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Projet K2 - Suite -

Rubrique : Techno
Auteur : JLC
Niveau : Tous

Petit rappel : Le projet K2 est un développement d’un spot nano-récifal réalisé à partir de LED Luxeon K2, LED qui ‘sur le papier’ répondent aux critères nécessaires à la réalisation de nos éclairages récifaux. Il ne s’agit pas d’un complément bleu ou crépusculaire mais d’une rampe assurant la totalité de l’éclairage. Ce démonstrateur permettra de vérifier ‘in-situ’ l’utilisation possible de cette technologie. Actuellement, du fait de nos activités professionnelles, nous sommes principalement deux à travailler au développement : Stéphane (alias Coyote sur le forum francenanorecif) et Jean-louis (alias JLC sur le forum francenanorecif) mais le projet est ouvert et chacun peut participer.

Le point sur les étapes franchies : Un module maquette comportant 6 LED K2 sur substrat aluminium a été réalisé par Stéphane. Ce module intègre la régulation de courant définie dans le numéro de septembre de nanoZine. Les résultats sont positifs et Stéphane est passé à l’étape suivante : Définition du dissipateur, intégration mécanique, re-design du circuit imprimé pour accepter une source 24V par groupe de 6 LED et s’attèle actuellement au logiciel de la carte contrôleur (module assurant les diverses transitions lumineuses, la supervision du fonctionnement, réglage de l’heure par radio-pilotage, etc.). Pour ma part je m’occupe du module alimentation, je présente dans cet article la solution ‘PC’, et réalise la partie matérielle de la carte contrôleur. Si tout va bien le (ou les) premier(s) prototype(s) sera(ont) disponible(s) pour Noël.

L’alimentation du spot
Les caractéristiques de l’alimentation ont été listées dans le numéro précédent. La puissance nécessaire pour un spot 24 LED est de 100 W (120 W pour ne pas être ‘au taquet’). Ce n’est pas une petite puissance aussi la partie alimentation représente un poste à ne pas négliger.

Après divers échanges nous avons conclu que le spot pourra être alimenté par deux sources :
  • Une source continue obtenue à partir d’une alimentation standard à la norme Intel 1.3 ATX-PFC PC
  • Une source alternative obtenue par un simple transformateur 220 / 24 V environ (l’alimentation n’ayant pas besoin d’être régulée).
La source alternative sera détaillée lors de la publication du module contrôleur (la partie redressement – filtrage étant implantée sur cette carte).

Modification d’une alimentation ATX – PC pour le spot LED K2
L’alimentation PC n’est, hélas, pas directement utilisable. En effet, pour réduire les pertes dans notre spot, trois LED sont mises en série. Avec la chute de ‘sense’ de la régulation nous avons vu qu’il est optimal d’avoir une source 13 Volts 1A pour chaque groupe de trois LED. La modification consiste simplement à régler la sortie 12V à 13V, les autres caractéristiques de l’alimentation PC étant largement supérieures à notre besoin.

Pourquoi une alimentation PC ?
Ce modèle d’alimentation est extrêmement utilisé et, de ce fait, très peu chère au vu de ses performances intrinsèques.

Le 5Vsb disponible permettra d’alimenter le module de contrôle indépendamment du 13V et du ventilateur du bloc alimentation.

Les autres sorties, et plus particulièrement le 5V, sont disponibles pour d’autres équipements. En effet le 5V (qui va passer à 6V environ après la manip) pourra alimenter les ventilateurs de refroidissement du spot (et oui, il va falloir ventiler le spot... Ca chauffe des LED ultra-puissantes...) mais cela sera fait, avec cette tension 6V, dans un appréciable silence… en utilisant des ventilateurs 12V ou en asservissant les ventilateurs de façon à ne pas faire plus de bruit que nécessaire.

Autre avantage : Une alimentation à découpage type PC a un excellent rendement (entre 80 et 90%) ce qui limite les pertes suplémentaires.

Exemple de forum de discussion à propos des alimentations PC est disponible ICI

Choix de l’alimentation.
Le plus simple est d'utiliser une marque connue pour que chacun puisse disposer du même modèle, le générique (no-name) risquant de ne pas présenter exactement les mêmes caractéristiques. J'ai choisi le modèle AIKUO PH-430(G). Ce n’est pas le moins cher mais pour 25 euro il est particulièrement silencieux. D’autres modèles de la marque ou de concurrents utilisent exactement les mêmes schémas électroniques et sont donc ‘compatibles’ avec la modification proposée. Pour info la documentation AIKUO est ICI

L’alimentation AIKUO dans la série des 430 Watts

Sur l’étiquette d’identification, les caractéristiques et le brochage standard :
  • Fil ORANGE = 3.3 Volts 28 Ampères
  • Fil ROUGE = 5 Volts 31 Ampères
  • Fil JAUNE = 12 Volts 14 Ampères
  • Fil VIOLET = 5 Volts 2 Ampères (permanent)
  • Fil BLEU = -12 Volts 0.8 Ampères
  • Fil BLANC = -5 Volts 0.5 Ampères
  • Fil GRIS = POWER GOOD (les tensions sont OK)
  • Fil NOIR = REFERENCE DES TENSIONS
  • Fil VERT = COMMANDE ON si relié à la REFERENCE DES TENSIONS
Relier le fil VERT à un fil NOIR permet de démarrer l’alimentation. Attention cependant certains modèles ne peuvent pas réguler si leur sortie 5V n’est pas suffisament chargée et il faut mettre une résistance de quelques dizaines d’Ohms pour démarrer correctement (10 Ohms 2 Watts par exemple). L’AIKUO démarre, elle sans, sans problème, bien que la régulation 5V ne soit pas parfaite.

Etiquette d’identification

La manip :
Ouvrir l’alimentation fait perdre la garantie… A vous de voir, mais pour 25 euro… Il suffit de découvrir le sceau Aikuo et de dévisser les quatre vis pour accéder aux circuits imprimés.

Quatre vis à ôter...

L’alimentation ouverte il suffit de repérer le circuit assurant le découpage. Vérifier qu'il s’agit du circuit, largement utilisé, SYSTEM GENERAL SG6105. La datasheet de ce composant, incluant la note d’application (dont l’Aikuo s’inspire disons… beaucoup) est disponible ICI. La modification proposée est validée avec ce composant. Si vous avez un doute écrivez-moi.

Identification du circuit de régulation SG6105

La régulation de tension est faite en comparant les broches IN à une valeur de référence (le SG6105 dispose d’une source de référence interne). Agir sur le niveau de la broche 17 (IN) permet d’ajuster les sorties 5 Volts et 12 Volts simultanément (mais sans perturber le 5 VSB). Si vous vous rapporter page 9 de la datasheet (note d’application 2) le réglage est obtenu en usine en ajustant le potentiomètre VR3 (pour pallier la dispersion des composants). Sur le circuit imprimé de l’Aikuo ce potentiomètre est repéré VR1 (pour nous troubler peut être :-).

Le potentiomètre d’ajustage VR1, CF également le fil vert RM (remote) et gris PG (Power Good)

Attention de fortes tensions sont maintenant accessibles dans l’alimentation soyez très prudent lors de la manipulation suivante. Si vous n’êtes pas sûr de vous, laissez tomber, je le ferai pour vous :-)

Placer vous confortablement, vérifier que tout est en place sans risque de court-circuits. Brancher l’alimentation au secteur 220V et relier le fil vert à un fil noir. Le ventilateur se met en rotation. Appréciez le silence… Prendre un contrôleur universel et placez-le sur un calibre de mesure Volts DC [20VCC]. Faites la mesure du 12V entre un fil noir et un fil jaune sur un connecteur IDE. Tournez le potentiomètre VR1 jusqu'à obtenir une tension de 13 Volts. Attention si vous dépassez le seuil de détection de sur-tension (14 Volts environ) l'alimentation va s'auto-protéger et se couper. Le passage à une tension supérieure à 14V demande la modification de la surveillance d'over-voltage [action sur les broches 3 et 7].

Couper et débrancher. Revisser l’alimentation, c’est fini. La suite au prochain épisode !

Il faudra peut être retoucher le réglage une fois l'alimentation en charge avec le spot, mais c'est une opération que maintenant vous maîtrisez.

Encore une chose : L'alimentation n'est plus utilisable sur un PC sous risque de casse ! Il faut revenir au réglage initial si vous souhaitez la ré-utiliser sur un PC : Re réglage du petentiomètre en ajustant le 12V ET le 5V.

Le connecteur ATX ici le fil VERT à relier au fil NOIR pour démarrer

Le connecteur d'alimentation IDE, le fil JAUNE est le +12V

1 commentaire:

Anonyme a dit…

Petite précision : sur mon alimentation, il m'a fallu, pour démarrer l'alim, relier le fil vert (PW-OK, pin 8) au fil gris (PS-ON, pin 14) que l'on aperçoit derrière le cable blanc sur la photo.

A priori, c'est la norme pour toutes les alimentations ATX. Plus d'infos (en anglais) sur certiguides.com - Testing an ATX Power Supply.

@+