Clerc Robin Mise en conformité Carte 1 Contrôle de la charge de la

Clerc
Robin
Mise en conformité
Carte 1
Contrôle de la charge de la batterie
Expérimentation :
Durant cette mise en conformité on se propose d'étudier les fonctions
secondaires de la carte afin de vérifier si ces fonctions assurent bien le rôle
qui leur est attribue. Suivra logiquement une étude de la carte (fonction
principale). Une étude théorique a était effectuée au préalable afin de pouvoir
prévoir le comportement de chaque fonctions. Pour toutes les études
expérimentales dans cette mise en conformité, on appliquera une tension
variable issue d'un générateur en entrée de la carte, et une batterie au plomb
se trouvera en sortie.
FS1.1 : Détection d'un niveau minimum pour alimenter
l'électronique de commande :
Le rôle de la fonction FS1.1 est de contrôler la tension en entrée de la
carte (cette tension arrivant du panneau solaire et de l’éolienne). Le transistor
Q2 jouera le rôle d'un interrupteur qui s'ouvrira ou non en fonction de la
tension d'entrée. On peut prévoir qu'il sera bloque si la tension arrivant sur
l'émetteur n'est pas suffisante et inversement, il sera sature si cette même
tension est suffisante Quel est le raisonnement, où sont les calculs qui
permettent d’affirmer cela ?.
Cette théorie est bien vérifiée expérimentalement :
On applique une tension variable en entrée
et on observe les
comportements suivants :

Pour 0<Ue<13V, on mesure sur TP1 0V. Ainsi on peut en conclure que le
transistor Q2 ne joue pas son rôle et est donc bloque.

Pour Ue>13V, on retrouve une tension a peu près égale a Ue (Ue-Vbe).
On peut voir qu'avec une tension supérieure a 13V en entrée, on relève
une tension non-nulle sur TP1, donc en sortie de Q2. Donc on peut dire
que Q2 est sature et ainsi assure son rôle.
En conclusion, on voit que les résultats obtenus expérimentalement
correspondent au comportement prévu de la fonction. Le transistor est bien
bloque si Ue<13V, ce qui traduit que cette tension est une tension seuil pour
le fonctionnement de la carte. Et donc le rôle de la fonction FS1.1 est bien
assure.
FS1.2 : Alimentation de l'électronique de commande :
Le rôle de la fonction FS1.2 est donc d'alimenter tous les composants
électroniques de commande de la carte. Son rôle est principalement assure
par le R.I.T. Lorsque le transistor Q2 est sature, le R.I.T reçoit la tension de
sortie de Q2. On peut donc s'attendre à avoir en sortie du LM7805 une
tension de 5V lorsque le R.I.T est alimente. Ces 5V en sortie alimenteront le
LM358.
Étude expérimentale :

Ue<13V, le transistor Q2 est bloque, donc le R.I.T ne reçoit pas de tension
et on peut mesurer sur TP2 0V.

Ue>13V, donc comme étudier pour FS1.1, Q2 est sature et renvoie une
tension sur le R.I.T. Cette tension est variable selon Ue (mais toujours
supérieure a 13V), et peu importe sa valeur on retrouve bien 5V sur TP2.
Le R.I.T assure bien son rôle (fournir du 5V), donc on peut dire que la
fonction FS1.2 remplit son rôle.
FS1.3 : Comparaison de la tension de la batterie a un
seuil :


Le rôle de FS1.3 est de comparer les tensions en entrée du LM358. Sur
l'entrée négative du LM358 on trouve une tension variable en fonction du
réglage du potentiomètre P1. Sur l'entrée positive, on retrouve une tension
fixe de 2,5V (Vcc après pont diviseur). Le LM358 jouera donc le rôle de
comparateur a un seuil. 2,5V sera le seuil de comparaison. Théoriquement
le comportement du LM358 devrait être le suivant :
On a V+=2,5V. V- est trouvée grâce a un pont diviseur sur +VER et est
modifiable avec P1.
Si V+>V- alors on trouvera une tension égale a Vcc en sortie du LM358.
Si V+<V- alors il y aura une tension nulle en sortie du comparateur.
Expérimentalement :
On prend P1=0,5k pour les mesures.

Pour +VER=15V;
On aura donc par calcule V-=+VER*(R3+P1)/R1+R3+P1
V-=2,7V (environ)
Ainsi on a V-=2,7 > V+=2,5.
On relève une tension de sortie sur TP5 quasiment nulle.

Pour +VER=13V
Par les même calcules on trouve V-=2,35V
Ainsi on a V-<V+ et on mesure une tension égale a 5V en sortie du
LM358.
On peut voir que l'hypothèse émise sur le comportement de la fonction
est bien vérifier;
 lorsque V->V+, la tension de sortie est bien nulle
 lorsque V-<V+, la tension en sortie est bien égale a 5V.
On peut donc dire que le comparateur assure parfaitement son rôle et donc
que celui de la fonction également.
FS1.4 : Isolation galvanique :
Son rôle est de fournir la tension de commande du transistor MOSFET.
Son fonctionnement dépend des sorties 1 (TP5) et 7 (TP6) du LM358. Les
LED et diodes seront bloquées ou passantes selon les valeurs prises par ces
sorties. Le rôle de FS1.4 sera assuré principalement par l'optocoupleur O1.
Son fonctionnement est celui d'un transistor à ceux-ci près que l'optocoupleur
reçoit son courant de base grâce a une photo diode
On peut donc prévoir facilement le comportement de la fonction;

lorsque la valeur prise en TP6 sera supérieure à celle de TP5 alors la
LED2 sera allumée et la diode D3 sera passante. La LED1 sera éteinte et
la photo diode de O1 sera bloquée donc O1 ne fonctionnera pas.

Lorsque la valeur en TP6 sera inférieure à TP5, alors la LED1 sera
allumée et la photo diode sera passante et O1 fournira la tension de
commande du MOSFET.
Expérimentalement:

on applique du 5V sur TP5 et du 0V sur TP6;
On constate que la LED1 est bien allumée et on peut constater que
l'optocoupleur O1 est bien sature en mesurant la tension sur TP7, et qu'il
renvoie bien la tension de commande du MOSFET.

on applique du 5V sur TP6 et 0V sur TP5;
On observe bien l'allumage de la LED2 et on constate que D3 est
passante en mesurant une tension non-nulle a ses bornes. Ainsi la LED1
est éteinte et l’optocoupleur est bien bloqué. On mesure une tension nulle
sur TP7.
FS1.5 : affichage en charge / flottant :
La fonction secondaire FS1.5 a pour rôle de gérer l'allumage des LED
pour les différents fonctionnements de la carte (batterie en charge ou batterie
chargée). La gestion de l'allumage est principalement assurer par le LM358.
On retrouve une tension variable en fonction du réglage du potentiomètre P1
sur l'entrée positive du LM358 et la tension de sortie de la fonction FS1.3 sur
l'entrée négative, donc une tension fixe de 0V en fonctionnement « charge de
la batterie », et de 5V en fonctionnement « batterie chargée » (tension de
basculement de la sortie).
Le comportement de FS1.5 est le suivant;
 si l'on retrouve sur TP3 une tension inférieure a TP5 alors on retrouvera du
0V en sortie 7 du LM358. Ayant une tension de 5V sur TP5 (sortie de
FS1.3), la LED1 va s'allumer afin de signaler que l'on fonctionne en mode
« charge de la batterie ».
 Lorsque TP5 est a 0V, la tension sur TP3 est alors supérieure a TP5 est
on a du 5V en sortie 7 du LM358. Ainsi la LED2 s'allume pour indiquer que
la batterie est chargée.
Expérimentalement:

on applique une tension fixe de 5V sur TP5, et une tension variable sur
TP3.
On mesurera la tension de sortie sur TP6.
Ainsi pour une tension sur TP3 inférieure a 5V, on observe une tension en
sortie du LM358 proche de 0V. On constate également que la LED1 est
bien allumée.
Pour une tension sur TP3 supérieure a 5V, on observe une tension très
proche de 5V sur TP6, et la LED2 est bien allumée comme on le prévoyait.

Maintenant on applique du 0V sur TP5.
Pour toute tension sur TP3, cette tension est non-nulle donc supérieure à
celle de TP5. On observe bien 5V en sortie et la LED2 est bien allumée.
On peut donc en conclure que le rôle de FS1.5 est bien assuré et que
le LM358 fonctionne correctement.
FS1.6 : Commutation source / batterie :
FS1.6 est principalement assurée par le transistor MOSFET Q1. Il est
commandé par la tension de sortie de l’optocoupleur. Il joue le rôle
d’interrupteur pour permettre ou non la charge de la batterie selon si
l’optocoupleur O1 est bloqué ou saturé.

théoriquement lorsque la LED2 est allumée, O1 est bloqué et donc le
transistor Q1 n’est pas commandé. Ainsi il est bloqué et agit comme un
interrupteur ouvert et la batterie cesse de se charger.

Et lorsque la LED1 est allumée, O1 est saturé et envoie la tension de
commande du transistor MOSFET. Q1 est conducteur agit donc comme un
interrupteur fermé, permettant ainsi la charge de la batterie.
Afin de vérifier cette théorie, on applique une tension fixe supérieure a la
tension de commande du MOSFET dans un premier temps, puis inférieure a
cette même tension (tension de commande donnée par le constructeur : 4V).


on applique du 5V sur la grille du MOSFET;
on constate que la batterie se met en charge ( la LED1 ne s'allume pas car
l'allumage est commandé par le comparateur, or on commande ici le
transistor seul ).
en appliquant une tension nulle sur TP7, le MOSFET n'est pas commandé,
donc bloqué et la batterie ne se charge plus ( absence de signalement de
fin de chargement pour les même raisons que précédemment ).
on peut donc conclure que la fonction secondaire FS1.6 est bien
assurée par le transistor MOSFET Q1 et que celui-ci remplit parfaitement son
rôle.