Module Carte d’Alimentation

Ce module d’alimentation se pose directement sur les rails d’une plaque d’essai et délivre au montage deux tensions régulées, choisies par cavalier : 5 V d’un côté, 3,3 V de l’autre, ou rail hors tension. Il reçoit une tension continue de 6,5 à 12 V par sa prise cylindrique, ou 5 V par son port USB, et remplace la rangée de fils qui traîne d’ordinaire entre l’alimentation et la plaque. C’est la pièce qui maintient un montage sous tension pendant qu’on le câble, sans immobiliser un port USB de l’ordinateur.

Caractéristiques techniques

Mettre le module en service

1. Enficher le module sur les rails d’alimentation de la plaque, l’interrupteur vers l’extérieur du montage : les deux rangées de picots entrent librement dans les rails d’une plaque d’essai 830 points comme d’une plaque 400 points.
2. Régler chaque rail avant de brancher l’entrée : le cavalier du rail de gauche choisit la tension de ce rail, celui du rail de droite choisit la sienne. Les deux réglages sont indépendants, ce qui permet d’alimenter la partie logique du montage en 5 V et un capteur en 3,3 V depuis la même plaque.
3. Raccorder l’entrée, interrupteur en position arrêt. Une pile 9 V avec son câble à prise jack convient pour un montage de test, un bloc secteur 12 V pour un montage qui reste allumé : la plage acceptée va de 6,5 à 12 V. La prise cylindrique du module reçoit le positif au centre.
4. Basculer l’interrupteur : le voyant s’allume et les deux rails sont sous tension. Contrôler la tension de chaque rail au multimètre avant d’y raccorder un montage dont on ne veut pas perdre les composants.

Les deux rails se règlent séparément

Cavalier sur 5 V

Le rail est alimenté en 5 V par le régulateur 5 V du module. C’est la tension de la plupart des cartes Arduino, des modules relais et des servomoteurs de petite taille.

Cavalier sur 3,3 V

Le rail passe sur le régulateur 3,3 V. On y place les modules et les capteurs qui ne tolèrent pas 5 V : ESP32, modules sans fil, écrans récents, beaucoup de capteurs I2C.

Cavalier en position médiane

Le rail est isolé du module : il n’est ni en 5 V ni en 3,3 V, et les points du rail restent flottants. Cette position sert à préparer un montage hors tension ou à écarter un rail pendant la mise au point, sans débrancher l’alimentation générale.

Points d’attention

• ne jamais alimenter le module par la prise cylindrique et par le port USB en même temps : les deux entrées se rejoignent sur la même ligne 5 V, sans protection contre le retour de courant ;
• les moins de 700 mA annoncés sont la limite du module entier, à partager entre les deux rails : ce n’est pas 700 mA pour chaque sortie ;
• les régulateurs sont linéaires, la différence entre la tension d’entrée et la tension de sortie se dissipe en chaleur : une entrée de 12 V pour un rail à 5 V chauffe le module pour rien, 9 V suffisent ;
• ne jamais relier les deux rangées de picots entre elles par un fil : mettre une sortie 3,3 V ou 5 V en contact avec la masse du rail d’en face détruit le régulateur ;
• vérifier la position des cavaliers avant de brancher un module en 3,3 V sur la plaque ;
• une pile 9 V qui faiblit ne fournit plus les 6,5 V nécessaires : le rail 5 V commence par baisser, puis le module cesse de réguler.

Mini-projet : contrôler la tension du rail 3,3 V

Le module alimente la carte par son rail 5 V, et la carte mesure l’autre rail pour confirmer la position du cavalier. Le multimètre reste le juge en cas de doute, mais ce contrôle se fait d’un coup d’œil sur le moniteur série, montage sous tension.

Matériel

• une carte Uno R3 et son câble USB ;
• le module d’alimentation ;
• une plaque d’essai 400 points ;
• deux résistances de 10 kohms pour le pont diviseur ;
• des fils mâle-mâle pour les liaisons.

Câblage

• cavalier du rail de gauche sur 5 V, cavalier du rail de droite sur 3,3 V ;
• la ligne positive du rail 5 V vers la broche 5V de la carte, la ligne négative de ce même rail vers une broche GND ;
• première résistance de 10 kohms entre la ligne positive du rail 3,3 V et l’entrée A0 ;
• seconde résistance de 10 kohms entre l’entrée A0 et la ligne négative de ce rail ;
• téléverser le programme avec le câble USB, puis débrancher ce câble et alimenter la carte par le rail 5 V. Le port USB et le rail ne doivent jamais alimenter la carte en même temps.

Programme

Le pont diviseur ramène la tension du rail mesuré dans la plage acceptée par l’entrée analogique. Les deux résistances étant égales, la carte multiplie par deux ce qu’elle lit. Mesurer le rail qui alimente la carte elle-même ne dirait rien : le convertisseur se compare à sa propre alimentation et afficherait toujours la même valeur. C’est donc bien le rail 3,3 V qu’il faut surveiller.

/*
 * Composants, brochage et fiche complete : www.marocproduits.com
 * Controle de la tension du rail 3,3 V d'une plaque d'essai.
 * Pont diviseur de deux resistances de 10 k ohms sur l'entree A0.
 */

const int BROCHE_MESURE = A0;
const float TENSION_CARTE = 5.0;   // tension qui alimente la carte
const float RAPPORT_PONT = 2.0;    // deux resistances de valeur egale

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  Serial.println("Controle des rails de la plaque d'essai");
}

void loop() {
  int lecture = analogRead(BROCHE_MESURE);
  float tension = lecture * TENSION_CARTE / 1023.0 * RAPPORT_PONT;

  Serial.print("Rail mesure : ");
  Serial.print(tension, 2);
  Serial.print(" V   valeur brute : ");
  Serial.println(lecture);

  delay(1000);   // une mesure par seconde
}

Une valeur proche de 5 V affichée alors que le cavalier annonce 3,3 V signifie que le pont n’est pas branché sur le bon rail. Une valeur nulle indique un cavalier en position médiane. Un écart de quelques pour cent sur la valeur attendue vient de la référence de la carte, qui est sa propre alimentation, et non du module.

Questions fréquentes

Peut-on alimenter un servo ou un moteur depuis les rails du module ?

Non, pas confortablement. Un servomoteur courant réclame à lui seul plusieurs centaines de milliampères en pointe, au-delà de ce que le module entier peut fournir. Le module alimente la logique et les capteurs ; le moteur reçoit son alimentation propre, avec une masse commune.

Peut-on brancher l’entrée secteur et le câble USB en même temps ?

Non. Les deux entrées aboutissent sur la même ligne 5 V, et un courant de retour peut endommager un régulateur ou le port de l’ordinateur. Une seule source à la fois, l’autre débranchée.

Faut-il un ventilateur ou un radiateur ?

Non, mais il faut limiter la tension d’entrée. Réguler 12 V vers 5 V dans un boîtier de cette taille fait chauffer le module au bout de quelques minutes. Une entrée de 9 V réduit la chaleur sans rien changer à la sortie.

Le module convient-il à une carte ESP32 ?

Oui : un rail sur 5 V pour la carte, l’autre sur 3,3 V pour les modules qui ne tolèrent pas 5 V. Attention à ne pas alimenter dans le même temps la carte par son câble USB et par le rail.

À combiner avec

• Pile 9V : l’association la plus simple, la pile se clipse sur le câble à prise jack et le module donne du 5 V stable là où il n’y a pas de prise secteur ;
• Breadboard Holder : le support rigide qui pose une plaque d’essai 400 points et une carte Uno côte à côte, la plaque sous tension sans glisser sur l’établi ;
• Convertisseur DC-DC ajustable LM2596 : quand le montage réclame une tension autre que 5 V ou 3,3 V, ou davantage de courant que le module n’en fournit.