructeurs : exemple fin de gamme 10M à … Pour celles-ci le prix unitaire (par 100 chez farnell) ~ 0.4$ !! Prix farnell pour résistances 0805~0.04$

18 18 JY CADOREL 2005 Choix des condensateurs => céramiques ou tantales ( cf recueils de fiabilité) CONDENSATEUR céramique 47UF 6.3V CMS –47UF 6.3V; Capacité:47µF; –Conforme RoHS: – Tension CC:6.3V dc; –; Diélectrique:X5R; T CONDENSATEUR tantale prix : 0.4$ en 4v le double en 10V… –Capacité:47µF; –Conforme RoHS –Tension CC:4V; 0.8$

19 19 JY CADOREL 2005 Conception dun minuteur pour camions frigorifiques NE 555 PIC 10F CI 0.18$0.55$ R 0.4$ 0 C 0.8$ 0 Total ~1.4$0.55$

20 20 JY CADOREL 2005 Etage de commande de la puissance. bipolaire sot23 MMUN2213LT1 Conforme RoHSTransistor type:Small Signal Digital; Polarité transistor:NPNTension, Vceo:50VPtot:0.2W Courant, Ic (hfe):5mA Ic maxi permanent a:100mA; prix : 0;05$ Mosfet : BSS138N -> 0.1$ Conforme RoHSPolarité transistor:Canal N Tension Vds maxi:60V; Courant, Id cont.:0.23A; Courant, Idm impul.:0.92A; Power, Pd:0.36W; Résistance, Rds on:3.5Ohm;

21 21 JY CADOREL 2005 RELAIS CI SPCO 6VCC; Conforme RoHS:AC; Configuration contact:1RT; Tension, bobine CC, nom:6V; Courant, Commutation maxi:10A; Tension, contact c.c. maxi:100V; Courant, contact, DC maxi:10A; Puissance, bobine DC:360mW; Résistance, bobine:100Ohm; Température de fonctionnement mini:-40°C 0,72 COMMUTATION PUISSANCE: Les RELAIS

22 22 JY CADOREL 2005 MOSFET: Conforme RoHS:NON; Tension Vds maxi:60V; Courant, Id cont.:1.2A; courant, Idm impul.:4.8A; Power, Pd:0.8W; Rds on:0.3Ohm; boîtier: SOT-223; BIPOLAIRE Conforme RoHS:NON Tension, Vceo:60V; Ptot:3W; hfe, mini:100; Vcbo:150V;Courant, Ic (hfe):2A; COMMUTATION PUISSANCE: Transistors BIPOLAIRES et MOSFETS ~1$

23 23 JY CADOREL 2005 Et la fiabilité ? -La connectique ? -Le temps de pose ? -Les normes ( RoHS ?)

24 24 JY CADOREL 2005 Description : BORNIER CI 3P; Conforme RoHS:NON; Nombre de pôles:3; Nombre de voies:3; Tension CA:250V; Courant:13A; Taille de fil, mm2 maxi:1.5mm²; Pas:5mm; Approbation:UL, CSA, SEV; Couleur:Gris Clair; Diamètre, broche:0.9mm; Diamètre, trou du circuit imprimé:1.3mm; Description : CONTACT MALE PQ25; Conforme RoHS:AC; Taille de fil, mm2 mini:0.2mm²; Taille de fil, mm2 maxi:0.51mm²; Numéro AWG mini:24AWG; Numéro AWG maxi:20AWG; Courant, DC maxi:5A; Diamètre, câble, mini:0.5mm; Diamètre, câble, maxi:0.8mm; Approbation:UL94V-0; Inflammabilité:UL94V-0; Matière, contact:Cuivre au cadmium; Revêtement, contact:Nickel plaqué or 0,25$ 0,5$


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