Étage de sortie
⏱️ Temps estimé : 2-3 heures (débutant), 1-1,5 heures (expérimenté)
🔧 Niveau de difficulté : Avancé
⚠️ Niveau de risque : Élevé (haute puissance, risque d’incendie)
📋 Prérequis
Avant de commencer ce chapitre :
☐ Chapitre ⚠️ Sécurité — À Lire Absolument Avant de Commencer lu et compris
☐ Carte-mère complètement assemblée et testée
☐ Outils nécessaires à disposition (fer à souder haute puissance, pince coupante, tournevis)
☐ Temps disponible (2-3 heures pour débutant)
☐ Extincteur à proximité (soudure haute puissance)
☐ Lecture complète du chapitre avant de commencer
Principe de Fonctionnement d’une Sortie Triac
Contrôle de la Puissance
Applications typiques
Éclairage : Les dimmers, ou variateurs de lumière, exploitent les triacs pour moduler l’intensité lumineuse. En ajustant le moment d’activation du triac, il est possible de faire varier la luminosité des lampes.
Chauffage : Dans le cas des chauffages électriques, les triacs servent à contrôler la température. En changeant la durée pendant laquelle le courant est conduit, on peut régler la quantité de chaleur émise par l’appareil de chauffage.
Avantages comparés à un relais
Contrôle Fin : Le triac offre une gestion très précise de la puissance, ce qui est parfait pour les applications nécessitant un ajustement délicat.
Commutation Sans Bruit : À l’inverse des relais mécaniques, les triacs fonctionnent sans produire de bruit de clic caractéristique lors de la commutation.
Absence de Composants Mobiles : Le fait qu’il n’y ait pas de composants mobiles diminue l’usure due au mouvement, ce qui rend le système de commutation plus fiable et prolonge sa durée de vie.
Considérations Techniques
Dissipation Thermique : L’utilisation des triacs entraîne une production de chaleur pendant leur fonctionnement. Il est crucial d’assurer une bonne évacuation de cette chaleur, généralement à l’aide de dispositifs tels que des radiateurs ou des dissipateurs thermiques.
Compatibilité de Charge : Du fait que le triac interrompt le courant de manière périodique, seuls les équipements résistifs (comme les chauffages ou les lampes) sont adaptés pour être contrôlés par un triac.
Composition d’un kit pour étage de sortie triac
Ce kit contient tout le nécessaire pour assembler un circuit de sortie :
Un circuit imprimé qui distingue clairement les zones de basse et de haute tension de chaque côté.
Une résistance R1, dont la valeur est choisie en fonction de la tension nominale du système et du modèle d’optocoupleur utilisé.
Une résistance R2, sélectionnée selon le modèle d’optocoupleur.
Une résistance R3.
Un support DIL pour l’optocoupleur, comportant deux rangées de trois broches.
Deux paires de connecteurs type Molex.
Un isolant qui assure à la fois l’isolation électrique et la conduction thermique.
Un triac, adapté aux exigences spécifiques de l’application.
Un connecteur de puissance qui dispose habituellement de trois broches, la broche centrale étant inutilisée.
Un morceau de cuivre massif de 1.5 mm² de section.
Contenu d’un kit de sortie
Assemblage d’une carte de sortie
Pour les cartes de sortie, nous allons procéder de façon similaire, dans cet ordre :
résistances
support optocoupleur
connecteur·s Molex
connecteur de puissance
Danger
⚠️⚠️⚠️ DANGER — RISQUE D’INCENDIE ⚠️⚠️⚠️
Il est crucial de prêter une attention particulière à la qualité des soudures sur la section haute tension de cette carte.
Une soudure haute puissance défectueuse peut provoquer :
Scénarios Dangereux
Surchauffe → Fonte des plastiques → Dégagement toxique → Incendie
Arc électrique → Étincelles → Ignition matériaux → Incendie
Court-circuit → Chaleur intense → Fusion composants → Incendie
La carte peut prendre feu SANS AVERTISSEMENT à la mise sous tension !
Mesures de Sécurité OBLIGATOIRES
Avant de commencer cette section :
☐ Extincteur présent — Type ABC minimum, à portée de main
☐ Détecteur de fumée — Fonctionnel et testé
☐ Surface isolante et ininflammable — Travailler sur céramique, bois sec (PAS métal/plastique)
☐ Quelqu’un d’autre présent — En cas d’urgence
☐ Savoir où est le tableau électrique — Pour couper alimentation si fumée
☐ Fenêtres ouvertes — Pour ventilation et évacuation fumée
☐ Connaître itinéraire évacuation — Ne jamais bloquer sorties
Pendant le Premier Test
⚠️ Rester à côté pendant les 5 premières minutes de fonctionnement
⚠️ Surveiller odeurs inhabituelles (plastique brûlé)
⚠️ Surveiller fumée
⚠️ Écouter grésillements anormaux
En Cas de Fumée ou Odeur de Brûlé
COUPER ALIMENTATION IMMÉDIATEMENT (disjoncteur)
NE PAS TOUCHER le routeur (peut être très chaud)
Si flammes visibles → Utiliser extincteur CO₂ ou poudre (PAS D’EAU !)
Si fumée importante → Évacuer et appeler pompiers (18)
Laisser refroidir 30 minutes minimum avant d’inspecter
Vérification de Qualité
Avant de mettre sous tension, vérifiez (loupe recommandée) :
☐ Soudure brillante et lisse (pas terne/granuleuse)
☐ Remplissage complet du trou traversant
☐ Soudure visible des DEUX côtés du PCB
☐ Pas de micro-fissures
☐ Pas de soudure débordant sur pistes voisines
⚠️ Si UN SEUL point n’est pas parfait → REFAIRE LA SOUDURE !
Votre vie et votre maison valent plus que 5 minutes de travail supplémentaire.
Installation des agrafes en cuivre massif
La première étape du montage consiste à installer des agrafes en cuivre pur pour augmenter la capacité de la carte à supporter des courants forts.
Il est recommandé d’utiliser du cuivre d’une section transversale de 1,5 mm², compte tenu de la courte distance entre le triac et le connecteur de puissance.
Les emplacements pour ces agrafes sont marqués sur le circuit imprimé par des lignes épaisses sur la couche de sérigraphie, avec un espacement d’environ 5 mm entre les trous.
Pour installer les agrafes, commencez par plier le fil de cuivre afin qu’il traverse ces trous.
Puis, pliez les extrémités vers l’extérieur et pressez-les fermement contre la face inférieure du circuit imprimé. L’utilisation d’une pince multiprise facilitera cette tâche, tout en prenant soin de ne pas abîmer le circuit.
Une fois les agrafes correctement mises en place, coupez les quatre extrémités à la longueur nécessaire.
Vue dessus/dessous, agrafes posées
✅ Point de Contrôle — Agrafes en Cuivre
Avant de continuer, vérifiez :
☐ Agrafes en cuivre massif 1,5 mm² correctement installées ☐ Extrémités pliées fermement contre le PCB ☐ Longueur des extrémités coupée correctement ☐ Pas de court-circuit avec les pistes adjacentes ☐ Agrafes bien fixées et stables
Installation des composants de faible puissance, support DIL
Une fois les agrafes de cuivre mises en place, il est temps d’installer les composants qui nécessitent peu de puissance.
Selon le plan du circuit :
La résistance R1 doit être de 120 Ω si le circuit est alimenté en 3,3 V, ou de 180 Ω pour une alimentation en 5 V.
La résistance R2 doit avoir une valeur de 330 Ω.
La résistance R3 doit être de 360 Ω.
Note
Pour des besoins spécifiques, un autre type d’optocoupleur pourrait être nécessaire. Dans ce cas, les valeurs des résistances peuvent varier.
Indication
Pour assurer que le support DIL soit correctement fixé et en contact total avec le circuit imprimé, commencez par souder une seule de ses broches. Ensuite, vérifiez que le support est bien en place et parfaitement aligné avant de procéder à la soudure des cinq broches restantes.
✅ Point de Contrôle — Composants Faible Puissance
Avant de continuer, vérifiez :
☐ Résistances R1, R2, R3 aux bons emplacements (valeurs correctes pour tension système) ☐ Support DIL bien plaqué contre le PCB ☐ Encoche du support DIL correctement orientée ☐ Toutes les soudures propres et brillantes ☐ Pas de pont de soudure entre les pistes
Soudure des connecteurs type Molex
Connecteur de puissance, broche centrale soudée
Connecteurs type Molex soudés
✅ Point de Contrôle — Connecteurs Molex
Avant de continuer, vérifiez :
☐ Connecteur de puissance broche centrale soudée ☐ Deux connecteurs type Molex soudés ☐ Détrompeur correctement orienté (Molex polarisés) ☐ Connecteurs bien plaqués contre le PCB ☐ Soudures solides et propres
Soudure de la partie haute puissance/haute tension
Danger
La qualité des soudures est d’une importance capitale pour cette étape.
Rappel : Voir les mesures de sécurité OBLIGATOIRES et la vérification de qualité au début de ce chapitre.
Une soudure défectueuse peut provoquer un incendie lors de la mise sous tension !
Connecteur haute puissance
Ce composant peut être maintenu provisoirement en place en pliant légèrement les agrafes en cuivre pour qu’elles pincent les broches saillantes.
Ensuite, avec un fer à souder bien chaud (réglez la température à 450 °C si possible), appliquez généreusement de la soudure.
triac
De la même manière, ce composant peut être maintenu provisoirement en place en pliant légèrement les agrafes en cuivre pour qu’elles pincent les broches saillantes.
Seuls 1 à 2 mm des pattes du triac devraient dépasser.
Pour faciliter cette opération et aussi pour protéger le triac des hautes températures, il est conseillé de plaquer le triac contre l’un des dissipateurs non encore monté que vous avez à disposition. Vous pouvez utiliser une pince à linge ou toute autre pince à ressort.
Positionnement du triac
Pour les soudures au niveau de chacune des agrafes, un bon fer chaud et beaucoup de soudure seront nécessaires.
Avertissement
Lors de la soudure du triac, veillez à bien vérifier que la soudure est remontée de l’autre côté du circuit.
Cela assurera une continuité parfaite mais aussi une solidité accrue.
Triac et connecteur soudés
✅ Point de Contrôle — CRITIQUE — Haute Puissance
⚠️ VÉRIFICATION OBLIGATOIRE AVANT MISE SOUS TENSION ⚠️
☐ Connecteur haute puissance : soudure ABONDANTE et brillante ☐ Triac : soudure remontée de l’autre côté du PCB (continuité vérifiée) ☐ Soudures agrafes : généreuses et solides (fer très chaud utilisé) ☐ Aucun brin de cuivre apparent risquant court-circuit ☐ Inspection visuelle loupe : pas de fissure ni joint froid
🔥 Une soudure défectueuse = RISQUE D’INCENDIE 🔥
Installation de l’optocoupleur
Carte assemblée
✅ Point de Contrôle Final — Carte de Sortie Complète
Avant le test sous tension, vérifiez :
☐ Optocoupleur correctement orienté (repère rouge aligné avec cercle PCB) ☐ Toutes les soudures haute puissance re-vérifiées (connecteur, triac, agrafes) ☐ Pas de court-circuit visible (inspection visuelle complète) ☐ Pas de flux de soudure résiduel conducteur ☐ Extincteur à portée de main pour le premier test
Tests
Lors de la construction d’un système complet, il peut être préférable de monter l’étage de sortie finalisé dans le boîtier avant de procéder à son test.
Les conseils suivants sont destinés aux situations où un étage de sortie doit être testé de manière indépendante.
Danger
Avertissement de Sécurité
Pour vérifier le bon fonctionnement du déclencheur et du triac, un accès à la tension du réseau électrique 230 V CA est nécessaire.
Faites preuve de la plus grande prudence et n’entamez cette étape que si vous avez les compétences nécessaires pour le faire en toute sécurité.
Voici une plate-forme construite qui permet de tester les cartes de sortie avec ou sans le triac soudé en place.
Lors du test d’une carte de sortie, il est important que le triac fasse partie du circuit électrique, sinon tout le courant de charge passera par le circuit optocoupleur et un ou plusieurs composants seront alors détruits immédiatement.
En tenant dûment compte de l’avertissement de sécurité ci-dessus, l’approche simple illustrée ci-dessous devrait convenir pour tester des cartes individuelles.
Configuration du Banc de Test
Matériel nécessaire pour le test :
☐ Lampe à incandescence 40-100 W (ou résistance chauffante équivalente)
☐ Douille E27 avec câble secteur
☐ Arduino ou microcontrôleur (pour générer signal de commande)
☐ Câbles de connexion dupont mâle-femelle
☐ Multimètre (pour vérifier tensions)
☐ Extincteur à portée de main
☐ Surface isolante et ininflammable (céramique, bois sec — PAS métal)
Schéma de Montage du Test
Configuration du banc de test pour carte de sortie triac (cliquer pour agrandir)
Procédure de Test Complète
Danger
⚠️ RAPPEL SÉCURITÉ — 230 V SECTEUR
Extincteur à portée de main
Aucun contact avec les parties sous tension
Disjoncteur facilement accessible
Personne présente pour surveiller
Premier test : durée maximale 2 minutes
Étape 1 : Vérifications Préalables (HORS TENSION)
Inspection visuelle complète de la carte
☐ Toutes les soudures haute puissance re-vérifiées
☐ Pas de court-circuit visible
☐ Pas de composant mal orienté
☐ Optocoupleur correctement inséré (repère aligné)
Test de continuité au multimètre
☐ Mesurer résistance entre bornes connecteur puissance : doit être ∞ Ω (circuit ouvert)
☐ Mesurer résistance optocoupleur côté commande : quelques kΩ (LED interne)
☐ Vérifier absence de court-circuit entre pistes basse/haute tension
Montage du banc de test
☐ Connecter lampe au connecteur de puissance de la carte
☐ Connecter Arduino pin 9 → Molex IN (signal commande)
☐ Connecter Arduino GND → Molex GND
Étape 2 : Test Sans Tension Secteur
Programmer Arduino avec signal test
void setup() { pinMode(9, OUTPUT); } void loop() { digitalWrite(9, HIGH); // Commande ON delay(2000); // 2 secondes digitalWrite(9, LOW); // Commande OFF delay(2000); // 2 secondes }
Alimenter Arduino uniquement (PAS de secteur 230 V)
Mesurer tension aux bornes du :term:`triac` avec multimètre
Signal HIGH : Devrait y avoir quelques volts (LED optocoupleur allumée)
Signal LOW : 0 V (LED optocoupleur éteinte)
✅ Si OK : L’optocoupleur fonctionne correctement
❌ Si pas de variation : Vérifier soudures, orientation optocoupleur, résistances R1-R3
Étape 3 : Premier Test Sous Tension 230 V
Danger
⚠️⚠️⚠️ DANGER — TENSION MORTELLE 230 V ⚠️⚠️⚠️
À partir de maintenant, AUCUN CONTACT avec la carte ou la lampe.
Restez à 50 cm minimum de la zone de test.
Vérifier une dernière fois :
☐ Lampe correctement connectée
☐ Arduino alimenté et programme en cours
☐ Extincteur à portée
☐ Disjoncteur accessible
Brancher la lampe sur secteur 230 V
Observer pendant 30 secondes
✅ Comportement NORMAL attendu :
Lampe s’allume et s’éteint toutes les 2 secondes (suivant programme Arduino)
Pas d’odeur de brûlé
Pas de fumée
Pas de grésillement
Commutation silencieuse (pas de clic)
❌ Comportement ANORMAL — COUPER IMMÉDIATEMENT :
Lampe reste allumée en permanence → Triac en court-circuit
Lampe ne s’allume jamais → Triac ne conduit pas (défaut ou mal soudé)
Fumée ou odeur → Composant en surchauffe
Grésillement → Mauvais contact, arc électrique
Si test réussi : Laisser fonctionner 2 minutes
Surveiller température carte (main au-dessus, sans toucher)
Carte doit rester froide ou tiède (légèrement chaude acceptable)
Triac peut être tiède après 2 minutes (normal)
Couper alimentation secteur
Attendre 1 minute (décharge condensateurs éventuels)
Étape 4 : Test de Charge Progressive
Si le test précédent a réussi, vous pouvez tester avec une charge plus importante.
Remplacer lampe 60 W par lampe 100 W (ou radiateur 500-1 000 W)
Répéter test pendant 5 minutes
Surveiller température triac (devrait rester < 60 °C au toucher)
Vérifier commutation toujours fonctionnelle
Résultats Attendus du Test
Carte Fonctionnelle
✅ SUCCÈS — La carte fonctionne correctement si :
☑ Lampe s’allume/s’éteint selon signal Arduino
☑ Commutation silencieuse (pas de clic mécanique comme relais)
☑ Aucune odeur ou fumée pendant 5 minutes de fonctionnement
☑ Température carte reste raisonnable (< 60 °C)
☑ Pas de grésillement ni arc électrique
➜ La carte est prête pour l’installation dans le boîtier
Carte Défectueuse
❌ ÉCHEC — La carte a un problème si :
☒ Lampe reste allumée en permanence
Diagnostic : Triac en court-circuit (détruit ou mal soudé)
Action : Remplacer triac
☒ Lampe ne s’allume jamais
Diagnostic : Circuit optocoupleur défectueux ou triac ouvert
Action : Vérifier optocoupleur (sens, soudures), vérifier résistances R1-R3
☒ Lampe clignote aléatoirement
Diagnostic : Mauvais contact, soudure froide
Action : Re-vérifier toutes les soudures haute puissance
☒ Fumée ou odeur de brûlé
Diagnostic : Surchauffe composant (soudure insuffisante, court-circuit)
Action : ARRÊTER IMMÉDIATEMENT, inspecter visuellement, refaire soudures
☒ Carte chauffe excessivement (> 80 °C)
Diagnostic : Résistance de contact trop élevée (agrafes mal soudées)
Action : Refaire soudures agrafes cuivre avec fer très chaud
Dépannage — Problèmes Courants
Problème 1 : Lampe Ne S’Allume Jamais
Causes possibles :
☐ Optocoupleur mal inséré (sens inversé)
Test : Retirer optocoupleur, vérifier repère alignement, réinsérer
☐ Optocoupleur défectueux
Test : Remplacer par optocoupleur neuf
☐ Résistance R1 mal soudée ou mauvaise valeur
Test : Vérifier continuité, mesurer résistance (120 Ω pour 3,3 V, 180 Ω pour 5 V)
☐ Triac défectueux (circuit ouvert)
Test : Mesurer résistance bornes triac (devrait être quelques Ω dans un sens)
☐ Soudure froide sur patte triac
Action : Refaire soudures triac avec fer très chaud (450 °C)
Problème 2 : Lampe Reste Allumée en Permanence
Causes possibles :
☐ Triac en court-circuit (détruit)
Cause probable : Surchauffe lors soudure, décharge électrostatique
Action : Remplacer triac (attention ESD lors manipulation)
☐ Pont de soudure entre bornes triac
Test : Inspection visuelle loupe, vérifier continuité
Action : Retirer excédent soudure avec tresse
☐ Condensateur parasite (rare)
Action : Vérifier pistes PCB pas de court-circuit
Problème 3 : Grésillement ou Arc Électrique
Causes possibles :
☐ Soudure insuffisante sur agrafes cuivre
Symptôme : Arc entre agrafe et piste PCB
Action : ARRÊTER IMMÉDIATEMENT, refaire soudures avec beaucoup de soudure
☐ Écart entre triac et PCB (mauvais contact)
Action : Dessouder triac, aplatir pattes, ressouder avec triac bien plaqué
☐ Condensateur de snubber manquant (si prévu sur schéma)
Action : Ajouter condensateur + résistance snubber selon schéma
Problème 4 : Carte Chauffe Excessivement
Causes possibles :
☐ Résistance de contact trop élevée
Diagnostic : Mesurer tension chute entre agrafe et piste (< 0,1 V attendu)
Action : Refaire soudures avec fer 450 °C + soudure abondante
☐ Section agrafes cuivre insuffisante
Action : Remplacer par cuivre 2,5 mm² au lieu de 1,5 mm²
☐ Charge trop importante pour le dissipateur (> 3 000 W ~ 13 A)
Action : Vérifier puissance charge (doit être ≤ 3 000 W), utiliser dissipateur plus grand si besoin
Validation Finale de la Carte
Checklist Avant Installation
✅ Validation Complète — Carte de Sortie
Avant de considérer la carte comme validée :
☐ Test fonctionnel réussi : Lampe s’allume/s’éteint correctement
☐ Test charge 100 W réussi : 5 minutes sans problème
☐ Température acceptable : Carte et triac < 60 °C
☐ Aucune odeur ou fumée durant tous les tests
☐ Soudures haute puissance re-vérifiées visuellement (loupe)
☐ Pas de grésillement ni arc électrique
☐ Commutation silencieuse (caractéristique du triac)
☐ Documentation : Valeurs R1-R3 notées, tension système (3,3 V ou 5 V) notée
Si TOUS les points sont cochés → La carte est validée et prête pour montage final
Documentation de la Carte Testée
Il est recommandé de noter sur un papier (à conserver avec la carte) :
Date du test : ___/___/______
Tension système : ☐ 3,3 V ☐ 5 V
Valeur R1 : _____ Ω (120 Ω pour 3,3 V, 180 Ω pour 5 V)
Valeur R2 : _____ Ω (330 Ω)
Valeur R3 : _____ Ω (360 Ω)
Référence :term:`triac` : __________ (ex : BTA41-600B)
Charge testée : _____ W (ex : 100 W)
Durée test : _____ minutes
Résultat : ☐ ✅ Validée ☐ ❌ Défectueuse
Prochaines Étapes
Après Validation de TOUTES les Cartes
Une fois que vous avez assemblé et testé avec succès :
✅ Carte-mère (monophasée ou triphasée) — testée électriquement
✅ Toutes les cartes de sortie (autant que de sorties souhaitées) — testées individuellement
Vous pouvez passer aux chapitres suivants :
Perçages du boîtier — Perçage pour la carte-mère
Préparer le boîtier pour accueillir les cartes et les dissipateurs
Câblage interne
Connexion carte-mère ↔ cartes de sortie ↔ secteur
Montage des dissipateurs
Fixation des triacs sur dissipateurs thermiques en façade
Installation du logiciel
Téléversement firmware, configuration, étalonnage
Tests système complet
Validation fonctionnelle de l’ensemble avant installation finale
Astuce
💡 Conseil Important
Conservez les cartes de sortie testées dans un endroit propre et sec.
Évitez de toucher les pistes haute tension avec les doigts (graisse → oxydation).
Si stockage prolongé (> 1 mois), protégez avec film antistatique.
Ressources Complémentaires
Documentation Technique
Datasheet triac BTA41 : Caractéristiques électriques, courbes thermiques
Datasheet optocoupleur MOC3043 : Schéma interne, caractéristiques LED
Guide soudure haute puissance : Guide de Soudure pour Débutants
🎯 Récapitulatif Final
Vous avez maintenant assemblé une carte de sortie triac fonctionnelle !
Cette carte utilise un triac BTA41 (40 A nominaux) mais, en raison de la taille du dissipateur, la charge est limitée à 3 000 W (~13 A à 230 V) pour un fonctionnement sûr et fiable.
Points clés à retenir :
Soudures haute puissance = CRITIQUE pour sécurité
Test progressif (sans tension → basse charge → haute charge)
Triac fonctionne UNIQUEMENT avec charges résistives
Commutation silencieuse = avantage majeur vs relais mécanique
Félicitations pour votre travail minutieux ! 🎉