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jeudi 27 avril 2017

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Les kits du commerce

Les SBEC

Thierry Jorissens

Tous les navimodélistes aiment faire vivre leur bateau en y intégrant des animations en tout genre. Et s’il ne faut qu’une seule "chose" fonctionnelle, ce seront les feux de route et/ou un radar ! A partir d’une certaine taille de bateau, ce seront même souvent plusieurs points lumineux (feux de route et de mât, coursive, éclairage intérieur etc) et plusieurs moteurs qui équiperont la maquette.

Apparait alors très souvent un problème : tous ces appareils électriques ne fonctionnent que très exceptionnellement sous une même tension ! Se pose alors la question : comment alimenter tout ce petit monde sous le bon voltage ?

Comme j’aime à détailler mes modèles, j’y intègre moi aussi, plusieurs points lumineux. Sur le gros Springer que je construis encore actuellement, que j’exposais en l’état au Ramma en octobre 2013, il y a pour l’instant plus de 40 points lumineux et une dizaine de moteurs actionnant diverses animations. Plusieurs personnes dont des modélistes confirmés, m’ont demandé comment je gérais tous ces circuits électriques... La réponse tient en un mot : SBEC.

Je ne vais pas parler ici du système BEC intégré aux variateurs actuels, dont Albertus a fait un résumé très complet ICI, mais plutôt d’une autre problématique : comment générer les bonnes tensions aux bons endroits.
Si en soi cela se fait depuis très longtemps et très facilement, les méthodes utilisées que j’ai constatées sur divers modèles lors d’expos, même si elles fonctionnent correctement, ne sont pas nécessairement les plus logiques ou les moins risquées.

Certains utilisent deux batteries au plomb de 6V pour obtenir à la fois du 6V (sur l’une des batteries) et du 12V (les deux batteries en série). Mais elles ne se déchargent pas de la même façon puisqu’une des deux est plus utilisée : à terme, des problèmes de puissance fournie seront à craindre et de toute façon on n’a que deux tensions diponibles. De plus, les circuits n’étant pas indépendants, un parasite interfère sur les deux circuits.

D’autres utilisent des diodes pour diminuer la tension (0,7 V de diminution par diode : plus on met de diodes en série dans le circuit, plus la tension diminue). Mais la puissance utile est limitée car les diodes classiques ne permettent de faire transiter que de quelques centaines de mA à 3A, et la tension n’est pas régulée, donc elle peut fluctuer légèrement (un radar tournera parfois un peu plus vite ou un peu moins vite par exemple). De plus, si l’on veut plusieurs tensions, la puissance doit être partagée entre les différents circuits qui, en outre, ne sont pas plus indépendants que dans le cas précédents (même risque de propagation d’interférences).

La solution universelle passe par les SBEC : il s’agit de petits modules électroniques que l’on alimente en entrée par une tension quelconque (jusqu’à 40V pour certains), et qui débitent en sortie une tension définie par construction, parfois adaptable par un "jumper", par exemple 5V ou 6V. Ils sont capables de fournir un courant de plusieurs ampères en continu. Leur utilisation est donc simplissime : en gros, c’est comme une petite pile alimentée par une plus grosse !

Un beau boitier d’alimentation ! - 164.7 ko
Un beau boitier d’alimentation !
Le principe des SBEC et de leurs avantages poussé à l’extrême : ce bloc d’alimentation équipé de 5 SBEC fournit plusieurs tensions (3,3V, 6V, 12V), toutes en double (6 circuits au total), et la source est composée d’une LiPo 3S et d’une batterie au plomb 12V. Ce montage est installé dans un modèle comportant plusieurs dizaines de circuits électriques, une quinzaine de servos et une dizaine de moteurs : l’environnement idéal pour les parasites ! Avec ce boitier d’alimentation, la plupart des circuits sont totalement indépendants des autres, et les interférences sont presqu’entièrement éliminées "naturellement" !

Il faut cependant distinguer les UBEC des SBEC : les UBEC se comportent plutôt comme des diodes qui diminuent la tension. Il n’y a aucune régulation en sortie. Les SBEC sont contrôlés par un pseudo-microprocesseur qui régule la tension fournie et garantit une stabilité du courant, ils sont donc nettement préférables mais plus chers.

Avantages


-   A partir d’une seule source (batterie plomb 12V ou LiPo 3S par exemple), on peut obtenir simultanément du 3,3V, du 5V, du 6V, du 9V, du 12V (par exemple).
-   Chaque SBEC fournit ainsi la tension d’un circuit, totalement indépendamment d’un autre : il n’y a plus de risque d’interaction d’un parasite d’un circuit dans un autre circuit !
-   Le courant disponible ne dépend que de la puissance du SBEC utilisé, certains autorisent jusqu’à 15 ampères !
-   Un SBEC fournissant jusqu’à 5 ampères ne coûte que quelques euros (catalogue HobbyKing - 4 à 10 euros). Un UBEC dépasse rarement 4 euros...

Invonvénients


-   Personnellement, je n’en vois pas !


Exemple basique dans ce modèle : la flèche rouge indique la source (LiPo 2S), la flèche bleue montre un "bornier" fournissant du 6V, et la flèche verte montre une prise fournissant du 5V. Caché sous cet ensemble, deux SBEC (un de 5V et un de 6V) permettant d’arriver à ce résultat.

Deux batteries, deux tensions - 7.9 ko
Deux batteries, deux tensions
Le principe le plus classique utilise deux batteries de 6V pour obtenir les deux tensions 6V et 12V. Mais les circuits sont en interraction et surtout, une des batteries est plus sollicitée que l’autre.

Le principe des diodes : une batterie, plusieurs tensions - 9.1 ko
Le principe des diodes : une batterie, plusieurs tensions
Ce schéma est simple à mettre en oeuvre avec des diodes abaissant la tension (plus il y a de diodes, plus la tension est abaissée, à raison de 0,7V par diode). Dans ce schéma, la puissance disponible est limitée par le type de diodes, et elle est partagée entre les circuits qui ne sont toujours pas indépendants. Une amélioration permet de fournir une puissance maximale à chaque circuit en installant plusieurs diodes en parallèle mais cela devient lourd comme montage.

Utilisation des SBEC - 16.4 ko
Utilisation des SBEC
Principe général d’utilisation des SBEC : depuis la source (ici, une LiPo 3S), on alimente un ou plusieurs SBEC selon les besoins. Chaque SBEC délivre sa propre tension. On peut regrouper les SBEC dans un petit boitier sur lequel on installera des "borniers" pour les diverses tensions fournies (ou des raccords "sucres").

Un extrait du catalogue HobbyKing présentant des dizaines de UBEC/SBEC à prix dérisoire.


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