Comparateur à seuils réglables
Pourquoi faire ?
Si vous avez construit le détecteur de seuil décrit sur ce site vous avez certainement remarqué que si le fonctionnement est assuré, le réglage est des plus délicat.
En effet, toute action sur le seuil bas entraîne un deréglage du seuil haut et inversement.
Ce petit jeu de retouches successives devient vite énervant et de plus, il n'est pas possible d'obtenir avec précision une fourchette de déclenchement.
Il est vrai qu'avec un seul ampli opérationnel, la performance reste honnête mais souvent insuffisante.
Le montage proposé fait appel à 3 amplis et permet de régler indépendamment le seuil haut et le seuil bas avec assez de facilité.
A l'origine, le dispositif est destiné à assurer la charge de batteries sur des panneaux solaires mais il est facile d'envisager d'autres usages
Le schéma
On trouve un peu partout ce genre de montage ( y compris dans les revues Elektor) mais les schémas proposés ne peuvent fonctionner qu'avec une alimentation symétrique +12, -12Volts.
Autant dire que le champs d'application est réduit à des essais en laboratoire ou sur les bancs de l'ecole.
Nous ne sommes plus à l'école, il faut du positif ( et non les deux polarités ! )
Le principe est conservé mais nous allons créer une tension de référence moyenne en utilisant une simple zener de 6,2 Volt, valeur bien moyenne si on travaille sur du 12 Volt !
Cette tension de 6,2Volt est appliquée sur les trois amplis ce qui va assurer une stabilité à toute epreuve.
Comme on peut le voir, très peu de composants et rien de bien difficile à se procurer:

Pour les amplis, j'ai retenu le MC1458 car très facile à trouver.
Un 1458 encapsule deux amplis op ce qui nous conduira à utiliser deux boitiers ( dont un utilisé à moitié)
Les resistances sont toutes des quart de watt sauf celle de 100 ohm ( nous verrons pourquoi)
4 resistances de 10k ( marron, noir, orange)
1 resistance de 6,2 k ( bleu, rouge,rouge)
2 resistance de 1k (marron,noir, rouge)
1 resistance de 100ohms 5watt au moins ( voir texte plus bas) 2 potentiometres linéaires de 10k
1 diode zener 6,2V
2 diodes 1N4148
1 transistor NPN genre 2N2222 ou BC548 n'importe quel NPN assez costaud pour alimenter le relais fera l'affaire.
1 diode LED couleur au choix

Le MC1458
L'un des boitiers les plus répandus, vous en trouverez partout à moins d'un Euro
Chaque boitier contient deux ampli opérationnels
Nous devrons utiliser deux MC1458 pour notre montage mais le tracé des pistes n'en sera que plus aéré
La figure 2 represente le MC1458 vu de dessus, ne vous trompez pas de sens en le placant sur le circuit.

Le typon
Au prix de 3 strappes qu'il ne faudra pas oublier de cabler, le circuit est simple face
Vous devrez le remettre à l'echelle, guidez vous sur le pas des pattes des circuits intégrés.
Il est possible que les pistes vers les potentiomètres soient à retoucher en fonction des composants que vous allez trouver
Aprés avoir terminé mes montages, je me suis aperçu que des multitours auraient été plus judicieux mais je n'ai pas eu beaucoup de difficulté pour ajuster les seuils. La resistance de 100 ohms et la diode ont été rajoutées à la suite des essais, ces composants ne sont pas portés par le circuit.
Rien ne vous empêche de faire comme moi et d'ajouter une petite carte mais vous pouvez modifier le typon pour les embarquer sur le circuit.
Le relais a été monté couché sur la platine ,maintenu par un collier rilsan ,ses connexions sont réalisées en fils de cablage.
Il faudra raccorder la bobine ( le sens est indifferent)
Pour les contacts : C1 est le contact mobile 1, R1 le repos 1, T1 le travail 1, C2 le contact mobile 2 et T2 le travail 2

Le fonctionnement
Je vais décrire l'application à la charge de batteries par panneaux solaires mais cette description sera utile pour d'autres usages.
Bien qu'un réglage "in situ" soit possible, il est plus facile d'opérer avec une alimentation réglable en tension ( du moins entre 12 et 15 Volt)
Avec une alimentation réglable :
Relier l'alimentation à la place de la batterie ( pas du côté panneaux ! ) Mettre les deux potentiométres à leur valeur maximale ( par raopport à la ligne + ) Ajuster la tension d'alimentation au seuil de tolérance haut ( 14,1 Volt est bien) Manoeuvrer lentement le potentiomètre "maxi" pour obtenir le collage du relais ( le potentiométre "maxi" est celui relié à l'entrée + de l'ampli)
Faire baisser la rension d'alimentation au seuil bas recherché puis manoeuvrer le potentiométre "mini" pour faire tomber le relais
Faites ensuite varier la tension d'alimentation pour vérifier que les seuils sont bien reconnus et ajuster si necessaire
Sans alimentation :
Il est impératif de relier la batterie avant les panneaux sans quoi le relais se mettrait à vibrer.
Placer un voltmetre aux bornes de la batterie et ...attendre qu'elle atteigne le seuil haut pour régler le premier potentiométre.
Pour accelerer les choses, débranchez la resistance de 100 ohms, la batterie va lentement se décharger, le relais restant au travail.
Quand le seuil bas est atteint, regler le deuxieme potentiométre.
L'opération sans alimentation réglable est plus fastidieuse mais avec un peu de patience.
De toutes façons, vous ne ferez ce réglage qu'une fois pour toutes, autant y apporter du soin.
Comment ca marche ?
Au départ, la batterie n'est pas au mieux de sa forme, le comparateur ne réagit pas, le relais est au repos, le courant fourni par les panneaux assure la charge
Lorsque la batterie est chargée, sa tension atteint 14Volt et les dépasse, le circuit fait venir le relais au travail, il arrete la charge et renvoie le courant des panneau vers un deuxiéme circuit analogue qui chargera une deuxieme batterie. Naturellement, si vous ne disposez que d'une seule batterie, un seul montage sera suffisant, le courant fourni par les panneaux lorsque la batterie sera pleine sera purement perdu excepté les quelques 100mA de courant de maintien.
On peut remarquer que la premiére batterie chargée continue à alimenter le montage, les consommateurs sont le relais et la led, quelques 100mA qui vont être suffisant pour que la tension batterie commence à faiblir.
Evidemment, il n'est pas question de fixer un seuil bas trop bas sinon le cycle ne s'effectuerait pas et notre reserve d'energie serait amoindrie.
Personnellement, je me suis fixé un seuil bas à 12,8 Volts. Une batterie à 12,8 Volt peut être considérée comme pratiquement pleine.
Donc dés 12,8V, le montage va rétablir la charge ( et couper celle de la batterie N°2 ).
D'expérience, j'ai remarqué que le seuil bas était rapidement atteint ce qui provoquait des cycles très rapprochés de charges.
Pour éviter d'avoir un relais qui bat la mesure, j'ai ajouté la diode et la resistance de 100 ohms qui laissent passer un peu de courant de maintien.
Dans ces conditions, la tension de la batterie ne descend que très lentement et la charge de la deuxiéme unité se fait plus facilement.
Par précaution, j'ai utilisé une 100 ohms / 5 Watt, en fait la resistance ne chauffe absolument pas.
Le courant de maintien est limité par la resistance et par la FCEM de la batterie. La deuxiéme batterie étant plus avide, le courant qui traverse la resistance est minime
La diode n'est là que pour empêcher la premiére batterie de tenter de charger la deuxiéme.
Il est bien entendu possible de n'utiliser qu'un seul module ( et une seule batterie) Il serait ambitieux de vouloir ajouter un troisiéme étage ( 3 batteries) ; en effet, les cycles de charge reviendraient trop rapidement et il n'y a, au mieux que 8 heures par jour de production.
Et la nuit ?
Nos panneaux solaires ne vont pas recevoir leurs précieux photons 24 h sur 24 !
Que ce passe t il lorsque la production cesse ?
En suposant que les batteries ont été "remplies" en fin de journée, les deux leds seront allumées et les deux relais au travail
selon le relai utilisé, une centaine de mA qui seront consommés.
Si vous utilisez l'energie accumulée pour l'eclairage, c'est bien à ce moment que vous allez faire descendre la tension des batteries.
Le seuil bas sera rapidement atteint, bien qu'il reste une reserve considérable, mais le relais et la led seront coupés.
Restera la consommation du 1458 qui n'est que de quelques micro ampéres : négligeable !
Coup de pouce
Pour vous éviter de trop chercher, juste une idée de l'implantation des composants en transparence côté cuivre
Un tracé à main levé loin d'être élégant mais il fait si chaud...........

Le montage en plein travail

Une platine déja en place, le connecteur au dessus du relais ( fils blanc/rouge) relie la led montée sur panneau de contrôle. Les potentiométres ont été repérés pour regler les seuils haut et bas, des modéles multitours moins encombrants seraient préférables mais j'ai fait avec des fonds de tiroir !
La platine de courant de maintien n'est pas visible ( une diode + une resistance de 100 ohms )
Pour les puristes
L'examen du schéma peut vous confronter à quelques questions; en particulier le rôle de la resitance de 1000 ohms placée en entrée du dernier ampli.
J'avoue avoir determiné sa valeur de façon empirique ( entre 1000 et 2000 ohms) mais elle est indispensable.
Il faut garder à l'esprit que la tension de référence des 3 ampli est fixée à 6,2 Volts par la zener.
Or les amplis délivrent tous 12V lorsqu'ils sont débloqués. Dans ces conditions, sans la resistance en question, l'ampli final serait saturé trop vite et il deviendrait trés diffficile de fixer le seuil bas.
Un pont 100 k / 1K peut sembler surprenant mais il convient au gain des amplis du 1458.
Si vous utilisez un autre modéle d'ampli, il sera peut être necessaire de changer le rapport du pont diviseur en remplacant la 1000 ohms par une valeur supérieure
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