Mesure de la tension des batteries

Présentation

Ce tutoriel propose la réalisation d’un diviseur de tension, un circuit très (très) simple qui permet de lire la tension des batteries de votre robot pour savoir quand il faut les recharger.

Théorie (1ère année)

Schéma d’un diviseur de tension

Le diviseur de tension correspond au schéma ci-contre. Il est simplement constitué de deux résistances en série (identique dans notre cas). Vrack est la tension aux bornes du rack batteries (6 piles de 1.2v en série soit 7.2v théorique). Le courant (orange) parcourt une seule maille composé des deux résistances, on a donc:

I = Vrack / (R + R) = Vrack / 2R (1)

Et Vout est donc donné par:

Vout = 0 + Ur = 0 + R*I (2)

Ce qui donne finalement en remplaçant I de (2) par (1):

Vout = Vrack / 2

L’intérêt de ce circuit étant qu’aucun courant ne sort par Vout et donc n’entrera par le port analogique de votre PRismino ce qui l’endommagerai sérieusement. De plus, quelque soit la charge mise en parallèle sur les batteries, Vout restera identique. C’est donc un bon moyen pour contrôler la tension de votre rack de batterie directement dans votre programme.

Reste un dernier point: ce montage consomme le courant I = Vrack / 2R, il est donc important de prendre de grandes résistances afin de ne pas décharger trop vite vos batteries ou de griller les résistances avec un courant trop fort. Avec deux résistances de 10 kOhms on a un courant de 0.36 mA (milli-Ampères) ce qui est tout à fait négligeable par rapport aux moteurs (avec des piles de 2000mAh on peut donc alimenter le diviseur pendant plus de 5000h).

Matériel

  • 2x résistances min. 10 kOhms (1MOhm ça va aussi, avec fil et gaine thermique)

Réalisation (10mn)

Exemple de réalisation du diviseur de tension

Réalisez le schéma ci-dessus en prévoyant assez de longueur de fil pour relier d’un côté les pôles du rack batteries et de l’autre connecter Vout à un port analogique de votre PRismino. Protégez les soudures et les pattes des résistances des courts-circuits à l’aide de la gaine thero-rétractable. Une fois votre réalisation terminée, vous pouvez tester votre circuit à l’aide d’une source de tension (alimentation) et d’un volt-mètre (Vout = Vrack / 2).

Software

Il vous suffit de connecter Vout à une entrée analogique de votre PRismino et de lire la tension sur ce port avec la fonction analogRead(analogPort). Souvenez vous simplement que votre prismino est alimenté en 5v et que le convertisseur analogique-digital (ADC) est défini sur 10 bits. La valeur maximale retournée par analogRead est donc 2^10 = 1024 et correspond donc à 5v en entrée (= Vout = Vrack/2). De plus, pour mesurer une tension en général il faut utiliser la même référence (ne pas oublier de relier le 0v du rack et le GND du PRismino). N’hésitez pas à réfléchir quelques minutes sur ces notions importantes si elles ne vous sont pas familières, vous apprendrez beaucoup 😉

Au final un rapide calcul donne une valeur de 736 pour Vrack = 7.2v (batterie pleines) et à 613 on vous conseille de recharger vos piles (ça fait un Vout et un Vrack de combien ça?).

Bravo c’est finit! Votre programme peut maintenant vous prévenir lorsque les piles arrivent au bout.

Questions ou remarques à propos de ce tuto ou du diviseur de tension: lorenz.leimgruber@epfl.ch