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PROJET DE FIN D’ETUDES Etude et améliorations de fonctions sur le module électronique des contacteurs de puissance HPC et TCU. - Réalisation d’un circuit de limitation de tension certifié ATEX « ia ». - Etude et réalisation d’une fonction de déclenchement sur défauts à la Terre (ESA) pour moteur avec variateur de vitesse. Autres mini-projets - Etude et réalisation d’un voyant « présence tension triphasée » haute tension. - Développement d’une interface de programmation USB autoalimentée. Etudiante : Cyrielle WOELFFEL Promotion : Génie Electrique option Système 2011 Période du PFE : du 14 février au 1 er juillet 2011 Entreprise : SAIT Mining SAS 10 rue du Zornhoff B.P. 60030 67701 SAVERNE Cedex Tuteur entreprise : Christophe JOSEPH Tuteur école : Bernard KEITH

PROJET DE FIN D’ETUDES - Catalogue des …eprints2.insa-strasbourg.fr/1021/2/GE5S-2011-WOELFFEL-annexes.pdf · Liste des annexes ANNEXE 1 Synoptique ... Schéma d’implantation

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  • PROJET DE FIN DETUDES

    Etude et amliorations de fonctions sur le module lectronique des contacteurs de puissance HPC et TCU.

    - Ralisation dun circuit de limitation de tension certifi ATEX ia . - Etude et ralisation dune fonction de dclenchement sur dfauts la Terre (ESA) pour moteur avec

    variateur de vitesse.

    Autres mini-projets - Etude et ralisation dun voyant prsence tension triphase haute tension. - Dveloppement dune interface de programmation USB autoalimente.

    Etudiante : Cyrielle WOELFFEL

    Promotion : Gnie Electrique option Systme 2011

    Priode du PFE : du 14 fvrier au 1er

    juillet 2011

    Entreprise : SAIT Mining SAS 10 rue du Zornhoff B.P. 60030 67701 SAVERNE Cedex

    Tuteur entreprise : Christophe JOSEPH

    Tuteur cole : Bernard KEITH

  • Power engineering

    Cyrielle WOELFFEL GE5S PFE 2011 Annexes

    Liste des annexes ANNEXE 1 Synoptique gnral de larchitecture du contacteur HPC 450 V5. ANNEXE 2 Carnet de bord. ANNEXE 3 Schma lectronique du limiteur de tension (carte distribution MPE-2D-V5 page 7). ANNEXE 4 Fonction ESA version 5 actuelle Schma lectronique SE100010H (MPE-1-V5 carte distribution extrait : page 4 sur 6). ANNEXE 5 Annotations apportes aux schmas version 5 pour le premier prototype de la nouvelle fonction ESA. ANNEXE 6 Nouvelle fonction ESA (carte additionnelle CI1045)

    Schma lectronique SE104510 ; Schma dimplantation EC104510.

    ANNEXE 7 Schma (lectrique/mcanique) du voyant VL31-d actuel certifi. ANNEXE 8 Voyant prsence tension triphase - Premiers essais. ANNEXE 9 Interface de programmation USB autoalimente Premier prototype. ANNEXE 10 Interface de programmation USB autoalimente (CI1044)

    Schma lectronique SE104410 ; Schma dimplantation EC104410 ; Nomenclature NO104410.

  • Power engineering

    Cyrielle WOELFFEL GE5S PFE 2011 Annexe 1/10

    Synoptique gnral de larchitecture du contacteur HPC 450 V5.

  • PTC

    PT100

    ESP

    ESA

    Module

    HT

    Pilote Arrt durgence

    I/OPort ADC 1PWMTIMER

    ADC 0 I/O PortI/O Port

    Mesure de

    temprature

    interne

    Afficheur

    Module

    relais

    Alimentation

    i 12 V

    Mesure de courant

    (court-circuit et

    surcharge)

    12

    Vi

    Tx

    Rx

    0Vi

    12.6V

    36V

    Relais scurit

    Commande

    ampoule

    320V

    1000V

    3300V

    Txd

    Rxd

    C

    12.6V

    Fus

    Temp A

    Temp B

    Synoptique gnral du contacteur HPC 450 V5

  • Power engineering

    Cyrielle WOELFFEL GE5S PFE 2011 Annexe 2/10

    Carnet de bord.

  • PFE Projet de Fin dEtudes

    10 rue du Zornhoff 24 Boulevard de la Victoire 67700 SAVERNE 67000 STRASBOURG

    03 88 71 63 00 03 88 14 47 00

    www.becker-mining.com www.insa-strasbourg.fr

    CARNET DE BORD

    Priode : du 14.02.2011 au 01.07.2011 (20 semaines)

    Sujet de PFE :

    Etude et amliorations de fonctions sur le module lectronique des contacteurs de puissance HPC et TCU. - Ralisation dun circuit de limitation de tension certifi ATEX ia . - Etude et ralisation dune fonction de dclenchement sur dfauts la Terre (ESA) pour

    moteur avec variateur de vitesse. Autres mini-projets - Etude et ralisation dun voyant prsence tension triphase . - Dveloppement dune interface de programmation USB autoalimente.

    Tuteur Entreprise : Christophe JOSEPH Tuteur Ecole : Bernard KEITH Professeur de classe : Bertrand BOYER

    Cyrielle WOELFFEL Etudiante Gnie Electrique 5e anne option Systme

    Anne scolaire : 2010/2011

    Ce carnet de bord est un outil essentiel pour mener bien mon PFE. Cest un outil de travail personnel dans lequel je note chaque sance de travail ce que jai fait, les rfrences bibliographiques trouves, les personnes sollicites, les questions que je me pose, les tches que jai faire Il sert de pense-bte, dagenda, de carnets dadresses, de bibliographie, de suivi du travail

    PFE 2011 (du 14.02 au 01.07) - Cyrielle WOELFFEL GE5 S

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    DATE TRAVAIL REALISE

    03.02.2011 Avant le commencement de mon stage, participation au sminaire (workshop) FREESCALE TechDay Molsheim. Dcouverte dune nouvelle gamme de microcontrleurs Kinetis base sur du cur

    Cortex M4 ARM.

    14.02.2011 Dbut du PFE. Visite de lentreprise, prsentation du sujet, de la problmatique et du contexte du stage Lecture de documentation diverse.

    15 & 16.02.2011

    Premire prise de contact avec mon tuteur Ecole M. Bernard KEITH (par mail). Etude du contacteur HPC V5* :

    Lecture de la notice dutilisation. Etude du dossier de scurit. Etude des schmas lectroniques de la MPE-1-V5* (carte CPU + carte distribution).

    17.02.2011 Suite de ltude. Runion du service Etude et Dveloppement.

    - Compte-rendu des rsultats de la runion Lenkungskreis ENDIS* nouveaux produits ENDIS du 3 fvrier Friedrichsthal (sige social).

    - Nouvelle organisation du rseau informatique. - Divers. - Apro pour fter les 1 000 000 de commutations du nouveau contacteur HVC*.

    Dbut dun mini-projet auxiliaire : trouver une solution afin de dporter la lumire dun voyant VL31-d ( prsence tension ) triphas 3.3kV sur la porte dun coffret. Le voyant a pour rle dindiquer une bonne alimentation des phases. Etude des diffrents guides de lumire et fibres optiques disponibles. Commande dune bobine de fibre optique de cur 2mm (fabricant Thoray rfrence RS 3758055).

    18.02.2011 Prise de contact pour la commande du catalogue Miniconnec (connectique pour circuits imprims) de la socit Phoenix Contact. Essai avec un morceau de fibre optique de cur 1mm (disponible au magasin) directement sur un non. Pas trs concluant.

    21 & 22.02.2011

    Cration dune petite pice se fixant sur le voyant et permettant de guider les fibres optiques directement en face des 3 nons. Mise en place dun petit guide de lumire au bout des fibres. Essai sous 3.3kV. Solution peu concluante (pas de lumire visible au bout des fibres optiques). Prise de photos et rdaction dun rapport dessai. Remarque : Le voyant VL31-d est certifi ATEX. Il faudra sans doute trouver une autre solution, savoir utiliser des leds bidirectionnelles (car alimentes en alternatif) et basse consommation (car faible consommation du non : 300 A).

    23 au 25.02.2011

    Cration de la procdure dtalonnage des MPE-6* (HVC*) en franais et anglais : description du paramtrage de llectronique ; menu Electricien , Utilisateur , Ingnieur , Administrateur , Usine - Etalonnage

    28.02.2011 Dbut dun autre mini-projet auxiliaire : tude et validation dun circuit limiteur de tension ATEX.

  • PFE 2011 (du 14.02 au 01.07) - Cyrielle WOELFFEL GE5 S

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    Etude du schma lectronique et 1er essai avec des composants disponibles : validation du principe.

    01.03.2011 Dplacement Nuremberg (Allemagne) au salon Embedded World 2011.

    02 au 04.03.2011

    Envoi du fichier n1 (fiche de renseignements) au professeur de classe M. Bertrand BOYER. Calcul de puissance et choix des composants CMS (botiers adquats) : commande chez Farnell et RS. Cration dun prototype sur circuit imprim. Ajout dune boucle dhystrsis transistors denviron 1V (exigence ATEX) ; les AOPs ne sont pas autoriss dans le cadre dune limitation ia . Problme de soudure de certains composants CMS. Cela a ncessit du temps pour le dbuggage sur circuit imprim Rdaction dun paragraphe du compte-rendu technique du TCU-2D-V5* disponible sur le rseau en interne ladresse suivante : r&d\_Produits\TCU(-R) avec MPE-2D Version5\Conception\Descriptions_techniques\CR Etude TCU V5_P1.doc .

    07 au 09.03.2011

    Dcouverte de lerreur sur le prototype et validation du principe de la boucle dhystrsis transistors. Divers essais avec diffrents composants et relevs des seuils dhystrsis. Essai sous tuve 85C et relevs des seuils. Validation du schma circuit limiteur de tension avec hystrsis transistors, dernires modifications et rdaction dun rapport dessai afin de faire valider le circuit par M. Lassauge (spcialiste ATEX en interne) puis par lorganisme de certification INERIS.

    10 & 11.03.2011

    Suite du mini-projet sur les fibres optiques. Essai avec la fibre optique de cur 2mm et une led jaune 3mm (rfrence fabricant L03R3000G1EP4 rfrence RS 228-4991) essai concluant, mais consommation de la led denviron 6mA. Commande de leds blanches basse consommation et avec une intensit lumineuse suprieure 10mcd 0.5mA.

    14.03.2011 Envoi du carnet de bord (document qui retrace mon activit journalire durant le PFE) mon tuteur Ecole M. KEITH. Suite du mini-projet sur les fibres optiques. Essai avec la fibre optique de 2mm et une led blanche 3mm NSPW315DS (Nichia) de rfrence RS 713-3949. Intensit lumineuse thorique de la led : 20mA, Iv=3.4cd. Essai trs concluant : dbut dclairement au bout de la fibre optique partir de iLED=50A. Trs bon clairement iLED=0.5mA. Cette solution faible consommation pourra donc tre retenue. Il sagit cependant dune led unidirectionnelle, mais pour dpolariser la led, un CI DF08 (pont de Graetz) est envisageable.

    15.03.2011 Suite de la rdaction du rapport dessai Voyant VL31-d (prsence tension). Rangement et classement de divers composants dans de petits botiers de rangement (diodes Zeners, diodes Transil, transistors, rsistances).

    16 & 17.03.2011

    Suite de ltude et des essais sur le circuit Limiteur de tension transistors avec hystrsis . Modification de certains composants. Essais supplmentaires 20C, 25C, 85C et relevs des seuils dhystrsis. Essai en charge (i=1.7A) et mesure de la temprature du transistor MOS IRF5210 avec une sonde de temprature et un thermocouple (type J). Au moment de la rgulation (passage de Vin=12.6V Vin=60V), un pic de tension en sortie (d la commutation du transistor MOS) est observ. Afin dcrter cette valeur 18V (au dessus des seuils dhystrsis), une diode Transil SM6T18VA a t ajoute.

    PFE 2011 (du 14.02 au 01.07) - Cyrielle WOELFFEL GE5 S

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    18.03.2011 Le pic de tension peut provenir du contact du relais (lors de la commutation 16.6V 60V). Cration dune maquette de test T022 : Module transistor - Commande opto . Ce

    module joue le rle dun relais. Il est compos dun opto-mos qui commande un transistor MOS canal N en sortie. Rdaction dun mini-rapport disponible sur le rseau informatique interne (dossier Banc de test ).

    21 & 22.03.2011

    Suite des essais et re-validation du schma par le responsable en interne de la directive ATEX. Rdaction dun paragraphe dans le Compte-Rendu dEtudes TCU V5 . Rdaction du rapport dessai RE-032-0128-Essai limitation 60V_12.6V_En cours.doc (document qui sera transmis lorganisme de certification INERIS).

    23.03.2011 Etude de la fonction ESA* pour moteur avec variateur de vitesse (Inverter earth fault detection AC&DC). Le but est de remplacer la fonction ESA actuelle par une nouvelle fonction capable de dtecter les dfauts en amont et aval (au niveau du pont et au niveau de lenroulement) dun variateur de vitesse. Dbut de quelques essais sur circuit imprim CMS : essai dun montage base dAOPs LMC6484 et AD8551.

    24.03.2011 Choix et commande du fusible Schurter OMF125 (63mA, Vdrop=2550mV) RS : 344-5119. Etude de lalimentation capacits commutes MAX828EUK : dimensionnement des 2 condensateurs.

    25.03.2011 Montage Limiteur de tension : relev de mesures lorsque le montage rgule. Mise en place dune rsistance de 10 en sortie et relevs de Vin, Vout et VDS on (jusqu Vin=60V). Modification du rapport dessai.

    28.03.2011 Test du fusible Schurter OMF125 63mA : ajout dune charge (bote dcades) au montage qui permettent de dbiter 50mA. Relev de la chute de tension aux bornes du fusible (Voltage drop). Dbut de rdaction du rapport dessai RE-032-0133-Fonction ESA pour variateur (Inverter earth fault detection AC&DC)_en cours .

    29.03.2011 Rangement et tri de nombreux composants CMS de diffrentes puissances : transistors, diodes Zener, Transil, LEDs, diodes Recherche de caractristiques techniques connaissant les rfrences fabricants des composants.

    30.03.2011 Formation interne Les produits de la gamme ENDIS et leurs caractristiques : KE 1002, KE 1004, KE 1006, les transformateurs, les cellules HT, les chssis Commande de certains composants et suite des essais pour la fonction ESA. Envoi du carnet de bord M. KEITH.

    31.03.2011 &

    01.04.2011

    Entretien tlphonique avec mon tuteur Ecole M. Bernard KEITH. Essai sur CI CMS de la fonction ESA. R1=1M. R2=R3=R4=150k (3 rsistances en parallle). Principe : signal 50V/50V, 50Hz en entre mis en forme en signal 2.5/2.5V (par un pont diviseur) LMC6484 (adaptation dimpdance) AD8551 (offset de 2.5V et gain de 1), on obtient un signal 0/5V interprtable par le microcontrleur de la carte CPU.

    04.04.2011 Essai sur le montage limiteur de tension : mettre en place une rsistance variable (de puissance) en sortie du montage et faire dbiter 1.7*In (In = calibre du fusible = 1A ici). Mesurer VDS, le courant qui passe dans le MOS IRF5210 ainsi que sa temprature (thermocouple type J soud directement sur la cuillre du MOS).

  • PFE 2011 (du 14.02 au 01.07) - Cyrielle WOELFFEL GE5 S

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    Rajout des relevs de mesures dans le rapport dessai RE-032-0128-Essai limitation 60V_12.6V_En cours.doc . Remarque : Au dpart, les valeurs releves ntaient pas exactes (mise en place de 4 multimtres dans le circuit). Jai donc d modifier lemplacement des appareils de mesure dans le montage (branchement aval lentre du montage et branchement amont en sortie) et ainsi refaire les mesures.

    05 & 06.04.2011

    Suite des essais pour la fonction ESA. Ajout des diodes Transils bidirectionnelles SM6T6V8CA (Vishay marking code : KE7) lentre du montage la tension lentre de lAOP LMC6484 chute 1.9V/1.9V. Il y a donc un courant de fuite dans les diodes Transils. Ces diodes Transils sont cependant indispensables car elles permettent de protger lentre de lAOP ltage 1. Daprs la datasheet des diodes Transils : pour VRM=5.8V, on a un courant de fuite IRM de 1mA. On mesure dans le montage un courant de fuite de 0.4A, ceci explique la chute de tension de 0.5V du signal lentre du LMC6484. Il faut donc trouver une solution pour palier ce courant de fuite.

    07 & 08.04.2011

    Prise de diffrents relevs loscilloscope. Essai avec des diodes Transils bidirectionnelles SM15T15VCA (ST marking code : BDX) : le courant de fuite dans les Transils est ngligeable ; le signal en entre nest pas perturb. En effet, la datasheet indique : pour VRM=12.8V, IRM=1A (courant de fuite 1000 fois infrieur au courant de fuite pour les diodes Transil 6.8V). Il faudra cependant vrifier le fonctionnement du montage sous 90C ; en effet, le courant de fuite augmente avec la temprature (datasheet : ifuite 85C = 30*ifuite 25C). Dbut de rdaction du rapport dessai sur lESA : RE-032-0133-Fonction ESA pour variateur (Inverter earth fault detection AC&DC)_en cours.doc .

    11 & 12.04.2011

    La sortie de la fonction ESA attaque une entre du microcontrleur. Dans les versions prcdentes, afin de tester la chane ESA, un signal crneau damplitude 12V et de frquence 10kHz est inject et on obtient un signal de sortie denviron 600mV crte-crte qui est analys par le microcontrleur. Afin de tester notre nouveau montage ESA, on injecte le signal crneau 12V - 10kHz issu de la carte distribution version 5 du HPC et on visualise la sortie. On constate que la tension de sortie est plus faible que le bruit du signal Il faut donc modifier le schma (ajout dun gain) Commande dun CI pont de Graetz CMS, de rfrence HD10 et de code commande RS 701-0357 (0.8A VRMS=700V VRRM=1000V) pour les essais sur le voyant prsence tension.

    13.04.2011 Suite du projet sur le voyant prsence tension leds. Divers essais et choix du pont diviseur pour les 3 versions, savoir 1140V, 3.3kV, 6.6kV. Calcul des courants dans chaque branche du circuit et tude comparative avec le voyant non actuel. Ralisation dune petite maquette dessai sur CI trous : rsistance de 180k lentre du pont de Graetz HD10 ; rsistance de 100k en srie avec la led Nichia NSPW315DS en sortie du pont. Envoi du premier compte-rendu retraant les 7 premires semaines de stage M. KEITH (concerne la priode du 14.02.2011 au 01.04.2011).

    14 & 15.04.2011

    Mise en place dune rsistance haute tension (entoure dune gaine en silicone) en amont du pont de diodes : 3M pour lessai sous 1140V et 8M pour lessai sous 3.3kV. Essais raliss sous 1000V et 3.3kV. Relevs de certaines mesures : essai concluant. Mise jour du rapport dessai sur le nouveau voyant prsence tension leds. Ralisation dun prototype simulant le futur voyant (dimension du CI identique lancien voyant contraintes de placement).

    PFE 2011 (du 14.02 au 01.07) - Cyrielle WOELFFEL GE5 S

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    Il faut trouver une solution pour fixer les fibres optiques sur les leds. Une entretoise a t choisie : perage de 3mm (pour se fixer sur la led) et perage de 2mm (pour guider les fibres optiques). Commande dun condensateur de mise la Terre 2.2nF, 3150VDC (Murata DEBE33F2227N3A) de code commande RS 721-5050.

    18.04.2011 Commande de composants chez Radiospares : - BSS113 : RS 671-0321. - Connecteur SUB-D 9 points femelle souder sur fils : RS 117-4310. - Led Nichia NSPW315DS : RS : 713-3949.

    Rangement de certains composants dans des botes et cration dtiquettes. Dbut dun autre mini-projet auxiliaire pour la validation dun prototype Delay Time Modul (module de temporisation) pour module haute tension (contacteur HVC*). La fonction principale du circuit est de retarder larrive de la tension 45V de 0.2s. Recherche des diffrents composants en magasin et dduction des composants de lOF (Ordre de Fabrication). Il sagit de monter les composants sur un CI et de raliser le test unitaire dun produit (ralisation dun modle et validation avant le montage des 25 CI par la production).

    19.04.2011 Commande de connecteurs/borniers du fabricant Phoenix Contact : - Connecteur MC 1.5/3-ST-3.5 (RS : 1840379) - Connecteur MC 1.5/4-ST-3.81 (RS 2204670)

    Ralisation dune interface USB / RS485. Rdaction dun descriptif du cblage (avec prise de photos) disponible dans le rpertoire du rseau en interne Banc test ( T024 Interface USB RS 485.doc ).

    20.04.2011 Etude et choix de rsistances haute tension (trs faible effet selfique) pour les essais sur le futur voyant leds prsence tension (non disponible chez Farnell ni RS). Demande de prix chez le distributeur Euromip pour les rsistances Caddock Type MS Power Film Resistors suivantes :

    - MS244 3M (tension max : 2000V) : pour le voyant 1140V - MS310 8M (tension max : 4500V) : pour le voyant 3300V

    Fin du montage des composants sur le CI1040 Delay Time Modul et raccordement sur un module haute tension. Intgration du CI dans le contacteur haute tension HVC et essai sous 6.6kV essai concluant : plus de reset de lafficheur au dmarrage. Le module est donc valid et le montage des 25 CI peut donc tre ralis par la production.

    21.04.2011 Dmontage dun contacteur HPC 1kV version 5 ; dmontage de la carte distribution afin de mettre en place la nouvelle fonction ESA et ainsi pouvoir raliser des essais rels Dessoudage de certains composants sur la carte actuelle avec soin (cette carte devra tre rutilisable) : difficult pour dessouder les condensateurs haute tension car prsence de vernis et de colle Araldite Envoi du carnet de bord M. KEITH. Envoi du fichier n2 (fiche de renseignements) au professeur de classe M. Bertrand BOYER.

    26 & 27.04.2011

    Commande de connecteurs MOLEX : - Embase en ligne 2 voies 43645-0200 Farnell : 3076015 - Embase en ligne 3 voies 43645-0300 Farnell : 3076027

    Rajout dun montage inverseur transistor sur la carte dessai ESA. Etude du schma dimplantation de la fonction ESA sur la carte distribution existante. Le but

  • PFE 2011 (du 14.02 au 01.07) - Cyrielle WOELFFEL GE5 S

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    est dinsrer la nouvelle carte dessai sur la carte distribution actuel (cest--dire en utilisant le routage existant) afin de raliser les essais rels, contacteur mont. Runion dinformation en interne avec Alain Kieffer, responsable CEM (compatibilit lectromagntique) : explication de la directive CEM actuelle 2004/108/CE ainsi que des normes EN 61000-6-1 (EN 61000-6-2, EN 61000-63 et EN 61000-6-1-4). Explications diverses sur la procdure dvaluation de la conformit, le marquage CE

    28 & 29.04.2011

    Mini travail auxiliaire : lafficheur graphique DIS-GRACO possde un connecteur de programmation qui, une fois lensemble mont sur le coffret est difficilement accessible par les techniciens pour la programmation dune version plus rcente. Il sagit de raliser une interface facilement dbrochable et embrochable. Commande de connecteurs Phoenix 10 points MCVR 1.5/10-ST-3.5 rf. : 1863233 (code commande Farnell : 5089130). Mini-projet auxiliaire (dans lattente de certains composants pour la fonction ESA) : cration dune interface de programmation RJ45-COMPOD-USB dans un petit botier. Ce botier devra galement fournir une alimentation 5.6V (HPC/HVC) et 5.9V (IMTU et DIS-GRACO) partir du 5V de lUSB. Problme de placement de la carte dessai ESA sur la carte distribution actuelle : choix de dporter la carte dans un botier externe qui sera insr dans la carcasse du contacteur pour les essais rels afin de valider la nouvelle fonction. Lors du redesign de la carte distribution, cette fonction pourra sans doute tre route directement sur la carte.

    02 & 03.04.2011

    Quelques modifications sur la carte dessai ESA sont apportes et divers essais sont raliss (mesures loscilloscope). Montage de deux Delay Time Modul sur deux modules haute tension. Aide la correction du rapport de fin dtudes dun apprenti en formation dingnieurs ITII (Institut des Techniques dIngnieur de lIndustrie dAlsace) en partenariat avec lENSPS (Ecole Nationale Suprieure de Physique de Strasbourg) M. Jrme Hiebel.

    04.05.2011 Aide au cblage dun contacteur HPC pour des essais de vibration qui auront lieu la semaine prochaine Mannheim ; ralisation dun cordon blind de communication entre le HPC et lafficheur.

    05 & 06.05.2011

    Suite des essais sur le CI CMS de la fonction ESA. Dcouverte dun problme avec les premires versions du schma : tension de sortie crte sur le bas de la sinusode. Ceci est sans doute d la tension dalimentation de lAOP du 2e tage (0/5V) mise en place dun MAX828 afin que la tension dalimentation de lAOP soit symtrique (-5V/5V ; dual supply). On observe une amlioration, cependant une saturation de lAOP est prsente lors de lessai avec un gain de 30 ( partir dune tension dentre de 1.8V). Afin de trouver lerreur et de vrifier le bon fonctionnement de lAOP AD623AR, on travaille directement sur la carte CPU o cet AOP est prsent. En effet sur la carte CPU, cet AOP tait utilis en diffrentiel, ce qui nest pas le cas dans notre montage ESA. Une solution na toujours pas t trouve, il faudra peut-tre revenir au montage type soustracteur pour rgler le problme de la saturation du 2e tage. A suivre

    09 au 11.05.2011

    Mon tuteur tant en dplacement du lundi 9 mai au mercredi 11 mai (essai de vibration Mannheim), je ralise quelques tches complmentaires. 1) Ralisation dune interface de programmation DIS-GRACO TRANSWITCH. La problmatique est la difficult daccs au connecteur de programmation Phoenix 10 points lorsque les afficheurs sont dj monts sur le Transwitch. Il sagit de raliser une interface de programmation pour lafficheur graphique DIS-GRACO

    PFE 2011 (du 14.02 au 01.07) - Cyrielle WOELFFEL GE5 S

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    mont sur Transwitch : - Ralisation de 3 interfaces de programmation (recherche de la meilleure solution) :

    ralisation de 3 mini-pieds de biche et de pices en rsine (Delrin) afin de raliser une sorte de rallonge pour la saisie de linterface de programmation RJ45/connecteur Phoenix 10 points (sortie 90).

    - Rdaction de la documentation de montage (plan et cblage) sur le rseau interne SAIT : fichier T026 Interface de programmation DIS-GRACO TRANSWITCH dans le dossier Banc test .

    2) Modification de 2 transformateurs (tension primaire : 1kV et 3.3kV ; tensions secondaires

    identiques pour les 2 transfos : 36V 45VA et 320V 5VA) pour des essais pour la future mesure de puissance (ajout de diviseurs de tension).

    - Mise en place de 2 rsistances de 50M et de 6 rsistances de 91k (pour le transfo 1000V) ; 6 rsistances de 27k (pour le transfo 3300V).

    - Cblage de lensemble. - Mise en place de points de colle silicone pour faire tenir les composants. - Ralisation dune dcoupe de plaque MIOFLEX 3mm plus grande que la taille du

    transfo et rajout de 4 trous de fixation (dcoupe avec emporte-pice). Des essais ont t raliss sur ces transfos par un lectronicien du service en interne ; les conclusions suivantes ont t faites : - Il ny a pas de dformation du signal avec ou sans charge sur le secondaire. - La recopie du signal du primaire sur le secondaire nest pas altre. - Il faut faire attention au reprage des fils pour ne pas dphaser les signaux (cela pourra

    tre important en fonction des mesures de puissance quon voudra faire). 3) Mise jour des ST (Spcifications Techniques) : ST5299, ST5379, ST5378, ST5377,

    ST5374.

    12 & 13.05.2011

    Etude dun nouveau programmateur autoaliment USB COMPOD RJ45 : - Etude du brochage de linterface COMPOD existante (correspondance du connecteur

    SUB-D9 au connecteur HE10 10 points). - Etude du brochage du cble USB-RS232 (interface FTDI). - Etude et ralisation du cblage de linterface FTDI (USB-RS232) avec le COMPOD et

    la carte dalimentation. - Etude du schma de lalimentation avec un rgulateur LT1305 pour un courant de

    250mA sous 5.6V et 5.9V ; choix des commutateurs ; dimensionnement des composants voir tableau Excel T025 Calculs LT1305 pour le calcul des valeurs min et max des rsistances R1 et R2 en fonction des tolrances. Etude de lapplication typique de la datasheet du LT1305.

    Prise de contact par mail avec mon tuteur Ecole M. Keith afin de convenir dun rendez-vous pour une visite dans lentreprise Rendez-vous fix pour le 20 mai 2011 9h30 la SAIT.

    16 au 18.05.2011

    Suite de la fonction ESA, modification du montage : - modification des rsistances de gain RG Vout=(1+100k/RG)*Vin :

    RG = 47.5k (fonctionnement normal) : gain de 3.13. RG = 1k // 47k 1k (pour le test ESA) : gain de 101.

    - modification des 3 rsistances de pied lentre du montage ESA : R2=R3=R4=75k.

    Problme rencontr : Le signal en sortie du montage se retrouve bruit ; cependant les niveaux de tension observs loscilloscope sont corrects. En mettant un signal dentre nul, on observe un signal de 2.5V en sortie du montage mais fortement bruit. La vrification des diffrentes alimentations du montage tant concluante, il a fallu isoler chaque tage et observer les divers signaux sur les points cls. Les composants problmatiques ont t isols, il sagit des diodes Transils P6SMB6V8CA D6, D7 et D8. Nous pensons que les capacits parasites des diodes Transils perturbent le bon fonctionnement de lamplificateur diffrentiel AD623AR diffrents essais sur plaquette ont t raliss et lamplitude ainsi que la frquence du bruit ont t relevs :

  • PFE 2011 (du 14.02 au 01.07) - Cyrielle WOELFFEL GE5 S

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    - R13 court-circuite : bruit = 295mV et fbruit = 420.17kHz - R13 court-circuite et ajout dune capacit de 10nF aux bornes des pins 2 et 3 de lAOP

    AD623AR : bruit = 850mV et fbruit = 193.80kHz - Avec R13=100k : bruit = 400mV et fbruit = 361.01kHz - R13 court-circuite et ajout dune capacit de 47nF aux bornes des pins 2 et 3 de lAOP

    AD623AR : disparition du bruit sur le signal de sortie, mais partir dune tension de 200mV peak-to-peak, on constate que le signal de sortie est bruit (cela correspond galement au moment o le relais du GBF commute)

    Aprs de nombreux essais, le schma fonctionne correctement. Ci aprs, voici les dernires modifications : - Ajout dune rsistance de 1k en sortie du 1er tage (LMC6482) - R13=47.5k

    Suite de la rdaction du rapport dessai E-032-0133-Fonction ESA pour variateur (Inverter earth fault detection AC&DC)_en cours.doc . Dessin du schma dfinitif de la fonction ESA sous WORD. Remarque : La self triphase de rfrence ST2137 fabrique par la socit Schmelzer a t commande courant avril (en passant par le service Achat). La livraison tait prvue pour le 12.05.2011 mais a t reporte au 26 mai (rfrence de la commande : 75044)

    19.05.2011 Modification des notices anglaises et allemandes du HVC (ajout de renvois automatiques). Mini-projet auxiliaire sur un module contacteur haute tension HVC. Prparation du montage pour lessai en temprature du HVC : - enlvement du transformateur existant et mise en place dun transformateur 230VAC

    (secondaires 36VAC et 310VAC) afin dviter dalimenter le module contacteur en 6000V. - mise en place dun afficheur DIS-2D sur le HVC - mise en place dune griffe dessai sur le HVC (pour simuler la PTC, le pilote) - mise en place et cblage des lments suivants :

    rsistance pilote1=100 ; SPL=120 PT100=120 PTC=2.2k ; PcL=1.6k, PcH=2.4k rsistance de dfaut ESP*=200k ; Seuil=190k

    - cblage de lensemble et mise en tuve Essai de fonctionnement aux tempratures 20C, 25C et 85C sous tuve. Dbut de rdaction dun rapport dessai : R:\_Produits\HVC\Validation et rapports dessais\Rapports dessais\Temprature\RE-058-0143-Essai en temprature HVC 20C_+25C_+85C.doc.

    20.05.2011 Visite de mon tuteur Ecole M. Keith dans lentreprise. 1) Description gnrale de lentreprise et de ses produits (show room). 2) Visite de lentreprise, des diffrents ateliers (lectronique, mcanique,

    lectrotechnique). 3) Description de mon sujet de stage (contexte, problmatique). 4) Dmonstration des diffrents projets abords durant mes 13 premires semaines et

    questions/rponses.

    23.05.2011 Participation la soutenance blanche du PFE de M. Jrme Hiebel (apprenti ingnieur de lENSPS) dans lentreprise. Suite des essais en temprature du HVC : relev des paramtres suivants pour les tempratures 20C, 25C et 85C, contacteur dclench (contacts ouverts) et contacteur

    PFE 2011 (du 14.02 au 01.07) - Cyrielle WOELFFEL GE5 S

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    enclench (contacts ferms) : - A03 (k) : valeur de la ESP* mesure - A05 (C) : valeur de la PT100 mesure - A06 (k) : valeur de la PTC mesure - A46 (k) : valeur de la rsistance pilote - A40 (C) : temprature interne au produit

    Remarque : A 85C, le contacteur nenclenche pas. A partir dune temprature dans ltuve de 73.5C (temprature interne au HVC : 83C), les ples du contacteur fonctionnent correctement. A 20C, le contacteur nenclenche pas. A 5C, le contacteur nenclenche toujours pas. A 0C, les ples fonctionnent correctement. Si on baisse alors la tension dalimentation de -20% (184V), le contacteur enclenche toujours, cependant lors dune diminution de 30% (161V) de la tension dalim, aucun des ples ne commute. Commande de certains composants chez RS pour loptimisation du schma limiteur de tension transistors : - diode Zener 0.5W, 13V : BZV55C13 (RS : 1466529) - diode Zener 500mW, 2.7V : BZV55C2V7 (RS : 1097194) - diode Zener 500mW, 2.4 : BZV55C2V4 (RS : 1097193)

    24 & 25.05.2011

    Suite de la rdaction du rapport dessai de fonctionnement en temprature du HVC ainsi que des essais denclenchement. Etude de possibilits pour une future interface pour la mesure de puissance. Optimisation du schma Limiteur de tension transistors 12V60V -> 17V . Calculs thoriques des nouveaux seuils dhystrsis. - Remplacement de D2 par une Zener 13V (BZV55C13) et ajout dune diode LL4148 en

    srie afin daugmenter le seuil bas (mais il faut faire attention toujours tre au-dessus de 12.6V+V soit 13.1V).

    - Remplacement des diodes pour lhystrsis par une diode Zener 2.7V (BZC55C2V7). Essai peu concluant.

    26 & 27.05.2011

    Optimisation du schma Limiteur de tension transistors 12V60V -> 17V . Retour la solution de dpart avec pour diode de rfrence une diode Zener de 15V. Lhystrsis sera ralise par 3 diodes LL4148. Essai en temprature du montage. Observation : Les seuils dhystrsis ne correspondent pas exactement aux calculs thoriques. Ceci est d au fait que les valeurs thoriques des seuils de conductions des diodes et de la Zener sont donnes pour un courant de 5mA. Or ce nest pas le cas ici, le montage consomme quelques microampres. Une solution est daugmenter le courant dans la branche R4-D2-D15-D6-D17 afin de sortir du coude des caractristiques des diodes Solution finale : On augmente lhystrsis en rajoutant une diode supplmentaire. Par consquent, on augmente VH (seuil haut) sans modifier VL (seuil bas). De plus, limplantation des rsistances R4 et R5 a t modifie afin daugmenter le courant dans la branche R4-D2-D15-D16-D17 pour se rapprocher du seuil de conduction des diodes. Suppression de R10 (rsistance base-metteur de Q2). Remplacement de R13=56.2k par une rsistance de valeur 27k. On ralise nouveau un essai aux tempratures 20C, 25C et 85C. Observation : Le seuil haut nest pas modifi en temprature. Les valeurs releves se rapprochent des calculs thoriques. Le schma est donc valid.

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    N.B. : Tableau rcapitulatif des seuils :

    Temprature -20.2C 27.8C 87.3C VL 15.11V 15.54V 16.1V VH 16.95V 17.0V 17.07V hystrsis 1.84V 1.46V 0.97V

    30 & 31.05.2011

    Suite des essais sur le HVC. On remarque que le paramtre A05 (PT100) varie en temprature. Or la rsistance PT100 est place en dehors de ltuve (ainsi que la rsistance Pilote, PTC et rsistance de dfaut ESP). On dcide alors de modifier le soft et denlever la compensation de 0.35C/ (drive thorique de la rsistance du fusible en temprature). Afin de sassurer quil ne sagisse pas dun problme sur llectronique, on dmonte la MPE-6 pour en sortir la carte distribution. On souhaite vrifier une ventuelle variation en temprature des paramtres suivants : U4V, U300V, UPT100, UPTC, FPT100, FPTC. Pour cela, aprs tude du schma lectronique et du schma dimplantation des composants sur la carte distribution, on soude de longs cbles silicone afin de pouvoir effectuer la mesure des tensions et frquences en dehors de ltuve (multimtre et oscilloscope). On ralise les diffrents relevs aux tempratures 20C, -10C, 0C, 25C, 40C, 60C, 70C, 85C. Observations : Le paramtre A05 (valeur mesure de la PT100) varie en temprature (A05=66C 20C et A05=47C 85C). Les valeurs releves sur la carte distribution sont stables, lexception de :

    U300V (varie de 290.5V 20C 328.8V 85C). FPT100 (varie de 611.25Hz 20C 621.12Hz 85C).

    01.06.2011 Dimensionnement et calculs des composants autour du convertisseur DC/DC ajustable LT1305. Commande de diffrents composants :

    - Botier ABS gris IP62 150*80*130mm (RS 219-324) - LT1305 (Farnell 1273724) - Inductance de stockage 22H (RS 617-1647) - Interrupteur levier 2 positions (RS 664-288) - Carte prototype 160*100mm (RS 523-0672) - Fiche HE10 6 contacts avec serre-cble (Farnell 1097021) - Connecteur HE10 femelle 10 contacts (RS 454-2362) - Cble convertisseur USB/TTL srie (RS 687-7770)

    Rdaction dune nomenclature disponible sur le rseau interne SAIT.

    06.06.2011 au

    08.06.2011

    Aprs discussion avec M. Vincent LUTZ (service soft) sur la variation de la valeur mesure de la PT100, il est dcid de refaire les mesures avec une nouvelle compensation dans le programme, mais galement avec une autre MPE-V5 afin deffectuer une comparaison. Dmontage dune lectronique version 5, modification des rsistances R43 (1k) et R46 (10k). Cblage de tous les fils et de toutes les rsistances ncessaires, mise en place dun transformateur 230VAC (secondaires : 310VAC et 36VAC) et mise en place dune griffe permettant de simuler la PTC, la PT100, le pilote Programmation de llectronique avec la dernire version provisoire du soft. Rtalonnage de llectronique (PT100, PT1000, PTC, PTB) en suivant linstruction dtalonnage MPE-1. Relevs des valeurs sur la MPE et le HVC en temprature.

    09.06.2011 &

    10.06.2011

    Choix demplacement des composants pour linterface de programmation autoalimente USB. Perage de diffrents trous dans le botier. Projet auxiliaire concernant une future interface de mesure de puissance. Commande de 3 transformateurs (RS 173-4574) : primaire 230V et secondaire 2*6V. Cration dune maquette (plaque rigide perce) pour mise en place de fiches bananes et des transformateurs. Chaque transfo possde 2 secondaires qui sont cbls en parallle.

    PFE 2011 (du 14.02 au 01.07) - Cyrielle WOELFFEL GE5 S

    - 12/13 -

    Les secondaires des 3 transformateurs ainsi relis sont cbls en toile. Par ailleurs M. Grard Frdrich a galement fabriqu 2 TIs (transformateur dintensit) appairs de rapport 1/1000 (1000 tours de fils). 3*2TI ont t ainsi raliss, un pour chaque phase. Une rsistance de shunt de 0,5 sera place en sortie. Par ailleurs le module compteur dnergie DIRIS A40 fabriqu par lentreprise SOCOMEC a t command (RS 709-9678). Cela permettra de valider notre future mesure de puissance en comparant nos valeurs celles calcules avec un produit qui a dj fait ses preuves. Suite des essais et relevs en temprature sur le HVC Calculs des valeurs attendues et comparaison avec les valeurs releves. NB : La self triphase (pour lessai de la future ESA) na toujours pas t livre (dlai prvu pour le 12 mai initialement puis repouss au 26 mai) Envoi du carnet de bord M. KEITH.

    14 & 15.06.2011

    Cblage des TIs sur la maquette cre ainsi que sur le module Socomec de mesure de puissance DIRIS A40. Il a dabord fallu reprer les points sur les TIs. Principe : tension dentre sinusodale damplitude 1V et visualisation loscilloscope des sorties des deux secondaires. Les tensions au primaire et aux secondaires doivent tre en phase marquage des extrmits des fils par lesquelles le courant rentre. Attention ne jamais laisser le secondaire dun TI ouvert !! Suite du mini-projet sur le voyant leds prsence tension 1000V, dport avec des fibres optiques polymres. Cration dune maquette sintgrant directement dans le corps du voyant non existant en acier.

    16 & 17.06.2011

    Cration dun CI reprsentant une phase du voyant prsence tension. Mesure et caractrisation de la LED (tension partir de laquelle la led sallume). Attention, les tensions releves sont des tensions simples V (phase-neutre) alors que le voyant prsence tension sera aliment entre phase-phase U (tension compose). NB : V=U/(31/2). Rdaction dun rapport dessai. Rsinage de la partie avant du voyant par la production. Au pralable, un systme de maintien des fibres a t mis en place

    20 & 21.02.2011

    Suite de la rdaction du rapport dessai sur le voyant prsence tension. Rsinage de la partie arrire du voyant prsence tension. Suite du projet ESA, la self triphase tant enfin arrive ! Re-test de la carte CI dessai et prise doscillogrammes. Mise jour du rapport dessai.

    22.06.2011 Test du voyant prsence tension. Aprs branchement des 3 phases (1140V), seules 2 leds sallument. De plus, en tirant sur les fibres optiques, ces dernires nadhrent pas dans la rsine. Un nouveau prototype devra tre ralis. Cration dune nouvelle plaquette dessai avec cblage de 2 leds et relevs de mesures pour Uin variant de 0V 1140V (+20%).

    23 & 24.06.2011

    Cration dun 2nd prototype voyant prsence tension leds. Suite aux essais de la veille, choix des rsistances suivantes : R1=3.3M, R2 =270k, R3=100k. Solutions pour augmenter ladhrence des fibres dans la rsine : - les parties des fibres plastiques se trouvant dans la rsine sont lgrement dpolies

    (papier meri). - utilisation de colle Araldite au lieu du silicone pour faire tenir les fibres dans la gaine.

  • PFE 2011 (du 14.02 au 01.07) - Cyrielle WOELFFEL GE5 S

    - 13/13 -

    Essai du montage ESA branch sur les cartes distribution et CPU modifies. Simulation dun dfaut aprs un pont redresseur dtection du dfaut ! En revanche, au niveau de la sret de fonctionnement, le test de la chane ESA ne passe pas Il faudra modifier le soft. Rdaction dune spcification technique.

    27 & 28.06.2011

    Rsinage de la partie avant du voyant prsence tension avec une rsine blanche. Suite du projet sur linterface de programmation auto-alimente USB-COMPOD-RJ45. Etude dimplantation des composants sur le CI.

    29 & 30.06.2011

    Test du voyant prsence tension jusqu 1140V. Les 3 leds sallument correctement et la luminosit lextrmit des fibres optiques est bonne. De plus des essais de traction sur les fibres ont t effectus, ces dernires restent fixes dans la rsine. Ralisation de la carte alimentation pour linterface de programmation USB autoalimente. Test concluant de la carte. Avec une tension de 5V en entre, on obtient soit une tension de 5.6V (pour la programmation des MPE et DIS-GRACO), soit une tension de 5.9V (pour la programmation des MSR*) en sortie (suivant la position du commutateur). Cblage de lensemble : carte alim, COMPOD, cble RJ45, cordon USB... Mise en botier. Test concluant lors de la programmation dune carte CPU. Par ailleurs, ce botier permet galement de programmer les afficheurs graphiques couleurs DIS-GRACO (avec linterface adaptateur T026). Il sagit donc dune solution universelle permettant de programmer toute la gamme des produits ENDIS. Ce produit va certainement tre fabriqu en srie (besoin de cet outil universel pour le service aprs-vente lors de dplacements sur le terrain) do la ncessit de raliser une petite tude dimplantation mcanique avant le routage dfinitif de la carte alim.

    01.07.2011 Envoi du deuxime compte-rendu ainsi que du carnet de bord M. Keith. Suite et fin de la rdaction du compte-rendu T025 concernant linterface de programmation USB autoalimente. Fin du Projet de Fin dEtudes.

    Abrviations : * DIS-GRACO : DISplay-GRAphic COlor. * ENDIS : ENergy DIstribution Systems. * ESA : Erdschlussschnellabschaltung (dtection rapide de dfauts disolement). * ESP : Erdschlusssperre. * HPC V5 : High Power Contactor (contacteur Haut-Pouvoir de Coupure) - Version 5. * HVC : High Voltage Contactor (contacteur haute tension : 6.6kV). * MPE-1-V5 : Module de Protection Electronique 1100V - Version 5. * MPE-6 : Module de Protection Electronique 6600V. * MSR : Module de Surveillance Rseau. * TCU-2D-V5 : Twin Contactor Unit - 2 Dparts - Version 5.

  • Power engineering

    Cyrielle WOELFFEL GE5S PFE 2011 Annexe 3/10

    Schma lectronique du limiteur de tension (carte distribution MPE-2D-V5 - page 7).

  • 07 08

    CI102618.01.10 Rs/EC

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    /Nur mit CAD ndern

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    Schaltungsteil: Benennung: Mastab

    Blatt:1 : 1

    Lp-Nr.

    Zeichn.Nr.

    Ohne unsere Zustimmung darf sie weder vervielfltigt noch Dritten zugnglich gemacht werden.Wir behalten uns die Rechte vor, auch fr den Fall der Patentierung nach Gebrauchsmusterprfung.Diese Zeichnung ist ausdrcklich unser Eigentum.

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    1 2 3 4 5 6 7 8

    M i n i n g67700 SAVERNE - FRANCE

    R & D S.A.S.

    *EHF-125-01-L-D-S

    1234567891011121314151617181920212223242526272829303132333435363738394041424344454647484950

    X9

    OUT2OUT1

    D_IN2

    Signal_Pilot

    T_ESA2

    MG3MG1_2

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    /Roehre_off

    300V_Ein1

    MPil1

    MPil2SKR

    MESA_A1

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    T_ESA1

    FPTC

    FESPAESPA

    J1_1

    J1_2

    J2_1

    J2_2

    J3_1

    J3_2

    J6_1

    J5_1J6_2

    J5_2FPT100

    J4_1

    /HV_TestEin /ESPB

    Mot1

    Mot2

    36V1

    36V2

    +12V_Sia

    *

    250mA/TF2

    P17

    +12V6

    P21

    4mm5dW4

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    4mm5dW18

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    7

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    11

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    12

    300V_Ein2

    J4_2

    +12Vext

    P20

    1.7mmdW16

    1.7mmdW14

    1.7mmdW1

    1.7mmdW7

    1.7mmdW12

    1.7mmdW9

    1.7mmdW15

    1.7mmdW10

    1.7mmdW13

    1.7mmdW5

    1.7mmdW11

    1.7mmdW6

    3k16

    R4

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    A6

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    *

    SM

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    D_IN4_d_1D_IN3_d_2

    D_IN2

    0R

    0R

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    PE

    PE

    PEPE

    PE PE

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    PE

    A_IN1

    3.5mmdW19

    3.5mmd

    W21

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    PE

    *

    SM

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    *

    SM

    15

    T6

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    15

    5

    PE

    D_IN1

    R7

    0R

    0

    PE

    D_IN1

    MESA_B1

    MESA_B2

    P72V1

    77

    SM

    15

    T6

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    *

    V1

    84

    SM

    15

    T6

    V8

    A

    *

    V1

    74

    SM

    15

    T6

    V8

    A

    *

    V1

    75

    SM

    15

    T6

    V8

    A

    *

    PEPE

    V1

    78

    SM

    15

    T6

    V8

    A

    *

    V1

    76

    SM

    15

    T6

    V8

    A

    *

    PE

    F5250mA/T

    *

    +12V_Sia2

    BC

    X5

    3

    V189

    BC

    X5

    6-1

    6 V195

    IRF5210SV199

    BZ

    V5

    5C

    15

    V1

    87

    LL

    41

    48 V2

    09

    LL

    41

    48 V2

    05

    LL

    41

    48 V2

    06

    6K

    8R

    18

    2

    56K2R190 5

    6K

    2R

    18

    55

    6K

    2R

    19

    4

    27

    K0

    R1

    69

    4k7

    R1

    77

    BZ

    V5

    5C

    12

    V2

    10

    BC

    X5

    6-1

    6 V197

    56

    K2

    R1

    89

    4k7R172

    BC

    X5

    3

    V191

    BC

    X5

    6-1

    6 V194

    IRF5210SV200

    BZ

    V5

    5C

    15

    V1

    86

    LL

    41

    48 V2

    08

    LL

    41

    48 V2

    03

    LL

    41

    48 V2

    04

    6K

    8R

    18

    4

    56K2R187 5

    6K

    2R

    19

    65

    6K

    2R

    19

    3

    27

    K0

    R1

    71

    4k7

    R1

    76

    BZ

    V5

    5C

    12

    V2

    12

    BC

    X5

    6-1

    6 V192

    56

    K2

    R1

    88

    4k7R174

    BC

    X5

    3

    V190

    BC

    X5

    6-1

    6 V193

    IRF5210SV198

    BZ

    V5

    5C

    15

    V1

    85

    LL

    41

    48 V2

    07

    LL

    41

    48 V2

    01

    LL

    41

    48 V2

    02

    6K

    8R

    18

    3

    56K2R186 5

    6K

    2R

    19

    55

    6K

    2R

    19

    2

    27

    K0

    R1

    70

    4k7

    R1

    75

    BZ

    V5

    5C

    12

    V2

    11

    BC

    X5

    6-1

    6 V196

    56

    K2

    R1

    91

    4k7R173

    SM6T18AV215

    SM6T18AV214

    SM6T18AV213

    +12V6+12V6_60

    PE

    60V-Power

    1mm1mm1mm

    VerteilerMPE-2D-V5 SE102610

    X4-50pol. Stecker

    fr Blech auf Unterseitefr Blech auf Oberseite

    Befestigung LP

    Khlkrper

    PE

    PE

    OUT IN

    D_IN1

    NC

    FESPB

    ReserveReserve

    NCNC

    NC

  • Power engineering

    Cyrielle WOELFFEL GE5S PFE 2011 Annexe 4/10

    Fonction ESA version 5 actuelle Schma lectronique SE100010H (MPE-1-V5 - carte distribution - extrait : page 4 sur 6).

  • Stern_A

    Stern_D Stern_E

    PT100

    PTCA

    Stern_C

    Stern_B

    Stern_F

    100k

    0

    *R92

    7K5R91

    7K5R97

    3k16

    R93

    3M32

    R98

    10uH

    L1

    SM

    6T18

    CA

    *

    V113S

    M6T

    18C

    A

    *

    V112

    SM

    6T18

    CA

    *

    V111

    30K

    W16

    8CA

    V62

    30K

    W16

    8CA

    V44

    30K

    W16

    8CA

    V31

    30K

    W16

    8CA

    V22

    30K

    W16

    8CA

    V49

    30K

    W16

    8CA

    V42

    Umess_ia

    220k

    *R19

    100V1n

    C12

    100V1n

    C82

    Si2328DS

    V43

    220k

    *R22

    50V680nC73

    *

    50V680n

    C23

    50V680n

    C22

    20K0R26

    AD654 N4

    7

    6

    4

    3

    2

    1

    Ct

    Ct

    +V in

    Rt

    Log.Com.

    F out

    33K

    2R

    27

    10K0R28

    10K0R35

    +12V_Sia

    1K00R29

    1K00R24

    20K

    0R

    101

    20K

    0R

    107

    20K0R100

    63k4R23

    100V1n

    C15

    Umess_ia 10K0R115 BC807-40

    V32

    +12V_Sia

    SM

    6T15

    A

    *

    V107

    SM

    6T15

    A

    *

    V105

    SM

    6T15

    A

    *

    V106

    +12V_Sia

    10K

    0R

    34

    100K

    R12

    5 330uH

    L10

    330uH

    L7

    B5P-VH-B

    SW

    Weiss

    54321

    X3 *

    G/G

    6W

    680k

    *R31

    4W

    750RR37

    4W

    1k0R43

    6W

    680k

    *R47

    10K0R33

    10K0R113

    10K0R45

    25V2.2u

    C84

    25V2.2u

    C94

    AD654N5

    7

    6

    4

    3

    2

    1

    Ct

    Ct

    +V in

    Rt

    Log.Com.

    F out

    10K0R46

    AD654N6

    1

    2

    3

    4

    6

    7 Ct

    Ct

    +V in

    Rt

    Log.Com.

    F out

    2K00

    R75

    17k4

    R63

    2K00

    R61

    50V100n

    C52

    +12V_Sia

    10K

    0R

    3210

    K0

    R12

    2

    BC817-40V91

    BC817-40V90

    AD

    654

    N6

    5

    8V+

    V-100n

    C90

    Umess_ia

    100n

    C16

    Umess_ia

    AD

    654

    N58

    5

    V+

    V-

    100n

    C85

    Umess_ia

    AD

    654

    N48

    5

    V+

    V-

    100n

    C87

    6kVDC10nF C17

    6kVDC10nF C19

    3k3R14

    *

    100M

    0R

    155.

    5kV

    10W

    10K0R40

    EF20 1:2T3

    6

    82

    3

    *

    P

    50V10n

    C25

    50V10n

    C28

    50V10n

    C88

    25V1u

    C48

    25V1u

    C105

    20V100u

    C44+

    LMC6482AIMN3

    1

    2

    3 +

    -

    LMC6482AIMN3

    7

    6

    5+

    -

    LMC

    6482

    AIM

    N3

    4

    8V+

    V-

    BC817-40V7250V

    470nF

    C70

    50V470nF

    C77

    50V470nF C67

    50V470nF C69

    25V10u

    C41+25V10u

    C46+

    25V10u

    C13+

    FESPA

    ESPA

    MESA_A1

    MESA_A2

    T_ESA1

    FPT100

    FPTC

    4K64

    R64

    +12V_Sia

    LL4148V34

    LL4148V36

    FDS8962CV35

    87

    65

    43

    21

    G1

    G2

    D2

    S2

    S1

    D1 N

    P

    P28LL

    4148

    V61

    * LL41

    48

    V56

    * LL41

    48

    *

    V59

    LL41

    48

    V78

    * LL414

    8

    V86

    * LL414

    8

    V82

    *

    +12V_Sia

    +12V_Sia

    27K0

    *R56

    27K0

    *R57

    P23

    Umess_ia

    10K

    0R

    116

    BC

    817-

    40

    V73

    BC

    817-

    40

    V41

    22K0

    *R119

    LL4148

    V63 *

    LL4148

    *V57

    LL4148

    V50 *

    +12V_Sia

    27K0

    *R118

    LL4148V89

    *

    LL4148V87

    *LL4148V94

    *LT1761ES5-SD1

    2

    34

    5N8

    ADJ

    Vout Vin

    GNDSM

    15T6

    V8A

    V10

    0 * SM15

    T6V

    8AV

    99 *

    2mm

    SM

    15T6

    V8A

    V10

    1 *

    4k99

    R10

    34k

    99R

    105

    50V680nC79

    *

    470K

    *R114

    1W

    150R0

    *R126

    1W

    150R0

    *R120

    50V

    680n

    *C68

    100V10n

    C83

    100V10n

    C98

    100V10n

    C45

    100V10n

    C53

    LT1761ES5-SD

    1

    2

    34

    5N7

    ADJ

    Vout Vin

    GND

    LL4148

    V60

    *

    LL4148

    V51

    *

    LL4148

    V64

    *

    +12V_Sia

    LL4148

    V74

    *LL4148

    V70

    *LL4148

    V71

    *

    +12V_Sia

    P40

    P39

    P10 P9

    P47

    P48

    P50

    P16

    P31

    P26

    P27

    P14

    P53

    P56

    P54

    P46

    P12

    P51

    P55

    P30

    12V/1SK1

    1

    2*K15

    K1

    3 4

    1n

    C51

    1n

    C86

    50V470p

    C32

    100V10n

    C58

    100K

    R13

    3

    PE

    PE

    PE PE

    PEPE

    PEPEPE

    PE

    PE PE PE

    PE PE

    PE

    PE

    PEPE

    PE

    PE

    PE

    PE

    PE

    PE

    PEPE

    PE

    PEPEPEPEPE

    PEPE

    PE

    PE

    PE

    PE

    PE

    PEPE

    PEPE

    PE

    PE

    TPS2828DBVR5

    4 3

    2

    N9

    GND

    VCC

    INOUT

    100nC110

    PE

    PE

    Umess_ia

    P57

    P58

    5%R1271K0 *

    *V85

    SM

    15T1

    5CA V83

    SM

    15T1

    5CA

    *V84

    *

    SM

    15T1

    5CA

    100VC101

    1n

    C100

    1n100V

    *R1214k7

    R13

    22K

    2

    RESR

    V18

    3 *

    SM

    15T6

    V8A

    V18

    2 *

    SM

    15T6

    V8A

    2mm

    V18

    1 *

    SM

    15T6

    V8A

    PE PE PE

    RESR

    P61

    0604

    CJ24.01.11ESP/ ESA/ PTC/ PT100

    J:\sait\mpe_v5\verteiler1mos

    24.01.11 Lw/EC CI1000C

    MPE-1-V5Verteiler 1kV

    SE100010HR & D S.A.S.

    67700 SAVERNE - FRANCE

    M i n i n g

    87654321

    A

    B

    C

    D

    E

    A

    B

    C

    D

    E

    Diese Zeichnung ist ausdrcklich unser Eigentum. Wir behalten uns die Rechte vor, auch fr den Fall der Patentierung nach Gebrauchsmusterprfung.Ohne unsere Zustimmung darf sie weder vervielfltigt noch Dritten zugnglich gemacht werden.

    Zeichn.Nr.

    Lp-Nr.1 : 1Blatt:

    MastabBenennung:Schaltungsteil:

    freig.gepr.

    ....And.Nr And.Nr

    gez.gepr.gepr.Name NameName DatumDatumDatum

    Nur mit CAD ndern /

    Ein

    zelk

    lem

    me

    X8

    *

    CN

    1206

    M6G R4

    U

    R9

    CN

    1206

    M6G

    U

    C182.5n

    C202.5n

    W221.0mmd

    X11Einzelklemme

    321

    43650 3pX13

    21

    X1443650-0217 2p

    24.01.11 Tx/TK10136950

    PE

    Zur CPU

    11V84V

    SD_NSD_N

  • Power engineering

    Cyrielle WOELFFEL GE5S PFE 2011 Annexe 5/10

    Annotations apportes aux schmas version 5 pour le premier prototype de la nouvelle fonction ESA.

  • Schma lectronique de la nouvelle ESA (1er

    prototype)

    R1*

    R2* R3* R4* D1

    C1

    C3 C4

    R12

    D8

    C9

    C11

    C12

    C7

    C6

    R5 R6*

    D5* D6* D7*

    R8

    R7 C8

    R9

    T1 R11

    R10

    X1

    D2* D3* D4*

    C2 C5

    X5

    X6 X7

    X4

    X3

    X2

    C10

    50M

    75k 75k 75k

    SM6T15VCA

    SM6T6V8CA

    SM6T6V8CA

    SM6T6V8CA

    1k 47.5k

    1nF

    10nF

    10nF

    10uF

    10uF

    10uF

    10uF 10nF 10nF

    2.5V 1%

    10nF

    10nF

    10nF

    1k

    47.5k

    1k

    BC847-40

    4.75k

    2.2k 63mA

    SM6T6V8CA

    SM6T6V8CA

    SM6T6V8CA

    LMC6482

    AD623AR

    ADG212

    S4 D4 VDD VLOG

    VSS GND

    IN OUT

    GND GND

    IN OUT

    + -

    + -

    IN OUT

    GND

    +

    -

    + +

    -

    -

    +

    - 1206 1206 1206

    1206 0805

    0805

    0805

    0805

    0805

    0805

    4k7

    0805

    MAX828

    78L05 MAX828

    2 4

    8

    1

    3

    2

    5 3

    1

    4

    3 1

    2

    5 3

    1

    4

    2

    3

    2

    7

    4

    8 1

    6 7 13 12

    4 5

    IN ESA

    OUT ESA CPU P51

    T_ESA1

    Pin5 AD623

    12.6V

    +5V ia

    -5V ia

    +5V ia

    +5V -5V

    6

    8 IN4

  • Schma dimplantation vue du dessus (carte distribution MPE-1-V5 modifie)

    Composants retirs de la carte

    Rsistance Haute Tension MX450

    50M

    X : connecteur MOLEX Miniconnec 3 points coll directement sur la tle (trait

    bleu) avec de la colle Araldite.

    2 connecteurs MOLEX

    Miniconnec 2 points.

    Point toile du bloc tri-self ST2137.

    X15

    12.6V

    GND

    X14

    IN ESA (aprs les 50M)

    GND OUT ESA

    GND

    T_ESA1

    X

  • Schma lectronique MPE-1 V5 - ESA

    50M

    X

  • Carte CPU V5 modifie

    Photos des modifications sur les cartes CPU et distribution

    10k

    10k

    1

    2

    1 : ESA standard 2 : ESA new

  • Power engineering

    Cyrielle WOELFFEL GE5S PFE 2011 Annexe 6/10

    Nouvelle fonction ESA (carte additionnelle CI1045)

    - Schma lectronique SE104510 ;

    - Schma dimplantation EC104510.

  • Power engineering

    Cyrielle WOELFFEL GE5S PFE 2011 Annexe 7/10

    Schma (lectrique/mcanique) du voyant VL31-d actuel certifi.

  • Power engineering

    Cyrielle WOELFFEL GE5S PFE 2011 Annexe 8/10

    Voyant prsence tension triphase

    Premiers essais.

  • 1/4

    Voyant prsence tension triphase

    Les premiers essais

    1. Premier essai : fibres optiques 1mm sur voyant

    Figure 1 : Photos de lessai n1.

    Les fibres optiques de cur 1mm disponibles dans le stock de SAIT Mining sont utilises. Aprs avoir soigneusement poli chaque extrmit des fibres, trois petits guides de lumire sont placs lextrmit des fibres. Le voyant tant certifi ATEX, il serait prfrable de ne pas le modifier. Une pice intermdiaire entre la vi tre du voyant et les fibres optiques est cre afin daligner les fibres exactement en face des nons du voyant. Lessai nest pas concluant ; aprs avoir aliment le voyant, aucune lumire nest visible au bout des fibres optiques. En effet, le non met de la lumire de faon omnidirectionnelle, il faut donc trouver une autre solution. Remarque : Les caractristiques des nons (fabricant Abi) utiliss dans le voyant VL31-d sont les suivantes :

    2. Deuxime essai : fibres optiques 1mm sur led jaune

    Une solution serait dutiliser directement une led en face de la fibre optique. Pour lessai, une led unidirectionnelle jaune 3mm de rfrence L03R3000G1EP4 et du fabricant Ledtech (code Radiospares : 228-4991) est choisie.

    Figure 2 : Rsultat de lessai n2.

    i = 5.9mA

    A : diode directement sur le guide de lumire.

    B : fibre optique 1 mm et la led est place

    lextrmit infrieure.

    C : fibre optique 1mm avec guide de lumire

    au bout et la led est place lextrmit infrieure.

    A B C

  • 2/4

    Les essais A et B sont concluants. La solution A nest cependant pas faisable, car il nexiste pas de guide de lumire dune longueur de 510mm. La solution retenue est la solution B. Lide serait de prendre une fibre optique avec un cur plus grand.

    Remarque : Pour avoir une bonne luminosit, cette led consomme environ 5.9 mA. Lobjectif est donc de trouver une led bidirectionnelle (car alimentation en tension alternative) et basse consommation. 3. Troisime essai : fibres optiques plastiques 2mm sur led jaune

    Il sagit du mme essai mais avec une fibre optique polymre destine la transmission de lumire. Il sagit dune fibre plastique monobrin, nue, de cur 2mm et du fabricant Toray (rfrence RS 375-8055 PGR FB 2000). Cette fibre permet une bonne restitution du spectre visible. Les caractristiques donnes par le fabricant sont les suivantes :

    Srie PG Classe R Code produit PGR-FB2000 Matriau - cur de la fibre : B10 (PMMA)

    - gaine optique : rsine fluore Diamtre fibre 2 mm Attnuation 650nm 0.2dB/m Ouverture numrique 0.5 Angle dacceptance 60

    Figure 3 : Schma lectrique de lessai n3.

    Figure 4 : Rsultat de lessai n3.

    Lessai semble concluant pour la fibre optique nue droite (essai E). La led consomme 5mA. Caractristiques thoriques de la led L03R3000G1EP4 (Ledtech) :

    - 5mA : intensit lumineuse de 14.5mcd, - 20mA : intensit lumineuse de 51.9mcd.

    Il sagit maintenant de trouver des leds CMS ou traversantes 3mm basse consommation avec une intensit lumineuse suprieure 10mcd.

    D E

    Une tension U est applique et le courant consomm par une led est mesur. Les fibres optiques sont places directement sur les leds et maintenues

    laide dune gaine thermo-rtractable.

    i = 5mA

    D : fibre optique 2mm avec guide de lumire au

    bout et la led est place lextrmit infrieure.

    E : fibre optique 2 mm et la led est place

    lextrmit infrieure. Pour cet essai, on mesure U=8.7V et i=5mA. Do la tension aux bornes dune led : ULED=1.85V.

    U

    R=1k

    A

  • 3/4

    Remarque : Afin de dpolariser la diode unidirectionnelle, il suffira de placer pont de Graetz avant celle-ci. Cette solution vite lutilisation dune led bidirectionnelle. 4. Diodes blanches compatibles

    Figure 5 : Rfrences et caractristiques de leds blanches compatibles.

    La led NSPW315DS du fabricant Nichia est commande (dernire ligne du tableau ci-dessus) et les essais qui suivent sont raliss avec cette dernire. 5. Essai avec la led NSPW315DS (Nichia) et fibres plastiques 2mm

    Figure 6 : Schma lectrique de lessai avec la led NSPW315DS (Nichia).

    Remarque : VF typique = 3.2V.

    Figure 7 : Tableau des mesures caractrisation de la led NSPW315DS (Nichia).

    La tension dalimentation varie et le courant consomm par la led est relev.

    ULED = Ualim - UR

  • 4/4

    Rsultats de lessai avec la fibre optique 2 mm et la led est place lextrmit infrieure : E : avec led jaune 3mm L03R3000G1EP4 (Ledtech) F : avec led blanche 3mm NSPW315DS (Nichia)

    Figure 8 : Essai permettant la comparaison entre les leds jaune et blanche.

    La led NSPW315DS (Nichia) donne un bien meilleur rsultat que la led jaune prcdente. En effet, trs faible courant (i=0.5mA), lintensit lumineuse transmise travers la fibre optique plastique est dj trs bonne et largement suffisante au fond dune mine de charbon.

  • Power engineering

    Cyrielle WOELFFEL GE5S PFE 2011 Annexe 9/10

    Interface de programmation USB autoalimente

    Premier prototype.

  • 1/2

    Interface de programmation USB autoalimente

    Premier prototype 1. Choix du botier

    Le botier ABS gris IP62 150*80*30mm de rfrence RS 219-324 a t choisi.

    2. Liste des composants

    Figure 1 : Liste des composants du premier prototype.

  • 2/2

    3. Implantation des composants

    Figure 2 : Partie alimentation de linterface de programmation USB autoalimente.

    Figure 3 : Implantation des composants sur le 1er

    prototype.

    NB : La rsistance R3 se situe sur la face arrire. 4. Cration dune tiquette en anglais

    Figure 4 : Etiquette coller sur le dessus du botier.

  • Power engineering

    Cyrielle WOELFFEL GE5S PFE 2011 Annexe 10/10

    Interface de programmation USB autoalimente (CI1044)

    - Schma lectronique SE104410 ; - Schma dimplantation EC104410 ;

    - Nomenclature NO104410.

  • Nomenclature

    Edition Date Auteur

    - 22/08/11 Cyrielle Woelffel/ MaJ C. JOSEPH

    Liste des documents : Nom Nom du fichier Bauform

    Menge Part Name Part Label Part Label - Hersteller Wert Link

    Qte Rf RS

    Qte

    Vte Prix

    Prix

    Pcs

    Rf

    Farnell

    Qte

    Vte Prix

    Prix

    Pcs

    Choix

    four Prix produitLink

    1,00 Botier ABS gris IP62 150*80*130mm 219-324 1 6,12 6,12 1 6,12

    1,00 N2COMPOD12 NG (Elektronik Laden)

    COMPOD |Elektronikladen |ELMICRO Computer

    GmbH & Co. KG 1 199,00 199 1 199,00

    1,00 Cble RJ45 (utilisation : extrmit mle) 186-3161 1 4,26 4,26 1 4,26

    1,00 Cble convertisseur USB/RS232 srie Transparent 1.8m 687-7821 1,00 23,50 23,5 1,00 23,50

    1,00 X2 Bornier 5p PHOENIX MKDS 1/5-3.81 MKDS 1/5-3,81|200V |10A |Phoenix contact |1727049 101-5407 5 8,30 1,66 1 1,66

    1,00 X4 Bornier 4p PHOENIX MKDS 1/4-3.81 MKDS 1/4-3,81|200V |10A |Phoenix contact |1727036 220-4361 5 7,80 1,56 1 1,56

    0,28 X1,X3 Barrette seccable

    BL2-010-G700-95 |7mm hoch |verzinnt/Gold |RS 549-

    4949 |f Stifte rd 0.7/0.8 u. sq 0.635 RM 2.54' 549-4949 5 41,30 8,26 1 2,29

    2,00 S2,S1 Interrupteur levier 2 positions

    Schalter vertical 90|250VAC,30VDC |[email protected]

    |Multicomp |Einpolig Wechsler, Silber, vertical 90 664-288 1 3,75 3,75 1 7,50

    1,00 H1 Led Verte 3mm LED SLR 34MG 3mm,gr,abgwe.90' 180-8502 10 2,24 0,22 1 0,22

    1,00 R1 Rsistance de polarisation 0805 330W 330R|100V |1% |RS-2508365819 0805' 508365819 1 0,02 0,02 1 0,02

    1,00 R2 Rsistance 0805 1,33kW 1K33|100V |1% |RS-679-1005 0805' 679-1005 1 0,02 0,02 1 0,02

    1,00 R3 Rsistance 0805 4,7kW 4K7|100V |1% |RS-679-1496 0805' 679-1496 1 0,02 0,02 1 0,02

    1,00 R4 Rsistance 0805 20kW 20K0|100V |1% |RS-618-3858 0805' 618-3858 1 0,02 0,02 1 0,02

    3,00 C3,C2,C1 Condensateur CMS tantale AVX Ultra Low ESR 100mF 20V

    100F/20V |+/-20% |-55C..+85C

    |TPME107M020#0035 CaseCE 7,3x4,3' 548-3494 3 10,17 10,17 1 0,02

    1,00 N1 LT1305 convertisseur DC/DC ajustable CMS

    LT1305CS8|10V |2.0A |-40C..+70C

    |LinearTechnology 1273724 1 7,08 7,08 2 7,08

    1,00 L1 Inductance de stockage CMS 22mH WE 7447709220 22uH/5,3A |20% |5,3A |-40..+125 WE-PD-XXL' 617-1647 1 2,53 2,53 1 2,53

    1,00 V2 Diode Schottky STPS140A STPS140A|40V |1,0A |-65C..150C |ST SMA' 653-1803 1 0,03 0,03 1 0,03

    1,00 F2,F1 Fusible 5*20 HBC T 250mA 250mAT|250V |250mAT 5x20mm' 541-3754 1 0,29 0,29 1 0,29

    2,00

    E2,E1,E4

    ,E3 Porte-fusible clip PCB 5mm CLIP SICH.HALTER 5X20 |Messing verzinnt 5X20' 611-9318 2 0,12 0,23 1 0,02

    3,00 V4,V1,V3 Diode Transil SM6T6V8A (600W ; 6,8V ; unidir.) SM6T6V8A|7,14V |57A |-55C..+150C DO 214AA' 710-4979 3 0,14 0,41 1 0,02

    1,00 E5 Circuit imprime CI1044 1 0,02

    1 0,00

    Menge Part Name Part Label Part Label - Hersteller Wert Link

    4 Vis plastique M3-8 SAIT 01564470

    6 Vis M3-6 SAIT 01503740

    6 Rondelle CS 3-6-0.5 SAIT 01509630

    3 Entretoise M3-10

    2 Serre cble 2mm SAIT 01552430

    Bemerkungen

    Bemerkungen

    T025 Interface de programmation USB autoalimente NO104410

    Description

    Nature de la modification

    Cration / implantion HE10 bornier phoenix

    NO104410 Inteface de programmation USB autoalimente.xls Page: 1/1

    ANNEXE 1.pdfDessin1.vsdPage 1