Connaître et recharger les accus Ni-MH 2ème partie et fin

Les anciens accumulateurs au nickel-cadmium (Ni-Cd) seront très vite remplacés par de nouveaux modèles au nickel-métal-hydrure (Ni-MH). Pour entretenir cette source d’alimentation fort pratique, il faut un circuit intégré, référencé MAX712 qui, en plus de permettre une charge rapide, peut interrompre le courant, dès que l’accu est arrivé au maximum de sa capacité.
Dans le précédent numéro, nous avons vu la théorie, ce mois-ci, nous terminons par la réalisation du chargeur.


Réalisation pratique de l’étage de base
Même la réalisation pratique de ce circuit est scindée en deux parties, comme le schéma électrique.
Nous avons choisi cette solution, parce que si des lecteurs voulaient utiliser ce chargeur pour recharger toujours un seul et même modèle d’accus, ils pourraient éviter de réaliser l’étage de commutations des tensions et des temps ainsi que celui de visualisation, lesquels, comme nous pouvons le voir, constituent la partie la plus complexe et celle qui requiert le plus de temps pour sa réalisation.
Ceux qui choisiront cette solution ne devront pas insérer le CONN.1 dans le circuit imprimé, placé sur la gauche de l’inductance JAF1 car, comme nous l’expliquerons par la suite (voir figure 11), les pistes PGM1 et PGM0 et les pistes PGM2 et PGM3 sont reliées aux pistes A, B et C à l’aide de petits morceaux de fil de cuivre.
Une fois en possession du circuit imprimé, vous pouvez commencer le montage, en insérant tous les composants comme cela est indiqué sur la figure 11.
Le montage ne présente aucune difficulté, mais comme toujours, nous vous conseillons de commencer par les supports des circuits intégrés, de poursuivre en montant les composants de dimensions moyennes, pour terminer par ceux de dimensions plus importantes.
Après avoir inséré le support pour le circuit IC1 et avoir soudé toutes les pattes sur les pistes en cuivre, poursuivez par les résistances et, pour ceux qui pourraient avoir un doute quant aux valeurs de celles comprises entre R6 et R13, nous reportons ci-dessous les couleurs présentes sur leur corps, avec leur valeur ohmique correspondante.

1 ohm     =  marron noir doré doré
0,47 ohm = jaune violet argent doré
0,33 ohm = orange orange argent doré
0,22 ohm = rouge rouge argent doré

Poursuivant le montage, insérez le condensateur céramique C1, les quelques condensateurs polyester, ainsi que tous les condensateurs électrolytiques, en respectant la polarité de leurs pattes +/– pour ces derniers.
Répétons une nouvelle fois, que sur le corps des condensateurs électrolytiques, le côté duquel sort la patte + n’est jamais repéré, par contre le côté opposé, le négatif est marqué par un signe “–”.
Après avoir monté tous ces composants, soudez les transistors TR1, TR2, TR3 et TR4 et le circuit intégré stabilisateur IC2.
Avant d’insérer les transistors, contrôlez attentivement leur marquage car TR4, qui est un transistor PNP référencé BC557, ne doit pas être confondu avec les autres transistors qui, eux, sont des NPN, référencés BC547.
Ces transistors sont insérés dans leurs trous, en tenant leur corps éloigné de 4 à 5 mm au-dessus du circuit imprimé et en orientant la partie plate de leur corps comme cela est indiqué sur la figure 11 et sur la sérigraphie du circuit imprimé lui-même.
En haut, sur la droite du circuit imprimé, vous pouvez installer le pont redresseur RS1, en disposant la patte + (côté du corps presque toujours tronqué) vers le transformateur T1 et, plus en haut, le bornier en plastique à quatre plots, nécessaire pour l’arrivée de la tension secteur 220 volts et pour connecter l’interrupteur S2.
En bas, à gauche, insérez l’inductance toroïdale JAF1 mais, avant d’en souder les deux fils sur le circuit imprimé, contrôlez si ceux-ci sont toujours recouverts de vernis isolant.
Si c’est le cas, il est indispensable de les racler de manière à mettre le cuivre à nu et de les étamer.

Important :
Le CONN.1 est inséré dans le circuit imprimé, en orientant la partie échancrée en forme de “U” qui joue le rôle de détrompeur, vers JAF1.

Si vous ne souhaitez pas compléter le chargeur avec l’étage de commutation des tensions et des temps, visibles sur les figures 15 et 16, il n’est pas utile d’installer CONN.1.
Sur le circuit imprimé, il manque encore les diodes DS1 et DS2 et le MOSFET MFT1 qui sont, au préalable, équipés de leur dissipateur.
Sur le dessin de la figure 11, le dissipateur de la diode DS2 est représenté en pointillés car sa présence n’aurait pas permis de visualiser la position correcte de la diode.
En pratique le côté métallique des diodes DS1 et DS2 et du MOSFET MFT1 est orienté vers l’intérieur des dissipateurs et bloqué à l’aide d’une vis et d’un écrou.
Pour compléter le montage, insérez dans le circuit imprimé, le transformateur T1, en le fixant à l’aide de quatre vis et écrous, puis mettez en place le circuit intégré IC1 dans son support, en orientant vers la gauche son repère-détrompeur en forme de U.
Tous les autres composants externes au circuit imprimé, comme le commutateur rotatif, l’interrupteur à levier S2, la diode LED DL1 et les deux bornes de sortie, sont connectés en dernier.

Figure 11 : Schéma d’implantation des composants du chargeur conçu pour recharger n’importe quel type d’accus Ni-MH (lire le texte). Si ce chargeur vous sert pour recharger toujours et seulement le même type d’accus, vous pouvez éviter de réaliser l’étage de visualisation à diodes LED mais vous devrez relier les points du CONN.1 (voir figure 10) comme cela est indiqué dans les tableaux 4 et 5, pour obtenir en sortie, les tensions et les temps requis.
Note : Sur le dessin, nous avons représenté le dissipateur de la diode DS2 en pointillés (voir figure 4) car si nous l’avions représenté réellement, nous aurions couvert le connecteur CONN.1 et l’inductance JAF1.


Liste des composants carte de base
R1 = 470
R2 = 820
R3 = 1,5 k
R4 = 68 k
R5 = 22 k
R6 = 1 1/2 watt
R7 = 1 1/2 watt
R8 = 0,47 1/2 watt
R9 = 0,47 1/2 watt
R10 = 0,33 1/2 watt
R11 = 0,33 1/2 watt
R12 = 0,22 1/2 watt
R13 = 0,22 1/2 watt
R14 = 5,6 k
R15 = 560 1/2 watt
R16 = 560 1/2 watt
C1 = 220 pF céramique
C2 = 10 μF électrolytique
C3 = 100 nF polyester
C4 = 47 μF électrolytique
C5 = 100 nF polyester
C6 = 100 μF électrolytique
C7 = 220 μF électrolytique
C8 = 470 μF électrolytique
C9 = 2 200 μF électrolytique
DL1 = Diode LED 5 mm
DS1 = Diode schottky BYW29
DS2 = Diode schottky BYW29
JAF1 = Self 220 μH
RS1 = Pont redresseur 400 V 6 A
TR1 = NPN BC547
TR2 = NPN BC547
TR3 = NPN BC547
TR4 = PNP BC557
MFT1 = MOSFET IRF9530
IC1 = Intégré MAX712CPE
IC2 = Intégré MC78L12
T1 = Transfo. 50 W (T050.05) sec. 25 V 2,2 A
S1 = Commutateur 4 pos.
S2 = Interrupteur
CONN.1 = Connecteur 10 broches
CONN.A = Connecteur 8 broches
CONN.B = Connecteur 8 broches
Sauf spécifications contraires, toutes les résistances sont des 1/4 de watt à 5%.


Figure 12 : Pour recharger un accu de 7,2 volts sur une durée de 1 heure et 30 minutes, les points de CONN.1, visibles à la figure 10, sont reliés comme cela est indiqué ci-dessus (voir tableau 4).

Figure 13 : Pour recharger un accu de 9,6 volts sur une durée de 1 heure et 30 minutes, les points de CONN.1, visibles à la figure 10, sont reliés comme cela est indiqué ci-dessus (voir tableau 4).

Figure 14 : Pour recharger un accu de 14,4 volts sur une durée de 1 heure et 30 minutes, les points de CONN.1, visibles à la figure 10, sont reliés comme cela est indiqué ci-dessus (voir tableau 4).

Figure 15 : Schéma d’implantation des composants du circuit de commutation. Lorsque vous insérerez,sur le circuit imprimé, le connecteur CONN.1, orientez vers la droite, la découpe de repérage en forme de U.
Les connecteurs mâles CONN.B et CONN.A sont insérés sur le côté opposé du circuit imprimé.


Figure 16 : Schéma d’implantation des composants du circuit de visualisation.
Lorsque vous insérerez, dans le circuit imprimé, les diodes LED, rappelez-vous que la patte la plus courte, K, est toujours placée vers le bas. Nous vous rappelons que le poussoir P1 permet de faire varier la tension de charge de l’accu et que le poussoir P2 permet la modification de la valeur des temps.


Liste des composants cartes commutation et visualisation
R17 = 10 k
R18 = 3,3 k
R19 = 47 k
R20 = 10 k
R21 = 3,3 k
R22 à R23 = 47 k
R24 = 270 k
R25 = 47k
R26 à R33 = 680
C10 à C12 = 100 nF polyester
C13 = 220 nF polyester
C14 = 100 nF polyester
C15 = 220 nF polyester
C16 = 100 nF polyester
C17 = 220 nF polyester
DL2-DL25 = Diode LED rectang.
DS3-DS13 = Diode 1N4148
IC3 = CMOS 40106
IC4 à IC7 = CMOS 4017
IC8 = CMOS 40106
IC9 à IC11 = CMOS 4066
P1 = Poussoir
P2 = Poussoir


Pour recharger un seul type d’accus
Pour recharger toujours le même modèle d’accus, caractérisé par une tension et une capacité en mAh moyenne, il est inutile de monter l’étage de commutations des tensions et des temps, car s’agissant de valeurs fixes, ils pourront être imposés en reliant de courts morceaux de fils aux broches de CONN.1, comme le montre l’illustration de la figure 10.
Pour la durée de charge, nous vous conseillons de choisir un temps de 1 heure et 30 minutes. Ainsi, en consultant le tableau 5, vous saurez laquelle ou lesquelles des deux pattes PGM3 et PGM2 doivent être reliées au point B.
Pour les tensions, vous devez évidemment connaître quelle tension délivre l’accu qui alimente votre circuit.
En admettant que la tension de cet accu soit de 7,2 volts, en consultant le tableau 4, vous noterez que les deux pattes PGM1 et PGM0 doivent être laissées toutes les deux déconnectées (voir figure 12).
Si, par contre, l’accu faisait 9,6 volts, en regardant le tableau 4, vous verriez que seule la patte PGM1 doit être reliée au point C. La seconde patte, PGM0, doit être laissée en l’air, comme le montre la figure 13.
Si l’accu faisait 14,4 volts, en regardant le tableau 4, vous verriez que la patte PGM1 doit être reliée au point C.
Par contre, la seconde patte, PGM0, sera reliée au point B (voir figure 14).
Nous recommandons de respecter les connexions des points A, B et C (voir tableau 4), car ce chargeur fournissant un courant constant, si aux deux bornes de sortie vous connectez un voltmètre, vous ne lirez pas 7,2 ou 9,6 ou 14,4 volts, mais la tension maximale possible, à savoir environ 20 volts.
C’est seulement en insérant l’accu, que vous lirez les tensions correctes et si, pour sa recharge, vous choisissez des tensions trop élevées, le circuit intégré bloquera immédiatement la charge, éteignant la diode LED DL1.
Après avoir imposé le temps et la tension, vous devez seulement tourner le commutateur S1 pour régler le courant de sortie.

Réalisation pratique de l’étage des tensions et des temps
Pour monter l’étage de commutation et de visualisation, il faut disposer des deux circuits imprimés.
Nous vous conseillons de commencer le montage par le circuit de commutation, le plus simple, donné en figure 15. Après avoir inséré les trois supports pour les circuits intégrés IC9, IC10 et IC11 et avoir soudé toutes leurs pattes sur les pistes du circuit imprimé, vous pouvez insérer le CONN.1, en orientant la découpe en forme de U vers la droite, comme cela est visible sur la figure 15.
Près des supports, placez les condensateurs polyester C10, C11 et C12 puis, en bas, du côté opposé du circuit imprimé, insérez les deux connecteurs mâles CONN.A et CONN.B, qui seront enfichés dans les deux connecteurs femelles présents sur le circuit imprimé de la figure 16.
Le montage terminé, insérez dans leur support respectif, les trois circuits intégrés, en orientant leur repère-détrompeur en forme de U comme cela est visible sur la figure 15.
Le second circuit imprimé que vous allez monter, celui de visualisation, pourrait sembler, à première vue, assez complexe (voir figure 16) mais, si vous procédez par ordre, vous noterez qu’en réalité, il ne présente aucune difficulté.
En premier lieu, nous vous conseillons de mettre en place les supports des circuits intégrés. Contrôlez-les un par un, car une ou plusieurs pattes pourraient être pliées en L.
Après en avoir soudé les pattes sur les pistes vérifiez qu’il n’existe pas de court-circuit entre elles.
Si vous constatez que le désoxydant de l’étain a laissé des dépôts collants, vous devez les nettoyer à l’aide d’une petite brosse à dents imbibée d’un peu de solvant.
Rappelez-vous que seul un solvant spécialisé est en mesure de nettoyer ce type de désoxydant, surtout, n’utilisez jamais d’alcool, de benzine, trichloréthylène ou autre.
Poursuivons le montage, par la mise en place des résistances et des diodes au silicium avec le corps en verre, en orientant le côté de leur corps marqué par une bague comme indiqué à la figure 16. La bague des diodes de la première ligne en haut, référencée DS5, DS8, DS13 et DS10, est orientée vers le bas. La bague des diodes de la seconde ligne référencée DS4, DS7, DS12 et DS9, est orientée vers le haut. La bague de la diode centrale référencée DS11 et orientée vers la gauche, par contre la bague des deux diodes DS3 et DS6 est orientée vers le bas.
Toutes les diodes en place, montez les condensateurs polyester, les deux poussoirs P1 et P2 et du côté opposé du circuit imprimé, les deux connecteurs femelles référencés CONN.A et CONN.B, qui vous serviront pour y insérer les deux connecteurs mâles présents sur le circuit imprimé de commutation (voir figure 15).
Pour compléter le circuit imprimé de visualisation, il manque toutes les LED plates, qui serviront pour les temps (Time) et pour les tensions de recharge (Volt) de l’accu.
Pour monter ces diodes LED, nous vous conseillons de procéder dans l’ordre suivant :
- Insérez dans le circuit imprimé, la première rangée de droite de diodes LED, de DL18 à DL25, en orientant leur patte la plus courte, la cathode, vers le connecteur CONN.B, mais ne les soudez pas encore sur les pistes du circuit imprimé.
- Prenez le panneau frontal du coffret et, sur celui-ci, vissez les quatre entretoises métalliques de 12 mm, comme cela est visible sur la figure 18.
- Installez le circuit imprimé de visualisation sur le panneau frontal et, en le tenant bloqué avec quatre entretoises métalliques de 10 mm (elles viennent se visser sur les entretoises de 12 mm). Faites entrer le corps de toutes les LED dans la découpe concernant les temps. Posez la face avant à plat sur un morceau de carton fort de façon à repousser les LED jusqu’à ce qu’elles affleurent parfaitement la surface.
- Vous pouvez maintenant souder 1 patte de chaque LED. Retournez la face avant et vérifiez que toutes les LED sont bien en place. Finissez de souder les pattes. Vérifiez encore une fois et couper l’excédent.
Après avoir soudé les LED “Time”, vous devez retirer le circuit imprimé du panneau, Mettre en place la première rangée de LED “Volt” et poursuivre comme nous venons de l’expliquer.
Idem pour la seconde rangée.

Montage dans le coffret
Après avoir fixé le circuit imprimé de visualisation sur le panneau frontal du coffret, vous devez insérer, dans les deux connecteurs femelles CONN.B et CONN.A, les deux connecteurs mâles correspondants, présents sur le circuit imprimé de commutation (voir figure 18-19) et fixez, le tout à l’aide des entretoises métalliques.
Sur la face avant du coffret, montez le commutateur rotatif S1 du courant (Current) et, avant de souder ses broches aux fils venant du circuit imprimé de base, raccourcissez son axe pour éviter que le bouton ne soit trop éloigné du panneau.
Sous le commutateur “Current”, fixez les deux bornes de sortie et, pour cela, dévissez la rondelle en plastique et insérez-la comme cela est indiqué sur la figure 23.
Sur le côté droit de la face avant, fixez l’interrupteur à levier de mise en service S2 “Power On” et, au-dessus de celui-ci, la collerette chromée de la diode LED “Charge On”.
Avant de fixer le panneau frontal sur le coffret, nous vous conseillons de monter sur son fond, le circuit imprimé de base. Comme sur ce circuit imprimé se trouve installé un transformateur d’alimentation, assez lourd, pour la fixation, vous devez utiliser 6 entretoises métalliques de 10 mm.
Même si sur le fond de ce coffret, se trouvent une multitude de trous, vous devez en réaliser tout de même deux autres, car tous ne tombent pas exactement en correspondance de ceux du circuit imprimé. La bretelle de fils en nappe, équipée de ses connecteurs femelles, est insérée dans le CONN.1, présent sur le circuit imprimé de commutation et sur le circuit imprimé de visualisation (voir figure 17).

Figure 17 : Sur cette photo, le circuit de base est fixé sur le fond du coffret au moyen d’entretoises métalliques et le circuit de visualisation, est fixé sur le panneau avant, toujours au moyen d’entretoises métalliques (voir figures 18 et 19).

Figure 18 : Dans les vis déjà fixées sur le panneau frontal du coffret, vous devez visser quatre entretoises métalliques d’une longueur de 12 mm. Puis, sur celle-ci, il faut insérer le circuit imprimé de visualisation, donné en figure 16, en le bloquant à l’aide de quatre autres entretoises métalliques d’une longueur de 10 mm. Sur ces dernières entretoises, installez le circuit imprimé de commutation de la figure 15, en le bloquant au moyen de quatre écrous.

Figure 19 : Sur cette photo, vous pouvez voir les deux circuits imprimés commutation et visualisation assemblés par les entretoises métalliques. Comme nous l’expliquons dans le texte, avant de souder les pattes des LED sur les pistes, contrôlez que leur corps entre bien dans la découpe du panneau frontal.

Figure 20 : Vue arrière du circuit imprimé de commutation avec les deux connecteurs mâles CONN.A et CONN.B.

Figure 21 : Vue arrière du circuit imprimé de visualisation avec les deux connecteurs femelles CONN.A et CONN.B. Notez, au passage, la parfaite qualité des soudures sur les pistes.

Figure 22 : Comme le chargeur fournit un courant constant, si vous n’appliquez aucune charge sur ses bornes de sortie, vous lirez toujours une tension fixe d’environ 20 volts. Pour déterminer si la tension de sortie change en fonction de la charge, vous devrez appliquer, sur ces bornes, une résistance de 47 ohms 10 watts. En tournant le commutateur S1 sur 0,5 ampère, aux bornes de la résistance de 47 ohms, vous lirez, en correspondance de chaque échelle, les tensions indiquées dans le tableau 6.

TABLEAU 6 : Courant de sortie sur 0,5 A.



TABLEAU 7 : Courant de sortie sur 1 A.



Figure 23 : Avant de fixer les deux bornes sur la face avant du coffret, vous devez ôter la rondelle de plastique placée sur leur corps et l’insérer sur l’arrière du panneau, comme cela est visible sur le dessin. Si vous n’isolez pas l’arrière des bornes du métal du panneau, vous provoquerez immédiatement un court-circuit.

Réglage du circuit
Une fois le chargeur allumé, on peut procéder à son réglage.
Comme nous l’avons déjà expliqué, le circuit intégré MAX712 charge un accu en courant constant. Donc, si aucun accu n’est connecté sur ses bornes de sortie, il n’est pas possible de lire la tension exacte utilisée pour sa recharge.
Si vous ne disposez d’aucun accu à recharger, vous pouvez résoudre ce problème en utilisant une résistance de 47 ohms 10 watts en guise de charge fictive.
Si vous connectez cette résistance sur les bornes de sortie et que vous tournez le potentiomètre du courant sur 0,5 ampère (voir figure 22), aux bornes de la résistance, vous lirez les tensions reportées dans le tableau 6.
Comme vous pouvez le noter, jusqu’à l’accu de 9,6 volts, la tension sur les bornes de sortie augmente proportionnellement jusqu’à atteindre environ 16 volts. Par contre, pour les accus de 10,8 à 19,2 volts, la tension sur la sortie demeure constante sur 15,9 volts environ.
Du fait que pour ce test, nous utilisions comme charge, une résistance à la place d’un accu, il est normal qu’en sortie, nous obtenions des valeurs un peu anormales, mais cela permet de démontrer que le circuit fonctionne.
Si, sur la sortie, vous laissez toujours connectée la résistance de 47 ohms 10 watts et que vous réglez le courant de charge sur la valeur de 1 ampère (voir figure 24), aux bornes de cette résistance, vous lirez des tensions, aux alentours des valeurs mentionnées dans le tableau 7.
Ayons à l’esprit, que les valeurs, que nous avons reportées sont purement indicatives, car si la tolérance de la résistance variait, même la tension de sortie varierait de quelques volts en plus ou en moins.
Avant de connecter aux bornes de sorties, l’accu à recharger, vous devez choisir aussi bien la tension que le courant de charge. Si vous choisissez une tension ou un courant exagéré, le circuit MAX712 empêchera que ceux-ci n’atteignent l’accu et, en fait, vous noterez immédiatement que la diode LED “Charge On” ne s’allume pas.
Lorsqu’elle s’allume, cela signifie que l’accu est en cours de charge et quand elle s’éteint, cela indique que l’accu est chargé.

Figure 24 : En déplaçant le commutateur S1 sur la position 1 ampère, aux bornes de la résistance de 47 ohms, vous lirez les tensions reportées dans le tableau 7.

Fin.

1er Partie

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