Detecteur de seuil

Pourquoi faire ?
Les montages de detection ont deux utilités principales.
- Indiquer qu'une tension est bien dans la plage attendue, la surveillance de l'état d'une pile ou d'une batterie est souvent une préoccupation qui ne justifie pas l'immobilisation d'un appareil de mesure. Un simple voyant à led permet de s'assurer que tout va bien côté alimentation
- Alerter en cas de dépassement de tension. C'est en particulier le cas des batteries qui supporteraient mal les surcharges. La recharge par panneau solaire entre dans le cadre de ce type de detection. La tension nominale d'un panneau photovoltaïque est voisine de 21 volts, inutile de préciser qu'une batterie 12 Volt doit être déconnectée bien avant d'atteindre une telle tension. il est raisonnable d'arreter la charge à 13,8 Volt par un régulateur quelconque.
Les amplificateurs opérationnels
Ces petites merveilles simplifient les montages, ne coutent presque rien et leur précision est excellente.
Le "741" est désormais classé dans les "vieux" composants mais il fait merveille pour le type d'utilisation envisagée
Si votre montage est expérimental et que vous craignez une déterioration du circuit, montez le sur un support qui permettra un remplacement rapide. Sachez toutefois que le support coûtera probablement plus cher que le 741 !
Un indicateur simple
Le schéma représenté à droite montre le peu d'éléments necessaires
Le 741 qui jouera son rôle de comparateur
Deux résistances de 2,4 kohm (valeur peu critique)
Une resistance dee 5,6Kohm
Une diode zener à choisir dans la plage 3 à 5,6 Volts
La resistance de liaison de 1kohm
Une résistance de 470ohms pour limiter le courant dans la led
Une led ( il faut bien allumer quelque chose ! )
Un potentiométre linéaire ( A) de 220Kohm
Un transistor PNP petit signaux (2N2907 ou autre)
Un peu d'explication
L'ampli opérationnel doit être alimenté par ses pattes 4 et 7
L'entrée patte 3 est polarisée par une tension de référence fournie par la zener limitée en courant par la 5,6kohm
La sortie,patte 6, va suivre l'état de l'entrée de mesure, patte 2, par rapport à la tension de référence. Si la tension d'entrée patte 2 est inférieure à la tension de référence, la sortie sera portée au potentiel négatif. Si l'entrée patte 2 devient plus positive que la tension de référence, la sortie passera au potentiel positif.
Il va sans dire que le transistor qui récupére le résultat du comparateur sur sa base va se trouver tantôt bloqué, tantôt passant ce qui déterminera l'état de la led.
Le réglage
Il suffit d'alimenter le montage avec la pile ou la batterie à contrôler puis d'ajuster lentement le potentiométre afin de rechercher le point d'allumage de la led. Lorsque la pile aura faibli, la led s'éteindra, il faudra alors contrôler (multimétre) s'il est necessaire de retoucher le réglage en fonction dela tension encore fournie par la pile.
L'idéal est bien entendu de disposer d'une alimentation réglable mais par la méthode empirique ci dessus on arrive trés bien à trouver le point de seuil qui convient.
Une led d'alarme
Avoir une indication que tout va bien est rassurant mais vous allez peut être vouloir alumer un voyant d'alarme lorsque la tension chutera sous le seuil de consigne.
Vous allez devoir investir dans un deuxiéme transitor ( du même type que le premier) pour obtenir l'état inverse. Le schéma se passe de commentaires; lorsque le premier transistor est passant,son collecteur est pratiquement au + (plus) du montage,la base du transistor suiveur aussi et le transistor ajouté reste bloqué.
Lorsque la tension chute sous le seuil de consigne, le premier transistor se bloque, le collecteur devient alors négatif par la led et la résistance de 470 ohm. La base du deuxiéme transistor est alors débloquée et la deuxiéme led s'allume.
Comme le choix des couleurs des led n'influe pas sur le fonctionnement il semble logique d'en mettre une verte et une rouge !








Le montage en régulateur de tension
Evoquée en début d'article, cette fonction est facile à mettre en oeuvre puisqu'il suffit de remplacer la led du premier montage par un relais.
Remarquez la diode "de roue libre" montée en parallele sur l'enroulement du relais. Elle protége notre transistor des extra courants générés par l'inductance de la bobine du relais. Une 4148 convient trés bien
Supposons une batterie 12 volt rechargée par un panneau solaire. La tension batterie va s'élever en fonction de la charge. Sans aucune régulation, le panneau va continuer la charge au dela des 14Volts fatidiques à la batterie ( qui se mettra à bouillir et sera déteriorée).
Le montage doit être relié à la batterie, le courant de charge passant par un contact de repos du relais.
Le potentiométre sera réglé pour une mise au travail du relais dés que la tension atteindra 13,8 volt.
Lorsque le relais est mis au travail, le panneau est déconnecté et la charge s'arrete.
Parfait ? Non ! En fait ce montage ne fonctionne pas.
Lorsque le relais va être exité, le panneau sera déconnecté et le montage restera alimenté par la batterie. Au moment de la déconnexion du panneau, la tension aux bornes de la batterie va chuter de quelques diziémes de volts, le seuil ne sera plus atteint, le relais va retomber, le panneau va remonter la tension juste assez pour reprendre le cycle infernal. Le relais va vibrer, son contact de repos sera vite noirci puis brûlé par cette cascade d'étincelles.
Vers la solution
Il est évident, aprés l'exposé du non fonctionnement que notre montage est trop réactif.
Pour que les choses se passent correctement, notre montage doit effectivement déconnecter la charge à 13,8 volts mais ne pas la rétablir tant qu'un seuil bas ( 13 volts ?) n'est pas retrouvé.Nous allons introduire une hystérésis dans notre circuit.
Voila qui est fait !
La résistance et le potentiométre renvoient une fraction de la sortie de l'ampli vers son entrée.
Cette fraction va relever légérement le potentiel sur la patte 2 du circuit et lui permettra de rester "verrouillé" plus longtemps.
Il faudra bien entendu régler ce courant de contre réaction de façon a obtenir un retour au repos dés que le seuil bas désiré sera atteint. Personnellement, j'ai fixé mes seuils à 13,8 Volts pour l'attraction du relais et 13Volts pour son relachement.
Les valeurs de la résistance et du potentiométre ne sont qu'indicatives mais la resistance totale est d'environ 1Megohm.
Le choix du relais dépendra de l'intensité à commuter et donc de la puissance du panneau photovoltaïque.
A noter que lorsque le seuil de tension est atteint, c'est la batterie seule qui alimente le montage.
Cette consommation sera pratiquement celle du relais ( le montage en lui même ne consomme que quelques milliampéres).
La batterie sera donc en décharge trés lente sur le montage ce qui ne peut que lui être bénéfique, de toutes maniére, la charge reprendra dés le seuil bas retrouvé ( si le soleil est toujours là !! ).


Quel gaspi !
Un panneau photovoltaïque n'est pas donné, arreter de l'utiliser sous le pretexte que la batterie est pleine est un peu dommage. Dans notre montage, le relais utilise son contact de repos pour laisser passer la charge mais rien n'interdit d'utiliser le contact de travail pour utiliser le surplus d'energie en chargeant une deuxiéme batterie.
Lorsque notre premiére batterie est pleine, le dispositif envoie la charge sur une deuxiéme qui devra être aussi protégée des surcharges. A ce stade, vous allez comprendre qu'il faudra protéger la deuxiéme batterie et que le montage devra être reproduit.
Inutile de préciser que le deuxiéme montage offrira lui aussi la possibilité de basculer la charge sur une batterie numéro trois mais il faut garder à l'esprit que la charge n'est pas assurée par une centrale EDF et que le panneau solaire trouvera vite ses limites !
Pour l'annecdote, j'avais construit au départ qu'un exemplaire du circuit proposé en estimant que la deuxiéme batterie n'arriverait pas à la pleine charge. Fatale erreur ! Ma batterie numéro deux est partie à la poubelle (déchetterie) aprés être partie en évaporation puis en fumée !
J'espére que vous trouverez l'utilisation de ce petit montage pour vos besoins personnels.
Je répond aux questions que vous pouvez m'adresser, n'hésitez pas...



Retour page d'accueil...