Gestion de charge avec PIC18F4550

[HAYAC]

Bonjour à tous,
Je fais suite à mon premier post « Chargeur de batterie au plomb Intelligent ».
Je recommence avec un nouvelle équipement soit :
- Un transformateur 230V/2*33 en 11.8A
- Un redressement et une filtration (Pont de diode et 2*5 condensateurs de 4700uF).
- Des Darlington MJ11015 et 16 en stock.
- Des transistors divers et variée (BD137, BNC547, 2N2222 …).
- Et peins d’autres choses (optocoupleurs, résistances …).
- Une platine maison avec un PIC 18F4550-I/P.
1° Etape :
Réaliser un variateur de tension maximum (l’alimentation à vide étant de 95VDC et avec une charge de 7.5A de 84VDC).
Lors des tests de tension de la batterie branchée sur la sortie, j’aimerais pouvoir fixer via le pic la tension de charge maxi (exemple : la batterie est testée à 11V l’alimentation ce calibre à 15V ou la tension est de 24V l’alimentation passe à 28V…).
Une autre problématique ce pose, pour effectuer tout ça, je dois soit avoir une masse commune entre le PIC et le chargeur avec un pilotage possible de 0V à 5V ou passer par une isolation quelconque, Les opérations devant être réaliser par le PIC en permanence étant :
- Test de la Tension Batterie
- Test de la Tension Charge
- Test de la Ampérage de Charge
- (Option) Une gestion de décharge pour un diagnostic complet de la batterie.
Ma première question est donc :
- Auriez-vous une idée du choix à faire (isolé ou masse commune) ?

Dans l'attente de vous lire, cordialement,
-----

[HAYAC]

Ci-Joint, le schéma de la carte d'alimentation (Récupération).

[HAYAC]

Ci-dessous, la carte de régulation de la tension avec la quelle je n'arrive pas à avoir de précision.

Je suppose que c'est un problème de gain, il doit manquer pas mal de choses sur mon schéma pour arriver à avoir une plage de réglage de sortie de 0V à 80V par une commande de 0V à 5V ?!
Merci d'avance pour vos conseils et informations.
Cordialement,

[Antoane]

Bonjour,
Avec ce schéma, tu ne peux sortir aucun courant : d'où vient le courant de base du darlington ? Il doit entrer par la base, manque donc -- a minima -- une résistance entre sa base et son colleteur.

Ce schéma ne régulera pas, qui s'en charge ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[HAYAC]

Bonjour Antoane,
Sur la maquette actuel alimenté pas mon transfo 15VDC / 3A, la régulation ce fait en PWM via la carte ARDUINO, d’où mon probléme d'adaptation à ma nouvelle évolution, à savoir, le passage sur une carte PIC16F4550 équipé d'un réel port analogique en sortie et donc capable de fournir une tension constante de pilotage précise de 0 à 5V.
Je fais se choix pour pouvoir, par la suite, coupler ce réglage à de l'impulsionnel pour effectuer des traitements de dé-sulfatage.
Exemple : impulsion de xA (suivant la batterie) à xKHertz (suivant la raisonnement de la batterie) pendant xTemps et avec xTemps de pause entre chaque stimulation (pour éviter la chauffe de la batterie est sa détérioration, le but étant inverse).

[katmai]

PIC16F4550 ou PIC18F4550?

le PIC16F4550 je ne le connais pas.

Par contre je ne savais pas que ça existait un port analogique en sortie sur PIC? C'est ta carte qui le fait?

[HAYAC]

Bonjour katmai,
Effectivement, c'est une erreur d'étourderie, comme indiqué dans le titre du post il s’agit d'un PIC18F4550.
Pour ce qui est de la sortie analogique et après relecture du DATASHEET, j'ai effectivement un méga doute, pourtant durant mais expérimentations (en programmation et montage) je n'ai pas souvenir d'avoir des relevés d’oscilloscope en PWM.
Je vais de ce pas me replonger dans mes anciens montages afin dans avoir le cœur net (si ce n'est pas le cas, je vais encore avoir une nouvelle problématique).
Merci, je reviens très vite.

[katmai]

Oui je pense que tu fais erreur pour la sortie du PIC.

Qu'est ce qui te gène dans la PWM c'est pas adapté à la charge des batteries?

Sinon j'avais vu un article intéressant sur le sujet "Jouvence pour accu", que tu peux trouver sur google.

J'ai également lu ton précédant post: "Chargeur de batterie au plomb intelligent."

Intéressant comme projet .

A+

[HAYAC]

Bonjour katmai,
Ci dessous un schéma de concept, je pense que ce sera plus claire pour comprendre.

Mon choix d'un double étage est obligatoire pour la simple raison qu'une batterie au plomb est charge avec une tension maximum à ne pas dépasser, lors d'une charge avec mon alimentation de 90VDC environ elle vois les 90V et non le réglage PWM, je suis donc obligé d'avoir une diminution de tension avant l'étage de gestion de la charge.
D'autre par, si j'utilise un première étage en PWM (réflexion que je me suis faite), je vais devoir bricoler un système de charge et de régulation afin que le second étage ne puisse plus voir ou être perturbé par les oscillations PWM de 90V et de ce fait respecter la tension maximum de charge.
Voila pour ce que je connais sur le sujet, et je confirme que le sujet n'ai pas simple.
Je m'oriente en ce moment sur les potentiomètres digitaux SPI ou à impulsion, le résultat pourrait faire l'affaire pour le première étage.
Toujours à base de darlington MJ11015 et 16 pour leurs puissance et le fait de les avoir en stock.
Cordialement,

[katmai]

Mon choix d'un double étage est obligatoire pour la simple raison qu'une batterie au plomb est charge avec une tension maximum à ne pas dépasser, lors d'une charge avec mon alimentation de 90VDC environ elle vois les 90V et non le réglage PWM, je suis donc obligé d'avoir une diminution de tension avant l'étage de gestion de la charge.

Tu veux dire que suivant le type de charge tu actives ou pas le deuxième étage c'est bien ça?

[HAYAC]

Non, le première étage fixe la tension maximale de charge de la batterie (Ex: batterie dite de 12V, le première étage fixe et régule une tension de 14.5V soit 2.4V/cellule à 25 °C).
Le deuxième étage permet, alimenté par le premier, de fonctionner sous trois modes :
- un mode récupération (pour les décharges profondes Ex: pour Batterie 12V < à 11.80V).
- un mode normal (à intensité constante pour une recharge sans échauffement des éléments).
- un mode traitement (à pic d'intensité à impulsion de 2 à 6KHertz en résonance avec la batterie pour le dé-sulfatage).

[HAYAC]

Je sais, çà va pas être simple de caler tous ça ...
Sans compter que je manque de beaucoup de théorie en électronique pour ce type de chose (d’où ce forum et google entre autre).
Pour ce qui est de la programmation, je me débrouille, j'ai déjà un ARDUINO qui tourne avec ce principe et une platine maison avec un PIC18F4550 qui n'attend plus que mes étages.

[katmai]

effectivement!

Pour le premier étage, il ne varie pas rapidement, tu peux sortir une consigne en PWM la filtrer, et l'amplifier en courant.

Après reste à connaître la précision de la PWM de ton 18f4550.

[HAYAC]

Le réglage du première étage ne change qu'au changement de batterie, mais ce qui parait évident pour toi ne l'ai pas pour moi.
Comment garantir (toujours avec l'exemple de l'accumulateur dit 12V) une tension de 14.5V en entrée du deuxième étage, quelle que soit la charge sur la basse de I Max 10A ? tout en sachant qu'elle varie suivant le programme (Récup, Normal, Dé-sulfat) ?
Et que je dois pouvoir la contrôler pour changer de batterie 6/12/24/48/72V ?

[HAYAC]

Pour ce qui est de la précision du PIC18F4550, je peux avoir une précision de 255/1023 ou 65472, ça devais suffire je pense .
Mais comment (Électroniquement) avoir cette tension régulée, filtrée stabilisée et garantie ?

[katmai]

Peut-être même que tu n'as pas besoin que ce soit le 18F4550 qui contrôle la tension en sortie du premier étage.

Tu as dit t'orienter vers des potentiomètres digitaux ou impulsion, et ecran LCD il me semble. Mais une commande analogique
reste possible.

Si le réglage se fait de façon analogique, et que le PIC ne vient "que" lire la tension au premier étage, l'afficher et couper le
second étage en cas de problème ou sur-tension ça rentrerait dans ton cahier des charges?

Le réglage se ferait avec un potentiomètre analogique, et le premier étage se résume à un régulateur de tension classique?

Bon ça reste moins précis quand même, sinon je vais essayer de faire un schéma.

[HAYAC]

Effectivement et merci de ton aide,

J'ai imaginé une autre solution qui ce trouve être courante (en terme de montage), sans trop connaitre les influences sur mon montage finale.
Pourquoi ne pas utiliser un variateur à triac en tête de transformateur (j'ai pleins de BTA40-700 en stock aussi ainsi que des opto CNY17-4 à revendre).
Le problème reste à savoir si je diminue la tension primaire du transformateur qu'en deviens sa capacité de charge ?
à chaque solution de nouveau problème (ou questions)

[HAYAC]

Ce qui amène la question suivante, concevoir et calculer le deuxième étage pour une tension d'alimentation de 6 à 80V !
pour le moment mais tests ce basse sur un montage alimenté en 15V, quand est-il si je l'alimente en 80V ?

[katmai]

Je n'ai jamais utilisé de triac, donc je ne peux pas vraiment dire

Après il faut aussi voir le coté pratique, jouer avec du 220v c'est moins évident, et plus dangereux.

Je pense que l'utilisation de PWM s'impose pour ton premier étage, si tu ne veux pas avoir un rendement catastrophique?

Après tout dépend de ce que tu veux en sortie: 0 à 80V, ok mais en courant?

[HAYAC]

Bonsoir,
Pour ce qui est de la carte à triac, je ne m’inquiète pas, il y à des montage à la pelle sur la toile.
Mais pour ce que est des caractéristiques finales du transfo ???
je suppose (et aimerais ) qu'en divisant par un coéf l'alimentation secteur j'en ferais de même pour le secondaire (à un chouilla près)!?
Et j'imagine, toujours aussi simplement que l'intensité est lier au diamètre du cuivre de bobinage !?

Je n'est pas encore expérimenté cette solution car il me faut travailler de temps à autre, même si je suis à mon compte, j'ai des factures à payer .
Lorsque j'ai du nouveau, je vous tiens au courant, entre temps, je reste ouvert à toute suggestion sur le sujet.

Cordialement,

[Antoane]

Bonsoir,
je vais me répéter, mais on ne cascade les régulations que si on a une bonne raison de le faire. Par exemple :
- alim à découpage suivie d'une alim linéaire (pour la précision et le bruit) ;
- ceinture et bretelles (et encore, il ne faut pas que la perte de la ceinture fasse sauter les bretelles).

Avec ton montage régulateur linéaire + régulateur PWM, tu n'es pas dans ces situations, donc oublie ce design.

Ce qui est envisageable et raisonnable :
- un seul régulateur de tension limité en courant (linéaire ou à découpage) ;
- un seul régulateur de courant limité en tension (linéaire ou à découpage) ;
- une pré-régulation à découpage suivie d'une régulation (linéaire) en tension limitée en courant (ou régulée I limitée U).

Sachant que la (pré)régulation à découpage peut effectivement se faire au niveau du transfo. Mais pas au primaire, les variateurs à triac n'aimant pas les charges inductives. Il faut donc découper au secondaire :
- avec un pont redresseur commandé à thyristors (il en faut 2+2 diodes),
- ou avec un triac et 2 diodes si tu utilises un transfo à point milieu.
Il est aussi possible de découper après le pont de diodes, avant le condensateur de filtrage, avec un transistor MOS ou bipolaire.

Les pics n'ont pas de sortie analogique. La méthode la plus simple est de passer par un PWM filtré (comme déjà proposé) ou un DAC. Les potentiomètres numériques, c'est sale. Les réserver à des applications particulières, où ils sont vraiment nécessaires.

[HAYAC]

Bonjour ANTOANE,
Merci pour ces précisions, mais la proposition que tu fais me pose des problèmes si l'on regarde le besoins réels du projet :

Effectivement une première fonction simple est traitée maintes et maintes fois sur ce forum (encore actuellement), la fonction de chargeur simple de batterie au plomb, régulé en tension et intensité.
Cette partie ne me pose pas plus de problème que cela, ce sujet étant universel, il y à une infinité d'exemples sur la toile.

Là ou les choses ce complique et dont tu ne tiens pas compte dans ton conseil (sauf dans le cas ou je n'aurais pas tous suivie) c'est la partie traitement (Dé-sulfatage), pour ce faire j'ai besoin du PWM (Piques de forte d'intensité à un fréquence de 2 à 6KHertz pendant un temps t1 avec des pauses de temps t2 à la tension maxi de charge l'accu).
Tout en sachant que l'intensité, la fréquence, t1 et t2 seront unique à chaque batterie en fonction de leurs états, leurs capacités, de leurs raisonnances...

C'est afin de pouvoir effectuer ces deux fonctions avec la même source d'alimentation que tout le problème ce pose.

Lors de ma formation, ils étaient équipés de chargeurs de ce type, bien évidement, étant un produit vendu de leur gamme aucune information de conception ne mon était fournis, le prix de vente d'un tel chargeur dépasse les 5K€, le détail qui m’a interpelé à l'époque (une douzaine d'années) était le bruit très particulier de ce chargeur, une sonorité qui passait de grave à aigüe (modification de la fréquence en fonction de la batterie).
En recherchant sur le net, ce type de produit existe, bien évidement, mais tout particulièrement pour les batteries de traction, rien de vraiment cohérent pour des batterie standard type voiture, onduleur, alarme...

Cordialement,

[Antoane]

Bonjour,

Pour un PWM à 2-6kHz, tu as deux possibilités :
- directement en faisant fonctionner ou non l'alim à découpage (dont la fréquence de découpage est >>6kHz) ;
- valider ou non la charge avec un seul gros transo, qui ne régule ou limite rien ; tel une MLI "classique" de moteur (ou autre).
La deuxième option étant à préférer si le temps de monté du courant dans la première solution est trop grand ou si ton asservissement de l'alim à découpage est vraiment trop mauvais (mais vu le type de charge (=une batterie), ca devrait pas être si difficile).

(Piques de forte d'intensité à un fréquence de 2 à 6KHertz pendant un temps t1 avec des pauses de temps t2 à la tension maxi de charge l'accu)

Donc sans connaitre la valeur du courant.