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Moniteur d’accus

Surveillance fiable et précise de tous les paramètres de charge et de décharge

Ce circuit a été développé initialement pour surveiller la charge d’accumulateurs d’une installation solaire autonome. Mais il peut être utilisée partout où des accumulateurs sont chargés et déchargés. Le circuit comporte un microcontrôleur LPC2103 et un convertisseur AN à 22 bits. Ceux-ci mesurent le courant de charge et de décharge, la tension de l’accumulateur, l’état de charge (capacité disponible) et la puissance momentanée fournie à l’accu ou par l’accu. Il existe plusieurs méthodes pour équiper des blocs d’accumulateurs d’un indicateur de charge complète.

Une méthode très répandue se borne à mesurer simplement la tension. Le comportement plat de la tension lors de la décharge des accus NiMH et NiCd rend toutefois son utilité contestable. Il est préférable de mesurer aussi le courant. Cela permet de calculer la puissance et la quantité de courant, donc la capacité restante de l’accu lorsque l’état initial est connu. Le module de mesure présenté ici offre cette possibilité. Non content de surveiller des accus, il peut aussi mesurer généralement la tension, le courant et la puissance dans un réseau à courant continu. L’auteur utilise ce module pour surveiller une petite installation solaire. La plage étendue de tension de 6 V à 42 V permet de l’utiliser avec les tensions typiques d’accus (au plomb) de 6, 12, 24 et 36 V. La plage étendue de courant et la résolution élevée de mesure au mA près constituent des atouts supplémentaires. Une résistance shunt CMS 2 W 50 mOhm permet au circuit de mesurer un courant atteignant 6 A malgré sa taille réduite.

EUR

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Matériaux

080824-PCB.pdf

080824-11.zip

Fichier Gerber

Le circuit imprimé de cet article est disponible sous forme d’un ou plusieurs fichiers Gerber. Seuls les membres de la communauté d’Elektor peuvent télécharger gratuitement ce(s) fichier(s). Avec ce(s) fichier(s), vous pouvez réaliser vous-même le circuit imprimé ou bien le faire faire.

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PCB

Télécharger le fichier Gerber: 080824-1-V16

Info supplémentaire / Mise à jour

Caractéristiques techniques

• Affichage du courant (mA/A), de la tension (mV), de la capacité (Ah) et de la puissance (mW/W).

• Destiné à la surveillance de différents types d’accus

• Pour installations de 6 V à 42 V

• Courant de mesure maximum : ±6 A

• Pouvoir de résolution élevé :

• Tension max. 76 mV, courant théorique 12 ?A
(résolution affichée : 1 mA)

• Faible consommation grâce au convertisseur dévolteur efficace : < 200 mW (sans rétroéclairage), < 300 mW (avec rétroéclairage)

• Le module mesure le courant et la capacité en tenant compte de sa propre consommation

• Intervalle de mise à jour 1 s

• DEL d’erreur affichant les surtensions et les sous-tensions

• LCD éclairé 2x20 caractères

• Construction compacte

• Interface sérielle pour la sortie des valeurs affichées

• Micrologiciel à télécharger gratuitement sur le site Web d’Elektor

Liste des composants

Résistances : (SMD0805, 1/8 W, 1% sauf indication contraire)
R1 = 0,05 Ohm/2 W, 1% (résistance shunt CMS 0,5 mm x 0,3 mm, par exemple Vishay/Dale)
R2, R5…R7 = 10 kOhm
R3 = 100 kOhm (voir texte)
R4 = 1 kOhm
R8 = 8,25 kOhm (voir texte)
R9, R10 = 0 Ohm (ou 1 Ohm, R10 également 220 Ohm, voir texte)
P1 = trimmer multitours 10 kOhm, 19 mm (voir texte)
P2 = potentiomètre trimmer 100 kOhm horizontal, 10 mm

Condensateurs :
C1 = 100 µF/63 V, 20%, aluminium, CMS (G) ou fils de sortie axiaux
C2 = 330 µF/25 V, 20%, aluminium, CMS (F) ou fils de sortie axiaux
C3 = 100 µF/16 V, 10%, tantale CMS (7343-31)
C4 = 10 µF/16 V, 10%, X5R, multicouches CMS 1210
C5, C6, C9, C10, C13 à C17 = 100 nF/50 V, 10%, XR7, multicouches CMS 0805
C7 = 10 nF/50 V, 10%, XR7, multicouches CMS 0805
C8 = 1 µF/16 V, 10%, XR7, multicouches CMS 0805
C11,C12 = 22 pF/50 V, 5%, multicouches CMS 0805

Inductances :
L1 = 330 µH, 590 mA, 20%, CMS 10 mm x 10 mm (par exemple EPCOS)
L2 = 22 µH, 925 mA, 30%, 5 mm x 35 mm (par exemple WE-TPC, Würth)

Semi-conducteurs :
D1 = diode Schottky 3 A, 100 V, 620 mV, boîtier CMS, par exemple 30BQ100TRPBF (Vishay, IRF)
D2 = DEL, rouge, faible courant (2 mA)
T1 = 2N7002 (MOSFET canal N, 60 V/115 mA, Fairchild, SOT-323)
IC1 = TL2575HV-05 (régulateur dévolteur à découpage 5 V/1 A, TI, TO263)
IC2 = TPS62007 (régulateur dévolteur à découpage, TI, MSOP10)
IC3 = TPS79118 (régulateur LDO, 1,8 V/100 mA, TI, SOT-23-5)
IC4 = MAX6520 (référence de tension 1,2 V, Maxim, SOT23-39
IC5 = LPC2103FBD48 (ARM 70 MHz, 16 Ko de flash, 8 Ko de RAM, NXP, LQFP48)
IC6 = MCP3550-50 (convertisseur AN delta-sigma 22 bits, Microchip, SOIC08)

Divers :
X1 = quartz 14,7456 MHz, capacité de charge 18 pF, 30 ppm
S1 = bouton SPNO pour montage sur carte (par exemple Omron B3W-1000)
K1, K2 = bornes de raccordement à la carte, 16 A, pas 5 mm
K3 = barrette à picots, 1 rangée, 6-contacts, coudée
K4 = 1 barrette de connexion femelle, 1 rangée, 16 contacts, pour montage LCD (« sandwich connector »)
JP1 = barrette à picots 2 contact comme cavalier
JP2 = barrette à picots 3 contact comme cavalier
Afficheur LC 2 lignes, 2x16 caractères et rétroéclairage, voir texte (par exemple e?Choppe, code produit 030451-72)
2 x cavalier, pas 2,54 mm
4 x séparateur M2.5, 15 mm
Carte 080824-1 (disponible auprès d’e?Choppe, téléchargement du dessin des pistes sous www.elektor.fr/080824)

Caractéristiques techniques
Affichage du courant (mA/A), de la tension (mV), de la capacité (Ah) et de la puissance (mW/W).
Destiné à la surveillance de différents types d’accus
Pour installations de 6 V à 42 V
Courant de mesure maximum : ±6 A
Pouvoir de résolution élevé :
Tension max. 76 mV, courant théorique 12 µA (résolution affichée : 1 mA)
Faible consommation grâce au convertisseur dévolteur efficace :
< 200 mW (sans rétroéclairage), < 300 mW (avec rétroéclairage)
Le module mesure le courant et la capacité en tenant compte de sa propre consommation
Intervalle de mise à jour 1 s
DEL d’erreur affichant les surtensions et les sous-tensions
LCD éclairé 2x20 caractères
Construction compacte
Interface sérielle pour la sortie des valeurs affichées
Micrologiciel à télécharger gratuitement sur le site Web d’Elektor