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CP0170 Testeur de piles 1.5V à bar-graph auto-alimenté

Regarder la vidéo de présentation de CP0170

Description

CP0170 est un petit testeur simple permettant de vérifier trés rapidement l'état des piles 1.5V.
Le montage s'allimente avec la pile testée.
C'est un montage idéal pour les débutants.

Il se base sur des afficheurs spéciaux que je vous ai montré dans un de mes QDN.
Il affiche l'état de la pile par l'allumage progressif de 5 segments verts.

Principe de mesure

Les 5 segments s'allument pour des tensions de 1.1V à 1.5V soit 100mV par segment.

Si on veut que le testeur fonctionne pour des tensions de 1V et vu que les LED nécessitent au moins 1.8V pour s'allummer correctement, il faut obligatoirement une source de tension plus élevée.
Comme ici on ne veut pas utiliser d'alimentation externe, il n'y a pas d'autre choix que d'élever la tension avec un convertisseur DC/DC
La solution la plus simple est de se baser sur un circuit "Joule Thief", voleur de Joules en français basé sur des oscillateurs bloqués.
Cliquez ici pour plus d'info sur ce circuit

Ces circuits fonctionnent à partir de 0.7V ce qui les rend trés adaptés ici.
Le rendement est déplorable et ce circuit émet beaucoup de parasites HF mais ce n'est pas vraiment gênant ici.

La tension de sortie et le courant consommé dépendent fortement de la tension d'éntrée.
Ici c'est réglé pour 4V pour une tension de 1V et ça monte à environ 7V pour 1.5V

Pour le pilotage de segments, il faut donc une électronique insensible à ces varitaion de tension.
Mon choix c'est porté sur le CI de légende LM3914, qui est prévu pour piloter 10 leds mais rien n'empêche de ne brancher que les 5 dernières.
Cliquez ici pour son datasheet

J'ai calculé les composants pour obtenir l'étendue et la résolution attendue (formules dans le datasheet).
J'ai utilisé un diode Schottcky Bat85 entre Lo et la masse pour que la mesure ne commence pas à zéro et obtenir environs 100mV pour les 5 derniers segments.

Sur une pile à 1.5V, un courant d'environ 120mA est consommé afin de ne pas mesurer la pile à vide.

Avec une pile neuve, tous les segments verts s'illuminent.
Avec une pile en fin de vie, moins de segments verts s'illuminent.
Sur une pile vraiment en fin de vie, seule le bord rouge s'illumine faiblement.
Si elle est vraiment morte, on ne voit bien sûr rien :)

J'ai prévu une protection contre les inversions de polartité par une diode Schottcky de puissance
Si on branche le testeur à l'envers, un fort courant est débité mais le testeur est protégé.
Pour les courants potentiellement > à 500mA un fusible empêche les catastrophes :)

Schéma

Le schéma au format SPLAN 8.0 (Abacom)

Mise au point

Avant tout régler le convertissueur de tension:

Connecter un voltmétre entre la masse et V+ (Ne pas tester à vide, le LM3914 et l'afficheur doivent être présent)
Appliquer une tension de 1V à l'entrée Bat
Régler RV1 pour avoir 4V sur V+

Si l'oscillateur ne démarre pas, inverser un des bobinage de L2.
Si ça ne démarre pas augmenter le nombre de spire de l'enroulement de base.

ATTENTION : ces oscillateur ne démarre pas toujurs si la tension d'entrée est monté progressivement de zéro, brancher direct sur 1V.

le courant consommé en entrée doit être <150mA

Si vous avez un oscilloscope, voici les signaux attendus, en jaune collecteur de T1 et en rouge la base.
La fréquence dépend de L2 et de la tension de la pile et n'est pas critique, dans mon cas c'est 59kHz à 1.0V

Ensuite

Régler la tension d'entrée BAT à 1.5V
Tourner RV2 pour que tout les segments s'allument

ATTENTION si RV2 est trop faible l'affichage peut être incohérent.

Voilà, CP0170 est prêt à l'emploi !

Composants

--------------------------------------Certains composants sont optionels :

F1 : ce fusible n'est là que si une piles branchée à l'envers débite un courant potentiellment dangereux, si on est sûr de soit on peut l'ommettre
D1: Cette diode de puissance (qui doit être une Schottcky à faible seuil) n'est là que pour protéger le testeur de pile testé à l'envers,
En fait rien n'indique qu'une pile à l'envers crame le testeur, ces composants sont là par sécurité, à vous de voir si vous tentez le pari de ne pas les mettre.

L1,L3 et Fi1 ne servent qu'a limiter les parasites RF, ils ne sont pas indispensables au fonctionnement
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L2 Difficile à trouver avec les 2 bobinages mais facile à faire, la valeur n'est pas critique
On peut prendre cette bobine de 68µH et enrouler 15 à 25 spires de fil fins émaillé pour faire l'enroulement de base.
Le sens de l'enroulement est crtitique, en inverser un si l'oscillateur ne fonctionne pas.

D1 : Prendre une diode de puissance Schottcky à faible seuil . On trouve facilement des MBR1045 Ici par exemple
D2 : Prendre une diode rapide. On trouve facilement des 1N5819 Ici par exemple

T1: N'importe quel transistor NPN de puissance moyenne peut convenir, 2N2219, BD139, BD137 etc...

On trouve trés facilement des LM3914 Ici par exemple

Lien sur l'afficheur

Lien sur la diode Bat85
La plupart des diodes Schottcky à faible seuil peuvent convenir (Ne pas prendre de diode standard comme la 1N4148 ou 1N4007)

L3 : Perle de ferritte
L1 : Self choc VK200
Fi1: Filtre LC

RV1 et RV2: Ajustables, 1 ou 10 tours

Les résistances et capas ne sont pas critiques, rien n'interdit d'utiliser des CMS ou de 1/8W.

Fabrication

J'ai choisi un petit boitier en plastique.
J'ai mis 2 chutes de PCB FR4 pour faire une machoire pour tester les piles.
J'ai soudé un ressort et étamé le cuivre.

( Mon ressort est un peu fort et le PCB se tord un peu avec les piles mais ça le fait bien quand même :) )

J'ai mis un petity passe-fil en caoutchouc pour relier les bornes au PCB

L'afficheur est monté sur 2 supports pour affleurer la face avant.
Je trace la "Fenêtre" à découper.

Avoir une fraiseuse avec DRO aide bien, mais avec du soin, ça se fait à la main.

J'ai choisi comme à mon habitude de monter ce testeur sur de la protoboard.
Certains composants sont montés sur support, ce qui permet de ne pas les chauffer et/ou les changer facilement au besoin.
Rien n'empêche bien sûr de router un PCB.

On note les bornes de tests pour le réglages de V+

Les pastilles carrées aident bien les connections

Et voilà le travail, c'est propre :)

Inside%20done.jpg

Reste les autocollants de rigeur et CP0170 est terminé !

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