Vous êtes le ème lecteur de cette page. La mailing list 'ChargeurHC11' vous encourage à la faire connaître.

La mailing list 'ChargeurHC11' (cliquer ici pour voir la procédure d'inscription à la mailing list) souhaite réaliser un chargeur de batterie à l'aide d'un micro contrôleur. Le modèle HC11 est pris à titre d'exemple, le choix définitif interviendra à l'issue de l'analyse des besoins et la comparaison des capacités des divers micro contrôleurs.

Notre but est de réaliser un chargeur qui réponde aux besoins des modélistes qu'ils soient motivés par les voitures, les bateaux, les avions, les hélicoptères,... Dans ce but le chargeur a deux mode de fonctionnement distincts: mode "autonome" sur le terrain de 'manoeuvre' avec affichage sur LCD et mode "labo" à la maison avec une connexion à un ordinateur .

Dans ces deux modes le chargeur dispose d'un certain nombre de 'programmes' tels que: charge, décharge, charge/décharge, test, hivernage,régénération, formatage, autres, mesure de performances de la batterie... Pour que le montage nous soit utile très longtemps il est prévu de pouvoir faire évoluer les programmes dans le temps à l'aide de la connexion à un ordinateur. Vous trouverez ci après:

1- Le cahier des charges - besoins de ce chargeur

2- L'Analyse

3- Les éléments de choix du micro contrôlleur

4- Les schéma théoriques

5- Les plans des circuits imprimés

6- La liste des composants

7- Bibliographie

1- Cahier des charges - Besoins

Types de batterie à recharger

Bien que la plus part des batteries des radio-modèliste soient des batteries Cadnium-nickel, le chargeur est capable d'entretenir aussi les batteries au Nickel métal hybride. Pour que notre chargeur nous dure longtemps il dispose d'un moyen de paramétrage (en local ou au moyen d'un ordinateur personnel) du cycle de décharge recharge.

Les batteries au plomb servent principalement au démarrage des moteurs à explosions, elles ne comportent qu'un seul élément de forte capacité. Le chargeur dispose d'une sortie spécifique pour ce type de batterie, non controllée par le micro controlleur (3).

Le chargeur peut charger 2 batteries simultanément au maximum.

Nombre d'éléments à charger :

Le chargeur doit être capable de charger les packs d'accus utilisés par les radio-modélistes. Ceux-ci servent à alimenter les émetteurs, les récepteurs, et les différents moteurs propulsion ... Le chargeur est capable d'entretenir des batteries allant de 4 à 20 éléments et de capacités comprises entre 300 mAh et 4000 mAh.

Alimentation du chargeur

Il est souhaitable que le chargeur puisse fonctionner à partir du secteur et à l'aide d'une batterie de voiture.

Alimentation secteur

Vu les puissances mises en jeu lors de la recharge rapide des batteries, il est nécessaire de disposer d'un transformateur entre 100 et 200 VA. Ceux ci sont lourds et chers. Une idée consiste à laisser le transformateur à la maison dans une boîte séparée. Nous aurons donc un chargeur plus léger sur le terrain. Cela permet aussi d'utiliser un transformateur de récupération, chacun adaptera sa boîte à son transformateur.

Batterie voiture 12 Volts

Il me semble qu'il n'existe plus beaucoup de batteries de voiture en 6 V. Le chargeur ne fonctionne qu'à partir des batteries de 12 V. Il est nécessaire de prévoir un dispositif stoppant le circuit si la tension de la batterie descend en dessous d'une tension trop faible. Sur batterie voiture, on admet couramment que la tension min est de 10,8V. Si a cela on rajoute un peut de perte entre la prise allule cigare et le cable, cette tension peut allegrement descendre jusqu'a 10V. Donc dispositif de securite a 10V (a priori réalisé par logiciel, donc adaptable) . Ce dispositif de sécurité est débrayable (3).

Décharge préalable

Lors de la décharge le chargeur calcule la capacité réelle de la batterie (3). La phase de décharge comprend un contrôle du courant de décharge et une surveillance des paramêtres pour ne pas endommager la batterie.

Contrôle du courant de décharge

le courant de décharge constant (3) est contrôlé durant la déchage pour qu'il ne dépasse pas une limite maximale.

Critères d'arrêt de la décharge

La phase de décharge, préalable à la charge, dispose de deux mode d'arrêt:

tension si la tension de la batterie passe en dessous d'une tension trop faible

température si la température de la batterie devient trop excessive

 

Si, lors du branchement de l'accu, la tension est inférieure à la consigne la charge peut commencer immédiatement (3).

 

Charge

Le chargeur dispose de plusieurs modes de charge. Ceux-ce sont agencés dans un programme de charge pour satisfaire le besoin. Les modes disponibles sont (ils sonts exclusifs ) :

Courant constant

Durant cette phase de charge le courant de charge est constant. Suivant le nombre d'éléments de la batterie le courant maximum possible est le suivant:

NOMBRE D'ÉLÉMENTS	COURANT MAXIMUM
4 à 10	8 Ampères
11 à 16	4 Ampères
17 à 20	4 Ampères

Le pas de réglage du courant est le suivant:

COURANT	PAS
de 10 mA à 100 mA	10 mA
de 0,1 A à 2 A	0,1 A
de 2 A à 8 A	1 A

Tension Constante

Durant cette phase de charge la tension de charge est constante, elle peut varier de 4,8V à 26V avec un pas de 0,1Volt. Consolider le besoin pour les batteries Ni-mH ou au plomb (3).

Courant pulsé

Durant cette phase de charge le courant de charge est pulsé, il est possible de régler les valeurs du cycle élémentaire (la charge complète comprend un certain nombre de cycles):

� une période de charge:

- le courant de charge entre 0,1 et Imax (cf tableau) avec un pas de 0,1 A

- la durée de la charge entre 0,1 et 25,6 secondes par pas de 0,1 s (256 valeurs)

� une période de repos entre 0 et 2,5 secondes par pas de 0,01 s (256 valeurs)

� une période de décharge impulsionnelle:

- courant de décharge entre 0,5 et 20 A par pas de 0,5 A

- durée de décharge entre 0 et 0,256 s par pas de 0,001 s (256 valeurs)

� une période de repos entre 0 et 2,5 secondes par pas de 0,01 s (256 valeurs)

� une période de mesure entre 0 et 2,5 secondes par pas de 0,01 s (256 valeurs)

Décharge durant le charge

Ce mode consiste à intercaler des courtes phase de décharge durant la charge de la batterie. Dans ce cas il est possible de régler la durée de cette impulsion de décharge (entre 0,1 et 2 secondes par pas de 0,1s) et le courant de décharge (entre 0,5 et 20 Ampères par pas de 0,5 A)

 

Le chargeur dispose de plusieurs programmes de charge. Un programme est une succession de modes décrits ci dessus. Les modes envisagés sont les suivants:

charge à préciser et compléter

décharge à préciser et compléter

charge/décharge à préciser et compléter

test à préciser et compléter

hivernage à préciser et compléter

régénérationà préciser et compléter

formatageà préciser et compléter

mesure de performances de la batterie.à préciser et compléter

 

tension

La tension d'arrêt de la charge est réglable soit :

� pour la batterie dans son ensemble de 4,8V à 26V avec un pas de 0,1Volt

� par élément de 1,2 V à 2 V par pas de 0,05 V (3)

delta peak pour Cad-Ni à préciser et compléter

dérivée seconde de la tension d2V/dt2 à préciser et compléter

température à préciser et compléter

température �T/t à préciser et compléter

temps

Le temps maximum de charge est réglable de:

� 5 minutes à 1 heure par pas de 5 minutes

� de 1 heure à 12 heures par pas de 30 minutes. (3)

Regarder l'emploi d'une horloge :prévoir sur le chargeur une horloge avec une pile de sauvegarde( il existe des CI spécialisés pour PC). La fin de charge se programmerait en indiquant l'heure de fin de charge. En plus il nous serait possible d'exploiter cette horloge pour des analyses d'accu, cette information pour être remontée sur le pour RS232. (3)

 

Commandes

Le chargeur dispose d'un nombre important de réglages et de visualisations. Celles-ci sont accessibles via l'interface du PC. En fonctionnement autonome le clavier local ne permet qu'un acces réduit aux commandes. Reste à definir ces fonctions reduites.

Visualisation

3 langues pour l'interface (français, allemand, anglais)

Dans le mode Labo (conecté à l'ordinateur) la visualisation s'effectue sur l'ordinateur. Le Labo, c'est pour archiver les caractéristiques du pack, visualiser la courbe de décharge, faire un travail plus "détaillé"...à copléter

Dans le mode autonome la visualisation a lieu sur un Afficheur à cristaux liquides de 2 lignes de 16 caractères (les graphiques sont chers), l'impression avec une imprimante "fil de l'eau" permet de revoir le film du cycle de décharge-charge-remise en forme. En gros, la possibilité de savoir ce qu'il s'est passé et où on en est ;-)

Multi cycles

Programme de charge, décharge, charge/décharge, test, hivernage, régénération, formatage, autres ...

à compléter et préciser

Notre chargeur ayant de nombreuses possibilités de paramétrage il est indispensable qu'il soit capable de mémoriser un certain nombre de paramètres:

Réglages typiques

Le chargeur a en mémoire les réglages typiques permettant de charger les batteries les plus courantes NI-CD par exemple

Réglages liés à une batterie particulière

Le modéliste peut donner un nom ou un numéro à chacune de ses batteries, le chargeur mémorise les paramètres associés à ces batteries: méthode de charge de décharge. Au maximum le chargeur mémorise 10 batteries différentes.

Courbes

Le chargeur garde en mémoire l'historique de la dernière décharge et de la dernière charge. Les paramètres mémorisés sont: la tension et le courant et l'heure (3). Ces mémoires peuvent être déchargées dans l'ordinateur de bureau.

Sécurités

Température

Vu les puissances mises en jeu lors de la décharge et de la recharge rapide des batteries, il est nécessaire de contrôler la température des éléments sensibles de notre déchargeur- chargeur

Polarités

Le chargeur doit être protégé contre les inversions de polarité de la batterie de voiture.

L'utilsation du chargeur en charge ou décharge ne peut démarrer que si une batterie est branchée avec la bonne polarité, ce test est fait par logiciel.

Protection de la batterie de voiture

Le chargeur doit protéger la batterie de la voiture, il contrôle sa tension et évite de la faire baisser sous un seuil critique environ 12 V. Cette protection peut être supprimée dans le cas où une on n'utilise pas la batterie d'une voiture (3).

Erreur logiciels

La programmation des cycles de charge et de décharge peut être modifiée par l'intermédiaire d'un ordinateur. Une erreur est toujours possible, c'est pourquoi il faut prévoir une sécurité électronique pour être sûr que le programme n'ordonnera pas simultanément la charge et la décharge de la batterie.

Signalisation

Le chargeur peut se trouver en un lieu éloigné de la zone d'évolution des modèles, de façon à signaler à distance d'éventuels problème, le chargeur est capable d'activer un moyen de signalisation extérieur des problèmes : lampe ou autre dispositif . Dans ce but un buzzer peut être activé dans le chargeur (3).

Lien avec un ordinateur

RS 232

Le chargeur est connectable à un ordinateur au moyen d'une liaison RS232. Celle-ci permet de :

� charger les mémoires du chargeur (pour un nouveau cycle de décharge/ charge et/ou un programme pour le µp (3)

� récupérer les mesures lors des cycles de charge décharge

PLAN

2- Analyse

DIE JPEG:

DIE GIF:

Entrées analogiques

Le chargeur doit disposer de plusieurs entrées analogiques qui doivent être numérisées:

Tension de la batterie en cours de charge ou décharge

Intensité de charge de la batterie

Intensité de décharge de la batterie

Tension de la batterie de la voiture

Température de la batterie

Température extérieure

Il faudra déterminer la précision du convertisseur analogique numérique

Plan

Plan

4- Schémas théoriques

Format JPEG

FORMAT GIF

Plan

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