controle du niveau de batterie + recharge solaire

[Elicend]

Bonjour à tous!!

Je débute en électronique, même si j'apprends vite j'ai de grosses lacunes.

j'ai de multiples projets en tête à base de picaxe, notamment autour de petit robot autonome.
Dans le cadre de leur autonomie, je souhaiterai avec vue, via le picaxe, au niveau de batterie.

Sur le principe, je souhaiterai pouvoir par exemple brancher la batterie, peut etre avec une résistance en série, sur une entrée analogique du picaxe, et à intervalle régulier, lire la valeur : en fonction du niveau de batterie convertis, cela me permet d'opter pour un programme lié à la recharge si le niveau de l'accus est faible, ou un autre si le niveau de batterie est ok ou au moins supérieur à un seuil.

J'ai trouvé sur la toile un schéma de recharge solaire, simplissime, permettant de charger un accus et d'en booster la tension de sortie : est ce que le "booster" est obligatoire ou pourrait on simplement utiliser la sortie nominale de l'accus ?
http://www.chynehome.com/web/index.php?option=com_content&view=article&id=52:charsol&catid=39:montagediv&Itemid=59

Merci d'avance pour vos infos et conseils!

 

[BESQUEUT]

Bonjour à tous!!

Bienvenue !

...Dans le cadre de leur autonomie, je souhaiterai avec vue, via le picaxe, au niveau de batterie.
Sur le principe, je souhaiterai pouvoir par exemple brancher la batterie sur une entrée analogique du picaxe, et à intervalle régulier, lire la valeur ...
J'ai trouvé sur la toile un schéma de recharge solaire, simplissime, permettant de charger un accus et d'en booster la tension de sortie : est ce que le "booster" est obligatoire ou pourrait on simplement utiliser la sortie nominale de l'accus ?...

J'ai moi même un projet du même type, mais avec un peu plus de puissance...
Le montage indiqué correspond à une cellule solaire à 8 éléments, donc incapable de délivrer plus de 2V, d'où l'intérêt du circuit de boost. Celà dit, il y a forcément perte de rendement.
En fonction de la puissance nécessaire pour le robot, il faudra probalement choisir des cellules solaires plus puissantes, lesquelles délivreront probablement 6 ou 12V et plus...
Justement : le problème avec les chargeurs solaires, n'est pas tant de "passer en mode charge" que d'arrêter de charger avant de détruire l'accumulateur, et dans l'autre sens, d'arrêter de consommer avant de détruire l'accumulateur par sous-tension...
En ce qui concerne l'électronique, il est important de pouvoir mesurer de petites différences de tension, par exemple 12V51 ==> 12V48
En effet, la décharge d'un accumulateur se traduit par de faible différences de tension et il est facile de passer du "normal" au "trop" ou au "pas assez" chargé. En outre, la mesure de courant peut être utile et nécessite une électronique ad ho, même si ça n'a rien de très compliqué.
En résumé, il faudrait préciser les caractéristiques électriques du consommateur (robot) en terme de tension, de courant et de durée d'utilisation ce qui permettrait de définir la batterie et par voie de conséquence le chargeur solaire adapté.
Cordialement,

 

[f.heckel]

bonsoir,

le sujet m'intéresse beaucoup !
J'ai des robots utilisant soit une carte "picaxe high power" ou une "powerprog axe020". avec 4 accumulateurs Ni-Mh soit 4,8 Volts.
Je n'ai pas encore trouver le temps de m'y coller, mais ce serait super de contrôler la tension de l'alimentation avec un pont diviseur de tension branché sur une entrée analogique (je suppose). Si la tension est insuffisante, une DEL rouge clignote, le robot réclame des accus rechargés !
La grande question : quelle valeur de tension est "critique" ?

merci

technologiquement

François HECKEL

 

[PieM]

La grande question : quelle valeur de tension est "critique" ?

Bonsoir,

On considère que la tension critique en dessous de laquelle il ne faut pas descendre avec des NiMh est de 1V par accu, soit 4V pour 4 accus en série.
La difficulté est que ces accus fonctionnent avec un palier de 1,2V assez longtemps, et que la tension chute assez brutalement en fin de décharge.

Par contre il faut faire attention a utiliser un Picaxe qui a une référence de tension interne fixe !

Sinon, la mesure analogique se faisant par rapport à la tension d'alimentation du picaxe, la valeur mesurée ne changera pas!

 

[Elicend]

bonsoir à tous!

merci pour votre intérêt et les premières pistes de solutions!

Je suis surpris des besoins en terme de non décharge des Nimh ? Je fais du RC, avec des accus nimh, et nous n'avons aucun problèmes pour les vider contrairement aux lipos ou effectivement, le variateur doit intégrer un controleur de décharge avec seuil. Pour mes Nimh, je les vides à 100%, et j'ai même un chargeur plutot évolué qui fonctionne par cycle : décharge complète de l'accus avant de lancer la charge jusqu'au delta peak avec protection en cas d'aléas sur ce delta. N'y a t il donc pas confusion avec du lipo ? L'avantage du nimh c'est que l'effet mémoire est normalement minime par rapport à un nicd dépassé maintenant

En ce qui concerne mon projet, voici quelques éléments complémentaires.
- je n'ai pas trop peur de la charge maxi, car sur ce projet en tout cas, le panneau solaire sera celui d'un porteclef, puissance de charge minime donc (charge de fond dirons nous) contre une consommation plus importante dès le premier mouvement. Je pense prolonger la durée d'action comme cela, mais n'espere pas atteindre le mouvement perpétuel, il me faudra des recharge classique, par contre la detection du niveau bas de batterie peut orienter le robot vers un "safe mode", sans mouvement pendant une période donnée, puis un retour à sa base pour réclamer la recharge.
- la batterie utilisée : le pic fonctionnant en 5v, j'hésite entre un boitier de 4 piles à plat avec des accus dedans, ou une pile 9v accompagnée d'un régulateur 5V (7805 je crois) --> l'avantage de cette dernière solution est double : l'encombrement qui rentre mieux dans mon projet je pense suivant l'avancement des plans mécaniques, et le fait de pouvoir sortir du 5/6 volt, pour utiliser des servos de modélisme, c'est la qu'ils donnent leurs meilleurs couple et vitesse, contrairement au 4,8 (voir moins que je pourrais avoir avec des accus

comme évoqué, l'idéal serait de pouvoir utiliser 1 entrée
- la consommation du robot : alors la aucune idée! je ne sais même pas comment le calculer! les servos ne sont pas de gros consommateurs électriques, le picaxe non plus, donc ca ne devrait pas "tirer" trop. les principaux consommateurs sont les servos notamment pour la propulsion. Dans tout les cas ca me parait difficile d'évaluer la conso car se sera fonction du poids?

Mon projet a besoin d'énormément de sorties, je m'oriente donc vers un 40X2, est ce que ce pic pourra mesurer réellement une tension ?

D'ailleurs en écrivant je me pose une question : la conso du picaxe doit être minime, et d'après ce que j'ai pu voir les servos polluent cette alimentation. Peut être serait il possible d'avoir 2 piles 9V, une alimentant en 5V le pic et la carte de controle, l'autre limitée à 6V et servant aux servos juste. La version simple pourrait etre :
- panneau rechargeant l'alim du picaxe pour garantir le fonctionnement, en permanance.
- mesure du niveau de l'accus des servos
- en cas de niveau faible, ouverture du circuit pour que l'accus du picaxe aide l'accus de propulsion pour rejoindre la base
la version évoluée consisterait à mesurer les 2 niveaux et agir en conséquence, dans un sens ou l'autre, mais j'ai peur de ne pas avoir assez d'entrées sorties.

merci d'avance pour la suite de cet échange!

 

[PieM]

Bonjour,

Pour mes Nimh, je les vides à 100%, et j'ai même un chargeur plutot évolué qui fonctionne par cycle : décharge complète de l'accus avant de lancer la charge jusqu'au delta peak avec protection en cas d'aléas sur ce delta

Si vous videz à 100% vos accus NiMh, je pense qu'ils ne doivent pas vivre vieux !
Les chargeur évolués commencent effectivement par un cycle de décharge surveillée qui s'arrête ... à 1V !
Il est également conseillé de conserver les accus NiMh, chargés...

Concernant la charge, si votre cellule photovoltaïque délivre une tension trop importante, vous pouvez détruire vos accus par surcharge.
Cas de votre système en plein soleil à l'arrêt...
Ce n'est pas un problème de puissance mais de tension. Et pour charger vos accus , un "panneau solaire de porte clef" me semble à priori léger.

Contrairement à ce que vous pensez, les servos sont des gros consommateurs de courant, et génèrent des parasites sur leur ligne d'alimentation.

Si vous utilisez un chargeur classique en complément, il est donc préférable de s'orienter vers une source de tension indépendante pour les servos, source qui n'a pas besoin d'être régulée, et une source adaptée pour le picaxe, en évitant d'utiliser un régulateur 7805 qui engendre une chute de tension, si vous recherchez l'économie d'énergie..

Mais, en résumé, il est souhaitable de savoir ce que vous attendez de l'apport solaire: soit un petit appoint pour le fun, ou une source d'énergie pour charger l'ensemble vos accus.
Et là je rejoint l'avis de BESQUEUT.

 

[PieM]

J'ai oublié de préciser que l'idée de partir sur le principe d'accu de 9v pour faire du 5V pour l'électronique et du 6V pour les actionneurs, est la plus mauvaise qui soit !
d'un coté vous allez dissiper 4/9 soit 45% d'énergie en pure perte, et de l'autre, 3/9 soit 33% !
ça revient à utiliser le soleil pour faire du chauffage ....

 

[Elicend]

bonsoir!

merci pour ces compléments d'infos, je vais regarder la notice de mon chargeur, je vous tiendrais au courant!!

pour la taille du panneau solaire, je suis contraint par la taille de mon projet, et je ne pourrai pas implanter plus grand, donc par conséquence, ca ne pourra être le moyen principal de recharge, mais juste un moyen d'augmenter l'autonomie. Je ne désespère pas de laisser le robot seul le WE, et le retrouver encore actif en rentrant, le laissant gérer sa charge et son inactivité seul (donc se focaliser lui meme sur son mode "survie").

clairement je suis plus du coté fun que tu coté pro, mais ca n'est pas péjoratif.

Pour illustrer, lorsque je dis que les servos ne sont pas de gros consommateur tout est problème d'échelle de référence sur des modeles RC, un accus de 7,2V de propulsion est consommé en 20minutes avec 4500ma, alors que des piles faisant fonctionner les servos de direction par exemple peuvent durer des mois, soit au moins une 50ene de pack de propulsion effectivement par rapport au picaxe, la conso doit être énorme !

je ne savais pas que l'énergie était "brulée" en régulant 9v en 5v, de facon candide j'imaginais que le trop plein tournait en circuit fermé du coup quel est la meilleure solution par rapport à un 7805 ? Mes piles 9v ont aussi un intérêt vis à vis de l'encombrement.

 

[PieM]

je ne savais pas que l'énergie était "brulée" en régulant 9v en 5v, de facon candide j'imaginais que le trop plein tournait en circuit fermé du coup quel est la meilleure solution par rapport à un 7805 ? Mes piles 9v ont aussi un intérêt vis à vis de l'encombrement.

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L'approche qui consiste à ne pas considérer la capacité de l'accu mais uniquement son encombrement est un peu curieuse.
Un accu de 9 V va avoir au mieux 200mAh de capacité.
Avec 4 accus AAA la capacité sera de 1000 mAh pour un encombrement à peine plus grand et ne nécessitera pas de circuit électronique a découpage, seule solution si on ne veut pas perdre d'énergie pour abaisser la tension à 5V

 

[Elicend]

c'est une approche de novice :
- je me suis dit qu'en mettant 9V régulé en 5V, j'avais toute la plage d'utilisation de 9 à 5v puis un temps de réaction à partir de 5v pour recharger
- sur du 4,8, je me situe directement au seuil bas d'utilisation des servos

l'encombrement reste important, du moins, la faible place disponible plutot, et d'un point de vue totalement mécanique, une pile 9V est un parallélépipède rectangle, simple à loger, sans foisonnement, alors que des piles sont rondes et foisonnent donc forcément plus. Effectivement sinon j'ai des piles AAA de 2300mA qui donneront plus d'autonomie, mais cela m'oblige à repenser mon compartiment... peut etre séparer en 2 fois 2 piles... à réflechir je n'ai pas le plan sous les yeux.

 

[PieM]

c'est une approche de novice :
- je me suis dit qu'en mettant 9V régulé en 5V, j'avais toute la plage d'utilisation de 9 à 5v puis un temps de réaction à partir de 5v pour recharger
- sur du 4,8, je me situe directement au seuil bas d'utilisation des servos

l'encombrement reste important, du moins, la faible place disponible plutot, et d'un point de vue totalement mécanique, une pile 9V est un parallélépipède rectangle, simple à loger, sans foisonnement, alors que des piles sont rondes et foisonnent donc forcément plus. Effectivement sinon j'ai des piles AAA de 2300mA qui donneront plus d'autonomie, mais cela m'oblige à repenser mon compartiment... peut etre séparer en 2 fois 2 piles... à réflechir je n'ai pas le plan sous les yeux.

Un accu dit de 9V n'étant qu'un assemblage de 7 accus de 1.2V, (d'où sa tension réelle de 8.4V et non 9V), il est déchargé quand sa tension est descendue à 7v !

Quant à des accus AAA en 2300mAh, vous devez confondre avec des AA, plus gros ...

 

[BESQUEUT]

Je fais du RC, avec des accus nimh, et nous n'avons aucun problèmes pour les vider contrairement aux lipos ou effectivement, le variateur doit intégrer un controleur de décharge avec seuil. Pour mes Nimh, je les vides à 100%,

Comme indiqué plus haut, on ne parle pas de la même chose !
Un accu est considéré comme "vide" quand sa tension atteint sa tension minimale, soit environ 1V pour du nimh.
Par contre, amener un accu (quel qu'il soit) vers 0V est criminel !
Seuls les accus dits "de sauvegarde" pour les horloges par exemple, supportent ce traitement. Mais en réalité, ce sont des condensateurs (type supercap).

En ce qui concerne le panneau solaire "porte-clef", il ne s'agit même pas d'un complément : une cellule solaire délivre environ 0,005 w/cm2
En supposant un porte-clef de 3x2 cm, ça nous fait royalement 0,03W, ou encore 0,005 A en 6V,
à comparer aux 2,3 A de l'accu envisagé...
Je ne suis même sur que ça suffise à compenser l'auto-décharge de l'accu... Effectivement : peu de risque de détruire l'accu par surcharge,
mais il faudra attendre la Saint Glinglin pour que le robot sorte de son état d'hibernation.
En ce qui concerne les changements de tension (qui dans le cas des panneaux solaire peut aussi être une élévation de tension) il faut utiliser un système à découpage. Le rendement peut atteindre 80 ou 90 % et ça existe tout prêt (plus cher évidement).
A comparer à un 7805 utilisé pour passer de 9V à 5V soit un rendement de 55% (donc 45% perdus en échauffement du régulateur : prévoir un bon radiateur ==> encombrement que vous n'avez sans doute pas prévu !)

 

[BESQUEUT]

Je débute en électronique, même si j'apprends vite j'ai de grosses lacunes.

Au moins êtes-vous conscient de vos limites : c'est un bon départ !
Je vous suggère de réviser la formule de calcul de la puissance (en courant continu) : P = U x I
et ses corollaires : P = R x I x I etc...
Si le coté rébarbatif vous arrête, essayez au moins de l'appliquer à votre projet, par exemple en retrouvant les specs de votre servo-moteur.
Il doit bien exister une doc quelque part qui indique sa consommation en Ampères sous 6V.
Sinon c'est facile à mesurer et ça donne une vrai base de calcul pour le reste du projet.

Bon courage.

 

[BESQUEUT]

4 accumulateurs Ni-Mh soit 4,8 Volts.: quelle valeur de tension est "critique" ?

voir
http://www.ni-cd.net/accusphp/theorie/decharge/nimh.php
On voit que tout se joue entre 1,2 et 1,25V
Autant dire que la mesure de tension doit être assez fine !
Personellement je vais opter pour un ampli op qui va comparer la tension d'alim à une référence de tension.
Je vais également faire des mesures de courant pour "dégrossir" la capacité restante et servir de garde-fou en cas d'anomalie.

 

[nand]

voir
http://www.ni-cd.net/accusphp/theorie/decharge/nimh.php
On voit que tout se joue entre 1,2 et 1,25V
Autant dire que la mesure de tension doit être assez fine !
Personellement je vais opter pour un ampli op qui va comparer la tension d'alim à une référence de tension.
Je vais également faire des mesures de courant pour "dégrossir" la capacité restante et servir de garde-fou en cas d'anomalie.

bjr: orinentes toi plutot directement vers un comparateur de tension , c'est fait pour , voir LM 311 , 111 . l'ampli op n'est pas fait pour ca .

 

[Elicend]

prévoir un bon radiateur ==> encombrement que vous n'avez sans doute pas prévu !)

salut à tout

Au moins un bon point dans toutes mes fausses notes : je n'ai pas spécialement prévu de radiateur mais si chauffe il y a je n'ai aucun problème pour utiliser des morceau de structure en alu comme radiateur
Je vais vérifier en rentrant de déplacement le format des mes accus 2300 j'ai un doute et je dois avoir la fiche technique de mes servos mais ce coup ci d'un point de vu mécanique tout dépend de la charge du couple et donc du poids à bouger et ça j'en ai aucune idée : je pense que la fiche donnera une consommation à vide.

Enfin pour le panneau solaire de poche si cette taille n'apporte rien je peux imaginer une modification visant à utiliser un panneau achète une fois pour essyer dont la taille est environ 4*8cm : je me souviens avoir fait tourner des moteur 3v avec en exposition au soleil.

 

[Elicend]

Quant à des accus AAA en 2300mAh, vous devez confondre avec des AA, plus gros ...

je confirme c'est du AA

 

[BESQUEUT]

bjr: orinentes toi plutot directement vers un comparateur de tension , c'est fait pour , voir LM 311 , 111 . l'ampli op n'est pas fait pour ca .

Tout à fait d'accord (j'ai écrit ampli op pour simplifier... d'ailleurs un comparateur de tension n'est-il pas un ampli op optimisé pour ce job ?)

 

[BESQUEUT]

d'un point de vu mécanique tout dépend de la charge du couple et donc du poids à bouger et ça j'en ai aucune idée : je pense que la fiche donnera une consommation à vide.
Enfin pour le panneau solaire de poche si cette taille n'apporte rien je peux imaginer une modification visant à utiliser un panneau achète une fois pour essyer dont la taille est environ 4*8cm : je me souviens avoir fait tourner des moteur 3v avec en exposition au soleil.

Il doit être possible de mesurer la consommation réelle en intercalant un ampèremètre ou en mesurant la tension aux bornes d'une résistance intercalée.
Ce panneau semble plus réaliste. Il faudrait également connaitre sa tension à vide et en charge, et si possible son intensité en charge. Par exemple, faire ces mesures une fois connecté sur le moteur 3V dont vous parlez...