Remarques importantes avant de démarrer la construction Préavis

Remarques importantes avant de démarrer la construction

Préavis
Avant de se lancer il faut étudier le schéma théorique du chargeur. Si c’est du
chinois pour vous (ou que vous ne trouvez personne qui comprenne quelque
chose), je vous recommande de ne pas insister. La partie la plus essentielle est la
page 2, Générateur de courant. Le transistor T8 est commandé par T9 et sert à
alimenter ou couper l’alimentation de la partie charge. Le transistor T1, contrôlé
par U9.C et le potentiomètre électronique U5 sert à contrôler le courant de charge.
T2 coupe ce courant sans avoir besoin de changer le réglage. Le transistor T11,
avec U9.B et la deuxième partie du potentiomètre électronique sert à contrôler le
courant de décharge. Il peut être coupé par T3. Le transistor T10 sert à mettre la
borne + de la batterie à la masse pour pouvoir mesurer la tension (la mesure de
tension en charge n’est pas possible). Il faut remarquer que si T8 et T10 sont actifs
ensembles, avec une batterie en place, on débite en cours circuit l’alimentation. Le
programme du chargeur ne l’autorise jamais, mais cela peut se faire sous contrôle
du PC (chap Mise au point).
Si vous avez suivit cela devrait pouvoir bien se passer.
D’autre part si vous réussissez à mener cela à terme, vous aurez un très bon
chargeur, qui inclut tous les raffinements que j’ai pu trouver :
Mesures des tensions à vide (valeur vraie de la batterie), méthode de charge
reflex, détection –dv/dt plus d2v/d2t, charge complémentaire, décharge résistive.
Lipo avec possibilité de sélection Li-ion, etc …

Il faut pouvoir disposer du minimum d’outils suivants :
Un PC avec port série et câble série droit (fils 1 à 5 de fiche mâle à fiche femelle
1-5).
Jusqu’au premier essai :
Le matériel nécessaire pour réaliser le circuit imprimé.
Un fer à souder à panne fine et de la soudure de bonne qualité, aussi fine
que possible (0.5mm – 0.6mm)
Un multimètre, de préférence avec beeper pour tester les courts circuits.
Un oscilloscope 20mhz mini (uniquement si les valeurs mesurées sont
instables, pour localiser les oscillations parasites, ou d’éventuels
problèmes des alimentations à découpage. 20mhz pour vérifier oscillations
du quartz 16mhz, mais il devrait fonctionner sans problème)
Une alimentation stabilisée à réglage ou limitation de courant. Min 12v,
1.5A.
Un programmeur de pic et 24lcxx. Je peux me charger de la
programmation éventuellement, si cela ne m’occasionne pas de frais
(fourniture des composants, frais de port).
Outillage habituel : pince coupante, tournevis etc.
Pour le calibrage :
Une alimentation stabilisée réglable (20v pour réglage lipo, 4 éléments en
série), ou une alim fixe avec un potentiomètre.
Une batterie ni-cd ou ni-mh, minimum 4 éléments pour tester courant de
charge et décharge.
Un multimètre.
Pour l’utilisation :
Une source de tension (voir documentation d’utilisation)
A part le pc avec connexion série, utile si l’on veut faire des relevés de charge ou
rentrer des nouveaux modèles de batteries, on n’a besoin du reste du matériel qu’une
seule fois. Pensez éventuellement aux copains électroniciens.

Informations pour la construction :
Le circuit est prévu pour perçage à 0,8 mm, les vias à 0,6 mm (je soude un fil de
type téléphone entre le dessus et le dessous, et c’est fastidieux). Agrandir ensuite
tous les trous qui ont besoin d’un trou plus grand (composants de puissance entre
autre).
Les soudures doivent être de bonne qualité si l’on veut que le chargeur tienne dans
le temps. Le principal piège c’est les ponts de soudure entre deux pistes très
proches. Ne pas hésiter à les sonner en cas de doute au cours du montage. Je n’ai
pas encore réussi à ce jour à souder une carte sans aucun pont.
Tous les transistors le long du grand bord sont prévus pour être fixés sur un
radiateur commun, équipé d’un ventilateur (voir photos). Ils doivent
impérativement être isolés de ce radiateur, bien vérifier à l’ohmmètre.
Il est préférable de monter les microprocesseurs pics sur des supports, sinon il est
très difficile de faire des mises à jour du soft. Pour ma part j’ai mis tous les
circuits dip sur support, malgré que je n’en ai jamais détruit aucun.
La diode D1 doit avoir les pattes pliées pour être mise en place, le dessin du
circuit imprimé n’était pas adapté à ce boîtier. Il faut également installer une petite
plaque d’alu pour la refroidir (voir photos).
La diode D12 doit être du type Schotky (1N5817, 5818 par ex).
Les références de composants suivantes manquent sur le schéma (une erreur
involontaire de ma part) :
U3=18F252 (à l’origine un 16F876, mais la mem progm était pleine)
U1=16F876
U5=DS1868 10K (Dallas, aujourd’hui Maxim)
U4=DS1868 100K
U7,U8= 24(L)C32 ou 24C64 ou 24C65. Ils ont tous été téstés. La version 16K
(24C16) ne fonctionne pas.
T6=IRL2203 (peu lisible). J’en avais de stock, mais tout MOS N de plus de 50A
devrait faire l’affaire. La gate est alimentée en 5v uniquement, d’où la raison
d’avoir un transistor fort débit, pour avoir déjà un courant relativement élevé à
cette valeur.
Self L1. Je ne connais pas la valeur (je ne sais même pas la calculer). C’était un
essai avec une récupération et cela marche très bien. Voir d’après les photos pour
quelque chose qui ressemble. J’ai essayé d’autres modèles d’allure semblable qui
fonctionnent sans problème.
Pour le max232, préférer une variante suffixe A, ou changer la valeur des 4
condensateurs de chaque côté à 1uF.
L’afficheur 2 x 16 caractères est du type compatible contrôleur Hitatchi HD44780,
le plus connu des composants de ce type je pense. Pour ceux à qui cela ne parle
pas du tout, voir ref Conrad 18 33 42 33 (catalogue 2004).
Le beeper je l’ai trouvé à la boutique d’électronique du coin, je n’ai pas d’info
spéciale. Il s’agit d’un beeper et non d’un petit haut parleur, il est commandé en
marche-arrêt.
Pour les connecteurs, voir plus bas, le mieux est aussi de regarder les photos.
Toutes les résistances sont des ¼ de w, sauf R46 , 2W minimum, et R10, R17, 5W
mini, cela pour moins de 4A courant de charge, moins de 5A décharge. Pour des
courants plus forts, il faut des résistances de plus forte puissance.
R12 ne sert que pour les tests de mise en route, pour protéger un peu en cas de
fausse manip, elle n’empêche pas le fonctionnement, mais limite le courant de
décharge à environ 1A (5-6A sinon).
Les condensateurs chimiques doivent supporter 35V au minimum. C26 doit être
plus élévé, 50-60V par exemple.
Les condensateurs C19, C11 et C10 sont faits par des tantales 3.3uf en parallèle
avec des 100nf. Je soude les tantales, puis les céramiques sur les broches des
tantales.
Les diodes référencées 1n914 peuvent être remplacées par des équivalents
(1n4148 par ex).
Les petits transistors BC548 ne sont pas critiques non plus.
J’ai aussi fait une modification non prévue sur le dessin du circuit imprimé. J’ai
coupé la broche B de T8, et j’ai soudé, en l’intercalant une petite diode en série,
sens passant vers le transistor. Si on plie le reste de broche du transistor vers la
gauche cela va assez bien. J’ai aussi soudé un petit condensateur 470nf sur la
cathode de la diode (le bout de broche du transistor), et l’autre broche sur le plan
de masse qui entoure la broche B de T8. Je n’est jamais brûlé le transistor T8,
mais d’après les datasheet, il ne devrait pas résister à, plus de 5 volts en inverse
entre E et B (en pratique on a la tension de la batterie, c’est à dire 12-13v pour une
8 éléments.)

Raccordement sur la carte
Les connecteurs sont au nombre de trois, 2 par câble plat avec connecteur 2x7 et
2x10 et un connecteur à vis style domino. Pour les plats, sur le circuit il s’agit de
barrettes de broches, vendues en morceaux de 10-20cms à une ou 2 rangées et
recoupés au nombre voulu. Le connecteur Connect1 est fait de plots à vis. Ils sont
vendus en général par ensembles de 2 ou 3 plots, que l’on peut assembler pour
faire le nombre voulu. Les connecteurs câbles plats peuvent être sertis sur le câble
dans un étau (sans trop forcer, avec doigté).
Utiliser le schéma pour raccorder les fils de ces éléments.
Les interrupteurs poussoirs ont une connexion commune pour la masse, il faut
donc tous les raccorder entre eux pour l’une des broches.
Les dipswitches sont utilisés comme suit :
1 pas utilisé
2 On : L’alimention Booster est activée, Off elle est vérouillée (recommandé pour
les premiers essais). C’est un verrouillage du soft de charge, peut toujours être
activé par pc.
3 On : ecriture autorisée sur eeprom externe 1
4 On : ecriture autorisée sur eeprom externe 2.

Première mise en service
Brancher l’alimentation stabilisée sur connect1, broche 1 pour le + et 2 pour le
moins (UNE INVERSION EST FATALE). L’alim doit être réglée pour minimum
12v et de préférence limitée à 300-400mA au départ..
Vérifier qu’il y a bien du 5v sur les pattes d’alimentation des PICS.
L’affichage doit présenter le texte PRET sur une des 2 lignes, s’il n’y a rien,
commencer d’abord par régler le potentiomètre sur la carte qui sert à régler le
contraste, presque à bout de course. Si l’affichage est présent, mais incohérent
cela est déjà une bonne indication de fonctionnement, cela peut être simplement
une inversion entre les 2 24LCxx, ou mauvaise prog.
Vérifier que rien ne chauffe et que l’alim n’est pas en limitation de courant.
Vérifier ensuite la présence du 10v et du –5v sur les broches d’alim du tl084.
Tester ensuite la connexion série : mettre en route le chargeur, connecter le pc et
lancer le programme du pc. Si la connexion fonctionne, tous les essais suivants
pourront se faire de manière statique, contrôlés depuis le pc.

Mise au point
Pour la mise au point connecter le pc au chargeur, attendre la connexion (arrêt du
comptage). La fenêtre centrale indique également le bon dialogue entre micro
master et slave. Cliquer ensuite sur le bouton accès micro, puis tableau de bord.
Cette fenêtre donne accès à tout le hardware du chargeur et permet donc un
dépannage nettement plus facile. Toutefois une compréhension minimum du
schéma est nécessaire.
Remarquer le bouton en bas à gauche, mise à jour continue. Les informations sont
mise à jour à l’ouverture de la fenêtre uniquement. Elles sont remises à jour à
chaque clic sur le bouton Mise à jour (à droite) ou à chaque seconde si mise à jour
continue est sur on (chaque clic bascule on/off). La mise à jour automatique est
très pratique, mais si le chargeur est planté, le programme se bloque, car il ne
reçoit plus de réponse. Il faut alors le re-démarrer (croix rouge de la barre de titre
ou ctl+alt+sup puis fermer CTL_CH2.exe).
La fenêtre est divisé en plusieurs tableaux :
Celui du haut titré Ports analogiques reçoit les mesures fournies aux micros. Les
cases du dessus reprennent les informations de ce qui est mesuré. Les cases du
milieu en jaune, donnent les valeurs des CAD (convertisseurs
analogiques/numériques, ils sont à 10 bits de résolution, donc valeurs comprises
entre 0 et 1023), les cases du dessous en marron donnent ces mêmes valeurs
convertis dans les bonnes unités.
Une remarque s’impose à ce sujet : Lors de la phase de calibrage (voir doc
utilisateur), des valeurs de coefficient sont entrées dans les mémoires eeproms des
micro. Ces valeurs, utilisées avec les formules adéquates permettent de convertir
les valeurs des CAD en valeur réelles. Par exemple une valeur CAD de 0 à 1023
doit représenter une tension de 0.0 à 40.0volts ou un courant en Ampères. Lors de
la connexion du chargeur avec le pc, vous avez sans doute noté l’apparition
momentanée d’une barre de progression sur fond rouge. Cela représente la lecture
des eeproms des micros. Ainsi en utilisant sur pc les mêmes formules et, grâce à
ce chargement, les mêmes coefficients que le programme du chargeur, on peut
représenter les valeurs telles qu’elles seront affichées et utilisées par le chargeur.
Toutefois, il n’y a pas de remise à jour de ces valeurs sans déconnexion/re-
connexion du lien série. Cela veut dire que si l’on fait une séquence de calibrage
et que l’on veut vérifier les résultats par le tableau de bord, il faut re-connecter
pour charger cette mise à jour.
Le deuxième panneau permet de commander toutes les fonctions tout ou rien. Les
fonctions contrôlées sont indiquées sur le boutons gris, l’ état par un rectangle
(vert=inactif, rouge =actif). Pour activer une fonction cliquer sur le bouton gris
correspondant. Essayer avec la LED par exemple. (attention temps de réaction de
1 seconde). Si elle s’allume et s’éteint comme commandé, c’est que tout est en
ordre. Sinon, grâce à cette commande et en suivant le chemin du signal sur la carte
(sortie micro, R27, T5, R26 etc), il est très facile de localiser le problème. Il faut
bien faire attention à la définition des commandes. Par exemple CUT CHRG
apparaît comme actif à l’ouverture de cette fenêtre. En effet s’il est actif cela veut
dire que le courant est coupé. Ne jamais faire GND BAT et CUT POWER actifs
en même temps. Pour VENTILLO, cela met le ventilateur en fonction, mais il faut
savoir qu’il est alimenté à la tension de l’alimentation. Si on alimente à 18v, il
reçoit 18v. (Le chargeur en fonctionnement normal fera une régulation à environ
12v par découpage).
Le panneau suivant indique la position des différents boutons poussoirs (appuyé =
rouge). Attention toujours au temps de réponse de 1 seconde.
Le panneau suivant Heure et divers, affiche l’heure, maintenue par l’horloge
temps réel du chargeur, à 0 à la mise sous tension. Personnellement je trouve cela
très pratique pour voir si le chargeur est planté, si cela ne bouge plus en mise au
jour automatique. Le bouton beeper actionne le beeper un bref instant, pour cette
raison il ne fait pas partie des boutons on/off. La case à cocher Type Alim Boost
doit être cochée (non cochée par défaut). La case non cochée correspond à une
version précédente du chargeur, qui avait un doubleur de tension, mais pas une
alimentation à découpage de type Boost (d’où certaines mention à V double qui
correspondent ici à la tension du booster).
Le tableau suivant Potentiomètres, permet d’agir directement sur les
potentiomètres électroniques, pour les 4 glissières du haut. Les 2 glissières du bas,
qui ne sont visibles que si la case Type Alim Boost est cochée, permettent de
manipuler l’alim boost. Le cursuer I chrarge sert bien sur à regler le courant de
charge, de même I decharge pour la décharge.
Exemple pour tester le courant de charge : Clicker sur Mise à jour continue pour
le mettre on. Cliquer sur cut Power pour le mettre en vert (GND Bat doit être
vert), puis cliquer sur cut chrg pour le mettre en vert également (cut dech en rouge
évidemment). Si une charge est placée sur les sorties du chargeur (batterie par ex),
et que l’on déplace lentement la glissière I Charge (valeur prise en compte au
relâchement du bouton), on doit voir le résultat dans la panneau ports analogiques,
ICHARG. La valeur augmente en fonction de la position du curseur. La tension
VBAT est fantaisiste à ce moment car il n’y a pas de référence à la masse.
Pour la décharge, CUT DECH en vert, (CUP POWER, CUT CHRG en rouge) et
déplacer le curseur de I Décharge.
Les deux curseurs de droite servent à faire fonctionner une loupe pour la mesure
de la tension batterie. C’est cette mesure qui est utilisée pour le delta peak ou les
seuils lipo (Page 3 des schémas). Brancher une batterie, tous les cut … en rouge,
ainsi que GND BAT (2 clicks la première fois). Déplacer le curseur de V Delta
jusqu’à voir une valeur de l’ordre de 600-800 dans la case VDELTA (ports
analogiques). Déplacer alors V décalage et noter une variation de VDELTA. Si
cela est le cas c’est que cette partie fonctionne bien. En profiter pour vérifier que
les autres ports analogiques répondent correctement, entre autre VINVR doit
afficher 1023 si la batterie est branchée.
Les deux cureurs du bas servent à manipuler le booster. Celui de gauche modifie
la fréquence du PWM, celui de droite le rapport cyclique. Je ne recommande pas
de les manipuler sans aucune connaissance de ce type d’alimentation. Pour toute
intervention sur le booster, il faut générer un courant de charge de 300mA au
minimum (voir la méthode ci-dessus dans test du courant de charge),
l’alimentation externe doit pouvoir fournir au moins le double. Régler le curseur
PWM Freq sur 200, puis déplacer PWM delta, la tension doit augmenter dans la
case VDBL, Rester en dessous de l’indication MAX pour PWM Delta, qui dépend
de la valeur de PWM. Pour des tests plus poussés sur cette partie, un oscilloscope
est recommandé.
Et voilà tout doit être en ordre après cela pour démarrer le calibrage, comme décrit
dans la documentation d’utilisation.
J’ai réalisé à ce jour 4 chargeurs, dont 3 platines que j’ai assemblées moi-même. 3
sont du même type, l’autre est avec doubleur. Ils fonctionnent sans problème, le
plus ancien depuis plus de 2 ans. Le chargeur est donc testé et fiable, le problème
essentiel est la qualité des soudures, comme d’habitude en électronique.
Aux amateur je souhaite une bonne construction.
Si vous avez besoin d’aide, contactez moi par mail sur
[email protected].
Tenez-moi aussi au courant si vous réussissez sans aide.
Annexe :
1- Fonctionnement de la mesure delta (voir le schéma de la page 3). L’ampli op U9.A
reçoit une fraction de la tension de la batterie, réglée par le pont diviseur, R47 et
potentiomètre monté en résistance variable H1,W1,L1. Cela ramène la tension dans la
plage voulue pour la mesure. Le potentiomètre H0,W0,L0 sert à monter la tension sur
la broche – de l’ampli op. pour décaler le seuil de celui-ci. Voici un exemple du
principe de fonctionnement, l’ampli op amplifie 3 fois la tension.
Dans le cadre d’une charge de batterie 3 éléments, la tension va varier de environ
3Volt à 4.5V au cours de la charge. C’est là que le décalage intervient. Si on ramène
la tension de la broche – à 3V, on aura 0 à la sortie de l’ampli lorsque l’entrée + est à
3V. Lorsque la tension de la batterie vaudra 4.5V on aura cette différence, soit 1.5V
valant 4.5V en sortie. En fait on élargit la partie utile de la charge dans la fenêtre de
mesure.
On n’est pas obligé d’amplifier le signal 3 fois, la variation d’une batterie est en
général suffisante si on ne l’atténue pas trop (une 8 éléments peut varier de 4V), mais
cela permet d’avoir déjà une assez bonne précision sur une batterie 1 élément (0.5V X
3).
A la fin de la pré-charge de 2 minutes, l’afficheur affiche pendant 10 secondes une
valeur delta sur la deuxième ligne. Il s’agit de la valeur du CAD après réglage des
potentiomètres par le programme. La valeur doit être le plus proche possible de 700,
qui donne de bons résultats sans dépasser trop souvent la capacité du CAD en fin de
charge. Si le CAD à un moment de la charge atteint 1000, les réglages sont repris en
diminution, mais cela perturbe les valeurs de maxi. Dans le package ZIP fourni, dans
le répertoire relevés, le fichier Chrg_Cdni_Prop (batteries de propulsion 8 ele), dans
le deuxième graphique, la courbe rose Vdelta, montre un tel ajustement vers la 47e
minute. On peut noter la qualité de la mesure par ce système par rapport à la mesure
directe, courbe bleue.
Sur cette courbe on peut également noter 2 chutes de tension en fin de charge. La
première est due à la division du courant de charge par 2 après détection du d2V/d2t,
puis la deuxième chute à la détection –dV, au moment du passage de charge rapide à
charge complémentaire à I/10.
2- Pour connecter le pc il faut prépare une fiche sérielle db9 femelle sur le chargeur
comme suit : (ref au câble plat J1, 10fils sur la dernière page du schéma)
Fil 7 sur broche 2, Fil 8 sur broche 3, Fil 9 sur broche 5. Broches 1 et 4 connectés
entre elles. Le Fil 10 est une seconde masse pour les boutons-poussoirs.
3- Les boutons poussoirs son assignés ainsi :
SW1 = Départ/Arrêt
SW2 = Mode
SW3 = Entrée
SW4 = Sélection ^ (sélection verticale, sélection de sous-menus, etc)
SW5 = Sélection > (sélection horizontale, choix du digit, etc)
SW6 = Affichage
4- La carte a été dimensionnées pour un boîtier BOPLA Ultramas, disponible chez
Conrad, ref 523348-33, mais il faut faire des retouches pour que cela rentre, en
particulier limer un peu les bords des 4 coins à droite et à gauche.
5- La recherche des composants actifs est toujours un sport particulier. Les diodes
shotttky sont disponibles chez RS (RadioSpare), le choix de la MBR1660, n’est pas le
meilleur, mais elle est nettement moins chère que d’autres aux caractéristiques
proches.
Les circuits intégrés peuvent être commandés en ligne chez les fabricants (Microchip,
Maxim), mais le prix du port est assez élevé. (ou en échantillons ….)
6- Les autres parties du programme sur PC ne sont pas vraiment utiles. Les charges ou
décharges contrôlées par pc ont servies à la mise au point et ne sont pas performantes.
Dans accès micro, il y a une possibilité de sauvegarder les données de calibrage sur
fichier, puis de les recharger dans les eeprom des micro (après une reprog du PIC par
exemple). Ne pas éditer ces données, c’est sûrement buggé car je n’ai jamais utilisé.
La partie chargement du soft par pc est délicate car toute la partie qui concerne la
gestion série et I2C, les interruptions etc est protégée. Ces parties peuvent aussi avoir
un impact sur le reste du programme, par des changements d’adresse de routine ou de
variable. Cela peut donc fonctionner de temps en temps, mais pas systématiquement.
Le reste est décrit dans la notice utilisateur.