Carte à relais 12 ou 24 volts de puissance

Cette carte permet la commande de moteurs à courant continu ou autres dispositifs de puissance pour des applications robotiques, industrielles, automobiles ou d'électronique embarquée.

Cicuit imprimé avec le relais 12 volts sur son support embrochable

Présentation

Lors de sa conception, cette carte était destinée à la réalisation d'un banc de test industriel du monde de l'automobile.
Les quarante commandes de puissance nécessaires ont été réalisées avec des relais montés sur supports. Le pilotage est effectué par les sorties logiques d'un PC de mesure avec logiciel de type Labview®. Les relais actionnent des moteurs à courant continu utilisés dans les voitures et réalisent aussi la fonction d'isolement galvanique nécessaire entre un équipement informatique et les organes de puissance.

Vous disposez à la fin de cette page, d'un formulaire pour télécharger tout le dossier technique avec les schémas, les images des typons, les fichiers de la CAO (ISIS et ARES) et les fichiers gerber.

Autres applications possibles

  • Inverseur de courant : en utilisant un relai à contact N.O.-N.C. (5 broches),
  • commande de : feux antibrouillard, phares supplémentaires, projecteur 12 volts, sirène, klaxon,
  • commande pour moteurs de robot : tondeuse robotisée, robot R2D2, robot d'exploration.

Schéma électrique

Le schéma de la carte est très simple et appel peu de commentaires.

Schéma électrique de la carte

Schéma électrique de la carte, commande et puissance.

Le relai

Vue en détail des bornes du relai

Détail des bornes du relai.

La qualité du relai(*) est à choisir en fonction de l'application finale. Le pouvoir de coupure des contacts (en ampères), les temps de monté ou descente des contacts (en milliseconde), le nombre de manoeuvres et la température d'utilisation (°C) sont des paramètres influent directement sur la durée de vie du relai (bobine, mécanique et contacts). Les bornes du relai sont du type « cosse faston 6,35 » mâle.

Le relai utilisé est de forme C et repéré par cinq bornes. La bobine possède les numéros 85 (+) et 86 et les contacts 30 (commun), 87 (NO) et 87a (NC). Voir le brochage et repérage des bornes sur l'illustration suivante.

Repérage et numérotation des bornes du relai

Repérage et numérotation des bornes du relai.

La réforme orthographique de 1990 a proposé de revenir à la graphie relai (sur le modèle de délai), mais celle-ci ne s'est pas imposée et relais reste malgré tout le plus courant.

Le support du relai

Il peut être livré séparément de ces cosses. Il faudra alors introduire les « cosses faston 6,35 » (modèle à souder sur CI) dans les fentes prévues avant de souder l'ensemble sur le circuit.

Vue du support du relai

Le support à souder du relais.

Dispositifs de protection

Une diode de roue libre est câblée aux bornes de la bobine (donc attention à la polarisation du câblage). Elle agit comme « absorbeur d'énergie » lors de la dés-alimentation de la bobine, ce qui évite de propager une surtension sur le composant qui pilote le relai (transistor ou contact sec) et limite aussi l'émission de transitoires sur le câble qui relie la sortie logique du PC de mesure vers la carte à relai. Par précaution, il est aussi recommandé de protéger les transistors de sortie de la carte logique du PC. Il faut se renseigner sur l'équipement auprès du constructeur ou de la notice fournie.

Le contact du relai pilotant une charge inductive pourra aussi être protégé par un composant. Si c'est une diode il faudra qu'elle puisse véhiculer le même courant nominal du moteur (ou de la charge d'une façon générale). Un varistor ou un circuit RC (100 ohms + 0,1 micro-farad par exemple) peuvent convenir dans certains cas.

Le moteur doit aussi être protégé des sur-intensités avec un fusible à insérer dans le circuit de puissance (ce qui protégera aussi le contact du relai).

Fabrication de la carte

Il faudra bien respecter le sens d'implantation des diodes et des connecteurs à cages. Soudez les composants dans l'ordre suivant :

  • La diode D1,
  • la diode D2,
  • les borniers J1 et J2,
  • le support du relai.

Le circuit imprimé

L'épaisseur recommandée des pistes en cuivre est de 70 à 105 µm avec une largeur de piste de 2,5 mm minimum pour un courant de 20 ampères. Un étamage suplémentaire des pistes de cuivre peut être nécessaire dans le cas de courants plus importants. Un vernis épargne coté soudures est préférable. Le circuit imprimé est doté de quatre trous de fixation et peut être fixé en position horizontale ou verticale.

Circuit imprimé verni et câblé avec ses composants

La carte imprimée avec ses composants soudés.

Nomenclature du matériel

Liste des composants électroniques
DésignationQuantitéRepèreValeur
Total
composants
7  
Diodes1D11N4005
 1D2MRF751 (*)
Relai (inverseur)1RL112 V ou 24 V, forme C
Support relai1RL15 broches, forme C, version PCB, plus les 5 cosses
Borniers1J14 points, pas de 5 mm
 1J25 points, pas de 5 mm, à cages en cuivre
Circuit imprimé1CI REL2470 à 105 μm, FR4 simple face, vernis face soudure, 40 par 60 mm

Routage et implantation

Le routage est très simple. Un plan de masse a été prévu côté commande.

Vues du typon et du routage du circuit imprémé de la carte à relais

Typon et routage du circuit imprimé.

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