Carte d'alimentation multi-tensions

Introduction

La réalisation d'un robot ludique nécessite la création d'un certain nombre d'éléments matériels primaires indispensables au bon fonctionnement du robot. Je vous propose aujourd'hui un article sur la création de l'un de ces éléments fondamentaux : la carte d'alimentation du robot.
 
Cet élément ne doit pas être négligé car une mauvaise alimentation entraine bien souvent divers problèmes dont la cause est difficile à trouver (le problème venant alors de la carte d'alimentation et non de la carte défaillante).
 
De plus, un amateur ne sait pas forcément comment va évoluer son robot. Cette carte étant à la base de toutes les autres, elle se doit d'être en mesure de fournir plusieurs lignes d'alimentation afin de prévoir à la majorité des cas.

Définition des besoins

De prime abord, nous pouvons définir deux groupes principaux pour l'alimentation des divers éléments :
- la ligne de puissance qui servira à l'alimentation des actionneurs
- ligne 'standard' qui servira à alimenter les cartes traitant de l'information (capteurs, microcontrôleurs...)
 

Ces deux classes d'alimentation peuvent aussi être divisées en plusieurs lignes de tension différentes. Ainsi on peut envisager deux lignes de forte puissance pour alimenter des MCC ou des servomoteurs et deux lignes de faible puissance pour alimenter la carte microcontrôleur et les cartes capteurs.

J'ai personnellement choisi de réaliser une seule ligne de haute puissance pour le déplacement du robot et quatre lignes de faible puissance pour, je l'espère, être paré à presque toutes les futures évolutions du robot.
Pour plus de souplesse j'ai également décidé de rendre la tension de la ligne haute puissance variable.
 
Nous disposons ainsi de :
- une ligne haute puissance ayant une tension variant entre 8V et 16V  
- quatre lignes faible puissance ayant une tension respective de 5V, 6V, 9V et 12V

Choix des composants

La carte d'alimentation s'articule autour de 5 composants majeurs (qui font presque tout le travail) : il s'agit des régulateurs de tension. Leur rôle est d'assurer la création d'une tension stabilisée à partir d'une autre source de tension à la fois plus élevée et moins stable (telle qu'une batterie par exemple).
 
J'ai choisi de réaliser les lignes de faible puissance avec la classique série des 78xx (xx représentant la tension, on obtient ainsi le 7805 pour du 5V, le 7812 pour du 12V etc). Ces composants peuvent délivrer un courant de 1A ce qui est devrait suffire à la majorité des cartes capteurs et microcontrôleurs. 

Schéma de la carte

Les diodes servent à protéger le LM338 d'une éventuelle décharge de condensateurs dans le régulateur.
La LED permet de vérifier le bon fonctionnement de la ligne de haute puissance.
Le potentiomètre permet de régler la tension de sortie entre 8V et 16V.
Carte d'alimentation
Aperçu du schéma: cliquez pour agrandir le schéma
 
Ce schéma a été obtenu à l'aide des documentations constructeurs des différents régulateurs.

Conclusion

La réalisation du typon de la carte est relativement simple et ne devrait pas poser de problème. N'oubliez pas cependant que la carte est destinée à fournir une assez forte puissance : les pistes du circuit devront donc être suffisament large.
 
Vous êtes désormais prêt à lancer votre robot dans la nature sans l'aide d'une alimentation de laboratoire !
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Commentaires

Utilisateur non enregistré

Salut,

Je viens de tomber sur cette page au sujet fort intéressant ^^. Ayant participé à la création de robot pour la coupe de France de robotique. J'ai quelques questions et suggestions.

Je me demande l'utilité d'un ligne de 6V? Quels sont les actionneurs qui fonctionnent à cette tension?

Ensuite l'ajout d'une ligne 3v3 peut être intéressant car de plus en plus de micro-contrôleur fonctionne à cette tension d'alimentation, en plus se sont généralement les plus puissants ^^.

Je suppose aussi comme on fait de la robotique que le rendement est important. Et donc je me demande si remplacer les résistants mais peu efficace 78xx par des alimentations à découpage ne serait justifié? Car en plus de permettre un meilleur rendement ( passer de 50% voir moins à 95% n'est pas négligeable) cela permet aussi d'éviter un échauffement important des composants lorsque l'on demande de fort courant.

Cordialement

Doug

Portrait de Siviuze
Bonjour,
 
L'utilisation de régulateurs à decoupage est une excellente idée pour remplacer les vieillissants 78xx. L'utilisation du 7805 à d'ailleurs posé des problèmes sur la première version d'Antenatus (fort échauffement et consommation très importante).
 
Concernant l'ajout d'une ligne de 3v3 cela peut être intéressant, mais plutôt pour l'alimentation des capteurs numériques : les processeurs modernes deviennent tellement complexe que je pense qu'il est plus intéressant de prendre une carte sur l'étagère :)
 
Enfin, la ligne 6V est utilisée pour les servomoteurs. Ils peuvent fonctionner à 5V, mais le rendement est optimal à 6V.
 
Merci pour ces suggestions pertinentes :D