Inventaire complet des composants

Ci-dessous, vous découvrirez la liste complète des composants qui pourraient être inclus dans votre kit.

Il est important de noter que votre kit ne contiendra pas tous ces composants simultanément, car il est techniquement impossible d’intégrer toutes les fonctionnalités disponibles dans un seul et même kit.

Seulement certaines combinaisons de composants sont réalisables.

Résistances 

Ces composants n’ont pas de sens et sont très peu sensibles à l’électricité statique.

Les valeurs des résistances sont indiquées sur le schéma de circuit et sont répétées ici pour plus de commodité : (veuillez lire les notes ci-dessous qui concernent ces valeurs de composants)

R1 = 47 kΩ. Cela fournit le pull-up pour la ligne de réinitialisation du processeur.
R2 = 10 kΩ. Avec R3, cela fournit une tension de référence pour les capteurs d’entrée.
R3 = 10 kΩ. Avec R2, cela fournit une tension de référence pour les capteurs d’entrée.
R4 = 100 Ω ou 180 Ω. R4 et R5 réduisent la taille du signal AC du transformateur.
R5 = 1 kΩ. R4 et R5 réduisent la taille du signal AC du transformateur.
R6 = 120 Ω ou 150 Ω. Il s’agit de la résistance de charge (ou burden) du capteur de courant grille, qui utilise CT1.
R7 = 120 Ω ou 150 Ω. Il s’agit de la résistance de charge pour le capteur de courant détourné, qui utilise CT2.
R8 = 1 kΩ. Cette résistance est en série avec CT1 pour protéger le processeur des signaux importants.

Note

Des valeurs inférieures pour R4 et R5 sont désormais utilisées pour augmenter la charge sur le transformateur. Cela peut l’empêcher d’entrer en saturation, ce qui déformerait la forme d’onde de sortie.
R4 = 100 Ω convient pour un fonctionnement en 3,3 V.
Pour une meilleure utilisation de la plage d’entrée de l’ADC, R4 doit être augmenté à 180 Ω pour un fonctionnement en 5 V.

La valeur pour R6 et R7 a été initialement spécifiée comme étant 150 Ω.

Lorsque le processeur fonctionne à 3,3 V, cela donne une plage de fonctionnement d’environ 4 kW. En réduisant ces valeurs à 120 Ω, la plage est augmentée à ~5 kW.

Pour un système 5 V, la valeur originale de 150 Ω donne une plage de fonctionnement d’environ 6 kW.

Si un enregistrement de données dans toute la maison est nécessaire, la plage de travail du capteur grille peut être augmentée en réduisant la valeur de R6. Il faut toutefois reconnaître que la sensibilité du système de mesure sera réduite d’autant.

R6 = 56 Ω permettra des mesures jusqu’à ~10 kW
R6 = 47 Ω permettra des mesures jusqu’à ~12 kW
R6 = 39 Ω permettra des mesures jusqu’à ~14 kW.

Ces valeurs de résistance de charge s’appliquent lorsque le processeur fonctionne à 3,3 V. S’il fonctionne à 5 V, ces plages sont augmentées d’environ 50 %.

Un peu de mathématiques

Voici les 3 formules qui vous permettront de calculer une inconnue à partir des 2 autres données connues.

Calcul de la résistance de burden en fonction de l’intensité efficace maximale :

$burden\_resistor = \frac{system\_voltage \times ct\_turns}{2 \times \sqrt{2} \times I_{RMS}}$

Calcul de l’intensité efficace maximale en fonction de la résistance de burden :

$I_{RMS} = \frac{system\_voltage \times ct\_turns}{2 \times \sqrt{2} \times burden\_resistor}$

Calcul du nombre de tours de capteur en fonction de la résistance de burden et de l’intensité efficace maximale :

$ct\_turns = \frac{2 \times \sqrt{2} \times I_{RMS}}{system\_voltage \times burden\_resistor}$

Dans notre cas précis, nous avons : $ct\_turns = 2000$

$I_{RMS}$ correspond à l’intensité efficace.

Pour un appareil purement résistif (chauffe-eau…), nous avons $P_{RMS} = V_{RMS} \times I_{RMS}$ .

Exemple pour un chauffe-eau de 3000 W, nous aurons donc :

$I_{RMS} = \frac{P_{RMS}}{V_{RMS}} = \frac{3000}{230} \approx 13 A.$

R11 - R18 sont les résistances série pour l’affichage à 4 chiffres. Si la carte doit fonctionner à 3,3 V, ces huit résistances doivent être de 220 Ω. En cas de fonctionnement en 5 V, cette valeur doit être augmentée à 470 Ω pour maintenir un niveau de luminosité similaire.

Diodes 

Celles-ci offrent un certain degré de protection au processeur lorsque des courants élevés traversent les CTs.

Attention

Ces composants sont polarisés.

Ils doivent être placés selon le repérage sur la couche sérigraphiée.

Supports DIL pour circuits intégrés

Les deux supports repérés IC1 et IC2 seront toujours présents. Ce sont ceux utilisés pour placer le microcontrôleur Atmega328P, le coeur du système, ainsi que l’amplificateur opérationnel qui permet d’obtenir des tensions stables nécessaires au fonctionnement du routeur.

Si l’option pin-saving hardware est utilisée, deux autres circuits intégrés seront nécessaires (IC3 et IC4).

Cette distinction est expliquée plus en détail ultérieurement.

Attention

Chaque support a une encoche à une extrémité. Celle-ci doit être alignée avec la marque correspondante sur la couche sérigraphiée, comme indiqué ici.

Avec le support convenablement soutenu par le bas (on peut aussi utiliser un morceau d’adhésif), les deux broches situées dans les coins opposés peuvent être soudées en place.

Si un réalignement du composant est nécessaire, il doit être effectué avant que les broches restantes ne soient fixées.

L’affichage à 4 chiffres peut être contrôlé de deux manières.
Si le module RF n’est pas requis et que ces broches IO ne sont pas nécessaires à d’autres fins, un ensemble complet de broches IO sur le processeur peut être dédié au pilotage de l’affichage.
Cette configuration nécessite l’ajout de quatorze ponts comme indiqué dans la couche sérigraphiée. La planche de la photo suivante est assemblée de cette manière :

Les 14 ponts sont représentés ici :

5 ponts à IC3
1 pont à IC4
5 ponts en J1-5
1 pont en R24
1 pont en R25
1 pont en R26

Si le module RF est requis (ou si l’une de ces broches IO est nécessaire à toute autre fin), l’écran peut être utilisé à l’aide de l’option pin-saving hardware. Pour cette disposition, les supports pour IC3 et IC4 doivent être installés comme indiqué ci-dessous.

Ici, l’un des PCB d’origine est présenté avec uniquement ces supports en place, pour IC3 et IC4.

Note

Lorsque l’option pin-saving hardware est utilisée, aucune liaison filaire ne doit être installée au niveau du connecteur J1-J5.

Étant donné que cette carte est assemblée avec l’option pin-saving hardware, des supports d’embase ont été installés aux quatre emplacements de circuits intégrés.

Note

Les deux circuits intégrés qui composent l’option pin-saving hardware ont tous deux été initialement spécifiés à partir de la série 74HC.

Malheureusement, le 74HC4543 pour IC3 n’est plus disponible sous forme DIL. Lorsqu’elle fonctionne à 3,3 V, le composant CMOS de remplacement n’est pas en mesure de fonctionner correctement.

Ainsi, chaque fois que l’option pin-saving hardware doit être utilisée, le processeur doit fonctionner à 5 V.

Condensateurs céramiques et oscillateur 

Ces composants ne sont pas polarisés.

Les condensateurs céramiques sont en général orange, et ont la forme d’une goutte d’eau, par opposition aux condensateurs électrolytiques polarisés de forme cylindriques et bleus ou noirs.

Note

Parmi le jeu de condensateurs céramiques, deux d’entre eux sont plus petits que les autres.

Il s’agit des deux condensateurs associés à l’oscillateur, leur valeur est de 22 pF et sont référencés C6 et C7.

C3, C4 et C5 sont des condensateurs céramiques de 100 nF, généralement marqués 104.

Note

L’oscillateur ainsi que ses deux condensateurs associés peuvent être soudés légèrement au-dessus du PCB.
Ce n’est pas nécessaire pour le bon fonctionnement.
Pour ce faire, on pourra utiliser une allumette le temps d’effectuer la soudure.

Pont redresseur ou pont de diodes 

Le rôle de ce composant est de redresser le courant alternatif fourni par le transformateur.

C’est la première étape nécessaire pour obtenir une alimentation en courant continu.

Sur la figure ci-après, la courbe du haut correspond à la tension fournie par le transformateur.

La courbe du bas est la tension fournie par le redresseur.

Attention

Ce composant est polarisé. Il faudra bien veiller à faire correspondre le marquage sur le boîtier avec celui de la couche sérigraphiée.

La broche la plus longue correspond au +.

Comme pour l’oscillateur, il est courant de le souder légèrement au-dessus du PCB.

Connecteurs SIL/Molex 

Les connecteurs type Molex sont polarisés, ils possèdent un détrompeur.

Physiquement, ce sont des composants passifs, mais étant donné qu’ils serviront à la connexion d’autres composants ou modules polarisés, il est important de les souder selon le marquage sur la couche sérigraphiée.

Le connecteur SIL, repéré FTDI, peut être soudé dans n’importe quel sens.

Il permet de brancher la carte USB-FTDI qui servira à la programmation du routeur.

Inductance 

Ce composant, repéré L2, n’est pas polarisé. Son rôle est de filtrer la source de courant qui servira ensuite de référence pour les mesures.

Condensateurs électrolytiques 

Les deux condensateurs électrolytiques, C1 et C2, sont polarisés et doivent donc être installés dans le bon sens. La broche -ve est indiquée par une bande proéminente, en général blanche, sur toute la longueur du composant.

L’autre broche est la +ve, qui doit aller dans le trou marqué + sur la couche sérigraphiée.

Attention

Bien qu’ils se ressemblent assez, il est important que ces deux condensateurs soient installés aux bons endroits.

Le plus grand condensateur (C1 = 100 μF) est le plus proche du pont redresseur.

Le plus petit (C2 = 10 μF) est le plus proche de IC2.

Si ces deux composants sont inversés, les symptômes qui en résultent peuvent être difficiles à diagnostiquer.

Connecteurs secteur et porte-fusible 

Le connecteur secteur repéré TB1 recevra l’alimentation électrique 230 V.

Cette alimentation permettra à la fois d’alimenter la carte-mère, mais aussi la prise de mesure de la tension du secteur.

Le porte-fusible repéré FS1 peuvent maintenant être installés.

Il protégera le système en cas de défaillance du transformateur.

En raison des pistes du plan masse, la broche centrale de TB1 nécessitera plus de chaleur que les autres broches.
Ces borniers doivent être orientés correctement pour permettre un accès facile au câblage.
Il est très facile de se tromper de sens !

Si cela se produit, le plastique peut être soigneusement coupé avec un couteau et chaque broche extraite séparément.

Le porte-fusible, accompagné de son fusible de 100 mA, est simple à mettre en place.

Régulateur·s de tension 

Le régulateur de tension VR1 doit être positionné de manière à ce que son ailette métallique soit éloignée du transformateur, comme indiqué sur la sérigraphie.
En fonction de l’application, le VR1 sera une version 3,3 V ou 5 V.
La version 5 V est nécessaire chaque fois que l’option pin-saving hardware est utilisée.

La soudure des broches du VR1 nécessitera probablement une température plus élevée.

Pour réduire la quantité de métal à chauffer, il est possible de couper préalablement ces broches à la longueur requise.

Le régulateur de tension VR2 se présente sous la forme habituelle d’un transistor, soit un cylindre noir avec un méplat.

Varistance 

Ce composant non polarisé et repéré RV1, est une protection contre les surtensions qui pourraient venir du réseau électrique.

Transformateur 

Le dernier composant à installer est le transformateur. Il s’agit d’un transformateur double 6 V comme indiqué sur la couche sérigraphiée. Un transformateur de 6 V peut prendre en charge un régulateur de tension de 3,3 V ou de 5 V.

Important

Lors de l’installation de ce composant, assurez-vous qu’il n’y ait aucun espace entre la base du transformateur et la carte de circuit imprimé PCB.

Le module radiofréquence ou module RF 

Ce module de type RFM12B ou RFM69 existe sous plusieurs fréquences. Il permettra de faire communiquer deux cartes-mères distantes via radio.

Lorsque ce module est livré, il sera accompagné d’un socle à souder (repéré SMA) pour l’antenne, ainsi qu’une antenne.

Prudence

Ce module est très sensible à l’électricité statique.

Il faudra veiller à relier son corps à la masse (prise de terre) et ne pas porter de vêtements synthétiques lors de l’opération d’assemblage.