Translate this page from  

Chargeur de batterie piloté par PC

Par Gérard Auvray



Pour des raisons de lisibilité des schémas de principe et d'implantation, ceux qui sont interressés pour réaliser ce chargeur sont invités à downloader l'ensemble des documents/schemas. Il est rappelé que l'exploitation à titre commercial de ce chargeur est strictement interdite sans l'autorisation de l'auteur.

download (2.6 Mo)



 

Cet article décrit la réalisation d'un chargeur de batterie piloté par PC et supportant aussi bien les batteries classiques Cd-Ni que les nouvelles batteries en technologie Ni-MH et prochainement les Li-Ion. La mesure des batteries avec cet outil pourra probablement vous éviter un crash à cause d'une batterie déficiente et va dans le sens de l'amélioration de la sécurité.

A l'origine, cette réalisation n'était qu'une phase intermédiaire pour pouvoir mettre au point les algorithmes de control de charge d'un chargeur "universel" à microprocesseur. A l'utilisation, les enseignements que l'on obtient avec ce montage sur la batterie en test m'ont parus suffisamment intéressants pour que cela puisse faire l'objet d'une description a part entiére. Avec ce montage, au bout de quelques minutes de charge, on peut déjà avoir une bonne idée sur la santé de la batterie, ce que l'on n'aurait pas vu avec un chargeur classique.

Cet appareil est plutôt un outil de "laboratoire" , mais rien n'empêche de l'utiliser sur le terrain si vous avez un PC portable. Avoir la connaissance parfaite de l'état de vos accus vous évitera certainement un crash pour cause d'une batterie que l'on croyait bonne et qui en fait était déficiente.

Caractéristiques techniques :

*: La valeur du courant maximum peut être facilement adaptée en fonction du besoin et pourrait être augmentée si nécessaire pour faire une charge à 4C soit 8A pour une batterie de 2AH. Cette valeur a été demandée par des modélistes voitures de compétition qui ont 20 minutes seulement entre 2 manches pour pouvoir recharger.

** Il est probablement possible de descendre jusqu'à 1 élément en décharge voir chapitre décharge.

Le chargeur / déchargeur est constitué d'une carte analogique connectée sur le port parallèle (port imprimante) du PC, d'un soft d'utilisation développé en Basic et d'un soft de calibration également en Basic.

Description de la carte analogique.

Voir schéma "char-la3.sch"

Cette carte analogique comprend 3 fonctions :

Sur cette carte, on trouve les connecteurs suivant :

Fonctions Générateurs de courant ( schéma G-D-C.sch). Cette fonction comprend le générateur de courant de décharge ( T1, T2) et le générateur de courant de charge ( T4, T5, T6).

La diode D1 isole la batterie de l'alimentation en mode décharge.

Générateur de courant de décharge :

La tension sur la base de T2 en provenance du convertisseur digital / analogique (D/A) est constante ( mais programmable). La tension sur l'émetteur de T1 est donc constante avec 2 Vbe en moins ( Vbe = tension base - émetteur). Le Vbe de T2 ( 2N2222) est d'environs 0,6V. Le Vbe de T1 ( BDW93C) est d'environs 1V car le BDW93C est un transistor avec une structure Darlington ( 2 transistors) . L'avantage du Darlington est d'avoir un gain en courant plus important qu'un transistor seul. Le courant de base est donc plus faible qu'un simple transistor . Si on utilise pour T1 un transistor type MJE3055, le courant demandé à T2 est trop important et celui ci chauffe.

La tension aux bornes de R1 étant constante, le courant dans la résistance est donc constante et indépendante de la tension batterie. On peut donc régler le courant maximum de décharge en remplaçant R1. La formule générale du courant est : I = ( V_D/A - 1,6V ) / R1.

Pour que le générateur de décharge soit activé, il faut que la tension sur la base de T2 soit au minimum de 1,6 V. Sur R1, on trouve une prise de mesure de tension (I-DECH) qui servira à mesurer le courant de décharge.

La résistance R3 faisait à l'origine quelques ohms et servait à mesurer le courant de base. Depuis elle a été remplacée par un strap et conservée pour faciliter l'implantation.

Pour augmenter le courant de décharge, il suffira de diminuer la résistance R1 (voir Tableau 1).

Avec R1 = 0,68 ohms et la chute de tension aux bornes de R1 et T1 , il ne sera pas possible de décharger moins de 3 éléments. Avec R1 =0,22 ohms j'ai pu descendre jusqu'à 2 éléments. Le générateur de décharge fonctionnait jusqu'à 1,1V. N'ayant pas de résistances plus faible disponible, je n'ai pas pu essayer de faire fonctionner le générateur de courant jusqu'à 0,9V. La solution serait de remplacer la résistance R1 par un capteur de courant à effet Hall du type LTS15 ( radiospares) mais qui coûte la modeste somme de 125F.

La commande décharge passe par le connecteur JP15. En fonctionnement normal, les pins 3 et 4 doivent étre reliées ensemble. Si le strap est entre 1 et 2 ( au lieu de 3 et 4),cela permet d'activer le genérateur de courant pour la vérification du bon fonctionnement.

 

Générateur de courant de charge :

Le principe est très semblable. La tension sur la base de T5 est constante ( définie par la valeur programmée dans le D/A). Donc T5 et R11 forment un premier générateur de courant constant. La tension aux bornes de R10 ( donc base de T4) est donc constante. Il n'y a plus qu'à appliquer au couple T4-T6 le même raisonnement qu'au couple T1-T2.

On peut régler le courant maximum en fonction du besoin à l'aide de R10 (voir tableau 2), mais attention à ne pas dépasser le courant maximum admissible de T6.

I charge = IC = V( au bornes de R8) /R8= ( VIN-V(base T4) - 2Vbe) /R8

VIN-V(base T4) = I(dans R10) x R10 = I(R11) x R10

I ( dans R11) = (V(base T5) - 0,6V) /R11

Au final IC= {[V(base T5)-0,6V] x (R10/R11) - 2Vbe}/R8 en supposant que les courants des bases des transistors sont négligeables devant les courants collecteurs.

Une mesure de tension aux bornes de R8 permettra de contrôler le courant de charge.

Il m'a été fait remarqué que la chute de tension base émetteur varie avec la température faisant ainsi varier le courant. C'est vrai, mais grâce à une petite boucle dans le programme, cette variation sera totalement compensée .

Le générateur de charge ne sera activé qu'a partir d'une certaine tension à la base de T5, faisant perdre un peut de dynamique sur le convertisseur D/A, mais cela n'a vraiment aucune importance. Cela va dépendre du choix de R10 et R11.

La résistance R10 est montée sur des plots pour pouvoir l'ajuster par des associations de résistances montées en paralléle.

Les convertisseurs D/A ayant une dynamique de 0 à 3V ( cas du MAX 513), on aurait pu utiliser un ampli opérationnel pour décaler la dynamique utile. Par soucis de simplification, je n'ai pas trouvé très utile de rajouter ce décalage.

La commande charge passe par le connecteur JP15. En fonctionnement normal, les pins 5 et 6 doivent étre reliées ensemble. Si le strap est entre 7 et 8 ( au lieu de 5 et 6),cela permet d'activer le genérateur de courant pour la vérification du bon fonctionnement.

 

Fonction D-A ( schéma G-D-C.sch) :

Les tensions nécessaires pour programmer les générateurs de courant proviennent du convertisseur D-A ( U3- MAX 513). Deux sorties sont utilisées : une pour commander le générateur de charge et l'autre pour commander le générateur de décharge. Ce circuit est suivie de deux portes analogiques pour activer ou pas les générateurs. Ces portes analogiques ne sont pas indispensables, mais ont été ajoutés par sécurité pour limiter le risque d'avoir les 2 générateurs de courant activés ensembles.

Le MAX 513 est un modèle basse tension 3,3 V car le MAX 512 ( 5V) n'était pas disponible chez les distributeurs habituels et le critère était de pouvoir disposer des composants sans difficultés particulières. Il aurait été beaucoup plus simple de mettre un MAX 512 (voir nota en fin d'article).

Il a donc été nécessaire de mettre un régulateur 3,3V pour ce composant et de mettre un pont diviseur sur les fils de programmations. Les résistances R21, R22 et R23 sont des résistances de protections des entrées si des commandes arrivent avant que le convertisseur soit alimenté.

Deux diodes électroluminescentes indiquent les activations de charge et décharge.

 

La fonction mesure ( schéma mesures.sch ) utilise un convertisseur Analogique Digital ( A/D)

de 12 bits à 8 entrées.

La dynamique de mesure étant de 0 à 4,096V, cela donne 1 bit = 1 mV ( facile pour les conversions !). Ces 12 bits n'ont pas été choisis pour cette raison, mais pour avoir une résolution suffisante pour pouvoir mesurer le -delta V surtout pour des batteries Ni-MH.

Sur le canal 0, on mesure la tension d'alimentation pour vérifier qu'elle est suffisante en fonction du nombre d'éléments. Il faut prévoir au minimum 1,7V par éléments + 1,9 V dans R8 si on charge à 4A + environs 2V dans T6 et D1. Pour recharger 10 éléments, il faudra au minimum 21V d'alimentation.

Le canal 1 mesure la tension de l'autre coté de R8 et par différence entre le canal 0 et le canal 1, on peut en déduire ( I=U/R) le courant de charge.

Le canal 5 mesure la tension aux bornes de R1 permettant de calculer le courant de décharge.

Le canal 6 mesure la tension batterie et le canal 7 la température de la batterie si on installe la sonde thermique qui est réalisée avec un LM 335Z.

Ce convertisseur (MAX 186) est la pièce la plus chère de ce montage > 200F ( voir nota en fin d'article).

La commande du convertisseur A-D et D-A se fait à travers un bus "SPI". Ce bus est un bus synchrone avec un signal d'horloge (clock), un signal de données d'entrée (Data In) et un signal de données sortie ( data OUT). Ces signaux sont en parallèles sur les 2 convertisseurs. La sélection du boîtier se fait par un signal de sélection ( CS = chip select)

Ces signaux proviennent du port d'imprimante et sont générés grâce aux possibilités de programmation individuelles des pins du port imprimante .

Le signal clock est généré par le fil strobe , le CS (CS1) du A-D par le fil DATA 0, le CS ( CS2) du D-A par le fil DATA1, le signal DATA IN par le fil INIT PRINTER, le signal DATA OUT par le fil BUSY (ce fil BUSY possède la particularité d'être une entrée pour le port imprimante) et les signaux charge et décharge par les fils D7 et D6.

Tous ces signaux sont "buffeurisés" par un 74HC541 pour remettre ces signaux en forme après être passé dans le câble imprimante.

La commande de tous ces fils se fait de façon très simple en basic par des instructions IN et OUT.

A l'heure actuelle, le programme (en basic) est capable de gérer la charge et la décharge de batterie Cd-Ni et Ni-MH en adaptant les spécificités du delta peak à chaque type de batterie. L'option batterie Li-Ion devrait voir le jour d'ici quelques mois ainsi qu'une version de programme en langage C plus facile à porter sur n'importe quel PC.

 

 

En mode charge, la séquence est la suivante :

La différence de tension entre les 2 mesures permet de calculer la résistance interne de la batterie. Si celle ci est de l'ordre de quelques centaines de milli-ohms, c'est un gage de bonne santé. Si celle ci est supérieure à 1 ohm, il y a un problème avec un ou plusieurs éléments.

Donc en quelques minutes de charge vous avez déjà une idée de l'état de la batterie.

J'avais la possibilité de programmer une petite impulsion de décharge après le cycle de charge comme pour les chargeurs dit Reflex. Cette fonction n'a pas été installée car visiblement cela ne sert à rien.

Seule les points de la courbe mesurés sans courant de charge servent à la mesure du - delta V pour la détection de fin de charge.

Ce seuil est réglé plus faible pour une Ni-MH que pour une Cd-Ni.

En mode décharge le principe est le même, mesure de la tension batterie avec et sans courant. Ceci permet également de mesurer la résistance interne.

La mesure de la capacité en décharge peut quelquefois prêter à confusion selon la méthode.

Certains systèmes font une décharge continue et mesure la capacité de la batterie lorsque le seuil de 1 ou 0,9V par élément est atteint. La coupure dépendra de la résistance interne, mais cette méthode est plus représentative de l'utilisation réelle.

Les constructeurs utilisent plutôt la méthode de mesure de la tension à vide pendant un arrêt du courant de décharge. Cette méthode à l'avantage d'éliminer le problème de la résistance interne de la batterie et coupe donc très lègèrement plus tard ( voir sur la figure donnant un exemple de décharge).

Les figures 1 et 2 vous donne un exemple de courbes tracées après traitement du fichier de mesure sous Excel ( c'est la même courbe qui s'affiche à l'écran pendant la charge/décharge).

Sur la figure 1, (courbe de charge) la courbe la plus élevée est celle mesurée avec le courant de charge. La tension est plus élevée à cause de la résistance interne de la batterie + la résistance des fils. Donc attention à ne pas tirer des conclusions hâtives si vous avez mis des fils de section trop petite.

On voit bien ce fameux peak de tension qui représente la charge à 100%.

Sur la figure 2, (courbe de décharge) la courbe supérieure est celle mesurée sans le courant de décharge.

On constate qu'en arrêtant la décharge sur cette courbe celle ci intervient un peut plus tard que si elle était faite avec le courant de décharge.

Avec cette méthode de contrôle de charge, on peut charger n'importe quelle batterie Ni-Cd à au moins 1C. Celle ci ne commence seulement à chauffer que vers le haut de la courbe de charge. Quand l'arrêt de charge intervient l'élévation de température est assez faible, ce qui n'etait pas le cas des systèmes de control de charge uniquement basé sur l'élévation de température, système qui en fait conduisait à une surcharge notable de la batterie et probablement une réduction de la durée de vie. On peut donc utiliser la batterie dés la fin de charge sans avoir besoin de refroidir celle ci.

Pour une batterie Ni-Mh, l'élévation de température intervient un peut plus tôt à environs mi charge. A l'arrêt de la charge, l'élévation de température est plus importante que pour une Cd-Ni.

Nota 1: pour utiliser ce chargeur, il faut strapper la diode en série avec la batterie sur certains émetteurs. Pour voir si il y a une diode, c'est simple: mesurer la tension sur le connecteur de charge. Si on mesure la tension de la batterie, c'est bon. Si on ne mesure rien c'est qu'il y a une diode.

Nota 2 : Pour une version 8A, il sera nécessaire d'utiliser des transistors en boîtier TO3 au lieu de TO220 et de mettre un radiateur en conséquence. Dans le texte ci dessous, vous avez toutes les explications utiles pour recalculer les 3 résistances R1, R8 et R10.

Fig 1: Courbes de charges d'une batterie de 6 éléments.

Fig 2: Courbes de décharge d'une batterie de 4 éléments.

 

Courant de

Décharge

MAX512

5V

MAX 513

3,3V

5A

R1=0,68 ohm/25W

R1=0.34 ohm/15W

Tableau 1.

Valeur de R1 en fonction du courant de décharge

et du type de convertisseurD-A

 

 

Courant de

Charge

MAX512

5V

MAX 513

3V

4A

R10=425 ohm

(470//4,7K)

R10=? ohms

Tableau 2.

Valeur de R10 en fonction du courant de charge

et du type de convertisseur D-A

 

 

 

 

 

 

Programmes:

Il faut créer sous la racine du disque C un répertoire CHARGEUR.

Dans ce répertoire, vous devez avoir:

- le programme principal CHARGE-X.BAS ( X signifie la version)

- le programme d'étallonage ETALLON1.BAS ou ETALLON2.BAS

- Le fichier ETALLON.TXT qui sera crée lors de la séquence d'étallonage.

Pour l'utilisation du programme d'étallonage voir le chapitre dédié à ce sujet

Pour l'utilisation du programme principal, se mettre dans le répertoire CHARGEUR

Taper: QBASIC CHARGEUR-X.BAS ( ou lancer QBASIC et faire File- Charger)

Démarrer le programme en tapant F5. Ensuite se laisser guider par les indications données sur l'écran.

Différentes fonctions sont accessibles par les touches de fonction F1, F2, F3, F4 et F9.

La touche F1 démarre un cycle de charge

La touche F2 démarre un cycle de décharge

La touche F3 démarre un cycle de décharge suivit d'un cycle de charge

La touche F4 démarre un cycle de décharge + charge +décharge.

A tout moment il est possible de sortir en faisant F9.

Il n'est pas indispensable de mettre en uvre la sonde de température. Le programme fonctionne si celle ci n'est pas connectée.

Dans le bas de l'écran vous allez trouvez un certain nombres d'informations concernant les mesures en cours.

Ecran en mode Charge:

La courbe de charge va se tracer en temps réel.

En horizontal, c'est l'axe des temps

En vertical , c'est l'axe des tensions, courant et température. L'échelle est automatique.

Attention , l'axe des vertical est à l'envers, le 0 en haut et les valeurs croissantes vont vers le bas.

Dans le bas de l'écran, trouvez les informations suivantes:

HH:mm:ss VCVM VCCM VCVMAX

Capacité Rint Temp début Temp

ICMIN ICMAX IC ICM DIC ICA

HH:mm:ss: temps réel de charge, c'est le temps en décomptant les période sans courant de charge;

VCVM: Volt Charge Vide Moyen, c'est la tension moyenne aux bornes de la batterie en mode charge mais sans courant de charge ( à vide);

VCCM: Volt Charge Charge Moyen, c'est la tension moyenne aux borne de la batterie en mode charge avec le courant de charge;

VCVMAX: Volt Charge Vide Max, c'est la tension maximum aux bornes de la batterie en mode charge sans courant de charge (à vide), cela correspond au sommet de la bosse de la courbe de charge;

Capacite: capacité emmagasinée dans la batterie en mAH;

ICM: Courant de charge moyen;

Rint: Résistance interne de la batterie;

Temp début: température de la batterie en début de charge;

Temp: température courante de la batterie;

ICMIN: Valeur inférieure de la fourchette de la boucle de régulation du courant de charge;

ICMAX: Valeur supérieure de la fourchette de la boucle de régulation du courant de charge;

IC: Courant de charge programmé;

DIC: Delta de IC

ICA: Valeur ( entre 0 et 255) envoyée vers le D-A. Ces 5 derniers paramètres sont des paramétres destinés à vérifier le bon fonctionnement de la boucle de régulation de courant. Ils disparaitront à terme.

La derniére ligne du bas représente les touches de fonctions:

F1= Charge

F2= Décharge

F3= cycle Décharge, Charge

F4= cycle Décharge, Charge, Décharge

F9= Fin, sortie du programme.

 

 

 

Ecran en mode décharge:

HH:mm:ss VDVM VDCM IDM Capacité

VDMIN Rint Température

ICMIN ICMAX ID IDM DID IDA

HH:mm:ss: temps réel de décharge, c'est le temps en décomptant les période sans courant de décharge;

VDVM: Volt Décharge Vide Moyen, c'est la tension moyenne aux bornes de la batterie en mode décharge mais sans courant de décharge ( à vide);

VDCM: Volt Décharge Charge Moyen, c'est la tension moyenne aux borne de la batterie en mode décharge avec le courant de décharge;

Capacite: capacité restituée par la batterie en mAH;

VDMIN:Volt Décharge Min, c'est la tension de fin de décharge

Rint: Résistance interne de la batterie;

Température: température de la batterie ;

IDMIN: Valeur inférieure de la fourchette de la boucle de régulation du courant de décharge;

IDMAX:Valeur supérieure de la fourchette de la boucle de régulation du courant de décharge;

ID: Courant de décharge programmé;

IDM: Courant de décharge moyen;

DID: Delta de ID

IDA: Valeur réelle envoyée vers le D-A. Ces 2 derniers paramètres sont des paramétres destinés à vérifier le bon fonctionnement de la boucle de régulation de courant. Ils disparaitront à terme.

 

Réalisation.

La carte n'est pas très grande et ne fait que 10 cm x 9 cm. Le circuit est un simple face avec quelques ponts sur la face composants.

Le câblage ne présente aucun problème particulier. Certaines résistances sont des modèles CMS et quand il y avait des problèmes d'implantation, ce sont des résistances classiques qui ont été montées.

Les circuits intégrés seront montés de préférence sur support. La carte sera montée à l'aide de colonnettes de 5 mm de hauteur sur le même radiateur que pour T6, T1, D1 et les résistances R8 et R1. En fonction de votre besoin : forts courants ( ex 8 A) ou courant moyens ( 2A), il faudra dimensionner le radiateur de façon approprié.

Monter les 2 transistors de puissances (T1 et T6) ainsi que la diode D1 avec des rondelles isolantes car leur boitier métallique n'est pas isolé.

 

 

Vérification du bon fonctionnement.

Faire le strap sur JP18. Ne pas monter le MAX 513 ( U3) et le remplacer par un potentiomètre d'environs 10K.

Les 2 points extrêmes du potentiomètre sont câblés entre masse et +3v, le point milieu sur les pattes 8 et 9 du MAX513.

Connecter une batterie sur JP1.Alimenter la carte avec une tension en correspondance avec la batterie.

Sur JP15 , mettre un strap entre les pins 8 et 7( ne rien mettre entre 6 et 5). Tourner le potentiomètre et vérifier le courant de charge en mesurant la tension aux bornes de R8 (ou avec un ampèremètre en série avec la batterie).

La résistance R10 étant montée sur des plots, il est possible d'ajuster le courant maximum par des associations des résistances en paralléle.

Retirer le strap entre 8 et 7 sur JP15. Mettre un strap entre 3 et 4. Tourner le potentiomètre et vérifier le courant de décharge en mesurant la tension aux bornes de R1 ( ou sur l'amperemetre).Retirer le strap entre 4 et 3.

Si tout est normal, sur JP15 mettre les straps entre 4 et 3 et 5 et 6 . Mettre en place le MAX 513.

Si vous utilisez la sonde de température, connecter celle ci, mesurer la température de la pièce, régler le potentiomètre R54 pour lire sur la pin 8 de U2 ( MAX 186) la tension de : 2,73V + température en degrés celcius x 10mV( 2,93V si 20C).

Etallonage des ponts diviseurs :

La dynamique des entrées du convertisseur A/D étant limitée à 4,096V il a été nécessaire de mettre des ponts diviseurs sur ces entrées.

La mesure se faisant au mV, il est donc nécessaire d'étalonner le rapport de réduction. On aurait pu utiliser des résistances de précisions, mais pourquoi utiliser des composants un peut plus onéreux quand l'informatique peut aider à compenser ces petits défaults.

On va mesurer les rapports de réduction et les mettre dans un fichier ( ETALLON.TXT). ces valeurs seront ensuite utilisée par le programme principal.

Un petit programme de test va nous permettre de faire cela très facilement.

Il y a deux méthodes pour faire l'étalonnage, une premiére méthode nécessitant un voltmétre numérique à 3 ( ou 2 ) digits derrière la virgule et une deuxiéme méthode une petite alimentation supplémentaire.

Le programme d'étalonnage permet de recalculer la valeur de R8 et R1. Ces valeurs sont assez faibles, très inférieure à 1 ohm et les différentes résistances parasites : soudures, cablage, deviennent non négligeables. Puisque l'on peut les recalculer dans le montage, pourquoi se priver.

Première méthode :

Nécessite un volmétre numérique et le programme ETALLON1.BAS.

Le programme va vous guider lui meme. Voici une idée de la procédure.

1. Etallonage de K1, K3 et K4.

Vérifier que le strap en JP18 est soudée.

Mettre en place provisoirement le strap JP20 ( surtout PAS JP19).

Connecter la carte sur le port imprimante.

Mettre sous tension le montage ( 12V ). Mesurer la tension sur la borne + de JP5 ( connecteur d'alimentation ) ou sur l'émetteur de T6 avec un voltmètre numérique ayant de préférence 3 digits après la virgule. S'il n'y en a que 2 ce n'est pas grave.

Lancer le programme ETALLON1.BAS.

Lancer le PC sous DOS, mettez-vous dans le répertoire adéquat et tapez QBASIC ETALLON1.BAS ( le fonctionnement dans une fenêtre DOS sous Windows semble fonctionner).

Lancer le programme en faisant F5.

Les indications dans le bas de l'écran montrent les fonctions du programme activées par les touches de fonctions F1, F2 et F3.

Appuyer sur la touche F1.

Rentrez la valeur de la tension d'entrée en mV.

Les valeurs K3 et K4 et K1 s'affichent à l'écran. Elles doivent être proches de 8 pour K3 et K4 et proche de 4.2 pour K1.

2. Etallonage de R1 et R8.

Branchez une batterie avec un ampèremètre ( ampèremètre, pas mA!!) en série sur le connecteur JP1. L'ampèremètre devra être connecté dans le sens correspondant à un courant de charge.

Mettre une alimentation avec une tension supérieure à au moins 5V de la tension nominale de la batterie.

Appuyez sur F2, le programme active le courant de charge et vous demande de rentrer la valeur du courant en mA.

La valeur de R8 apparaît. Elle doit être proche de la valeur nominale de R8.

Retournez le sens de l'ampèremètre ( courant de décharge).

Tapez F3.

Lire la valeur sur l'ampèremètre, tapez cette valeur au clavier( en mA).

La valeur calculée de R1 apparaît à l'écran.

Voilà l'étalonnage est terminé.

Les valeurs sont rangées dans le fichier ETALLON.txt dans l'ordre suivant : K1, K3, K4, R8, R1. Le programme CHARGE-X.BAS viendra lire ces valeurs à chaque lancement.

Deuxième méthode :

Nécessite une deuxième petite alimentation et le programme ETALLON2.BAS.

1. Etallonage de K1, K3 et K4.

Retirer le strap en JP18.

Par sécurité ne pas monter U3.

Connecter cette deuxième alimentation entre la masse et la pin de JP18 qui alimente le 78L05.

Cette alimentation devra faire au minimum 8V. Le courant débité étant de l'ordre de quelque mA, vous pouvez mettre une petite batterie ou même 2 piles de 4,5V.

Mettre en place les strap JP19 et JP20.

Régler l'alimentation du montage à une tension inférieure à 4,096V.

Mettre sous tension le montage.

Lancer le PC sous DOS, tapez QBASIC ETALLON2.BAS ( le fonctionnement dans une fenêtre DOS sous Windows semble fonctionner). Lancer le programme en tapant F5.

Les indications dans le bas de l'écran montrent les fonctions du programme activées par les touches de fonctions F1, F2 et F3.

Appuyer sur la touche F1.

Les valeurs K3 et K4 et K1 s'affichent à l'écran. K3 et K4 doivent être proches de 8 et K1 proche de 4.2.

Coupez toutes les alimentations, retirez la deuxième alimentation, retirez les straps JP19 et JP20 et reconnectez de façon définitive JP18.

2. Etallonage de R1 et R8.

Branchez une batterie avec un ampèremètre ( ampèremètre, pas mA!!) en série sur le connecteur JP1. L'ampèremètre devra être connecté dans le sens correspondant à un courant de charge.

Mettre une alimentation avec une tension supérieure à au moins 5V de la tension nominale de la batterie.

Appuyez sur F2, le programme active le courant de charge et vous demande de rentrer la valeur du courant en mA.

La valeur de R8 apparaît à l'écran.

Retournez le sens de l'ampèremètre ( courant de décharge).

Tapez F3.

Lire la valeur sur l'ampèremètre, tapez cette valeur au clavier( en mA).

Notez la valeur de R1.

Voilà l'étalonnage est terminé.

Les valeurs sont rangées dans le fichier ETALLON.txt dans l'ordre suivant : K1, K3, K4, R8, R1.

Vous pouvez regarder ces valeurs pour verifier quelles sont bien cohérentes.

Le programme CHARGE-X.BAS viendra lire ces valeurs à chaque lancement.

Si pour une raison quelconque, vous devez recommencer une étape, il faudra effacer le fichier ETALLON.TXT et recommencer la séquence depuis le début.

Programme principal:

Le programme est en basic. Lancer le PC en mode DOS ou ouvrir une fenétre DOS sous windows, mettez-vous dans le repertoire ou est rangé le programme.

Tapez QBASIC CHARGE-X.BAS. Lancez le programme en faisant F5.

Répondez aux questions et lancez le cycle de charge ou décharge par F1 ou F2.

Le fichier de résultat se trouve dans le répertoire sous le nom que vous lui avez donné au lancement du programme. Il est au format .TXT donc lisible avec n'importe quel éditeur ou programme de traitement de texte. Vous pouvez tracer la courbe avec Excel. Le séparateur dans le nombre est un point. Il faudra certainement le remplacer par une virgule si vous voulez que excel puisse faire le traitement.

Nota: en cas d'utilisation d'un MAX 512, on peut supprimer les résistances R 26, R28 et R30.

Les résistances R25, 27 et 29 sont remplacées par des straps. Le régulateur CI3 ainsi que R24 sont également stappés. Si plusieurs personnes sont intéressées, je peux organiser une commande groupée pour le MAX 186 et le MAX 512 pour un prix nettement moins cher que par les revendeurs classiques. Me contacter.

Pour ceux qui n'ont pas tout le matériel nécessaire, je peux fournir le mylar du CI pour un prix matière ainsi que la disquette de programme. Pour ceux qui ont un e.mail, je l'enverrais par mail ( < 25 K zip).

Gerard Auvray

Tel: 01 55 66 33 90 bureau

01 39 80 76 85 dom

e.mail: gerard.auvray@alcatel.fr

Liste des composants

Réf

Désignation

Sélectronic

Radiospare

Farnell

C3,C4,C7,C8,C9,C10,C11,C12

100nF Cms

     

C5,C22,C23

10 nF Cms

     

C6

4,7 F 10V Cms

 

262-4298(15.6F)

 

CI2

Régulateur78L05

20.4037 (3F)

810-295 (4.95F)

 

CI3

Régulateur 78L03 ( non si MAX 512)

 

189-1396 (12.95F)

572330 (4,72F)

CI4

CD 4066, 74HC 4066..

20.4236 (3F)

169-7699 (9F)

 

D1

Diode MBR 745

20.1576 (7F)

168-5876(12F)

878261(14,32F)

D2

Diode 1N4148

20.3992-10 (3F)

   

D5,D6

Diode LED rouge ou verte

20.2522-3 (3F)

   

R1

Résistance bobinée de puissance pour chassis type RH ou WH (voir tableau 1)

0,68 ohms RH5

25W (12 F)

   

R8

Résistance bobinée de puissance type RH ou WH

O.47 ohms 25W

(18F)

   

R3,R14

Strap

     

R11

470 1/4 W SFR25

     

R10

Voir tableau 2

     

R15

10 ohms Cms

     

R16

15K 1/4W

     

R25,R27,R29

4,7K 1/4W (strap si MAX 512)

     

R17, R50,R53

4,7K Cms

     

R20

2,2K Cms

     

R21,R22,R23

1K 1/4W

     

R24

51 ohms 1/4W (non si MAX 512)

     

R46,R47

10K Cms

     

R26,R28,R30

Ne pas monter

     

R45

3,9K Cms

     

R44

3,9K 1/4W

     

R51,R52

33K 1/4W

     

R34,R35

47K Cms

     

R48,R49

330 Cms

     

R54

Potentiometre multitours 10K

20.8383 (10F)

   

T1

BDW93C ou équivalent

     

T2,T5,T8,T9

2N2222

20.3362 (3F)

295-028 (3F)

 

T4

2N2905

20.3365 (4F)

295-208 (4.95F)

 

T6

MJE2955T ou équivalent

 

112-5431 (10.90F)

 

U2

MAX 186BCPP

 

177-3692 (205.50F)

 

U3

MAX 513CPD ou MAX 512CPD

 

 

 

787670(45,20F)

U6

LM335Z

20.3669 (12F)

159-4685 (12.65F)

409145 (11,39F)

U7

74HC541

     

JP1,JP5

Bornier 2 poles pour CI

20.6448 (3.50F)

   

JP16,JP15,JP18,JP19,JP20

Barrette au pas 2,54 mm

20.3754-15

   

P1

Connecteur Sub D 25 points male coudé à souder sur CI

20.8207 (14F)

446-563 (25.35F)

 
 

Radiateur K150x100

152x94

20.4303 (98F)

112-7134 (50.40F)

 

Cms: composants montage de surface au format 1206 ou 0805.

Les résistance 1/4 w sont des résistances classiques 5% type SFR25.

Les références et prix des composants chez Selectronic et radiospares sont données a titres indicatif et demandes à étre vérifiées.

Quand cet article paraitra, il est fort possible qu'un kit du montage soit disponible auprés de la société SELECTRONIC ( 03 28 55 03 28).

Exemples de courbes relevées avec le chargeur

piloté par PC

 

Figure 1

 

Batterie Cd-Ni 4 élements de 600mA défectueuse.

On voit bien l'évolution différente entre la courbe de tension mesurée avec le courant de charge ( courbe supérieure) et la courbe de tension mesurée sans courant.

Un chargeur conventionnel pourrait malgré tout détecter le delta peak pouvant laisser croire qu'elle est encore bonne. Un chargeur donnant l'indication de capacité de charge par contre aurait indique une charge de seulement 300 mAH.

Cette batterie n'a pas été utilisée depuis plusieurs années et présente des fuites d'électrolyte sur les électrodes.

(fichier charge1.xls)

 

 

Figure 2

Batterie Cd-Ni 4 éléments 600 mAH. Batterie usagée (15 ans) mais encore bon état. La courbe supérieure est la courbe de tension mesurée avec le courant de charge. Le delta peak est bien visible mais nécessite une mesure avec une résolution de quelques dizaines de mV .




Fig 3: Courbe typique de charge d'une batterie neuve d'un émetteur PICO multiplex ( 6 éléments). La courbe supérieure est la courbe de tension mesurée avec le courant de charge. Comme il y a 6 éléments le delta peak est bien visible . (Fichier cmulti.xls).




Fig 4: Courbe de charge d'une batterie Ni-MH 2 éléments.




Fig 5: Courbe de charge d'une batterie Cd-Ni. La courbe de charge présente une progression constante de la tension sans présenter une espèce de palier. Cette batterie présente des fuite d'électrolyte au niveau des électrodes et la capacité est inférieure à la capacité nominale. En fait cette batterie commence à être défectueuse ( 17 ans) et mérite d'être changée.

Fig 6: Décharge 4 élément 600mAH. Batterie douteuse. La capacité est tres faible ( 1/3 de la capacité nominale). C'est la même batterie de la figure 1.




Fig 7:Décharge Ni-MH 2 éléments a 700 mA.




Fig 8: Courbe de charge d'une batterie Cd-Ni 7 éléments 1900 mAH




Fig 9: Courbe température de la même batterie que la Fig 8: On voit que la température ne commence à augmenter de façon significative qu'en fin de charge. La décroissance en début de charge provient du fait que la température de la pièe ou était le chargeur était plus faible que la température ou était entreposé la batterie initialement. Sur une batterie Ni-MH, l'accroissement de température intervient plus tôt ( environs à mi charge.



 
Any comments, suggestions ? Des commentaires, suggestions ? Send a message to Gérard Auvray.

Copyright 2000 R/C Soaring Magazine - Gérard Auvray.
No commercial use or publication (e.g. on other www or ftp sites, print media) without a written consent.


[ Retour page principale / Back to home page ]