CHARGEUR, DECHARGEUR ET CAPACIMETRE

Il est impératif pour le bon fonctionnement du montage de l’alimenter par une tension redressée et non stabilisée; c.à.d. pas de condensateur de filtrage, car sinon le thyristor une fois amorcé ne cesserait pas de conduire, entraînant la destruction de la batterie en charge. L’avantage est que cette configuration est la plus économique: un transformateur et un pont de diode.

Le réglage est simple: une fois la batterie connectée, puis le montage alimenté, on règle le potentiomètre de 47 KW de manière à pratiquement éteindre la LED pour une tension de 13,8 V aux bornes de la batterie. Pour le réglage il est impératif qu’une batterie au plomb soit connectée sinon la tension aux bornes de sortie serait ininterprétable.

3x 10 kW 5% ¼ W

2x 5 kW 5% ¼ W

1x ajustable 4,7 kW

2x 100 nF céramique

1x diode LED rouge

1x diode Zener 6V

1x photo-coupleur 4N35

1x thyristor BT 151-650

1x CA 3140

1 circuit imprimé

1 chargeur de batterie du commerce

Comme on l'a vu, pour prévenir et quelquefois guérir un effet mémoire, il faut décharger complètement les batteries Ni-Cad. La solution la plus évidente serait de mettre une résistance entre les 2 bornes de la batterie et de laisser faire. Mais ce serait beaucoup trop simple car cette manière de faire possède un effet pervers. En effet chaque élément d'une batterie n'a pas exactement la même capacité que les autres, ce qui fait que si l'on décharge complètement une batterie, l'élément de plus faible capacité va être déchargé avant les autres, puis va subir un courant de décharge imposé par les autres éléments avec une inversion de polarité, ce qui n'est pas très bon pour la durée de vie de l'élément en question.

Il faut donc que le système de décharge coupe celle-ci avant qu'il ne soit trop tard, c'est à dire aux environs de 1 volt par élément.

Le schéma électronique suivant s'explique facilement.

L’ensemble fusible plus diode à l’entrée protège le montage contre des branchements inverses, la diode court-circuitant la batterie montée à l’envers et faisant immédiatement fondre le fusible. De plus la diode 1N4148 protège l’entrée inverseuse du CA3140 contre des tensions inverses; le montage est donc protégé contre d’éventuelles inversions de polarité au branchement. La diode Zener de 6,2 V associée au condensateur de 100 nF donne après division par le pont de résistances, une tension de référence ajustée à 1V. Cette tension est comparée à une fraction de la tension de la batterie, fraction réglable en fonction du nombre d’éléments. Quand la fraction de tension batterie descend en dessous de la tension de référence, la sortie du comparateur passe à zéro, ce qui bloque le transistor 2N1711 qui cesse d’alimenter le relais qui décolle et arrête la décharge.

Le bouton fugitif « Start » court-circuite le relais et commence la décharge. La diode LED sert de témoin de décharge et peut être ramenée sur la face avant du boitier.

Le premier réglage consiste à régler la tension de référence à 1V ce qui représente la tension de fin de décharge d’un élément Ni-Cad. Ensuite il faut régler le potentiomètre de 2,2kW de manière à ce que le relais décolle pour une tension de 10,5V lors de la décharge d’une batterie au plomb de 12V et 5,25V pour une batterie de 6V

Le circuit imprimé est réalisé simplement par des transferts Mécanorma sur une plaque d'époxy cuivré découpée à la bonne taille, puis plongée dans une solution de perchlorure de fer. Vous pouvez aussi réaliser (ou faire réaliser dans une boutique spécialisée) un film mylar qui permettra de réaliser rapidement plusieurs circuits sur plaque époxy photosensibilisée. Les perçages seront fait à l'aide d'une mèche de 0,8 mm sauf les trous pour les pattes du relais et les fils de la batterie qui seront de 1 mm.

Le dessin en noir représente le circuit imprimé côté face cuivrée, l’autre est le schéma d’implantation des composants.

Les liaisons seront faites avec du fil en nappe sauf les connexions de la batterie qui seront en fil d'au minimum 1,5 mm2

La LED pourra être reportée sur la face avant du coffret plastique dans lequel vous mettrez le montage.

Le connecteur 7 positions sera installé sur la face avant et relié au circuit par du fil en nappe.

L’inverseur Ni-Cad/Pb sera reporté sur la face avant, ainsi que l’interrupteur de choix 6/12V

Les prises de connexion de la batterie seront installées sur la face avant pour des raisons de commodité.

Une petite alimentation 12 V accessoire est nécessaire pour l’alimentation du comparateur ( un petit montage est proposé en annexe 14)

Il ne faut pas être effrayé par cette réalisation qui n'utilise que des composants bon marché et faciles à trouver. Le circuit imprimé est simple et certains revendeurs de composants électroniques s'en chargent pour un coût modique. Certains services médico-techniques d'hôpitaux sont outillés pour la réalisation de ce genre de travail.

13x 1 kW 5% ¼ W

2x 3,3 kW 5% ¼ W

1x 5,6 kW 5% ¼ W

1x ajustable 1 kW

1x ajustable 2,2 kW

1x 100 nF céramique

2x diodes 1N4001

1x diode 1N4148

1x diode Zener 3,6V

1x diode LED verte

1x transistor 2N1711

1x CA3140

un relais 12V 4 contacts RT format Europe

1x bouton poussoir contact fugitif

1x inverseur simple

1x contacteur rotatif 8 positions

1 porte fusible de tableau

1 fusible 4 A lent

1 circuit imprimé

Comme on l’a vu, les accumulateurs Ni-Cad doivent être déchargés à un courant correspondant à 1/10 de leur capacité en Ampère-heure ( 0,1 A pour un accumulateur de 1 Ah ). Comme il existe de multiples capacités il faut prévoir des résistances différentes, avec toutes les difficultés que cela présente au niveau de la manipulation. C’est la raison de ce montage destiné à être couplé au moniteur de décharge.

Il s’agit d’un régulateur de courant réglable par le biais d’un contacteur 5 positions ainsi qu’un interrupteur x1 ou x2,5 de manière à s’adapter aux différents courants de 0,1A à 2,5A..

Le schéma en est le suivant:

Le fonctionnement est simple. La tension aux bornes d’une résistance de 2 ohms dans laquelle circule le courant de décharge de la batterie à décharger est comparée à une tension de référence choisie par le rotacteur. Si la tension aux bornes de la résistance est supérieure à la tension de référence, c’est donc qu’il y circule un courant trop fort, le niveau de sortie du comparateur baisse, le transistor BUZ 10 conduit moins, ce qui diminue le courant de décharge. Le processus est inverse si la tension est trop faible.

Le réglage en est très simple: mettre une batterie en décharge avec un ampèremètre en série. Le courant 0,5A étant sélectionné, régler le potentiomètre pour lire 0,5A sur l’ampèremètre, c’est fait. [7]

Le montage du système dans un boîtier isolant facilite la mise en oeuvre du système. Les 2 rotacteurs sélectionnant le nombre d’éléments et celui sélectionnant le courant de décharge seront reportés en face avant ainsi que la LED témoin de décharge et les inverseurs Ni-Cad/Pb et courant de décharge x1-x2,5 (double monté en parallèle pour des raison d’intensité de courant).

Il est possible avec le déchargeur régulé de constituer un capacimètre: le temps de décharge donne la capacité de la batterie, 10 heures équivalent à 100%, 8 à 80 %, 12 à 120%.

Il suffit pour cela d’utiliser un réveil à pile du commerce et de l’alimenter à travers le relais du déchargeur réglable selon le schéma de montage général. Il suffit alors de remettre les aiguilles à 0 puis de démarrer la décharge. L’heure d’arrêt de la pendule donne le temps de décharge. C’est simple et permet de contrôler la capacité réelle de vos accumulateurs; les surprises ne sont pas rares.

7x 1 kW ¼ W 5%

1x 3,3 kW ¼ W 5%

2x 1 W 1/2 W 5%

2x 0,82 W 3 W 5%

1x ajustable 1 kW

1x 100 nF céramique

1 diode Zener 3,6V

1x CA3140

1x transistor Mos-Fet BUZ 10

1 contacteur 5 positions

1 inverseur double (utilisé en parallèle)

1 circuit imprimé

éventuellement une pendulette électrique du commerce

Le schéma suivant est très classique. Il utilise un régulateur de tension (L200) pour ajuster la tension maximum de charge (réglable par le potentiomètre de 4,7 KW ) et la fonction de limitation du courant pour définir le courant maximum de charge à adapter selon le type et la capacité de l’accumulateur. Ce courant se calcule comme suit:

I(A) = 0,45 / R(W ) I max. = 2A R ayant une puissance de 1 Watt

0,45 v étant le seuil de mise en route de la limitation de courant du L200.

La réalisation pratique est simple, le circuit imprimé est petit, le régulateur qui chauffe est fixé sur le radiateur avec de la graisse silicone et un kit d’isolation pour éviter les courts-circuits. Le montage est relié à un transformateur (suffisamment puissant pour le courant choisi) délivrant une basse tension (10V alternatifs pour une batterie de 6V, 15V pour une batterie de 12V). On peut éventuellement mettre un fusible à fusion lente à la sortie du transformateur, plus par principe que par nécessité, le L200 étant quasiment indestructible du fait de ses protections internes. Par contre ce fusible devient indispensable si le chargeur doit être branché d’une batterie à l’autre.

1 pont de diodes 3A

1 régulateur L200

1 diode BYW29-100

1 condensateur 1000m F 25 V

1 ajustable 4,7 kW

1x 1 kW ¼ W 5%

1x résistance calculée selon le texte de 2W de puissance

1 transformateur 15 V 30 W

1 circuit imprimé