Il s'agit plus précisément d'un circuit de port série RS485 très simple. Le schéma du circuit est présenté ci-dessous. Grâce à ce circuit, il n'est plus nécessaire d'utiliser des signaux séparés pour gérer le partage de temps d'émission et de réception de la puce RS485 (n'est-ce pas très pratique ? Je le pense aussi).

Le problème, c'est que ce circuit est apparu. Lors de nos tests environnementaux à 55 degrés, tout fonctionnait parfaitement. L'envoi et la réception étaient normaux, mais une fois chez l'utilisateur, le système s'est bloqué après quelques instants. Après une inspection sur place (tests), vous savez où se trouve l'utilisateur ? Le système était installé à côté d'un moteur qui dégage énormément de chaleur (tant pis, le client est roi !). J'ai personnellement mesuré la température ambiante : elle dépassait les 48 degrés. Pour éviter la poussière, ma carte et le contrôleur principal, source de chaleur, étaient placés dans un boîtier sans ventilateur. Résultat : la température à l'intérieur du boîtier a dépassé les 70 degrés (imaginez un barbecue !). Impossible de déterminer quel environnement d'installation est incompatible avec les mesures. J'étais désespéré, quand soudain j'ai eu une idée : j'ai demandé au développeur logiciel embarqué derrière moi si sa configuration logicielle était correcte. Un processeur ARM réduit sa fréquence lorsqu'il chauffe trop. Vous ne l'avez pas correctement configuré, ce qui cause des problèmes d'envoi et de réception (car je ne connais pas le problème pour le moment). L'homme a alors dit d'un ton vexé : « Ce n'est rien de spécial. J'ai presque dévoré le manuel et je ne l'ai pas vu. » Je lui ai d'abord exprimé toute ma sympathie, puis j'ai dit : « Mon ami, je vais y revenir et vous aider à trouver ce qui s'est mal passé. »

De retour à l'entreprise, j'ai soufflé fort sur le microcontrôleur ARM avec un décapeur thermique, mais sans succès. Le potentiomètre était bien fixé et impossible à déloger. J'ai ensuite nettoyé le reste du circuit étape par étape. Lorsque j'ai nettoyé la triode (Q4 sur la photo), aucune donnée n'a été obtenue. Le problème semblait venir de la triode, mais les problèmes semblent s'accumuler. Après avoir rebranché la triode, aucune donnée n'est apparue lorsque la température a baissé. Se pourrait-il qu'elle ait grillé ? En y regardant de plus près, on peut voir que la résistance a été grillée (zut alors, le monde de l'électronique est plein de galères !). Après avoir ressoudé la résistance, j'ai réduit le débit d'air, augmenté la température et continué à nettoyer. Si le problème persiste, j'ai verrouillé la cible et mesuré la forme d'onde.

Measure points 1, 2, and 3 marked in the above figure respectively. The current limiting resistor used in the circuit design is 1K and the triode is 9013. First, measure the waveforms of three test points at room temperature. The first waveform is the output pin of the isolation chip ADuM1201. The waveform is as shown in the figure below. The output voltage amplitude is 5V (ignore the figure in the background).

Le second signal correspond à la tension de commande de base de la triode 9013. Sa forme d'onde est illustrée dans la figure ci-dessous. La valeur de crête de la tension de sortie est d'environ 700 mV, avec une amplitude de fluctuation d'environ 200 mV. Ainsi, la triode est conductrice à 0.7 V et bloquée à 0.5 V.

Le troisième signal correspond à la tension de l'électrode de collecteur du tube triode 9013. Sa forme d'onde est illustrée dans la figure ci-dessous, et l'amplitude de la tension de sortie est d'environ 5 V.

J'ai ensuite utilisé ma main, experte en séchage de cheveux, pour tester la tension. Après avoir soufflé dessus pendant un moment, j'ai dû mesurer la forme d'onde avec mon autre main. Heureusement, le fer à souder ne m'a pas causé d'ampoules (sinon, cela aurait été considéré comme un accident du travail). J'ai remesuré les trois points de mesure précédents. La forme d'onde du premier point est illustrée dans la figure ci-dessous. Elle est quasiment identique à celle mesurée avant chauffage ; le chauffage ne modifie donc pas les caractéristiques de tension de sortie de la puce d'isolation ADuM1201.

Poursuivez ensuite la mesure du second point. Lorsque la température atteint environ 55 degrés, la forme d'onde du second point est illustrée dans la figure ci-dessous. L'amplitude des fluctuations de tension devient inférieure à 100 mV environ ; le niveau haut descend à 0.6 V, tandis que le niveau bas reste aux alentours de 0.5 V. Lorsque la température continue d'augmenter et atteint 65 degrés, la tension du second point se stabilise à 0.5 V, le transistor reste conducteur et le protocole RS485 ne peut plus transmettre de données.

Le troisième point est opérationnel. Lorsque la température atteint environ 55 degrés, la forme d'onde de ce point est illustrée dans la figure ci-dessous. À mesure que la température augmente, la tension de sortie du troisième point reste basse et le circuit RS485 est en mode réception.

IK, je me trompe peut-être ? Voyons voir les caractéristiques de cette triode (qui m'a dit de ne pas trop travailler à l'école ?). Sa structure physique est composée de deux jonctions PN. Ses caractéristiques de tension Ube sont illustrées dans la figure ci-dessous. Sa tension de seuil est d'environ 0.7 V, et ses caractéristiques de tension de base et d'émission sont identiques à celles d'une diode. Comme on peut le constater sur la figure en bas à droite, lorsque la température augmente, la courbe caractéristique Ube se décale globalement vers la droite. La chute de tension de conduction de la triode diminue donc, ce qui maintient la broche RE, qui contrôle la puce MAX485, à un niveau bas permanent, empêchant ainsi la transmission de données.

Maintenant que je connais l'effet de la température sur la triode, je vais la modifier. D'après l'analyse précédente, on constate que la base de la triode est finalement limitée à 0.5 V car la résistance de rappel de 5 V (10 kΩ) et la résistance de limitation de courant (1 kΩ) divisent la tension de base à 0.5 V. Après avoir remplacé la résistance de limitation de courant R65 par une résistance de 0 Ω, la forme d'onde est celle illustrée dans la figure ci-dessous. On observe que la tension oscille entre 0 V et 0.7 V.

Après avoir installé une résistance de limitation de courant de 0 Ω, j'ai continué à chauffer le circuit RS485. La forme d'onde est celle illustrée ci-dessous. On constate qu'elle ne présente aucun changement notable et que le port série transmet les données normalement. Cependant, la base du transistor force la broche d'émission de l'ADuM1201 à 0.7 V, ce qui augmente le courant de sortie et risque d'endommager gravement le composant à long terme. Je ne peux m'empêcher de procéder à cette modification (principalement par crainte de problèmes ultérieurs).

Afin de résoudre définitivement ce problème, j'ai longuement réfléchi (même si c'était pour de faux) et j'ai découvert que les caractéristiques thermiques de la triode entraînaient une réduction de la tension de seuil de base en fonctionnement à haute température. Si la simple réduction de la résistance de limitation du courant de sortie de l'ADuM1201 risquait de diminuer la durée de vie du composant et d'affecter la qualité du produit, j'ai remplacé la triode 9013 par le transistor MOS GMS2302. Ce dernier étant un composant commandé en tension, sa consommation d'énergie est faible.

La forme d'onde de la tension de grille du transistor MOS GMS2302 à température ambiante est illustrée dans la figure ci-dessous. On constate que la plage de tension est de 0 V à 5 V.

La forme d'onde de la tension de grille lorsque la température du transistor MOS GMS2302 atteint environ 80 °C est illustrée ci-dessous. La forme d'onde reste stable et le port série transmet les données normalement.

Par conséquent, lors de la conception, il est essentiel d'adopter une approche curieuse et proactive pour résoudre le problème dans son intégralité. Ce cas précis, que j'ai personnellement rencontré, bien que mineur, est riche d'enseignements. J'en conclus qu'il peut nous guider dans la conception de futurs composants matériels. Si ce composant est utilisé comme interrupteur, il est préférable d'opter pour des transistors MOS et de choisir judicieusement les résistances de limitation de courant.

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