{"id":35607,"date":"2025-12-30T16:23:57","date_gmt":"2025-12-30T08:23:57","guid":{"rendered":"https:\/\/pcbcool.com\/?p=35607"},"modified":"2026-01-04T19:21:24","modified_gmt":"2026-01-04T11:21:24","slug":"fail-safe-fire-curtain-controller-box-build-case-study","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/pcbcool.com\/fr\/case-studies\/fail-safe-fire-curtain-controller-box-build-case-study\/","title":{"rendered":"\u00c9tude de cas sur la construction d'un bo\u00eetier de contr\u00f4leur de rideau coupe-feu \u00e0 s\u00e9curit\u00e9 int\u00e9gr\u00e9e"},"content":{"rendered":"
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  • Client :<\/em> Groupe Europ\u00e9en de Mat\u00e9riaux de Construction<\/li>
  • Projet :<\/em> Unit\u00e9 de contr\u00f4le d'alimentation s\u00e9curis\u00e9e 24VDC \/ 14A<\/li>
  • Standard<\/em> EN 12101-10<\/li><\/ul>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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    Le probl\u00e8me de la gravit\u00e9<\/h2> \n\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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    En ing\u00e9nierie de la s\u00e9curit\u00e9 incendie, on s'inqui\u00e8te g\u00e9n\u00e9ralement du feu. Nous nous inqui\u00e9tons de la gravit\u00e9.<\/p>

    Le client s'est adress\u00e9 \u00e0 nous car son ancien contr\u00f4leur de 350W se d\u00e9truisait. Ils avaient une exigence simple : \u201c D\u00e9ploiement gravitaire s\u00e9curis\u00e9 \u201d. Lorsque l'alimentation est coup\u00e9e \u2014 que ce soit par une alarme incendie ou une panne de courant \u2014 le frein magn\u00e9tique du moteur se lib\u00e8re et le rideau coupe-feu descend.<\/p>

    Le probl\u00e8me de l'ancienne conception \u00e9tait la physique. Le fabricant pr\u00e9c\u00e9dent avait interpr\u00e9t\u00e9 le \u201c d\u00e9ploiement par gravit\u00e9 \u201d au sens litt\u00e9ral. Ils ont simplement coup\u00e9 le courant.<\/p>

    En 2018, nous avons examin\u00e9 l'\u00e9pave d'une unit\u00e9 retourn\u00e9e d'un site d'essai \u00e0 Manchester. Le rideau, un composite d'acier lourd, \u00e9tait tomb\u00e9 librement d'une hauteur de 4 m\u00e8tres. Sans freinage \u00e9lectronique, il a heurt\u00e9 le sol \u00e0 environ 8,8 m\/s.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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    Le choc n'a pas seulement provoqu\u00e9 un grand bruit ; il a sectionn\u00e9 les vis M6 qui fixaient les interrupteurs de fin de course et fissur\u00e9 le carter du r\u00e9ducteur du moteur tubulaire. Techniquement, le rideau s'est d\u00e9ploy\u00e9. Mais le syst\u00e8me \u00e9tait compl\u00e8tement hors d'usage. On ne peut pas demander \u00e0 un gestionnaire d'immeuble de remplacer un moteur $500 \u00e0 chaque fausse alerte.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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    Contr\u00f4le de la d\u00e9c\u00e9l\u00e9ration (Logique de la force contre-\u00e9lectromotrice)<\/h2> \n\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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    Nous devions r\u00e9soudre cela sans ajouter de freins centrifuges m\u00e9caniques co\u00fbteux, ce qui n\u00e9cessiterait une refonte du bo\u00eetier du moteur du client. La solution devait se trouver sur le PCBA.<\/p>

    Nous avons utilis\u00e9 le moteur contre lui-m\u00eame.<\/p>

    Lorsqu'un moteur \u00e0 courant continu tourne sans alimentation, il devient un g\u00e9n\u00e9rateur. En cr\u00e9ant une boucle ferm\u00e9e sur les enroulements du moteur pendant la descente, nous g\u00e9n\u00e9rons une \u201c force contre-\u00e9lectromotrice \u201d (force contre-e.m.). Cette force s'oppose \u00e0 la rotation.<\/p>

    Compromis de conception :<\/p>

    Nous avons envisag\u00e9 deux mani\u00e8res de proc\u00e9der :<\/p>

    • 1. Freinage PWM :<\/strong> Utilisez le microcontr\u00f4leur pour d\u00e9clencher les MOSFETs afin de contr\u00f4ler la vitesse.
      • Avantages :<\/em> Vitesse r\u00e9glable.<\/li>
      • Inconv\u00e9nients :<\/em> N\u00e9cessite que le MCU soit actif. Si la batterie est compl\u00e8tement d\u00e9charg\u00e9e, le freinage sera d\u00e9faillant et le rideau tombera.<\/li><\/ul><\/li>
      • 2. Freinage R\u00e9sistif Passif :<\/strong> Utiliser un relais (Normalement Ferm\u00e9) pour commuter une r\u00e9sistance de puissance aux bornes des enroulements en cas de perte de puissance.
        • Avantages :<\/em> Fonctionne m\u00eame si le circuit imprim\u00e9 est grill\u00e9. Physique pure.<\/li>
        • Inconv\u00e9nients :<\/em> Vitesse fixe bas\u00e9e sur la valeur de r\u00e9sistance.<\/li><\/ul><\/li><\/ul>

          Nous avons choisi l'Option 2. La fiabilit\u00e9 l'emporte.<\/p>

          R\u00e9daction de la r\u00e9sistance : Nous avions besoin d'une vitesse de descente comprise entre 0,15 m\/s et 0,3 m\/s. D\u00e9sormais, lorsque l'alimentation est coup\u00e9e, le relais se d\u00e9clenche, la r\u00e9sistance s'enclenche et le rideau descend doucement. Aucun renvoi d'angle endommag\u00e9.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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          Le pi\u00e8ge de la \u201c0.0V\u201d et le test de suicide<\/h2> \n\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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          L'interface entre le panneau de contr\u00f4le d'alarme incendie (FACP) et notre bo\u00eetier est un simple bornier \u00e0 deux fils. Les sp\u00e9cifications indiquent \u201cContact Libre de Tension\u201d (Contact Sec). Cela signifie que le syst\u00e8me d'alarme incendie ferme simplement un interrupteur. Aucune tension ne doit \u00eatre envoy\u00e9e.<\/p>

          La r\u00e9alit\u00e9 sur les chantiers<\/p>

          Les \u00e9lectriciens sont fatigu\u00e9s. Ils travaillent dans des sous-sols sombres. Ils voient un bloc de jonction, et ils y c\u00e2blent instinctivement un signal actif de 24V. Parfois m\u00eame 110V.<\/p>

          Dans la version pr\u00e9c\u00e9dente, ce signal \u00e9tait dirig\u00e9 directement vers la broche GPIO du microcontr\u00f4leur.<\/p>

          R\u00e9sultat : La MCU a explos\u00e9.<\/p>

          Taux de retour : environ 121 TP3T de l'ensemble des unit\u00e9s \u00e9taient renvoy\u00e9es en raison de processeurs grill\u00e9s. Le client rejetait la faute sur les installateurs ; les installateurs, quant \u00e0 eux, mettaient cela sur le compte des \u201c composants \u00e9lectroniques bon march\u00e9 \u201d.\u201d<\/p>

          Le R\u00e8glement<\/p>

          Nous avons cess\u00e9 de faire confiance aux installateurs. Nous avons suppos\u00e9 qu'ils essaieraient de tuer le conseil.<\/p>

          Nous avons repens\u00e9 l'\u00e9tage d'entr\u00e9e en utilisant un Omron G2RL-1-E<\/strong> relais combin\u00e9 \u00e0 un Optocoupleur (PC817X)<\/strong>.<\/p>

          • S'ils envoient un contact sec ? La logique interne fonctionne comme pr\u00e9vu.<\/li>
          • S'ils injectent 24V ? L'optocoupleur limite le courant. Le circuit survit.<\/li>
          • Et s'ils injectaient du 110 V ? La r\u00e9sistance d'entr\u00e9e grille (elle sert de sacrifice), mais le microcontr\u00f4leur, qui co\u00fbte cher, et le reste de la carte sont prot\u00e9g\u00e9s. Il vaut mieux remplacer une r\u00e9sistance $0.05 que de devoir remplacer une carte m\u00e8re $150.<\/li><\/ul>

            La V\u00e9rification : \u201c Le Test du Suicide \u201d<\/p>

            Nous avons mis \u00e0 jour la matrice FCT (Functional Circuit Test). Nous avons construit un banc d'essai sp\u00e9cifique qui injecte d\u00e9lib\u00e9r\u00e9ment 24VDC dans le port de contact sec pendant 5 secondes.<\/p>

            • S'il y a de la fum\u00e9e sur la carte : \u00c9chec<\/strong>.<\/li>
            • Si la protection se d\u00e9clenche mais se r\u00e9initialise : Passe<\/strong>.<\/li><\/ul>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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              Calcul de dimensionnement de batterie<\/h2> \n\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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              La norme EN 12101-10 exige que le syst\u00e8me conserve l'alimentation de secours pendant une dur\u00e9e sp\u00e9cifique (g\u00e9n\u00e9ralement 72 heures, mais ce syst\u00e8me de classe 1 n\u00e9cessitait 4 heures + 1 cycle en raison de la sauvegarde par g\u00e9n\u00e9rateur).<\/p>

              De nombreux ing\u00e9nieurs se contentent de regarder les amp\u00e8res, de multiplier par les heures et de choisir la taille de batterie sup\u00e9rieure. C'est ainsi que surviennent les d\u00e9faillances en hiver.<\/p>

              Voici le calcul r\u00e9el que nous avons utilis\u00e9 pour le rapport DFM.<\/p>

              Param\u00e8tres :<\/strong><\/p>

              • I-standby (Courant de veille) : 80 mA (Ceci couvre le microcontr\u00f4leur STM32 en mode veille, la surveillance du BMS et une LED d'\u00e9tat)<\/li>
              • Temps de veille : 4 heures<\/li>
              • I-alarme (Courant de fonctionnement du moteur) : 12A (Pic au d\u00e9marrage) \/ 4A (Fonctionnement) (Nous utilisons le cas le plus d\u00e9favorable de 12A pour des raisons de s\u00e9curit\u00e9)<\/li>
              • Cycle T (Temps actif) : 0,25 heures (15 minutes) (Comprend plusieurs tentatives si le rideau se bloque)<\/li><\/ul>

                Le projet de calcul :<\/strong><\/p>

                C-requis=(I-veille\u00d7T-maintien)+(I-alarme\u00d7T-cycle)<\/p>

                C-requis=(0,08A\u00d74h)+(12A\u00d70,25h)<\/p>

                C-requis=0,32Ah+3,0Ah=3,32Ah<\/p><\/blockquote>

                Une batterie de 4Ah semble suffisante, n'est-ce pas ? Non<\/strong>.<\/p>

                Nous devons appliquer les \u201c Facteurs du monde r\u00e9el \u201d :<\/p>

                • Vieillissement (kage)<\/em> Les batteries au plomb perdent de leur capacit\u00e9. Nous partons du principe que l'\u00e9tat de sant\u00e9 de la batterie 80% est de 80 % apr\u00e8s 2 ans.<\/li>
                • Temp\u00e9rature (ktemp) :<\/em> Ces bo\u00eetes se trouvent dans des cages d'escalier non chauff\u00e9es. \u00c0 10\u00b0C, la capacit\u00e9 diminue. Nous utilisons 0,8.<\/li>
                • Profondeur de d\u00e9charge (kdod) :<\/em> Vous ne pouvez pas d\u00e9charger une batterie VRLA jusqu'\u00e0 0%. Nous limitons la d\u00e9charge \u00e0 80% afin de permettre la r\u00e9cup\u00e9ration.<\/li><\/ul>

                  Formule r\u00e9vis\u00e9e :<\/strong><\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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                  S\u00e9lection :<\/strong><\/p>

                  Nous avons standardis\u00e9 sur deux batteries VRLA de 12V 7Ah (connexion en s\u00e9rie pour 24V).<\/p>

                  Pourquoi VRLA et non Lithium ?<\/strong><\/p>

                  Le lithium est attrayant. Il est aussi l\u00e9ger. Mais le lithium cesse de se charger \u00e0 0\u00b0C. Le VRLA est lourd, bon march\u00e9, et fonctionne lorsqu'il g\u00e8le. Pour une bo\u00eete de s\u00e9curit\u00e9 incendie qui reste dans un mur en b\u00e9ton pendant 5 ans, le VRLA reste le roi.<\/p>

                  (Note : Nous devons v\u00e9rifier la marque. Nous pr\u00e9f\u00e9rons Yuasa, mais des probl\u00e8mes de cha\u00eene d'approvisionnement pourraient nous obliger \u00e0 opter pour des alternatives g\u00e9n\u00e9riques. Il est n\u00e9cessaire de tester la r\u00e9sistance interne des alternatives.)<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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                  Assemblage : Gestion de la chaleur<\/h2> \n\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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                  Le contr\u00f4leur commande une charge de 350W. Le courant de cr\u00eate est de 14A.<\/p>

                  Dans un banc d'essai ouvert, 14 A sont g\u00e9rables. \u00c0 l'int\u00e9rieur d'une bo\u00eete m\u00e9tallique \u00e9tanche IP54, c'est un four.<\/p>

                  La source de chaleur principale est le pont MOSFET. Nous utilisons des bo\u00eetiers TO-247.<\/p>

                  Graisse vs. tampons<\/p>

                  Le fournisseur pr\u00e9c\u00e9dent utilisait des tampons thermiques en silicone.<\/p>

                  • Conductivit\u00e9 thermique du pad :<\/em> Environ 1,5 W\/mK.<\/li>
                  • \u00c9paisseur :<\/em> 0,5 mm.<\/li>
                  • R\u00e9sultat :<\/em> Durant le test de rodage 14A, la temp\u00e9rature du bo\u00eetier du MOSFET a atteint 105\u00b0C. Trop proche de la limite.<\/li><\/ul>

                    Nous sommes pass\u00e9s \u00e0 la graisse thermique Dow Corning TC-5026.<\/p>

                    • Conductivit\u00e9 de la graisse :<\/em> ~2,9 W\/mK.<\/li>
                    • \u00c9paisseur :<\/em> S\u00e9rigraphi\u00e9 \u00e0 0,08 mm.<\/li>
                    • R\u00e9sultat :<\/em> La temp\u00e9rature du bo\u00eetier a chut\u00e9 \u00e0 82\u00b0C.<\/li><\/ul>

                      Le probl\u00e8me du couple<\/p>

                      La graisse est salissante. Elle n\u00e9cessite \u00e9galement une pression pr\u00e9cise. Si vous serrez trop le MOSFET, vous expulsez toute la graisse et le m\u00e9tal touche le m\u00e9tal (bon pour la chaleur, mauvais si la surface n'est pas parfaitement plane). S'il est trop l\u00e2che, vous avez des espaces d'air.<\/p>

                      Nous avons \u00e9galement constat\u00e9 que le serrage excessif provoquait un \u201c stress de la puce \u201d.\u201d<\/p>

                      (Enregistrement des d\u00e9faillances : Au troisi\u00e8me trimestre 2023, nous avons eu 3 unit\u00e9s d\u00e9faillantes apr\u00e8s 2 mois. Cause fondamentale : Micro-fissures dans l'\u00e9poxy du MOSFET caus\u00e9es par un couple excessif.).<\/p>

                      Mise \u00e0 jour du processus :<\/p>

                      Nous avons mis en \u0153uvre des tournevis \u00e9lectriques (Kilews) pr\u00e9r\u00e9gl\u00e9s \u00e0 0,6 N\u00b7m.<\/p>

                      Chaque \u00e9v\u00e9nement de serrage de vis est enregistr\u00e9 dans le MES. Si le conducteur d\u00e9tecte que la vis est en place trop t\u00f4t (filetage crois\u00e9) ou trop tard (arrach\u00e9), la ligne s'arr\u00eate.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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                      \u00c9talonnage du disconnecteur basse tension (DBT)<\/h2> \n\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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                      La logique de protection de la batterie est essentielle. Si nous laissons la batterie se d\u00e9charger jusqu'\u00e0 10V, l'\u00e9lectronique s'\u00e9teindra de mani\u00e8re chaotique. Nous avons besoin d'une extinction contr\u00f4l\u00e9e.<\/p>

                      Nous avons r\u00e9gl\u00e9 le seuil LVD \u00e0 19,5 V.<\/p>

                      Pourquoi 19,5 V ?<\/strong><\/p>

                      • Tension Nominale :<\/em> 24 V.<\/li>
                      • Enti\u00e8rement d\u00e9charg\u00e9 (0%) :<\/em> ~21V (\u00e0 vide).<\/li>
                      • Zone de d\u00e9t\u00e9rioration par d\u00e9charge profonde :<\/em> Moins de 18V.<\/li><\/ul>

                        Il faut couper l'alimentation avant que la batterie ne soit d\u00e9truite, mais apr\u00e8s avoir extrait jusqu'au dernier amp\u00e8re utilisable.<\/p>

                        Cependant, il y a un inconv\u00e9nient. Lorsque la charge (12A) est appliqu\u00e9e, la tension chute instantan\u00e9ment en raison de la r\u00e9sistance interne. Nous ne voulons pas que le LVD se d\u00e9clenche simplement parce que le moteur a d\u00e9marr\u00e9.<\/p>

                        Ajustement logique :<\/p>

                        Nous avons programm\u00e9 un temporisateur de \u201cd\u00e9filtrage\u201d (\"debouncing\") dans le firmware.<\/p>