"Protection" électronique d'un appareil fonctionnant à l'aide d'accus

[Aldebarian]

Bonjour à tous,

Je fais une nouvelle fois appel à vous, pour que vous m’apportiez un peu de vos conseils au vue de ma problématique.
Sur ce, je vous fais un rapide aperçu du topo, je suis opticien dans une équipe de 3 pers. où je suis le seul à bosser pour la technique, que ce soit dans les domaines de l’optique, mécanique et électronique. Et actuellement, je suis dans la conception d’un appareil optique permettant d’analyser la cohésion du manteau neigeux. Depuis peu, je me suis lancé dans la conception électronique de la future carte et j’aurai besoin de vos lumières sur la partie « protection » de l’appareil, notamment face aux mauvaises manipulations des futurs utilisateurs.

Cet appareil est sensé fonctionner en Arctique, sous des températures avoisinant les -20/-30°C (T°C limite :-40°C). Il comprendra 2 sources d’énergie, une batterie interne 12V (batterie Pb ou Lithium) et une alimentation externe 6-15V (batterie motoneige, autres …).
Sur la partie haute, j’ai souhaité insérer un indicateur, via une led, de l’état de la batterie et la partie basse comprend d’une part l’insertion d’une diode schottky pour une éventuelle inversion de polarité et d’autre part, un crowbar protégeant l’ensemble en cas de surtension.


En résumé, le but de ma démarche, est de faire appel à des personnes qualifiées en électronique qui sont à même de me dire si ce circuit présente des erreurs (incohérence, Pd limite …) et éventuellement apporter des améliorations, en sachant que j’aurai tendance à privilégier la fiabilité, car je conçois difficilement le SAV en Arctique. Et d’autre part, je préfère être vigilent sur les potentiels risques dans l’utilisation de piles Lithium. D’ailleurs, faut-il mettre une diode classique (de secours) en série avec D2 en cas de défection de celle-ci ?

En tout cas, ravi que ce site existe pour les non initiés, et je remercie d’avance pour tous vos conseils éclairés.
Bonne continuation à tous
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[PIXEL]

un accu qui marche à - 30°......

t'as regardé les specs des fabricants ?

[Aldebarian]

Oui, il y a les technologies Lithium Ion et plomb pur qui acceptent des températures de l'ordre de -50°C (en décharge). J'ai longuement discuté avec un commercial de chez SAFT, il m'a conforté dans l'idée que ces technologies étaient adaptées à mes conditions d'environnement.

[nornand]

bjr:

Pour les invertions de polarite , il suffit de monter en entré un pont de diode (tu perds 1.2 V) et quel que soit le branchement que va efffectuer l'operateur c'est toujours dans la bon sens .

[A voir en vidéo sur Futura]

[PIXEL]

un montage à relais évite de perdre par les seuils des diodes.

[invite03481543]

Oui, il y a les technologies Lithium Ion et plomb pur qui acceptent des températures de l'ordre de -50°C (en décharge). J'ai longuement discuté avec un commercial de chez SAFT, il m'a conforté dans l'idée que ces technologies étaient adaptées à mes conditions d'environnement.

Bonjour,

Je ne comprend pas une chose: votre système est autonome et livré à lui même ou il est transportable, donc rechargeable quand on veut?
Parceque si il est transportable, la température n'est pas aussi critique.

Le détail a son importance car le gars de chez SAFT ne vous a pas encore dit que ces batteries capable de tenir -40°C sont destinées au marché militaire, donc.... vous allez avoir le plus grand mal à les avoir pour ne pas dire impossible à avoir.
Ce type de batterie est un département particulier de chez SAFT et extrêmement bien surveillé, je sais de quoi je parle je suis en plein dedans en ce moment.

A -40°C stabilisé l'accu (lithium-Phosphate) perd plus de 30% de sa capacité et sa résistance interne augmente de manière critique avec le froid, il n'est donc pas question de perdre la moindre énergie inutilement.

Je vous suggère de bien considérer votre besoin réel et pratique sur le terrain, car au dessous de -20°C les choses ne sont pas si simples que ce que peuvent vous raconter des commerciaux...

N'oubliez pas non plus qu'une batterie Lithium nécessite d'être supervisée très efficacement, ne pensez pas l'utiliser comme une vulgaire batterie au Plomb.

La première étape est d'évaluer au plus juste l'énergie nécessaire pour un temps de fonctionnement donnée, puis le budget et ensuite on définit une solution.
Avec le Lithium c'est souvent l'étape 2 la plus difficile...

Voilà ce que je peux vous en dire étant dans ce milieu très particulier des accumulateurs Lithium.

[Aldebarian]

J'avais pensé au pont de diode, mais l'inconvénient c'est qu'avec une température ambiante de l'ordre de -30°C/-40°C la tension de seuil de chaque diode augmente donc je ne suis pas fan de rajouter une diode supplémentaire. Sinon effectivement, je n'avais pas pensé au relais, mais étant restraint côté place et au vue de l'environnement de l'appareil en terme d'humidité et de température, je préfère privilgier la fiabilité de l'ensemble.

Sinon pensez-vous qu'il y ait besoin de rajouter une diode (de secours) en série avec D2 en cas de défection de celle-ci ? Ma crainte serait que l'alim externe aille recharger les batteries Lithium. En même temps, si elles prennent feu, ils auront de la neige pour recouvrir l'appareil. Mais bon!

[Aldebarian]

Bonjour Hulk28,
Cet appareil est transportable. L’appareil sera en fonctionnement uniquement le temps des mesures, donc il sera garanti une autonomie d’au minimum 8h. Puis si besoin les accus pourront être rechargés le soir.

Concernant les accus, je suis parfaitement conscient que les données en termes de tension et courant nominaux de ces accus chutent fortement à ces températures. C’est pourquoi, je suis dans l’attente d’une réponse d’adaptabilité en fonction du cahier des charges fourni.

Sinon, j’ai eu à faire à un revendeur des produits SAFT, la société Williamson Electronic, qui m’a informé au préalable que ces accus (Li-ion prismatique) étaient utilisés dans le domaine militaire. Après pourquoi me les conseiller si elles ne sont pas commercialisables ? De toute façon, notre choix n’est pas finalisé notamment en raison du transport de ce type de piles.

En tout cas merci pour ces informations.

[invite03481543]

Oui le transport il faut bien y penser (avion notamment), il faut savoir que certains accus Lithium sont interdits en transports aériens.

Li-Ion "prismatique" ça sent bon l'appelation commerciale à plein nez ça .
Demandez voir la technologie du Lithium en question, il n'y en a qu'une qui peut répondre aux températures extrême, la forme de l'assemblage n'apportera rien à l'affaire...

Après pourquoi me les conseiller si elles ne sont pas commercialisables ?

Les vraies qui répondent aux exigences -40°C ne le sont pas aussi facilement, les autres oui.

Attention on ne parle pas de pile là mais d'accumulateurs, c'est très différent.
Bon courage.
@+

[trebor]

Bonjour à tous,
Pour éviter de mettre une diode ou un pont ou un relais, pourquoi ne pas utiliser le raccordement de l'accus à l'aide de connecteurs avec détrompeur > http://www.order.conrad.com/XL/7000_..._00_FB.EPS.jpg
Plus simple et aucune chute de tension.
Vu sur ces liens > http://www.google.be/search?tbm=isch...61l0.10.1l11l0
A+

[Poseidon88]

Salut,

Je vais peut être dire une connerie, mais pourquoi ne pas mettre tut l'ensemble dans un boitier étanche (de toute façon dans ce genre d'environnement c'est la moindre des choses) et bien isolé, et rajouter une petite résistance chauffante ? Je parle pas de résistance de 1000W mais juste histoire de ramener la température à 0° ou plus.

[trebor]

Poseidon88, c'est pas une connerie
Pour ne pas consommer d'Energie, il existe des sachets chauffe main > http://www.zeskishop.com/accessoires...ffe-mains.html

Mis dans un boitier hermétique avant de sortir dehors à -40°, cela devrait suffire pour garder une température interne meilleur pour l'accus.

Sur le lien, il disent que ça tient 7 h à 55°C

A+

[nornand]

un montage à relais évite de perdre par les seuils des diodes.

Je suis d'accord avec toi , mais j'ai ecarter tout ce qui est electromécanique car a -10 -20 le contact risque d'etre bloque par le gel ..c'est surtout les phenomenes de condensation qui pourrrais poser probleme.
essai a faires dans le congel a la maison entre le merlan et les carottes !

[louloute/Qc]

Les circuits plus ou moins sophistiqués de ce genre doivent être formidables à des températures ‘humaines’. Pour l’arctique, un bon connecteur manipulable avec des moufles comportant un détrompeur, je pense au XLR, doit être bien plus efficace. Tu branches l’une ou l’autre des sources et tu n’as plus de soucis de transfert ou d’inversion.

[gwendoline]

Pour la question de température pourquoi ne pas utiliser un module pelletier ??

[fabang]

La diode D6 bloque tout, du coup la batterie 6V n'est jamais connecté.
Pour les inversions de polarité, une simple diode en série suffit. Et si on ne veut pas perdre d'énergie une connectique avec détrompeur est efficace.
C'est bien la première fois que je vois un crowbar sur une alimentation par batterie. Quel genre de surtension crains-tu?
En fait la seule vraie protection pour les batteries, c'est la déconnexion automatique quand la tension devient trop faible, car c'est destructif pour les batteries au plomb, et explosif sur les batteries lithium (Vérifier sur ces dernières si la protection n'est pas déjà intégrée, si non il est indispensable de la prévoir). A part les deux diodes de couplage, toute l'électronique en amont du convertisseur est parfaitement inutile, si ce n'est la présence d'un fusible (qui manque sur la batterie 12V) en cas de défaillance des condensateurs ou du convertisseur.

[Aldebarian]

Pour éviter de mettre une diode ou un pont ou un relais, pourquoi ne pas utiliser le raccordement de l'accus à l'aide de connecteurs avec détrompeur. Plus simple et aucune chute de tension.

Tu as raison Trébor, l'appareil a déjà un connecteur intégré avec détrompeur. Donc côté de l'appareil il n'y aura vraisemblablement aucun problème. Toutefois, ne sachant pas quelle source d'énergie ils disposeront, nous ne pourrons fournir un cable adapté. En conséquence, pour un éventuel branchement sur la batterie moto neige, ils peuvent se tromper de polarité, d'où l'utilsation d'une diode de protection.
Par contre, concernant la batterie interne (partie haute du circuit), un connecteur avec détrompeur est prévu d'où le manque de protection à cette entrée.

Je vais peut être dire une connerie, mais pourquoi ne pas mettre tut l'ensemble dans un boitier étanche (de toute façon dans ce genre d'environnement c'est la moindre des choses) et bien isolé, et rajouter une petite résistance chauffante ? Je parle pas de résistance de 1000W mais juste histoire de ramener la température à 0° ou plus .

Les cartes électroniques et les accus seront bien dans des boites étanches. Quant aux résistances chauffantes, c'est également prévu mais pour les prochains produits car faute de temps je ne peux pas me pencher de suite sur le rapport gain/autonomie. En outre, cette possibilité de chauffage interne permettra de stabiliser les composants optoélectroniques tels que la diode laser.

Mis dans un boitier hermétique avant de sortir dehors à -40°, cela devrait suffire pour garder une température interne meilleur pour l'accus. Sur le lien, il disent que ça tient 7 h à 55°C

Ca c'est une idée pas cher et loin d'être bête. L'inconvénient serait le gradient thermique entre l'intérieur et l'extérieur d'où possibilité de condensation sur les parois. Surtout qu'il me sera difficile de garantir une parfaite étanchéité, mais j'essaierai d'approfondir cette idée car elle me plait bien.

Pour la question de température pourquoi ne pas utiliser un module pelletier ??

Tout simplement le module pelletier consomme du courant, d'où une baisse d'autonomie de l'appareil. Sans penser que l'électronique deviendrait plus compliqué.

[Aldebarian]

La diode D6 bloque tout, du coup la batterie 6V n'est jamais connecté. Pour les inversions de polarité, une simple diode en série suffit.

Là, je ne comprends pas??? Justement, j'avais mis la diode D6 en cas d'inversion de polarité. Tu l'aurais mis entre le fusible et le connecteur (anode côté connecteur), mais j'aurai tendance à dire que c'est la même chose mais je peux me tromper.

C'est bien la première fois que je vois un crowbar sur une alimentation par batterie. Quel genre de surtension crains-tu?

Les surtensions supérieures à 18V qui endommageraient le convertisseur DC/DC. Nos éventuels clients (chercheurs) voulaient une possibilité de connecter leurs alimentations en cas de baisse d'énergie des accus internes. Après on leur dira bien qu'il faut une source d'énergie comprise entre 6V et 15V, mais au cas où j'ai préféré insérer un crowbar.

En fait la seule vraie protection pour les batteries, c'est la déconnexion automatique quand la tension devient trop faible, car c'est destructif pour les batteries au plomb, et explosif sur les batteries lithium (Vérifier sur ces dernières si la protection n'est pas déjà intégrée, si non il est indispensable de la prévoir). A part les deux diodes de couplage, toute l'électronique en amont du convertisseur est parfaitement inutile, si ce n'est la présence d'un fusible (qui manque sur la batterie 12V) en cas de défaillance des condensateurs ou du convertisseur.

La protection est bien intégrée sur les batteries Lithium. Je prends note pour la présence d'un fusible côté batterie 12V

Encore merci à tous