YenT's wiki

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====== Testeur de charge pour batterie ======

~~META:description abstract=Pour Christian~~
{{tag>microcontroller sensor measure}}

Testeur de charge pour parc de batteries.

===== Caractéristiques =====

  * Mesure de tension entre 10 et 15V ;
  * Mesure du courant jusqu'à 70A au moins ;
  * Communication avec le PC sur liaison série (USART/USB bridge ok) ;

===== Principe =====

On charge le parc et on mesure de manière régulière le courant et la tension.

Résistance de charge : <m>R = U_batt / I_decharge = {14 V} / {70 A} = 0.2 Omega</m>

<charter>
title = Courbe de courant sur charge fixe
size = 700x230
align = center
bgcolor = #eeeeee
type = line
dots = 3
legend = false
XAxisName = Tension
XAxisUnit = V
YAxisName = Courant
YAxisUnit = A
labelSerie = 2

70, 67.5, 65, 62.5, 60, 57.5, 55, 52.5, 50
14, 13.5, 13, 12.5, 12, 11.5, 11, 10.5, 10
</charter>

<charter>
title = Courbe de décharge à courant constant (70 A) et à charge constante (0.2 Ohm)
size = 700x460
align = center
bgcolor = #eeeeee
type = line
dots = 3
legendEntries = Courant constant, Charge constante
XAxisName = Temps
XAxisUnit = h
YAxisName = Tension
YAxisUnit = V
labelSerie = 3
graphLabels = 2|0|67.5 A, 2|1|66.05 A, 2|2|64.64 A, 2|3|63.25 A, 2|4|61.9 A, 2|5|60.57 A, 2|6|59.27 A, 2|7|58 A, 2|8|56.76 A, 2|9|55.54 A, 2|10|54.35 A, 2|11|53.19 A, 2|12|52.5A

13.5, 13.2, 12.9, 12.6, 12.3, 12, 11.7, 11.4, 11.1, 10.8, 10.5, 10.5, 10.5
13.5, 13.21, 12.93, 12.65, 12.38, 12.11, 11.85, 11.6, 11.35, 11.11, 10.87, 10.64, 10.5
0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12
</charter>

{{schematic>how_does_it_works.svg}}

===== Electronique =====

==== La charge passive ====

On vise 0.2 ohms pouvant supporter au moins 70A. Le plus adapté semble être le fil de nichrome (plusieurs en parallèle), la chaleur se dissipera dans l'air. Il convient toutefois de garder une marge de sécurité par rapport au courant max du fil.

=== Paramètres de calcul ===
  * <m>I_max = 70 A x 120% = 84 A</m>
  * <m>R_charge = 200 mOhms</m>
  * <m>L_connect = 0,09	ft</m> (longueur au niveau de la connectique)

=== Types de fil sur Ebay ===

^ AWG  ^ R/ft (mohm)  ^ PU / 10ft  ^ FDP / 10ft  ^ FDPsup ^
|  24  |  1670  |  4,50 $ |  2,50 $ |  1,00 $ |
|  22  |  1060  |  6,00 $ |  2,00 $ |  1,00 $ |
|  20  |  659  |  6,75 $ |  2,00 $ |  1,00 $ |
|  19  |  521  |  7,50 $ |  2,00 $ |  1,00 $ |
|  18  |  422  |  8,00 $ |  2,00 $ |  1,00 $ |
|  17  |  333  |  8,75 $ |  2,00 $ |  1,00 $ |
|  16  |  260  |  9,50 $ |  2,00 $ |  1,00 $ |
|  15  |  208  |  10,25 $ |  2,00 $ |  1,00 $ |
|  14  |  165  |  11,50 $ |  2,00 $ |  1,00 $ |

=== Quantité nécéssaire avec Tmax = 600°C ===

Rinc @ 600°C = 8,60%
^  AWG  ^  Imax (A) 650°C  ^  N fils (140A)  ^  Rfil (mohm)  ^  Lfil (ft)  ^  Total ft  ^  N wheel  ^  PT  ^^  
|  24  |  5,1  |  17  |  3400  |  1,87 |  33,4 |  4  |  23,50 $ |  19,47 € |
|  22  |  6,8  |  13  |  2600  |  2,26 |  30,53 |  4  |  29,00 $ |  23,79 € |
|  20  |  9,1  |  10  |  2000  |  2,79 |  28,85 |  3  |  24,25 $ |  20,06 € |
|  19  |  10,6  |  8  |  1600  |  2,83 |  23,34 |  3  |  26,50 $ |  21,83 € |
|  18  |  12,2  |  7  |  1400  |  3,05 |  22,01 |  3  |  28,00 $ |  23,01 € |
|  17  |  14,5  |  6  |  1200  |  3,32 |  20,45 |  3  |  30,25 $ |  24,78 € |
|  16  |  17  |  5  |  1000  |  3,54 |  18,16 |  2  |  22,00 $ |  18,29 € |
|  15  |  20  |  5  |  1000  |  4,43 |  22,58 |  3  |  34,75 $ |  28,31 € |
|  14  |  23,5  |  4  |  800  |  4,46 |  18,22 |  2  |  26,00 $ |  21,44 € |

=== Quantité nécéssaire avec Tmax = 900°C ===

Rinc @ 900°C = 10,50%
^  AWG  ^  Imax (A) 900°C  ^  N fils (140A)  ^  Rfil (mohm)  ^  Lfil (ft)  ^  Total ft  ^  N wheel  ^  PT  ^^  
|  24  |  7,1  |  12  |  2400  |  1,3 |  16,69 |  2  |  12,50 $ |  10,82 € |
|  22  |  9,6  |  9  |  1800  |  1,54 |  14,64 |  2  |  15,00 $ |  12,79 € |
|  20  |  13  |  7  |  1400  |  1,92 |  14,09 |  2  |  16,50 $ |  13,97 € |
|  19  |  15,2  |  6  |  1200  |  2,08 |  13,05 |  2  |  18,00 $ |  15,15 € |
|  18  |  17,7  |  5  |  1000  |  2,14 |  11,17 |  2  |  19,00 $ |  15,93 € |
|  17  |  21,1  |  4  |  800  |  2,17 |  9,06 |  1  |  10,75 $ |  9,45 € |
|  16  |  25,1  |  4  |  800  |  2,78 |  11,5 |  2  |  22,00 $ |  18,29 € |
|  15  |  29,4  |  3  |  600  |  2,61 |  8,1 |  1  |  12,25 $ |  10,63 € |
|  14  |  34,6  |  3  |  600  |  3,29 |  10,14 |  2  |  26,00 $ |  21,44 € |

{{:projects:testeur_de_charge_pour_batterie:calcul_nichrome.ods|Feuille de calcul}}

==== Le shunt ====

Pour que la mesure reste fiable sur la durée le shunt ne dois pas être utilisé à plus de de 66% de sa capacité, ce qui nous donne un **shunt de calibre 110A au minimum**. On trouve sur Ebay des shunt 200A/75mV (0.5%) pour environ 10$ : [[http://www.ebay.com/itm/200A-75mV-DC-current-shunt-resistor-amp-panel-meter-/250636691170?pt=LH_DefaultDomain_0&hash=item3a5b1c66e2]].

Plage de sortie : <m>V_outmax = {{70 A}/{200 A}} * 75 mV = 26.25 mV</m>

==== Interfaces de mesure ====

Le but est de ramener les tensions de batterie et du shunt dans une plage acceptable pour le convertisseur du uC. On aura besoin d'une référence à mieux que 1% pour le convertisseur.

<m>V_maxmes <= V_refcan <= V_uC <= 5 V</m>

Un 780X régule à environ 1-2%, pas suffisant, on trouve par contre des références 2.048V/10mA 0.1% à 3.90$ et qui s'alimentent en 5V {{:projects:testeur_de_charge_pour_batterie:ref5010.pdf|datasheet}} : [[http://www.ebay.com/itm/REF5020-Precision-Voltage-Reference-2-048V-0-05-/180788801090?pt=LH_DefaultDomain_0&hash=item2a17da2e42]]

Pour avoir la pleine échelle il nous faudrait donc :

^  Canal  ^  Gain  ^  Mesure max  ^  step  ^  Entrée max étage gain  ^
|  Vbatt  |  0.13333  |  15.36 V  |  15 mV  |  15.36 V  |
|  Ibatt  |  53.3333  |  102.4 A  |  100 mA  |  38.4 mV  |

Les mesures doivent se faire avec des amplis compensables en offset type LM318 ou OP07 si besoin est.

{{schematic>input_stage.svg}}
==== Schéma global ====

{{schematic>schematic.svg}}

===== Source =====

<file c main.c>
// Source code
</file>