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Votre double 5Volts BEC faible bruit. Economique et Fiable

Modérateur: Dehas

Votre double 5Volts BEC faible bruit. Economique et Fiable

Message non lupar henrik04 » Jeu 17 Sep 2015 07:22

Le titre dit tout. :]

SCHEMATIC1 _ BEC_DUAL.pdf
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Re: Votre double 5Volts BEC faible bruit. Economique et Fiab

Message non lupar furynick » Jeu 17 Sep 2015 07:40

Le titre dit ce que c'est mais il manque un certain nombre de détails :
Coût des composants (sachant qu'on ne peut pas les prendre à l'unité sauf pour les LM317) ?
Poids et encombrement ?
Courant max, baisse de tension en charge et abaissement de tension par rapport à la source ?
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Re: Votre double 5Volts BEC faible bruit. Economique et Fiab

Message non lupar henrik04 » Jeu 17 Sep 2015 10:55

En réponse à vos questions:
Ici, les composants se trouve dans les magasins d'électronique pour amateurs.

l'esprit de ce petit montage est simplicité et possibilité pour toute personne meme non spécialisée de pouvoir obtenir
un bec avec un tres faible bruit en sortie.

Evidement il y a des régulateurs avec 4 microvolts de bruit en sortie de 10Hz à 100 KHz une perte de 0.3 Volt @ 1A et une rejection de 82dB!
Ils sont fameux et tres utilises dans certains domaines ou le bruit n'est pas souhaité.
Mais les dimensions de ces "puces" ne permettent que tres difficilement à l'amateur moyen de les souder.

C'est pourquoi j'ai choisi un régulateur facile à utiliser par l'amateur averti conscient de la nocivité du bruit de découpage.
Ceux qui sont satisfait d'une alimentation produisant 180 millivolts de bruit @5V 1A n'ont pas besoin de ce montage. :-/

Prix du montage proposé: Je ne saurais donner un prix pour la France habitant de l'autre coté du globe.

En fonction des fabricants les nombres changent légerement mais 0.1% line et load regulation sont la norme.
La lecture des données techniques du LM317 (suivant le fabricant que vous aurez choisis), répondra plus amplement à vos questions.

Le montage présenté est pour une tension d'entrée de 8.4V (Batterie lipo 2 cells).
Il est bien sur conseillé de ne pas décharger cette batterie au dela de 7.4V (laisser 20% de charge au minimum)

Chacune des deux voies peux fournir 1A.
Avec les composants du shéma les sorties sont 5.11..5.14 volts due aux variations de la valeurs des résistances.

L'idée ici est d'obtenir un faible bruit en sortie. (ou de ne pas avoir des centaines de millivolts de bruit de découpage).
Le bruit obtenu en fonction de différentes valeurs de condensateurs est visualisé ci-dessous.

Cordialement


LM317_Bruit_tests.JPG
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Re: Votre double 5Volts BEC faible bruit. Economique et Fiab

Message non lupar Papi78 » Jeu 17 Sep 2015 11:21

Ah ce fameux LM317T, je l'utilisais déjà pour mes bidouilles dans les 70'S :malin1:
Ce circuit n'a pas grand intérêt s'il ne supporte pas à minima du 3S ...
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Re: Votre double 5Volts BEC faible bruit. Economique et Fiab

Message non lupar MicrorupteurMan » Jeu 17 Sep 2015 12:17

Ici, les composants se trouve dans les magasins d'électronique pour amateurs.


Mais en france, c'est des voleur ! Tu es obliger de passer par de la vpc.
IL existe des régulateur a tension variable a découpage a 2€ tout monter et co.
Je faisait mes circuit imprimé a une epoque, mais maintenant ça revient trop part rapport a ce qu'on trouve sur le marché.
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Re: Votre double 5Volts BEC faible bruit. Economique et Fiab

Message non lupar henrik04 » Jeu 17 Sep 2015 20:06

Papi78 a écrit:Ah ce fameux LM317T, je l'utilisais déjà pour mes bidouilles dans les 70'S :malin1:
Ce circuit n'a pas grand intérêt s'il ne supporte pas à minima du 3S ...


Oui vous avez tout à fait raison. Ce montage est destiné aux installations qui ont deux batteries l’une pour alimenter les ESC et les moteurs, la seconde pour alimenter les deux télémétries, le récepteur, le contrôleur de vol, et les GPS.
Et bien sur sans aucune connexion électrique entre les deux « systèmes ».

Le but ici était de faire facilement un double cinq volts et 10 fois moins de bruit en sortie que le montage « standard » dont vous parliez.

Bien sur il y a beaucoup mieux, mais a moins d’être équipe « surface mount » il est difficile d’utiliser ce type de composants.
Ceux que j’utilise ont 4 uV (micro volts) de bruit maximum en sortie ! Ils acceptent 36 volts en entrée. Ils rejettent 82dB de bruit de leur entrée ! @ 1 ampère seulement 300 millivolts de perte entre l’entrée et la sortie !

Le montage que j'ai décris n’est pas destiné aux installations ou une seule batterie est utilisée, ou le bruit n’a pas d’importance.

Pour une idée de bidouille avancée voici les résultats obtenus avec un LDO moderne que j'utilise: :)
LDO_NOISE_OUT.jpg


LDO_IN_REJECT.jpg


Cordialement
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Re: Votre double 5Volts BEC faible bruit. Economique et Fiab

Message non lupar Papi78 » Jeu 17 Sep 2015 21:43

C'est clair que c'est cool 4 μV, mais même 1000 fois plus, soit 4 mV, n'auront aucune incidence sur un signal numérique de plusieurs volts...
Quand aux capteurs analogiques de nos FC, ils sont en principe alimentés en 3,3V issu d'un régulateur... linéaire ! Youpiiii
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Re: Votre double 5Volts BEC faible bruit. Economique et Fiab

Message non lupar furynick » Jeu 17 Sep 2015 23:19

C'est ce que j'avais déjà dit ... et pire, les seuls composants réellement sensibles au bruit à savoir l'émetteur vidéo, la caméra voire le contrôleur de nacelle sont alimentés en 12V.

Question économie je suis pas convaincu non plus, le LM317 en sortie 1A coute à lui seul 75cts, la schottky à l'unité c'est 43cts ... chez Digikey le panier avec juste les composants nécessaires s'élève à 9,38$ ... ça fait cher le millivolt de bruit en moins qui finalement ne gêne pas grand monde.
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Re: Votre double 5Volts BEC faible bruit. Economique et Fiab

Message non lupar henrik04 » Ven 18 Sep 2015 00:13

Papi78 a écrit:C'est clair que c'est cool 4 μV, mais même 1000 fois plus, soit 4 mV, n'auront aucune incidence sur un signal numérique de plusieurs volts...
Quand aux capteurs analogiques de nos FC, ils sont en principe alimentés en 3,3V issu d'un régulateur... linéaire ! Youpiiii


Je vous l’accorde, quelques millivolts aucun problème.
Surtout que le régulateur linéaire 3.3 Volts de ST (LD1117) utilisé dans le Pixhawk a une réjection de bruit importante. Heureusement !

Mais si on met un oscilloscope sur le module de 3dR (à découpage celui-ci !) lorsqu'il alimente le Pixhawk et la télémétrie on parle de 156 mV !
Si l’utilisateur n’utilise pas d’opto ESC mais des ESC « standards » le bruit conduit de ces ESC est également à ajouter à l’ensemble.
3dr Switching supply 5V to Pixhawk_Low_res.jpg
8|

alim_decoupage_filtre.JPG


Donc si les régulateurs linéaires 3.3volts permettent une souplesse relative au niveau du bruit, point n’est besoin d’en rajouter. :nono:

C'est ce qui m'avait amené à penser (probablement à tort) :/ que certains seraient contents d'avoir une alimentation double linéaire
un peu plus performante au niveau bruit, comparativement aux alimentations à découpages.

Cordialement.
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Modifié en dernier par henrik04 le Ven 18 Sep 2015 07:50, modifié 4 fois.
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Re: Votre double 5Volts BEC faible bruit. Economique et Fiab

Message non lupar henrik04 » Ven 18 Sep 2015 02:21

Lineaire faible bruit TOUT FAIT ! :ghee:

Pour ceux qui veulent "tres simple":

RIEN_A_FAIRE.jpg
::d
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Re: Votre double 5Volts BEC faible bruit. Economique et Fiab

Message non lupar furynick » Ven 18 Sep 2015 06:58

henrik04 a écrit:Si l’utilisateur n’utilise pas d’opto ESC mais des ESC « standards » le bruit conduit de ces ESC est également à ajouter à l’ensemble.
3dr Switching supply 5V to Pixhawk_Low_res.jpg
8|


Il te faudrait jeter un œil aux schémas de la pixhawk, les sorties sont en 3v3 donc aucun bruit en provenance de la source d'alimentation. Pour l'APM je ne me prononcerai pas mais tu sous entendrai que les sorties PWM d'un Atmel seraient aussi "bruitées" que l'alimentation de ce dernier ? Est-ce que tu as la possibilité d'apporter des éléments concrets à cette conclusion qui me semble pour le moins hâtive ?
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Re: Votre double 5Volts BEC faible bruit. Economique et Fiab

Message non lupar Papi78 » Ven 18 Sep 2015 08:45

henrik04 a écrit:Pour ceux qui veulent "tres simple":

Et pour ceux qui veulent du 5V ? :malin1:
Quand tu te sens en situation d'échec, souviens toi que le grand chêne a lui aussi été un gland !
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Re: Votre double 5Volts BEC faible bruit. Economique et Fiab

Message non lupar henrik04 » Ven 18 Sep 2015 08:45

Hmm.. Un ESC qui est standard (pas isolé par un opto coupleur) conduira le bruit important provenant de la commutation de courant d’une manière directe au travers du signal négatif {GND} et d’autre part d’une manière capacitive.
4, 6, ou 8 ESC commutant chacun des dizaines d'ampères à une fréquence différente est un générateur de bruit exceptionnel !

Ce que je disais est qu’avec une source d’alimentation (159 mV bruyante pour commencer) ou le signal négatif est commun à l’ensemble des ESC, du module d’alimentation à découpage l’entrée 5V du FC (qui a le même signal négatif) est couplée automatiquement à cet ensemble de bruits.

Je n’ai pas mentionné quoique ce soit au niveau « sorties » du Pixhawk. ou APM.

Le mixage des bruits, qui ne sont pas constants, ni en fréquence ni en amplitudes ESC + module d’alimentation est élevé.
Il est facile de ramener le niveau de bruit à une valeur qui ne perturbera pas les périphériques tels que GPS, Télémétrie etc..

Mais chacun fait ce qui bon lui semble ! :)

Cordialement
Modifié en dernier par henrik04 le Ven 18 Sep 2015 08:55, modifié 1 fois.
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Re: Votre double 5Volts BEC faible bruit. Economique et Fiab

Message non lupar henrik04 » Ven 18 Sep 2015 08:48

Papi78 a écrit:
henrik04 a écrit:Pour ceux qui veulent "tres simple":

Et pour ceux qui veulent du 5V ? :malin1:


La beauté de ce petit circuit est qu'il est possible de "programmer" en ajoutant ou retirant des liens (point de soudures sur le circuit imprimé)
il est possible d’obtenir toute sorte de voltages. 3.3 5 12.. ;)
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Re: Votre double 5Volts BEC faible bruit. Economique et Fiab

Message non lupar furynick » Ven 18 Sep 2015 09:53

henrik04 a écrit:Hmm.. Un ESC qui est standard (pas isolé par un opto coupleur) conduira le bruit important provenant de la commutation de courant d’une manière directe au travers du signal négatif {GND} et d’autre part d’une manière capacitive.
4, 6, ou 8 ESC commutant chacun des dizaines d'ampères à une fréquence différente est un générateur de bruit exceptionnel !

Ce que je disais est qu’avec une source d’alimentation (159 mV bruyante pour commencer) ou le signal négatif est commun à l’ensemble des ESC, du module d’alimentation à découpage l’entrée 5V du FC (qui a le même signal négatif) est couplée automatiquement à cet ensemble de bruits.

Je n’ai pas mentionné quoique ce soit au niveau « sorties » du Pixhawk. ou APM.

Le mixage des bruits, qui ne sont pas constants, ni en fréquence ni en amplitudes ESC + module d’alimentation est élevé.
Il est facile de ramener le niveau de bruit à une valeur qui ne perturbera pas les périphériques tels que GPS, Télémétrie etc..

Mais chacun fait ce qui bon lui semble ! :)

Cordialement


Ok, là je comprends mieux la démarche, j'avais cru comprendre que le but était de limiter les perturbations pour ne pas parasiter les commandes envoyées aux ESC.
Cependant, à quel niveau le bruit peut avoir un réel impact sur les périphériques tels que GPS, Magnéto externe (qui lui aussi est régulé en 3.3V), télémétrie, etc ?
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Re: Votre double 5Volts BEC faible bruit. Economique et Fiab

Message non lupar henrik04 » Sam 19 Sep 2015 00:55

En réponse a votre question:
Cependant, à quel niveau le bruit peut avoir un réel impact sur les périphériques tels que GPS, Magnéto externe (qui lui aussi est régulé en 3.3V), télémétrie, etc ?

J’ai l’impression que d’une alimentation faible bruit le sujet dérive vers tout autre chose. :cote:
Il n’y a pas de chiffre magique, malheureusement.
Des scientifiques s’évertuent de par le monde depuis des décennies à limiter, comprendre, et cataloguer le bruit.
Je vous invite à lire le pdf joint qui traite du bruit sur les étages d’entrée d’un GPS.
Etage_Entree_GPS.JPG

Comme vous pouvez facilement vous en rendre compte en suivant le schema ci dessus, l’effet du bruit sur la ligne negative {GND} est absolument catastrophique. 8|

Pour pouvoir répondre simplement à votre question j’ai pensé à un petit test pratique.
J’ai pris l’alimentation la plus désastreuse qui trainait ici, acheté pour quelques dollars sur internet (non je ne suis pas déçu ! Cela m’apprendra à vouloir économiser ou c’est inutile). :92:
Alim_Pourrie_Pour_Essais.JPG

Puis j’ai mesuré son bruit en sortie :
Suite dans le message suivant....
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Re: Votre double 5Volts BEC faible bruit. Economique et Fiab

Message non lupar henrik04 » Sam 19 Sep 2015 01:12

Voici le bruit à la sortie:
Magnifique.jpg
:|

Avec 560 millivolts de bruit, le GPS qui avait 17 sats soudainnement n’en trouve plus que 3 !!

La télémétrie qui est pourtant de très bonne qualité, refuse obstinément de connecter le pixhawk lorsque son alimentation contient ce niveau de bruit. :rouge:
RFD900_Shield_with_modem.jpg


Donc avoir un régulateur 3.3 volts linéaire en filtre n'est pas la potion magique du druide ! ::d
3_Volts_Magic.jpg


Le bruit agissant sur les gps:
Noise_LNA_Stanford.pdf


Voila c'est un peu empirique, mais devrai éclairer certains points.
Cordialement.
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