Low Voltage Disconnect + Alarme

[paulo9]

Bonjour tout le monde,

Je suis en train de galérer à trouver/dessiner un schéma électronique de protection de batterie (LiFePo - 12,8V):

--> Ouvre ou ferme un relais mécanique en fonction de 2 seuils (trigger de schmitt): ouvre le relais quand la tension de la batterie < 10,6V et referme le relais quand la tension de la batterie > 12,8V. Entre 10,6V et 12,8V, l'état du relais dépend de son état précédent. Voir image qui correspond à la sortie du trigger de schmitt:


--> Fait sonner un buzzer (bip-bip) lorsque la tension de la batterie < 11,5V.

Je ne veut pas un schéma super précis avec la valeur de tous les composants ! Seulement des pistes...


Après mes recherches je n'arrive pas à trouver un montage a trigger de schmitt avec ces 2 valeurs de seuil...
Pour la partie buzzer, j'ai pensé à un comparateur simple suivit d'un NE555 qui fait vibrer un buzzer.


L'autre idée est l'utilisation d'un µcontrolleur: AtTiny85 (que je connais) ou PIC (flou pour moi)...

Merci de m'éclairer.
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[f6bes]

Bjr à toi,
Juste une remarque:
Et ton buzzer , il te casse les pieds pendant combien de temps !
Bonne journée

[Antoane]

Bonjour,

l'idée de base est de générer une tension de référence stable, indépendante de la tension fournie par la batterie et de la comparer à une fraction de la tension fournie à la batterie. Les maths sous-jacentes, finalement assez triviales consistent à dire que a*Vbat > a*Vref est équivalent à Vbat > Vref - pour peu que a>0. Cette manipulation est rendue (en particulier) nécessaire par le fait qu'on ne trouve pas de référence de tension de 10.6 V ou 12.8 V, mais seulement de valeurs normalisées : 2.048 V, 2.5 V, 5V, etc.
La référence de tension peut être réalisée à l'aide d'une diode zener ou, bien mieux, d'une référence intégrée telle qu'un TL431. Ceci fait, reste à calculer les deux résistances permettant de réaliser un montage à trigger de schmitt, basé sur un AOP - ou plutôt sur un comparateur.
Attention si tu utilises les équations fournies sur un site qqcq : vérifie qu'elle s'appliquent à ton cas, i.e. avec une alimentation asymétrique... Sinon, redémontrer les valeurs des seuils ne demande pas énormément de travail et est formateur

C'est également possible avec un µC, en utilisant le même schéma de principe : une tension de référence est comparée à une portion de la tension délivrée par la batterie.


Si la précision requise sur les seuils n'est pas trop importante, on peut simplifier le circuit et se contenter d'un 4069, d'une TL431 et de quelques résistances pour faire tout le travail ( comparateur à hystérésis, comparateur simple et oscillateur).

[paulo9]

Bonjour Antoane et merci beaucoup pour ta réponse précise et complète, ça fait plaisir

Je suis tout a fait d'accord avec toi quant aux références. Je vais réfléchir aux calculs et faire un schéma fonctionnel.

Pour le montage trigger se schmitt, j'y ai déjà pensé mais je n'arrive pas a dimensionner les composants pour avoir les deux seuils (12,8V et 10,6V). Tous les montages schmitt que je trouve sont autour d'une alim. symétrique. Tu peux me donner une piste ? Un schéma qui me met sur la voie ?


De mon coté, j'ai cherché et j'ai réussi à réaliser un montage autour d'un NE555 (schéma à venir). L'idée est semblable, la sortie du NE555 est à l'état bas quand a*Vbat > 2/3 Vcc (ici a*Vbat > 6,66V) et basculé à l'état bas quand b*Vbat < 1/3 VCC (ici, 3,33V).
Les coefficients a et b sont crées à partir d'un pont diviseur. D'après mes calculs, la variation de Vbat ne gène pas les seuils.

Je pense que le résultat sera le même, je vais me pencher sur ton idée et comparer les résultats pour opter pour la meilleure solution.


Pour la partie alarme, un comparateur (LM311) qui alimente un buzzer électronique (+ un LED en option).

Merci beaucoup

[A voir en vidéo sur Futura]

[Antoane]

Bonjour,

Deux schémas de comparateur à hystérésis :

La relation entre les différentes tensions du premier montage lors des commutations sont, sauf erreur :

Les seuils de commutation s'en déduise en remplaçant par pour l'un des seuils (supposant⁽²⁾ ) et par 0 pour l'autre seuil.
Supposant Vref et les seuils de commutations fixés, il y a deux équations à satisfaire (celle pour chaque seuil) mais trois leviers (R5, R6 et R8), il faut donc fixer l'une des résistances de manière arbitraire⁽¹⁾, par exemple R5 = 100 kOhm et en déduire R6 et R8.



La relation entre les différentes tensions du second montage lors des commutations sont, sauf erreur :

Les seuils de commutation s'en déduise en remplaçant par pour l'un des seuils (supposant⁽²⁾ ) et par 0 pour l'autre seuil.
Supposant Vref et les seuils de commutations fixés, il y a deux équations à satisfaire (celle pour chaque seuil) mais 4 leviers (R1 à R4), il faut donc fixer deux des résistances de manière arbitraire⁽¹⁾, par exemple R2 = R3 = 100 kOhm et en déduire R4 et R1.

⁽¹⁾ : les équations ne sont pas linéaires, la déduction du nombre de degrés de liberté superflus n'est donc pas instantanée.
⁽²⁾ : utiliser un comparateur à sortie push-pull plutôt qu'à collecteur/drain ouvert permet de se passer de cette supposition.

[Antoane]

Un montage simplifié, n'utilisant qu'un CD4069 (mais avec une plus grande tolérance sur les seuils de commutation :

Le principe de base consiste à utiliser chaque opérateur du 4069 comme un comparateur ayant pour tension de référence Vbat/2.

La sortie OUT1 réalise la comparaison à hystérésis, les seuils sont :

Où prend les valeurs et .

La sortie OUT2 réalise la comparaison à seuil simple :

Où prend les valeurs et .

La sortie OUT3 oscille lorsque la batterie est chargée, i.e. que OUT2 est à 1. On peut inverser le fonctionnement en inversant le sens de D1.

Il reste un inverseur dans le 4069 qui peut être utilisé pour inverser un signal ou pour donner plus de punch à une sortie.
N'importe quelle diode de signal convient pour D1, e.g. une 1N4148.
La sortie du 4069 ne peut pas délivrer beaucoup de courant, il est a priori nécessaire d'ajouter un transistor en sortie.

[paulo9]

Salut Antoane et franchement merci beaucoup pour les schémas !!

Je vais pouvoir bosser pas mal dessus et choisir entre le NE555 et ton/tes montages. Le principal c'est que je vais beaucoup apprendre grâce à toi.
Je suis très content de voir que tu as pris du temps pour moi.

Merci beaucoup et je reviens vers toi si j'ai des questions.

[Antoane]

Bonjour,

Pense à la consommation, facteur possiblement important pour un montage sur batterie.Le 555 consomme un courant de plusieurs mA, à comparer à ce que peut demander un comparateur "low power" ou un TLC555 (similaire au ne555 dans son fonctionnement mais en moins gourmand).