Réalisation d'un pont diviseur de tension

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Pinhapple
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Réalisation d'un pont diviseur de tension

Message par Pinhapple » ven. 24 mars 2017 11:35

Bonjour,

Dans la continuité d'un projet en cours (cf. ce sujet), je dois lire en direct avec un RPi 3 les valeurs de quatre signaux (deux signaux différentiels), via un port DE-9 femelle (port série 9 broches). Le souci, c'est que ces signaux sont en 5 V et que le RPi n'accepte que 3,3 V en entrée sur ses GPIO.

Je me suis donc lancé dans la réalisation d'un pont diviseur de tension (image Wikipédia) :

Image

Avec U les 5 V d'un signal de sortie et U2 les 3,3 V d'un signal d'entrée. En faisant le calcul, j'obtiens R2 = 1,7 kΩ, et R1 = 3,3 kΩ.

J'en arrive à mon problème : le port DE-9 sur lequel je vais me brancher ne possède pas de GND, je ne sais donc pas à quoi relier ma R1. Est-ce que la relier au GND du RPi est possible et sûr ? Si je ne me trompe pas, la tension aux bornes de R1 vaut la différence entre la tension de sortie du port et la tension aux bornes de R2, soit UR1 = U - UR2 = 5 - 3,3 = 1,7 V, inférieur à 3,3 V donc supportable par les GPIO.

Deuxième question, moins importante : j'ai donc quatre signaux à lire dont je dois réduire la tension. J'ai tout de suite pensé faire quatre ponts diviseurs de tension, mais je me dis qu'il y a peut-être un moyen d'optimiser tout ça (R1 commune aux quatre signaux ?).

Mon montage théorique en l'état (très serré pour gagner en place sur l'image, plus aéré en vrai) :
DE9_PontDiviseur_bb.jpg
DE9_PontDiviseur_bb.jpg (31.74 Kio) Vu 1429 fois
Est-ce possible de le modifier pour qu'il soit moins lourd ?
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spourre
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Re: Réalisation d'un pont diviseur de tension

Message par spourre » ven. 24 mars 2017 12:23

Pinhapple a écrit :Bonjour,


Image

Avec U les 5 V d'un signal de sortie et U2 les 3,3 V d'un signal d'entrée. En faisant le calcul, j'obtiens R2 = 1,7 kΩ, et R1 = 3,3 kΩ.
Euh, il n'y a pas un problème d'inversion entre R1 et R2 ?
Même sans calcul, comment peut-on obtenir, à courant identique, une tension plus grande sur une résistance plus petite ?

Si je ne me trompe pas (erreur d'interprétation toujours possible), on a Ipont = 5/(1.7+3.3) = 1 mA
donc Vr1 = 3.3 V et Vr2 = 1.7 V.
Comme c'est Vr2 qui, d'après le schéma, est appliquée au GPIO, on va être dans une zone indéfinie, où tout peut se passer.
En logique CMOS, le 0 logique est à, au plus, 1/3 de la tension d’alimentation (donc 3.3V/3 = 1.1) et le 1 logique doit être, au moins, à 2/3 de ,la même tension d'alimentation (3.3*2/3 = 2.2 V).
Entre ces 2 niveaux, c'est le hasard qui gouverne.
Nota: Le pont se calcule simplement comme cela si, et seulement si, le courant consommé sur sa sortie est trs petit devant le courant du pont. C'est le cas ici car un port GPIO, en entrée, ne consomme pratiquement rien.

Sylvain

Bud Spencer
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Re: Réalisation d'un pont diviseur de tension

Message par Bud Spencer » ven. 24 mars 2017 13:21

Pinhapple a écrit :
J'en arrive à mon problème : le port DE-9 sur lequel je vais me brancher ne possède pas de GND, je ne sais donc pas à quoi relier ma R1.
Et comment tu veux avoir 5V si il ni a pas de GND coté prise DB9 ? Pour avoir 5 volts, il faut bien les mesurer entre 2 points … Je ne sais pas d’où vient ta prise db9, mais si elle fournit des signaux de 5v, c’est forcément par rapport à une référence négative (qui en générale est appelé masse, GND, - ...). Pour que cela fonctionne, il faut que les masses de ton Pi et de la source des signaux soient communes.
Pinhapple a écrit :
Deuxième question, moins importante : j'ai donc quatre signaux à lire dont je dois réduire la tension. J'ai tout de suite pensé faire quatre ponts diviseurs de tension, mais je me dis qu'il y a peut-être un moyen d'optimiser tout ça (R1 commune aux quatre signaux ?).
Non. Il faut bien un pont par sortie.
spourre a écrit :Euh, il n'y a pas un problème d'inversion entre R1 et R2 ?
Tout a fait . Pour avoir U2 = 3.3, il faut que ce soit R2 qui fasse 3.3K et R1 qui fasse 1.7K et non pas l’inverse (sur le dessin c'est correct, a part l'absence du - coté db9)

Maintenant remettons la chose dans le bon sens. Si tu n’as pas 4 signaux numérique, mais 2 signaux différentiels, ça explique l’absence de GND, mais là c’est carrément une autre histoire et les pont diviseurs ne sont plus forcément adaptés (il y a même peu de chance).

ps: Je note que notre amis Pinhapple c'est simplifié le calcul du pont avec 3.3K et 1.7K pour découper en tension d e3.3V et 1.7V :lol: (ceci dit les valeurs sont acceptables, donc rien a redire)
Modifié en dernier par Bud Spencer le ven. 24 mars 2017 13:41, modifié 1 fois.
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etpi7out
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Re: Réalisation d'un pont diviseur de tension

Message par etpi7out » ven. 24 mars 2017 13:35

Bonjour,

Si tu préfères les "LEGO", il existe des Logic Level Converter 3.3v-5v
http://www.ebay.fr/sch/i.html?_from=R40 ... =2&_sop=15

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Re: Réalisation d'un pont diviseur de tension

Message par Pinhapple » ven. 24 mars 2017 13:37

J'ai utilisé cet outil en ligne pour faire le calcul, que j'ai ensuite vérifié à la main.
Avec le schéma suivant : Image, j'ai VCC = 5 V, R1 = 1 700 Ω, R2 = 3 300 Ω, et Vout = 3,3 V, comme souhaité. Je m'y retrouve mieux avec ce schéma plutôt qu'avec le premier, peut-être la source de mon inversion !

Toujours avec ce schéma, j'ai VCC qui est la tension d'une broche de ma prise DE9, et Vout qui sera la tension d'entrée d'une GPIO. La question est donc : où va aller le GND de ce schéma ?
Bud Spencer a écrit :Et comment tu veux avoir 5V si il ni a pas de GND coté prise DB9 ?
C'est bien ça le problème, je ne sais pas comment !
Dans mon sujet mentionné dans mon message précédent, j'ai fini par relier un Arduino et un RPi avec également un pont diviseur de tension, et seul un unique fil était branché au RPi. Là j'aimerais faire pareil, mais ma prise DE9 n'ayant pas de GND, je suis coincé. Est-ce que ce GND ne peut pas aller sur un GND du RPi ? Combien vaudrait la tension aux bornes de R2 dans mon cas ?
Bud Spencer a écrit :Non. Il faut bien un pont par sortie.
C'est noté, merci !
Bud Spencer a écrit :ps: Je note que notre amis Pinhapple c'est simplifié le calcul du pont avec 3.3K et 1.7K pour découper en tension d e3.3V et 1.7V :lol: (ceci dit les valeurs sont acceptables, donc rien a redire)
Ça tombe tout juste et c'est facile à retenir comme ça ;)
etpi7out a écrit :il existe des Logic Level Converter 3.3v-5v
Ça peut être une solution, en effet ! Merci pour le lien :)
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Re: Réalisation d'un pont diviseur de tension

Message par Bud Spencer » ven. 24 mars 2017 13:48

Pinhapple a écrit :Dans mon sujet mentionné dans mon message précédent, j'ai fini par relier un Arduino et un RPi avec également un pont diviseur de tension, et seul un unique fil était branché au RPi
Si les - de d'alimentation du pi et de l'arduino sont commun, c'est bon. Par contre si les alimentation son complètement indépendante, il faut relier le - du pi et celui de l'arduino. Auquel cas, les talons de diviseurs (les masse si tu préfères) peuvent être reliés au GND du pi (qui finalement dans ce cas est le même que celui de l'arduino)
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Re: Réalisation d'un pont diviseur de tension

Message par Bud Spencer » ven. 24 mars 2017 13:53

etpi7out a écrit :Bonjour,

Si tu préfères les "LEGO", il existe des Logic Level Converter 3.3v-5v
http://www.ebay.fr/sch/i.html?_from=R40 ... =2&_sop=15
Ca a de l'intérêt uniquement pour des échanges bidirectionnel. Ici il ne s'agit que d'abaisser des signaux unidirectionnel. Ceci dit ca marcherais aussi, mais pour ca ... il faut tout de même une masse des 2 cotés
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Re: Réalisation d'un pont diviseur de tension

Message par Bud Spencer » ven. 24 mars 2017 13:58

Pinhapple a écrit :
Bud Spencer a écrit :ps: Je note que notre amis Pinhapple c'est simplifié le calcul du pont avec 3.3K et 1.7K pour découper en tension d e3.3V et 1.7V :lol: (ceci dit les valeurs sont acceptables, donc rien a redire)
Ça tombe tout juste et c'est facile à retenir comme ça ;)
Ouais, sauf que 1.7K, tu vas pas la trouver facilement :lol: . Rassure toi une 1.8K sera facile a trouver et fera tout a fait l'affaire (je te laisse calculer U2 ;) )
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Re: Réalisation d'un pont diviseur de tension

Message par etpi7out » ven. 24 mars 2017 14:10

Au risque de dire une bêtise,

Si c'est unidirectionnel, peut on tenter la liaison avec des diodes en séries?
La tension seuil consommée par les diode, diminuerait la tension de sortie.

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Re: Réalisation d'un pont diviseur de tension

Message par Pinhapple » ven. 24 mars 2017 14:21

Bud Spencer a écrit :Ouais, sauf que 1.7K, tu vas pas la trouver facilement :lol: . Rassure toi une 1.8K sera facile a trouver et fera tout a fait l'affaire (je te laisse calculer U2 ;) )
J'ai mis une 1,5 kΩ et deux 100 Ω en série pour faire une résistance équivalente de 1,7 kΩ. Sinon j'ai des 1,8 kΩ à portée de main, si ça convient mieux, peut-être que la somme des tolérances me fait perdre en précision...
Avec 1,8 kΩ, U2 = 3,235 V ;)

J'ai fait un montage rapidement, qu'est-ce qu'il donnerait ? Sachant que j'ai mis un ? pour le fil noir, mais j'imagine qu'on serait à 1,7 V, non ?
Je précise quand même que la prise DE9 à gauche est une sortie de tout un ensemble plus complexe, lui-même branché sur une prise secteur 230 V.
montage2_bb.jpg
montage2_bb.jpg (82.19 Kio) Vu 1399 fois
Merci pour vos réponses ! :)

EDIT : Info de dernière minute, on m'a informé que la carcasse métallique de la prise DE-9 était reliée à la masse, donc problème résolu en fin de compte.
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