Hack (amélioré) BST900

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Préambule

(préambule : ce « gros mot » est un n.m. Texte servant d'avant-propos, d'introduction et précédant un plus long développement.)

Cette carte permet de générer à partir d’une tension d’entrée de 8V une tension de sortie allant de 10V à 120V, avec une puissance de sortie (très théorique …) de 900W !

Ce qui permet de tester nombre de montages / cartes fonctionnant à des tensions élevées à des puissances elles aussi élevées. (à condition que la source soit aussi puissante ! (Ex. : batterie de voiture ou une alimentation ATX pour 200W de puissance))

Une autre utilisation est de pouvoir charger des batteries de 24 ou 48V avec des panneaux solaires comme alimentation en entrée.

Cette platine possède une interface de commande assez sommaire, pas très pratique, car il faut utiliser les 4 boutons pour tout paramétrer.

Il y a quelques années, des développeurs (baruch et plus tard frmaioli) se sont emparé du problème sur leur temps libre et ont développé un firmware alternatif permettant de paramétrer la platine B3603 via une interface série USB, cette dernière étant aussi gérée par un microcontrôleur STM8 câblé à l’identique, celui-ci a été adapté à notre platine par delboy711.

Ayant acquis cette platine il y a quelques temps, j’ai décidé de m’y atteler et de proposer en plus une amélioration « matérielle » permettant d’augmenter la tension de sortie jusqu’à 180V, de quoi tester des montages, des appareils, des composants fonctionnant à ces niveaux de tension.

Caractéristiques techniques:

Carte originale :

Caractéristiques originales :

Puissance de sortie max en fonction de la tension d’entrée et du rendement:

Ces valeurs sont donnée pour Iin_max = 15A et un rendement de 85 %!

Partie 1 : Hack logiciel

N.B.1: L’OS utilisé à l’origine pour le Hack étant Linux, on travaillera donc sous Linux, en ce qui me concerne, j’utilise Xubuntu 20.04 à l’heure où je rédige ce document.

On reprogramme la platine originale ou bien on en fabrique une autre ?

N.B.2 : Ce Hack a été prévu pour fonctionner avec la platine originale, mais à ce moment là vous perdez le Firmware d’origine, lequel sera remplacé par le Hack, car il n’y a pas moyen de faire un « dump » du Firmware officiel, le STM8 étant protégé contre la lecture du firmware à la programmation ! (Protection contre l’espionnage industriel !)

Donc si vous voulez préserver la platine de commande originale, retirez là, mettez la à l’abris et fabriquez en une dédiée « Hacking » !

En ce qui me concerne, j’ai opté pour la fabrication d’une platine « dédiée » au Hack, ce qui me laisse la possibilité de remettre la platine originale au cas où ...

Matériel nécessaire :

(Je suppose que vous avez au moins le nécessaire de base pour Électronicien : Fer à souder, Étain, pompe à dessouder, … Sinon, voir le N.B. plus loin)

• 1 platine STM8 (moins de 4€)

• 2 connecteurs « barrette » à 8 broches (voir plus loin)

• 1 plaque d’essai 5,6 x 3,3 cm (voir plus loin)

• 1 LED blanche / verte / rouge (achetez un sachet de 50 LED bleu/blanc/vert/rouge/jaune pour pas grand-chose)

• Résistances : achetez une boite « kit de résistances » couvrant toute la gamme des valeurs usuelles (de quelques Ohms à 10 Mohm), çà coûte presque rien …

• Fil de câblage : achetez une bobine de fil, pareil, çà coûte pas grand-chose

• 1 ST-LINK V2 (moins de 4€)

• 1 FTDI (moins de 4€)

N.B.: pour les barrettes et la plaque d’essai, pour une vingtaine d’euro, vous pouvez commander sur A...zon une boite avec 50 platines de tailles différentes, des borniers et des connecteurs barrette mâle / femelle !

Pour le reste, vous pouvez aller sur A….. Express, c’est pas cher mais il faut être patient ! 😉

Réalisation platine STM8 :

N.B. : soudez les connecteurs « barrette » et le STM8 comme ci-dessous, comme l’original pour pouvoir la brancher sur la carte BST900.

Respectez les branchements comme ci-dessous, et vous obtenez :

Photo de la carte câblée côté composants:

Photo de la carte câblée côté C.I.:

Branchements ST-LINK et FTDI :

Précautions d’utilisation:

Isolation galvanique entre le PC et la carte :

Vu la puissance et les tensions en jeu sur cette carte, il serait judicieux d’utiliser des adaptateurs / isolateurs USB afin de protéger votre ordinateur d’un éventuel retour de flamme en cas de destruction de celle-ci.

En fait il s’agit d’une clé USB dotée d’un circuit ADUM 3160 avec une isolation jusqu’à 2500V:

N’hésitez pas à les utiliser, elles coûtent moins de 6€ l’unité sur « A…..express »!

Il vaut mieux dépenser quelques euro que de cramer sa carte mère !

Pouvoir arrêter l’alimentation de la carte en urgence :

Si vous envisagez de faire des tests destructifs de composants / montages, gardez un doigt sur l’interrupteur marche / arrêt de votre alimentation DC, ou bien ajoutez-en un entre la batterie et la carte si vous l’alimentez sur batterie !

Le temps de taper « OUTPUT 0 » au clavier, çà sera trop tard ;-)

Puissance de sortie réelle ?

La taille du dissipateur est rikiki, du coup si vous voulez sortir 900W avec la carte, je recommande de faire la même chose que sur le site de delboy711, c’est à dire installer un modèle plus grand !

Dans l’état, je ne recommande pas de dépasser 20 / 30 W max ! (il n’y a pas de mesure de température du dissipateur de prévue, juste un petit ventilateur qui fait de son mieux, mais çà n’empêchera pas la carte d’exploser en cas de surchauffe ...)

Logiciels nécessaires :

SDCC

SDCC est le compilateur qui va permettre de compiler le code source du firmware alternatif destiné à la platine expérimentale STM8.

Installation sdcc (méthode la plus simple): ouvrir une console et taper : « sudo apt install sdcc »

stm8flash

stm8flash est l’utilitaire qui va permettre de « téléverser » le firmware compilé par SDCC.

Aucun exécutable installable n’étant mis en circulation, il va falloir télécharger les sources et les compiler.

Installation dépendances :

Ouvrir une console et taper : «sudo apt-get install pkg-config libusb-1.0-0-dev checkinstall »

Compilation et installation de « stm8flash » :

Installation des utilitaires de compilation :

En effet, sous Linux, ces utilitaires ne sont pas installés par défaut.

Pour ce faire, il suffit d’ouvrir une console et taper : « sudo apt install build-essential fakeroot ​​ checkinstall»

Compilation et installation :

Les fichiers source se trouvent dans un répertoire appelé « dépôt GIT ». Pour les télécharger, il faut d’abord installer l’utilitaire « git ».

Pour ce faire, taper dans une console « sudo apt install git »

clonage du git « stm8flash » dans dossier courant: ouvrir une console (click droit puis cliquer sur « Ouvrir un terminal ici ») et taper : « git clone https://github.com/vdudouyt/stm8flash.git »

puis « cd ​​ stm8flash »

« make »

« sudo make checkinstall » => on obtient un fichier DEB

N.B. : «  checkinstall » permet de créer un paquet « .DEB » pouvant s’installer sur d’autres machines.

Firmware alternatif :

Caractéristiques :

• Résolution en Tension : 10mV

• Caractéristique « Start at Power On » : possibilité de démarrer la carte dès sa mise sous tension afin de charger directement une batteries

  Activer le « Start at Power On » : taper « DEFAULT 1 » puis valider

  Le désactiver : taper « DEFAULT 0 » puis valider

• Contrôle du mode « Courant Constant » en boucle fermée

• Confirmation de commande : « ECHO <0|1> » suivant vos souhaits

• Activation du ventilateur si Iout > 2,5A

Installation du compilateur :

Déjà fait dans le chapitre précédent.

Installation des dépendances :

Installer les dépendances « pkg-config » and « libusb »:

taper « sudo apt install pkg-config libusb-1.0-0-dev »

Téléchargement des fichiers « source » :

Ouvrir un terminal dans le répertoire de travail de votre choix, puis taper :

« git clone https://github.com/delboy711/BST900.git »

Compilation:

Taper « cd BST900/stm8 »

​​ puis « make all »: ceci va compiler les sources et générer le Firmware « BST900.ihx » dans le répertoire actuel.

On pourra copier ce Firmware dans un répertoire pour le sauvegarder !

Nettoyage du répertoire source :

Afin de remettre le répertoire dans son état initial avant compilation, on peut supprimer tout ce qui a été fait afin de recommencer à zéro.

Taper : « make clean »

On peut modifier les sources à sa convenance et les recompiler (voir plus loin)

Programmation de la platine avec le firmware alternatif compilé :

La platine est déconnectée de la carte mère, le ST-LINK est connecté (voir schéma chap. 3.3) et le FTDI déconnecté.

On ouvre une console dans le répertoire contenant le firmware compilé, puis on tape :

« stm8flash -c stlinkv2 -p stm8s003f3 -s flash -w bst900.ihx »

Minicom

Ce petit programme utilisé en mode console permet de communiquer en série avec un FTDI via le port USB.

Avant de continuer, il faut brancher le FTDI à un port USB de votre PC

Installation :

ouvrir une console et taper : « sudo apt install minicom »

Il faut maintenant rechercher le port USB utilisé par le FTDI : taper « dmesg | grep tty »

on a par exemple le retour : « [ 6406.051978] usb 2-1.5.5.4: FTDI USB Serial Device converter now attached to ttyUSB0 »

Réglages permissions :

On va maintenant régler les permissions liées au port « /dev/ttyUSB0 » : (les ports sous linux apparaissent dans le dossier « /dev/ »)

taper :

sudo chown root /dev/ttyUSB0

sudo chgrp dialout /dev/ttyUSB0

sudo chmod 660 /dev/ttyUSB0

Ajout utilisateur au groupe « dialout » :

Maintenant nous sommes prêt pour ajouter votre utilisateur Debian ou Ubuntu dans le group dialout: « sudo adduser votre_utilisateur dialout »

Pour voir quels utilisateurs sont membres du groupe dialout, ouvrir le fichier /etc/group et rechercher la ligne débutant par dialout :

taper « cat /etc/group | grep dialout »

exemple de résultat : « dialout:x:20:cupsys,votre_utilisateur »

Validation réglages :

Pour valider les changements, vous devez vous délogguer et vous relogguer sous votre compte.

Configuration Minicom :

Dans l’état actuel, on a configuré les paramètres liés au port « /dev/ttyUSB0 », au groupe « dialout », mais il reste les paramètres de communication série puis liés à l’affichage des caractères tapés sur l’écran à vérifier.

Lancer Minicom la première fois dans un terminal : « sudo minicom -s »

Choisir la ligne « Configuration du port série » puis Valider

Taper « A » puis entrer « /dev/ttyUSB0 » puis Valider

Taper « E » puis choisir « 38400 » bauds

Taper « F » puis choisir « Non »

Taper « ESC » puis « Enregistrer la configuration sous BST900 » puis Valider

Choisir « Sortir » puis Valider, on se retrouve avec la fenêtre minicom :

Taper des caractères au clavier, si rien n’apparaît sur l’écran :

Taper sur les touches « CTRL+A » puis sur « Z » :

Taper sur « E » pour avoir une recopie des caractères tapés sur l’écran

Ceci fait, normalement il y a recopie écran de ce qu’on tape au clavier !

N.B. : par la suite, vous pourrez lancer directement Minicom en tapant : « sudo minicom »

Les paramètres étant enregistrés !

Utilisation de la carte BST900 Via l’interface Minicom

Branchement de la carte BST900 pour les essais :

Disposant d’une Alimentation ATX 12V-15A non modifiée, j’ai regroupé les câbles 12V puis les ai soudés ensemble, puis pareil avec le même nombre de câbles noirs !

Photo de l’ensemble câblé :

Commandes possibles :

N.B : dans un premier temps, on se focalisera sur les commandes au Minicom. On fera les essais après la modification matérielle !

Pour connaître toutes les commandes possibles , taper « HELP » puis valider :

Nous allons voir les commandes principales :

Etat du BST900 :

Taper « STATUS » puis valider :

La réponse à cette commande permet de connaître l’état actuel du BST900 : Sortie « ON | OFF » / tension en entrée / Vout / Iout / mode « Voltage » ou « Courant ».

N.B. : le Firmware envoie le message « OK » en fin de transmission, cela permet de confirmer que la commande a bien été traitée, sinon çà afficherait « E ! »

Configuration du BST900 :

Taper « CONFIG » puis valider :

La réponse à cette commande permet de connaître la configuration actuelle du BST900 : Sortie « ON | OFF » / Réglage Vout / Réglage « Iout ».

çà ressemble un peu à la commande ci-dessus, mais cette dernière est plus complète.

Réglage de la tension de sortie du BST900:

Taper « VOLTAGE » puis « » puis «15 » pour 15V :

Si on désire une valeur intermédiaire, on peut taper par exemple « 15.5 » pour avoir 15,5V.

Réglage du courant de sortie du BST900:

Taper « CURRENT » puis « » puis « 1.5 » pour 1,5A :

Contrôle de la sortie :

Cette dernière étape permet de d’activer le Booster après avoir réglé les valeurs « VOLTAGE » et « CURRENT »

Taper « OUTPUT 1 » pour activer le Booster

N.B. : on a une recopie des consignes « VOLTAGE » et « CURRENT »

Taper « OUTPUT 0 » pour le désactiver (vous aurez alors en sortie la tension d’entrée – la tension de chute de la diode Schottky (0,25 à 0,45V)).

Conclusion « Hacking du Firmware »:

Ce sont les commandes de base que j’utiliserai pour le moment.

Partie 2 : Hack matériel

!!! Attention : cela rendra la carte encore plus dangereuse !!!

La partie logicielle fonctionne (Transfert du firmware réussi), je propose donc ma touche personnelle : une amélioration matérielle.

L’idée est de l’utiliser en tant qu’alimentation de labo, avec des valeur de Vout plus élevées, en l’alimentant avec une simple alimentation ATX (de récup, non modifiée) qui sort du 12V.

On voit que les condensateurs chimiques de sortie tiennent jusqu’à 200V, C14 tenant jusqu’à 400V et C10 à 1kV. (voir schéma plus loin)

On a donc la possibilité de pousser Vout aux alentours de 200V, voyons ce que nous pouvons faire.

Diode Schottky

La diode Schottky par défaut est une diode STPS20150CT 150V / 20A. (voir image précédente)

Afin de pousser Vout à presque 200V, on peut la remplacer par une BYW99P200 200V/ 30A pour moins de 2€.

(on gagne 10A et 50V de plus!)

MOSFET de découpage

Le MOS par défaut est un modèle IXFH150N17T 175V / 150A / Rdson 12mΩ. (voir la deuxième image précédente)

Toujours afin de pousser Vout à presque 200V, on peut le remplacer par un modèle IRF200P222 200V / 182A / Rdson 5,3mΩ à moins de 8€. (en plus on gagne en rendement avec un Rdson deux fois plus petit et on a 32A en plus!)

Résistance de contre-réaction

Schéma partie puissance :

Photo circuit imprimé :

La contre réaction est effectuée par le pont diviseur R3-R9, une portion de la tension Vout présente aux bornes de R9 est envoyée au STM8 via R21 montée en série.

La résistance R3 est une 200KΩ – CMS 0603 ne pouvant dissiper que 0,1W.

Sous 120V, elle dissipe 0,072W (< 0,1W), çà reste « dans les clous ».

Par contre, sous 180V, elle dissipera 0,162W, elle risque donc de brûler et d’induire en erreur le STM8 lequel va augmenter la tension de sortie à des valeurs pouvant détruire le MOS, la diode Schottky et même les trois condensateurs chimiques.

Il faudra donc la remplacer par un modèle conventionnel 1/4 de Watt.

Dans mon stock de résistances à 1 %, je n’ai pas 200kΩ, mais je peux mettre en série deux résistances de 100kΩ à 1 %, soit 2 % de tolérance au total, ce qui est acceptable pour la bidouille !

N.B. : on garde quand même l’écartement des pistes en CMS 603 de R3, ce qui « pourrait » poser des problèmes d’arcs électrique. On pourrait couper un peu de piste côté Bornier et ressouder l’extrémité de R3 sur le morceau de piste restant.

Photo de la platine post-modification :

Après quelques essais, les valeurs sont à 0,3V près, ce qui est acceptable pour de la « bibouille ».

Si l’on dispose d’un multimètre de précision, on peut faire une calibration. (voir fichier « INSTRUCTIONS » situé à la racine du projet)

Carte Modifiée :

Avec la carte STM8 connectée :

Choix de du nouveau Vout max :

Avant de modifier le Firmware pour préciser le Vout max, il faut choisir ce Vout max !

Après nos modifications, on voit que les nouveaux Q1 et D2 tiennent à 200V comme les condensateurs chimiques de filtrage.

Considérant qu’il est prudent d’avoir une marge de sécurité de 20V, on prendra donc un Vout max de 200V – 20V, soit 180V, ce qui permet de sortir 60V de plus !

A 900W, on aurait un courant continu de sortie de 5A !! (quand je vous dis que c’est dangereux !!!)

Modification du Firmware STM8 :

Le firmware actuel ne permet pas de dépasser 120V, il faut donc le modifier pour que le BST900 puisse sortir 180V.

Pour cela, il faut simplement aller dans le dossier « BST900/stm8 » et éditer le fichier de configuration « main.h » (avec Mousepad par Ex.), puis aller à la ligne 37 puis remplacer « 12000 » par « 18000 » (cV), soit :

« #define CAP_VMAX 18000 » (pour 180V)

Puis Enregistrer !

Ensuite il suffit de suivre la même procédure de compilation que précédemment en commençant par un « make clean » pour nettoyer les sources (suppression des fichiers de pré-compilation / compilation / Firmware présents dans le répertoire des sources après compilation), et re-flasher le nouveau firmware.

Un nouveau Firmware BST900.ihx sera créé.

Tests Hack Logiciel et Matériel :

N.B. : je conseille de mettre le courant à 0,5A pour limiter le courant d’appel à l’entrée de la carte, car si vous tapez « OUTPUT 1 » après avoir tapé « VOLTAGE 180 » avec un courant de plusieurs ampères, vous risquez de faire disjoncter l’alim ATX !!!

Ne réglez le courant à la valeur désirée après que la tension en sortie soit « établie » !

En même temps, çà permet de limiter la casse en cas de problème avec votre montage / composant à tester.

Photo première mise sous tension :

La carte est alimentée, mais sur « OFF » ! (Booster à l’arrêt par défaut)

On remarque que la LED rouge brille légèrement : sans doute un courant résiduel passant par la résistance interne de la sortie « A3 » du STM8.

Bien que la carte est sur « OFF », nous avons une tension en sortie de 11,7V, ce qui est normal. (voir schéma plus haut)

En effet, s’agissant d’un booster, la sortie est en série avec l’alimentation, la self et la diode Schottky qui est passante, cette dernière a donc un seuil de 0,3V !

Photo avec Vout ​​ = 15V :

On règle Cout à 0,5A puis Vout à 15V et on fini par « OUTPUT 1 » :

La LED blanche à gauche s’allume : la carte est « active » (sortie alimentée)

La LED verte allumée signifie qu’on est en mode « Voltage » (tension constante)

Il y a une erreur de 0,3V, pas grave ! (peut se corriger par une calibration)

Photo avec Vout = 180V :

Nous avons bien nos 180V !

Même remarque que précédemment, mais l’erreur passe de 0,3 à 0,8V !

Conclusion :

çà fonctionne plutôt bien !

Prévention : Quel valeur de courant / tension peut tuer un homme ?

Pensant qu’il vaut mieux prévenir que guérir : (les revendeurs devraient faire pareil, si ce n’est déjà fait)

(Source : https://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89lectrisation_(sant%C3%A9))

Seuils biologiques

Les seuils biologiques peuvent varier en fonction de facteurs individuels comme l'état émotionnel, la sudation, maladies préexistantes, prises médicamenteuses, etc. Par exemple, le « seuil de douleur » est la valeur maximale qu'une personne peut supporter volontairement en tenant une électrode dans la main8.

Courant domestique

Les indications ci-après proviennent des expérimentations faites directement sur l’homme jusqu’au seuil de contraction. Les autres phénomènes ont été provoqués sur des animaux. Elles résument les effets produits par un courant alternatif (50-60 Hz) avec une tension de 230 Volts, suivant l’intensité du courant et son temps de passage.

Effets du passage du courant alternatif

Courant de fréquences supérieures à 100 hertz

• L’énergie électrique sous la forme de courant alternatif de fréquence supérieure à 50/60 Hz est de plus en plus utilisée dans les matériels électriques modernes, par exemple dans l’aviation (400 Hz), les outils portatifs et le soudage électrique (100-200-300 Hz et jusqu’à 450 Hz), l’électrothérapie (quelques kHz), les alimentations de puissance de 20 KHz à 1 GHz.

• L’impédance de la peau est pratiquement inversement proportionnelle à la fréquence pour des tensions de contact de quelques dizaines de volts.

On estime qu’à 500 Hz, l’impédance de la peau est environ le dixième de celle à 50 Hz, elle peut donc être négligée dans beaucoup de cas.

Dans ces conditions, l’impédance totale du corps humain peut être assimilée à son impédance interne Zi, d’où la détermination d’un facteur de fréquence Ff qui est égal au rapport du seuil à la fréquence fx sur le seuil à la fréquence 50 Hz ou 60 Hz pour les mêmes effets physiologiques. Ff = S(fx) / Sf(50/60)

Les seuils de fibrillation à des fréquences inférieures à 1 000 Hz peuvent être représentés, mais sont encore inconnus pour des fréquences supérieures.

• Autres effets pour des fréquences supérieures à 10 000 Hz:

Pour des fréquences comprises entre 10 Hz et 100 Hz, le seuil de perception s’élève approximativement à 100 Hz au lieu de 10 Hz.

• Aux fréquences supérieures à 100 Hz, une sensation de chaleur au lieu de picotement caractérise le seuil de perception pour des courants de quelques centaines de milliampères.

• Avec des courants de quelques ampères, l’apparition de brûlures est probable en fonction du temps de passage du courant.

Courant continu (notre cas)

La différence avec l'alternatif est l’excitation deux à trois fois plus élevée des muscles. Lors d’un accident en courant continu, le moment le plus dangereux est la mise sous tension ou la coupure du courant.

On note souvent k le facteur d’équivalence entre courant continu et courant alternatif (rapport d'intensités en ampères entre un courant continu et le courant alternatif ayant le même risque de fibrillation).

• Pour des intensités faibles, une sensation de chaleur est sentie dans les extrémités pendant le passage du courant.

• Les courants transversaux d'au plus 300 mA passant à travers le corps pendant plusieurs minutes peuvent provoquer des arythmies cardiaques réversibles, des marques visibles, des brûlures, des vertiges et parfois l’inconscience.

• Au-dessus de 300 mA, l’inconscience se produit fréquemment.

Courant continu vs courant alternatif : lequel est le plus dangereux ?

(source : https://www.futura-sciences.com/maison/questions-reponses/electricite-tension-intensite-electrique-laquelle-plus-dangereuse-14826/)

Contrairement aux idées reçues, le courant alternatif est généralement plus dangereux que le courant continu. En alternatif, le seuil de dangerosité en milieu sec se situe ainsi à 50 V contre 120 V pour le courant continu (tension de contact maximale admissible pendant 5 secondes). Au niveau de l'intensité, le seuil de danger est de 30 mA (seuil de paralysie respiratoire) à 50 mA (seuil de fibrillation cardiaque irréversible).

En conclusion

Il y a des valeurs de courant de seuil de fibrillation qui diffèrent suivant les sources, dans ce cas prenez les valeurs les plus faibles ! (CQFD)

Dépassé 30V continu, faites quand même attention !!!

Voilà, c’est fait !

Possibilités d’améliorations :

Ajout d’une interface graphique :

Utiliser la console et taper du texte n’est pas forcément convivial ...

Comme je l’ai précisé précédemment, il est possible de créer une interface graphique avec des fenêtres, des boutons, des potentiomètres, etc …

Le tout en utilisant la transmission série mise en place précédemment.

Pour coder, tout est possible : on peut utiliser l’IDE LAZARUS permettant de créer des fenêtres et du code en Pascal, « QT Designer » pour créer des fenêtres et du code en C++, « Pyqt » pour convertir le code généré par « QT designer » en code Python et programmer la suite en Python, etc …

Ou … d’une interface matérielle :

On peut aussi utiliser un autre Arduino « discutant » via la liaison série avec le STM8 de la carte, et le doter d’un clavier, de potentiomètres, de boutons, et mettre le tout dans un boîtier.

On dispose alors d’un appareil 100 % « autonome » et correspondant à nos souhaits !

Monter encore plus haut en tension ???

Oui MAIS : on se heurte aux limites de cette carte (et du Firmware):

• Le Firmware : en farfouillant dans le code (prenez de l’efferalgan (ou un café bien tassé) 30mn avant de commencer !), si on regarde la fonction « set_voltage » dans le fichier « main.c » :

// voltage in cV --centiVolts

bool set_voltage(uint16_t voltage)

{

 uint16_t val = voltage;

 if (val == 0xFFFF)

  return false;

 if ((val > CAP_VMAX) || (val < CAP_VMIN)) { ​​ // 800 .. 12000 cV

  return false;

 }

 cfg_output.vset = val;

 autocommit();

 return true;

}

Les valeurs « val » et « voltage » sont des uint16_t, soit des entiers codés sur 16 bits !

La fonction retourne « false » si val = 0xFFFF (en Hexadécimal), soit 65536 en décimal, donc on peut en déduire que la valeur maximale autorisée max théorique de « val » est 65535, soit 0xFFFE en Hexadécimal.

On pourrait donc aller (théoriquement) jusqu’à 65535 cV, soit 655,35V !

N.B.: il faudra dans ce cas changer la limite haute « CAP_VMAX » (dans le fichier « main.h ») à la valeur 65535 ! !!! à condition d’étudier les points suivants !!! =>:

• Trouver un MOSFET qui tient 700/800V avec un très faible Rdson tient du miracle, voire de l’impossible, celui-ci serait alors de quelques dizaines de Milliohm, donc on perdrait en puissance et le dissipateur chaufferait beaucoup plus !

  Mais çà fonctionnerait à une puissance réduite !

• Diode Schottky : on peut trouver des modèles qui tiennent plus haut en tension !

• Les condensateurs chimiques en sortie tiennent 200V max, mais on peut les changer par d’autres plus performants en tension

  Attention : leur taille change aussi, il faudra en tenir compte !

  A titre d’exemple, des chimiques de 330µF – 500V mesurent déjà 3,5cm de diamètre et 4,5cm en hauteur !

• La capacité C14 de 100nF – 400V (en parallèle avec les condensateurs chimiques en sortie) serait « limite » si on va jusqu’à 400V, il faudrait la changer par un modèle qui tient 1kV.

• l’écartement des pistes de la résistance CMS R3 risque de provoquer ​​ des arcs électriques au-delà de 200V => on peut couper un bout de piste pour diminuer le risque d’arcs électriques

  D’ailleurs, vu que la dissipation de R3 à 655V serait de 2,14W, il faudrait encore la changer par deux modèles de 100kOhm de 2W chacune!

• La résistance de 21k en parallèle sur la sortie risque d’être détruite car pas prévue pour tenir plus d’une certaine puissance (elle encaisserait 20W à 655V !) => on peut la changer par un modèle plus puissant, avec une valeur plus élevée comme 220k, laquelle dissiperait quand même 2W à 655V !

• Risque de surchauffe de la SELF : l’idée est de faire avec. Il faudrait lui adjoindre un capteur de température et ajouter sa surveillance dans le firmware (s’il reste de la place mémoire)

• Le circuit imprimé est conçu pour travailler avec des tensions de l’ordre d’une centaine de volts, au-delà il y aurait des risques d’apparitions d’arcs électriques entre certaines pistes, ce qui détruirait la carte. Il faut regarder l’écartement des pistes de puissance et éventuellement faire des modifications pour la rendre compatible avec des tensions plus élevées.

C’est faisable, mais il faut étudier tous les points ci-dessus, surtout adaptez la limite haute « CAP_VMAX » du firmware à une valeur compatible avec les composants choisis (MOS / Schottky / résistances / condensateurs / …) et la carte ! Sinon => boum !

Conclusion générale :

Cette petite carte de 18€ est bien pratique et complète bien un « labo d’électronique » aussi modeste soit-il, elle permet de générer des tensions assez élevées pour tester des composants / montages fonctionnant à ces tensions.

Avec l’amélioration logicielle (Un grand Merci aux développeurs !!!), on peut tout paramétrer via la communication sérielle, ce qui est plus rapide qu’avec l’interface d’origine !

Notez que l’on a vu qu’une toute petite partie des possibilités de ce Firmware, car il est possible de calibrer l’appareil, de configurer certains paramètres (mise sur « ON » dès le branchement de la carte, réglage par défaut de la tension Vout et du courant Cout, etc …)

Là c’est à vous de vous y coller, la documentation originale est en ligne !

L’amélioration matérielle (et une petite modif logicielle) permet de monter Vout à 180V, soit 60V de plus ! (A…. Express est ton ami)

On pourrait monter théoriquement jusqu’à 655,35V ! (limite imposée par le Firmware)

Si on veut un appareil autonome, on pourrait créer de A à Z l’interface matérielle de commande « à sa sauce », ce qui permettrait de s’affranchir d’un PC, le rendant ainsi « transportable » !

En tout cas, je le redis :!!! Vous êtes le seul responsable de ce que vous ferez avec cette carte et des dommages Matériels / Corporels occasionnés sur vous-même ou vos enfants !!!

Webographie

• https://github.com/delboy711/BST900

• http://sdcc.sourceforge.net/

• https://www.pleguen.fr/index.php/arduino/modules/convertisseur-usb-ttl-serie

• https://openmaniak.com/fr/minicom.php

• https://notamax.be/ubuntu-decouverte-de-lutilitaire-minicom/

• https://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89lectrisation_(sant%C3%A9)