Carte d'alimentation - Raspberry Pi & Autres composants

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09/07/2015, 15h07
ChipsAlaMenthe

Carte d'alimentation - Raspberry Pi & Autres composants

Bonjour à tous,

Je vous écris pour avoir votre avis expert sur de l’électronique ^^.
Je travaille en ce moment sur un projet perso, qui est la création d’une borne d’arcade de A à Z. Cependant j’aborderai uniquement le côté informatique et électronique ici.

Je dispose d’une Raspberry Pi B+ version 1, j’ai fait ce choix car j’ai choisi d’émuler uniquement les jeux antérieurs à la génération de la Playstation 1 et N64, et aussi parce que sa consommation est inférieure à la Raspberry Pi 2. De nombreux software sont disponibles en gratuit sur le marché pour émuler les jeux mais je n’ai pas encore fait mon choix là-dessus, même si j’ai une courte liste et j’ai ma petite idée là-dessus.

J’ai de même commandé une carte son de chez Velleman, qui se branche à la prise Jack de la Raspberry Pi pour le son. Un bouton de volume est sur la carte, ce qui est très pratique ! L’alimentation est une simple alimentation 5Volts que je branche à la prise électrique avec un adaptateur bien choisi. Des enceintes sont donc branchées de même sur la carte son.

J’ai aussi cherché sur internet les boutons physiques que je veux mettre dans cette borne d’arcade, et qui seront donc branchés sur la Raspberry Pi (à moins que je ne choisisse de brancher une carte contrôleur).

J’aimerais donc avoir quelques conseils sur le choix de la carte d’alimentation. En effet je voudrais qu’il n’y ai qu’un seul fil qui sorte de la borne d’arcade, et pour cela il me faut donc une carte d’alimentation. J’ai trouvé quelques pistes sur internet, mais si possible j’aimerais avoir un avis sur la question et ce que vous conseillerez (les réponses que vous formulerez découlerons d’autres indices pour la suite pour moi) ;) !
09/07/2015, 17h06
Vincent PETIT

Salut,
Il manque 1 info vitale pour faire un choix, le courant necéssaire ?

Personnellement et au vu de la taille de la borne d'arcade, j'aurai surement choisi une alimentation ATX de PC tout simplement.

Avantages :
- Très stable et faible ripple (ondulation) sur les tensions de sorties.
- Certifié CEM (compatibilité électromagnétique.)
- Plusieurs tensions dispo avec des courants très confortables.

+3.3V - 30 A
+5V - 35 A
+12V - 20 A
-12V - 0.5 A
+5VSB - 2 A
- Présence d'un ventilateur, idéal pour être placé dans un caisson de borne d'Arcade.
- Eprouvé dans le temps.
- 1 fil secteur qui sort de la borne (et donc possibilité de mettre une petite multiprise pour alimenter l'écant de la borne dans la foulée.)
- Prix : 30€ ~ 500W mais dépendra du budget fixé au départ.

Inconvénients :
- Un peu bruillant.
- Va craindre la poussière à cause du ventillateur.
- Encombrant si jamais la borne est plus petite que l'idée que j'en ai.
- Surdimensionné surtout si il ne faut que 5V donc consommation inutile.
- Peut être trop cher si le budget est serré dès le départ.

Si vraiment il ne faut que 5V avec disont 800mA max alors un simple adaptateur secteur est suffisant mais attention à la CEM : ronronnement dans les hauts parleurs, boucle de masse, glitchs sur les câbles des boutons physiques etc... surtout si tu as des fils partout !!!

L'avantage de l'alimentation ATX est son capo métal qui est la masse physique (pour la CEM), elle même reliée à la terre (pour la sécurité).
Sur un tranfo secteur, généralement en plastique, pas de terre et surtout pas de masse physique.

Exemple d'alimentation : http://www.mouser.com/ds/2/400/hws-a-525007.pdf
09/07/2015, 17h37
ChipsAlaMenthe

Merci beaucoup pour ta réponse, elle est vraiment bien complète!
Concernant du coup le courant, la Raspberry Pi B+ a besoin d'un courant de 5V à environ 700mA-1000mA.
La carte son velleman a besoin elle d'un courant de 6 à 14V, de préférence 14V, voici d'ailleurs un lien ici:

Lien Velleman Carte Son

Sinon pour les boutons, je ne sais pas encore ce qu'ils ont besoin par contre car je ne suis pas encore sûr de ce que je vais acheter. La borne d'arcade sera globalement de taille moyenne, donc en gros une table basse classique de chez IKEA suffirait, avec une épaisseur maximale de 5 centimètres pour l'alimentation.

Je vais suivre le lien que tu m'as donné, et du coup je pense quand même prendre une masse physique pour éviter tout problème. Merci ;)
09/07/2015, 19h30
Auteur

Bonsoir,

pour les boutons tu as ce style (il y a différentes couleurs) : http://www.robotshop.com/eu/fr/bouto...33mm-bleu.html
et le joystick : http://www.lextronic.fr/P19095-joystick-darcade.html
Pour le joystick, attention il n'y a pas de potentiomètre ce sont des switch.
Et je ne peux pas te garantir que ce matériel peut résister à un "matraquage" :aie:

Les boutons ne consomment rien au repos si tu places une résistance entre l'entrée et la masse (pull-down) et l'interrupteur entre le +5V et l'entrée de la carte.
09/07/2015, 20h22
Vincent PETIT

Bonne idée pour la masse physique.

Sans vouloir faire un cours sur la CEM et pour vous épargner ce que j'ai du ingurgité de la norme mais quand j'étais dans l'industrie électronique les bonnes pratiques veulent que les câbles sensibles longent la masse physique (ce qui est naturel sur un circuit imprimé avec un plan de masse ou plutôt plan 0V pour les puristes.) Cette masse physique peut être le blindage du câble (comme les cable reseau ethernet), soit un des fils dans le câble (France Télécom il fut un temps) ou bien un chemin de câble métallique (industrie électrique)

Un projet bien pensait CEM évite bien des soucis.
11/07/2015, 21h33
sevyc64

Citation:

Envoyé par Vincent PETIT

les bonnes pratiques veulent que les câbles sensibles longent la masse physique

Oui, le plus possible, d'autant plus pour les signaux sensibles

Citation:

Envoyé par Vincent PETIT

(ce qui est naturel sur un circuit imprimé avec un plan de masse ou plutôt plan 0V pour les puristes.)

Un plan de masse sur un circuit imprimé n'affranchit en rien du fils de masse qui longe le signal surtout pour les signaux sensibles.

Citation:

Envoyé par Vincent PETIT

Cette masse physique peut être le blindage du câble (comme les cable reseau ethernet),

Faux, les signaux Ethernet transitent sur des paires torsadées. Il n'y a pas besoin de masse c'est de signaux différentiels qui circulent. D'ailleurs bon nombre de câble réseau ne sont pas blindés. Et pour rappel, pour une bonne CEM, le blindage ne devrait jamais servir de fil retour (masse)

Citation:

Envoyé par Vincent PETIT

soit un des fils dans le câble (France Télécom il fut un temps)

Idem, c'est le principe des paires torsadées. Bien que souvent un des fils soit directement relié à la masse, ça n'est pas obligatoirement le cas et ça peut être l'un ou l'autre de la paire, il n'ya pas de fil dédié

Citation:

Envoyé par Vincent PETIT

ou bien un chemin de câble métallique (industrie électrique)

Il me semble que les normes électriques interdisent de se servir d'un chemin de câble comme signal de retour. Le chemin de câble doit obligatoirement être relié à la terre surtout s'il véhicule des câbles relié au secteur. Mais il n'est pas forcément relié à la masse des élément dont les câble y circulent dessus.
D'ailleurs en industrie, on aime pas trop les câbles avec masse, on préfère les paires torsadées soit avec des signaux différentiels, soit, mieux avec des boucles de courants.

Citation:

Envoyé par Vincent PETIT

Un projet bien pensait CEM évite bien des soucis.

Mais le mieux peut être l'ennemie du bien en CEM. Un seul blindage mal conçu et ça peut être pire que sans blindage du tout
12/07/2015, 00h00
Jipété

Salut,

Citation:

Envoyé par ChipsAlaMenthe

J’ai de même commandé une carte son de chez Velleman, qui se branche à la prise Jack de la Raspberry Pi pour le son. Un bouton de volume est sur la carte, ce qui est très pratique ! L’alimentation est une simple alimentation 5 Volts que je branche à la prise électrique avec un adaptateur bien choisi. Des enceintes sont donc branchées de même sur la carte son.

Alimentation pour la carte son ou pour le Raspberry ?
Je pose la question car cette phrase est directement rattachée à celle qui précède, donc on peut penser qu'elles sont liées, or c'est en contradiction avec ce que tu écris ci-dessous :

Citation:

Envoyé par ChipsAlaMenthe

Merci beaucoup pour ta réponse, elle est vraiment bien complète!
Concernant du coup le courant, la Raspberry Pi B+ a besoin d'un courant de 5 V à environ 700 mA-1000 mA.
La carte son velleman a besoin elle d'un courant de 6 à 14 V, de préférence 14 V

En plus ça part mal... :
la Raspberry Pi B+ a besoin ~~d'un courant~~ d'une tension de 5 V à environ 700 mA-1000 mA.
La carte son velleman a besoin elle ~~d'un courant~~ d'une tension de 6 à 14 V, de préférence 14 V sous 1 A tel que précisé sur la carte (visible en mode zoom près du connecteur d'alim).

Mais si tu ne lui donnes à manger que 5 V (tel que dit plus haut), tu n'auras sûrement pas les 2x5 W annoncés, et avec un taux de distorsion dément. Pour atteindre ces 2x5 W sous 12 V à 10 % de distor (parce que 14 V ça n'existe pas dans le commerce courant), faudra lui fournir environ 800 à 900 mA, compte 1 A.

Mais n'y compte pas trop en régime permanent si tu ne veux pas cramer ton chip (réf ?), on ne voit pas de radiateur (même si c'est prévu, mais ça ne sera pas facile à monter) : moi j'ai pas confiance.

Citation:

Envoyé par sevyc64

Citation:

Envoyé par Vincent PETIT

Cette masse physique peut être le blindage du câble (comme les cable reseau ethernet),

Faux, les signaux Ethernet transitent sur des paires torsadées. Il n'y a pas besoin de masse c'est de signaux différentiels qui circulent. D'ailleurs bon nombre de câble réseau ne sont pas blindés. Et pour rappel, pour une bonne CEM, le blindage ne devrait jamais servir de fil retour (masse)

Si si, en 10Base5 et 10Base2 ça fonctionnait comme ça, et d'après ce site ce type de câble est moins sensible aux perturbations que l'UTP.
12/07/2015, 10h18
Vincent PETIT

Pour avoir été formé par la société AEMC et pour avoir passé les tests CEM de mes appareils avant certification et pendant plus de 6 ans (mon labo était équipé pour ça) je t'assure que la masse est le meilleur circuit de retour pour les perturbations (je ne parle pas de retour de courant de défaut ou courant de fuite mais bien de perturbation CEM)

Toutes perturbations essayent de revenir à sa source via la terre. Qu'est ce qui ce passe quand tu n'as pas de terre ? Pour un multimètre, une voiture ou un avion ou même n'importe quelle carte electonique dépourvu de terre. La perturbation arrive sur la carte (de manière rayonnée par une antenne, ou de manière injecté sur les câbles par couplage inductif ou capacitif) et elle va retourner vers la source qui l'a émise. Vu qu'il n'y a pas de terre sur les objets que j'ai cité, la perturbation va emprunté ce qu'on appelle la capacité inhérente entre l'objet est la terre la plus proche. On l'appelle aussi "capacité parasite" ou "couplage carte chassie". Si tu veux prouver son existance c'est très simple, tu prends on bon capacimètre et tu éloignes les 2 pointes de touches puis tu les rapproches, tu verras que plus tu les rapproches et plus la capacité va baisser jusqu'à devenir nul lorsqu'elles se touchent. A l'inverse plus tu les éloignent et plus la capacité va augmenter mais elle va stagner à un moment donné et quand bien même la distance serait colossale cette capacité parasite existera tout de même.

Le problème c'est que quand la perturbation est entrée dans l'appareil et qu'elle repart à sa source via cette capacité parasite, l'électronique a bugé ou à été perturbé.

La solution pour remédier à ce problème c'est la masse. Le but de l'opération est de faciliter le retour de la perturbation vers sa source via la masse. Maintenant si tu démontes un bon multimètre tu verras une genre de mousse conductrice ressemblant à du papier aluminium un peu épais. Son rôle est simple, comme cette mousse est proche de l'électronique (et on avait dit qu'avec un capacimètre plus les pointes de touchent étaient proche et plus la capacité parasite était petite) la capacité parasite est très faible à cette endroit et la perturbation va être évacuée très rapidement dans la mousse conductrice. Ensuite la perturbation va s'échapper entre la mousse et la terre toujours via la capacité parasite qui existe entre la mousse conductrice et la terre et au lieu que se soit l'électronique qui en prenne plein la tête, c'est la mousse qui sera mal mené.

Lorsque tu as une masse de blindage sur un câble, elle joue se rôle précis de faciliter le retour des perturbations. C'est pour cette raison qu'un câble blindé est souvent meilleur qu'un câble non blindé. Je dis souvent car, et tu as raison de le dire, un mauvais blindage est encore pire que pas de blindage du tout.

En ce qui concerne les paires torsadées pour des signaux differencielles, elles sont naturellement plus immunisées par les perturbations (comme le RS485 par exemple) car il y a une soustraction qui est faite par le récepteur et donc si une perturbation arrive sur le câble (donc sur chaque fil) alors sera simplement soustraite donc = à 0. En revenche si un seul des fils et perturbés alors ça va déconner. En réalité si elles sont torsadées c'est justement pour ne pas qu'un seul des fils soit perturbé. Par ailleurs une paire différentielles n'est pas la simulation miracle et en milieu fortement perturbé un blindage sera nécessaire.

Les boucles de courant 4/20mA sont également plus immunisées car ceux sont des courants qui circulent.

Pour les chemins de câbles, ils jouent aussi se rôle de retour pour les perturbations et bien évidemment pas pour les courants de défaut ou de fuite. Le fait qu'un chemin de câble soit relié ou non à la terre ne joue en rien sur son efficacité de blindage. Tout comme sur un avion ou il n'y a pas de terre et pourtant la protection est bonne.
C'est pour des questions de sécurité qu'on relie toute masse à la terre.

Pour finir, dire que des signaux différencielles non pas besoin de blindage est un raccourci un peu rapide.

Et oui, par moment le mieux et pire que le bien ;-)

Lorsque ma connexion internet sera rétabli (car la j'écris de mon téléphone) je posterai quelques exemples de schéma et circuit imprimé que j'ai conçu dans mon précédent job. J'expliquerai plus concrètement le rôle des protections et des problèmes CEM rencontrés.

A+
13/07/2015, 09h30
ChipsAlaMenthe

Merci à tous de vos réponses !

Alors pour répondre à Jipété, je vais être un peu plus précis j’ai du mal m’exprimer (comme ça tout le monde aussi aura plus de précisions ^^) :

La Raspberry Pi B+a besoin d’une alimentation pour fonctionner :

• 600 mA (3 W) en puissance nominale.
• 330 mA en consommation maximale mesurée.
• Source d’alimentation : 5V
• Lien : https://fr.wikipedia.org/wiki/Raspberry_Pi

La carte Son Velleman a elle aussi besoin d’une source d’alimentation pour fonctionner :

• Source d’alimentation : 6 à 14Vcc
• Consommation : 1A Maxi
• Lien : http://www.gotronic.fr/art-kit-mk190-17948.htm

Ensuite je compte donc relier la carte son Velleman à la Raspberry Pi grâce à un câble mâle-mâle jack 3.5mm de façon à ce que le son de la Raspberry Pi soit envoyé via le câble jack à la carte Son Velleman. Les deux cartes sont donc toujours alimentées par deux sources d’alimentation séparée.

Mon but étant donc d’avoir une seule et unique source d’alimentation électrique, et donc gérée par une carte d’alimentation qui elle va redistribuer le courant, la puissance, etc… à tous les composants ayant besoin d’alimentation, à savoir la Raspberry Pi, la carte Son Velleman, et éventuellement (ça je ne sais pas encore si ça en a besoin) les boutons et les joysticks. ^^
13/07/2015, 10h48
Jipété

Citation:

Envoyé par ChipsAlaMenthe

Merci à tous de vos réponses !

Alors pour répondre à Jipété, je vais être un peu plus précis j’ai du mal m’exprimer (comme ça tout le monde aussi aura plus de précisions ^^) :
[...]
Ensuite je compte donc relier la carte son Velleman à la Raspberry Pi grâce à un câble mâle-mâle jack 3.5mm de façon à ce que le son de la Raspberry Pi soit envoyé via le câble jack à la carte Son Velleman. Les deux cartes sont donc toujours alimentées par deux sources d’alimentation séparée.

Ok, donc tout ça on s'en doutait et tu nous confirmes, merci.
Comprends bien qu'on ne peut pas avancer avec des suppositions et des approximations : il faut des certitudes, des phrases justes qui décrivent bien comment les choses fonctionnent ensemble.

Citation:

Envoyé par ChipsAlaMenthe

Mon but étant donc d’avoir une seule et unique source d’alimentation électrique, et donc gérée par une carte d’alimentation qui elle va redistribuer le courant, la puissance, etc… à tous les composants ayant besoin d’alimentation, à savoir la Raspberry Pi, la carte Son Velleman, et éventuellement (ça je ne sais pas encore si ça en a besoin) les boutons et les joysticks. ^^

Pas besoin pour les boutons et joysticks qui seront pilotés par la Rasp.
Te reste plus qu'à trouver une alim fournissant 5 V sous 1 A et 12 V sous 1 A aussi. Je ne sais pas si des alims bi-tension existent (et flemme de chercher), au pire tu peux en mettre deux séparées dans ton boîtier, alimentées par un seul câble secteur qui se divisera en deux.

Par contre, tu n'as pas dit un mot concernant ce que j'ai noté à propos de ton choix pour l'ampli, et tiens, je t'en rajoute une louche : vu la proximité des condensateurs électro-chimiques et du circuit intégré, celui-ci chauffant beaucoup (si tu demandes de la puissance [mais comment savoir ?]), il va vite fatiguer ces condensateurs --> risque de panne à plus ou moins brève échéance...
13/07/2015, 10h54
al1_24

Tant qu'à ergoter (;)) sur le vocabulaire, ce que tu nommes carte son n'est qu'un amplificateur audio. En informatique musicale, on nomme habituellement carte son un appareil permettant la conversion de signaux numériques (WAV, MP3, ... voire MIDI) en signaux audio (DAC = Digital to Analog Converter) ou l'inverse (audio vers WAV puis compression en MP3, OGG etc. La conversion audio vers MIDI est encore très perfectible) (ADC = Analog to Digital Converter) au travers d'un processeur spécialisé.
13/07/2015, 11h55
sevyc64

Pas vraiment besoin de double alim, un petit bloc secteur 12-14V/3A (36W) comme ceux alimentant les pc portables, certain écran, etc...

A l'intérieur, ce 12V alimente l'ampli et un petit convertisseur DC-DC 6-7W 5V comme celui-ci par exemple pour alimenter la framboise.

Le cas échéant, il faudra prévoir un bon filtrage en entrée de l'ampli, le bloc 12V a des chance d'être un alim à découpage
13/07/2015, 12h50
Jipété

Yop !

Citation:

Envoyé par sevyc64

A l'intérieur, ce 12V alimente l'ampli et un petit convertisseur DC-DC 6-7W 5V comme celui-ci par exemple pour alimenter la framboise.

Bon sang mais c'est bien sûr ! Comment se fait-il que je n'y ai pas pensé ? ? ? La chaleur sans doute ! 8-)

Et donc, encore plus simple, un bête LM7805 en boîtier TO3, sur radiateur, deux condos pour filtrer et hop ! Un peu de doc...
13/07/2015, 13h15
sevyc64

Citation:

Envoyé par Jipété

Et donc, encore plus simple, un bête LM7805 en boîtier TO3, sur radiateur, deux condos pour filtrer et hop ! Un peu de doc...

ouais pourquoi pas, sauf que le 7805 aura jusqu'à 7W à puissance maximale à consommer en pure perte (option chauffage central :aie: )

Après c'est choix.

Autre solution est effectivement de prendre un bloc alim d'ordinateur portable à 18-19V, un LM317 sur radiateur correctement filtré et réglé à 14V pour l'alim de l'ampli (on limite les parasites de l'alim à découpage ainsi), et un convertisseur DC-DC 5V acceptant les 18V entrée pour la partie RPi, qui lui doit certainement se satisfaire de l'alim à découpage.
Le tout ne devrait pas dépasser les 50€

Par contre une chose n'a jamais été précisé, c'est l'écran de la borne. Quel type d'écran, comment est-il alimenté ?
13/07/2015, 13h34
ChipsAlaMenthe

Bien vu pour l'écran, je l'ai inscrit dans le rapport personnel que je suis en train de rédiger (oui au cas où je voudrais refaire la même borne plus tard ou si je veux la poster sur le net ^^), et effectivement l'écran est à prendre en compte dans les calculs, car je ne veux qu'un seul fil d'amlimentation sortant de la borne ^^.

Il s'agit d'un écran d'ordinateur basique 16:9 basique. Je n'ai pas sous la main par contre tous les détails de sa conso, mais globalement voici un exemple:

Ecran PC portable Rue du Commerce

Donc alimenté par un câble classique comme celui ci:

Cable Ecran PC

Il faut donc que la borne d'alimentation prenne en compte l'écran aussi.

Par contre concernant la chaleur dégagée par les composants, je n'ai jamais eu de problèmes avec la Raspberry Pi ou l'amplificateur audio Velleman. J'ai rajouté en plus un radiateur dissipateur thermique (dissipation par conduction) sur les deux composants qui chauffent le plus sur la Raspberry Pi au cas où quand même.
Pour la chaleur le problème se posera avec l'alimentation choisie pour le coup ;)