Pont diviseur de tension

[kin1]

Bonjour,
Dans le cadre d'un projet de terminale, il m'est nécessaire de piloter à l'aide d'une arduino un moteur 24V alimenté par batterie au plomb et de surveiller le niveau de cette dernière.
Il s'agit alors de mettre en série 2 batteries 12V pour avoir les 24V nécessaires.
Pour alimenter l'arduino et surveiller le niveau de charge, je pensais alimenter la carte via son entrée VIn qui fonctionne sous 9-12V. La carte arduino pouvant déterminer le voltage à ses bornes, je pourrais par la même occasion déterminer le niveau de batterie restant.
Je voulais alors savoir s'il était possible d'alimenter en série le moteur et faire un branchement parallèle avec un pont diviseur de tension pour me ramenner à une tension supportable par l'arduino ou s'il fallait utiliser une autre méthode pour abbaisser la tension (il serait souhaitable qu'elle reste proportionnelle à celle d'origine pour mesurer le niveau de charge).
Merci pour votre aide !
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[penthode]

Hello
Un pont diviseur de tension est un pont qui divise la TENSION

Monsieur de Lapalisse, n'aurait pas mieux dit

Mais en aucun cas il ne doit débiter de COURANT pour moult raisons que nous ne développerons pas .

Dans tons cas il faut passer par un régulateur de tension genre 7812 (gogol est ton ami )

[kin1]

Je vois. La tension sera donc constante. Pas de problème pour l'alimentation de l'arduino, mais ça sera embêtant pour mesurer la charge de la batterie. Le diviseur est-il envisageable juste pour la mesure ?

[kin1]

Je veux bien savoir également pourquoi un diviseur de tension ne doit pas débuter de courant

[A voir en vidéo sur Futura]

[antek]

Oui, tu peux utiliser le pont pour la mesure (entrée ADC par exemple).
Parce que la tension en sortie va fortement varier avec la charge.

[f6bes]

Je veux bien savoir également pourquoi un diviseur de tension ne doit pas débuter de courant

Bsr à toi, Pose toi la question de ce qui se passe lorsque tu fais passer un courant important dans une résistance du pont et pas
dans l'autre.
Bonne soirée

[invite03481543]

Bonjour et bienvenue,

pour la mesure oui, le pont diviseur prend tout son intérêt.
Ton µC accepte une tension sur une entrée de mesure jusqu'à 5V quand il est lui même alimenté en 5V, il faut donc adapter l'échelle de mesure de cette tension (pas voltage qui est un terme anglais et inutile ici ), pour la rendre lisible et tolérable pour cette entrée.
Pour cela il faut définir la plage min et max de la tension à mesurer.
Pour une batterie au plomb 12V la plage utile c'est 11V-15V, donc 22V-30V pour une batterie en 24V.
Bien sur on peut prévoir une plage 0V-30V mais une grande partie ne sera jamais exploitée et réduira la résolution de la mesure, ce qu'on évite donc de faire mais restons simple pour expliquer la base.
Qu'est-ce que la résolution d'une mesure?
Le µC sait mesurer une tension entre 0 et 5V, pour cela il utilise un ADC (Analog-to-Digital Converter), ou convertisseur analogique-digital en français.
Pour ce type d'appellation il est nécessaire d'utiliser le terme anglo-saxon pour ne pas le confondre avec le CAN, qui est un protocole de communication et qui n'a strictement rien à voir...
Bref.
Ton µC utilise un ADC 10 bits (il ne connait que le binaire), ce qui signifie qu'il pourra représenter 2^10 états donc de 0 à 1023 (0 étant un état -> 0V) et 1023 sera l'état pour 5V .
La résolution sera donc q=5V/[(2^10)-1]=5/1024=4.88mV
Dit autrement il décomposera en 1023 morceaux de 4.88mV la tension 5V qu'il lira sur son entrée.

Pour pouvoir mesurer la tension de ta batterie il faut rendre compatible la tension batterie avec la plage de mesure de ton µC.
Prenons pour commencer par l'exemple le plus simple 0-30V, nous verrons plus tard une autre méthode.
Nous pouvons poser:
ADC -----entrée mesure-----Batterie
0----------------0V------------0V
1023------------5V-----------30V

Le rapport d'échelle a réaliser est 1/6.
Le courant dans le pont diviseur ne doit pas être perturbé par l'inévitable courant que réclame l'entrée de mesure (très faible), il faut donc qu'il soit suffisamment élevé mais pas trop non plus pour décharger inutilement la batterie.
En prenant 1mA max on satisfait cette condition.
Calcul du pont diviseur:
La tension sur la résistance de pied du pont vaut: VR2=R2*Ip=> R2=5V/0.001=5kohms
La résistance de tête vaut R1=(30-5)/0.001=25kohms

Le + du pont diviseur doit être branché sur le + de la batterie de préférence, afin d'éviter la chute de tension du câble qui transportera le courant général d'alimentation de ta carte.
Sinon selon la consommation qui sera variable sera "vue" par ton entrée de mesure.

Nous avons vu que la résolution de l'ADC est de 4.88mV, nous devons multiplier ce résultat par 6 pour trouver la résolution de la mesure de la batterie soit 29.3mV.

[invite03481543]

Pour aller plus loin et faire ce qu'on appelle une "loupe" de mesure, nous allons voir comment mesurer avec plus de résolution la tension utile 22V-30V.

Pour permettre la mesure entre les 2 bornes 22V et 30V il nous faut éliminer la plage 0-22V, donc que l'entrée de mesure de ton µC voit 0V pour 22V et 5V pour 30V.
Ainsi la résolution du µC restera à q=4.88mV mais la résolution de la mesure de la batterie sera 8/5*0.00488=7.8mV soit 29.3/7.8=3.75 fois plus précise.

Pour réaliser cette loupe de mesure on utilise le montage suivant:



Il y a un peu plus de composants mais cela reste simple.
Le principe est d'utiliser un amplificateur opérationnel utilisé ici en soustracteur.
Il va soustraire de la tension batterie une tension fixée à 22V, qui représente la tension min utile et cette tension sera la référence, le plus stable possible pour que Vs donne 0V quand notre batterie atteindra 22V.
La formule de ce soustracteur est Vs=(Vbat-Vref)*R2/R1
Nous voulons que VS=5V pour Vbat=30V et que Vs=0 pour Vbat=22V
=> 5=8*R2/R1 => R2/R1=0.625

L'amplificateur à un courant d'entrée encore plus faible que ton µC, cela va nous permettre de baisser encore plus le courant de pont (et donc consommer encore moins sur la batterie), nous prendrons un courant de 100µA => Vbat=(R1+R2)*Ip => R1+R2=30/0.0001=300kohms

Nous injectons R2=R1*0.625 et nous obtenons R1+0.625*R1=300kohms => 1.625*R1=300kohms => R1=184615 ohms => R2=300k-184.615k=115385ohms

Pour la référence nous pouvons prendre une TL431 qui est une zéner programmable.
Si ce montage t'intéresse nous le complèterons et l'affinerons, c'était juste pour expliquer quelques principes généraux de mesures.

[pidofra]

Bonjour
Je prend cette discussion bien trop tard je sais, mais en fait c'est parce que j'ai essayé de suivre l'explication de HULK28 et je dois dire que je ne comprend pas tout ,mais une question que je n'arriverai pas a comprendre même a y réfléchir c'est la suivante: dans la formule. 5=8*R2/R1 => R2/R1=0.625 je n'arrive vraiment pas a voir ou a comprendre d'où viens ce 8 est il possible d'en avoir l'explication SVP?
merci

[Janpolanton]

30 - 22 = 8

[Qristoff]

Bonsoir,

Calcul du pont diviseur:
La tension sur la résistance de pied du pont vaut: VR2=R2*Ip=> R2=5V/0.001=5kohms
La résistance de tête vaut R1=(30-5)/0.001=25kohms

Je ne vais pas contredire Hulk28 mais attention à l'impédance source du pont diviseur acceptable par les ADC des µC. Personnellement, je me limite sous les 2K.
Evidemment, aucun problème avec le soustracteur.

[invite03481543]

Perso je mets systématiquement un suiveur.
Sinon il faut regarder la datasheet du uC pour voir les limites admissibles.

[pidofra]

Ha ben, bien sur punaise j'ai des progrès a faire merci ,Janpolanton.