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Contrôler la charge d'une pile est simple et, bien souvent, une simple lampe de poche suffit pour cette opération. Cependant si on désire en savoir un peu plus, par exemple si la pile peut encore convenir à un type d'utilisation plutôt qu'à un autre, les choses se compliquent. Notre montage permettra d'effectuer rapidement ce test.Pour connaître l'état d'une pile, il ne suffit pas de contrôler sa tension à vide ou sur une simple ampoule. Le mieux est de mesurer “l'effondrement” de sa tension en fonction du courant demandé. C'est ce que fera notre montage en demandant à la pile de débiter un courant de plus en plus important à travers un jeu de résistance, et en mesurant simultanément la tension fournie. Notre réalisation devra donc comporter deux parties. La première aura pour but de consommer un courant dont la valeur pourra être fixée par l'ordinateur, la seconde faisant office de voltmètre qui fera parvenir ses mesures à l'ordinateur. Cet échange de données s'effectuera, comme toujours, par l'intermédiaire de notre interface principale. Etudions donc rapidement le principe de fonctionnement de ces deux sous-ensembles. Pour le premier, nous commanderons ou non la mise en parallèle de quatre résistances. Cette commutation sera effectuée par l'intermédiaire de transistors dont les bases seront contrôlées par les quatre premiers bits de l'octet de sortie de l'interface principale. Notons que la valeur des résistances a été choisie pour que l'accroissement de courant demandé à la pile soit à peu près constant entre chaque point de mesure. Nous disposerons donc de 15 valeurs différentes de courant, plus une position “courant nul”. Ce nombre de points de mesures nous semble suffisant, cependant vous pourrez câbler d'autres résistances et transistors sur les bits restés libres de notre interface pour obtenir une échelle plus fine. Seule contrainte : un facteur 2 devra être respecté entre la valeur de chaque nouvelle résistance et celle la précédant ou la suivant. Pour augmenter le courant maximum que devra débiter la pile, on ajoutera des résistances vers les faibles valeurs en utilisant B4 , B5 , B6 , etc. Si, au contraire, on souhaite diminuer l'écart de courant entre chaque point de mesure, il faudra ajouter des résistances vers les fortes valeurs et l'ensemble des bits devra être décalé d'autant. Par exemple, si on ajoute une seule résistance, sur notre schéma B0 deviendra B1, B1 sera B2, etc. Le sous-ensemble voltmètre sera réalisé autour d'un convertisseur analogique numérique ADC 0804, composant qui nous est maintenant familier. Il sera entouré des composants habituels, indispensables à son fonctionnement : une résistance et un condensateur lui fournissant sa fréquence “d'horloge", indispensable à l'échantillonnage de la tension analogique présentée sur son entrée. Ses sorties seront donc directement reliées aux huit bits d'entrée de notre interface principale et la tension de la pile sera en permanence appliquée sur son entrée analogique. Il nous permettra donc de mesurer une tension comprise entre 0 et 5 volts avec une précision de 0,02 volt ; précision largement suffisante pour notre application. Notons qu'il n'est pas possible de lui faire mesurer directement des tensions supérieures à 5 volts. C'est pour cette raison que nous avons équipé notre montage d'un interrupteur permettant de contrôler des piles 9 volts en divisant, à l'aide de deux résistances, leur tension par deux, avant de l'appliquer au convertisseur. Le programme que nous vous proposons pour utiliser ce montage est très simple ; il effectuera automatiquement le test à condition de lui préciser la durée pendant laquelle devra s'effectuer chaque mesure. Sur une pile neuve, si celle-ci est trop courte, on risque fort de ne rien voir. Par contre, une pile déjà usagée risque d'être complètement déchargée si elle est trop élevée. Les résultats seront fournis simultanément sur un graphique grossier et sur un tableau. Notons ici que nous nous contentons de faire débiter la pile dans des résistances. Nous n'effectuons donc pas directement de mesure du courant débité. Afin de le déterminer, le programme aura donc pour mission de le calculer pour chaque point de mesure en appliquant la loi d'Ohm. En effet il connaît à tout instant la valeur de la résistance où débite la pile avec les instructions DATA, et la valeur de la tension recueillie sur la pile, et donc aux bornes de la résistance, grâce aux données fournies par le convertisseur ADC 0804. Une simple division permettra donc d'obtenir la valeur du courant. Bien entendu, il sera possible de modifier à votre guise ce programme et cela sera indispensable si vous modifiez, par exemple, le nombre de points de mesures. Utilisation: après avoir terminé le câblage et tapé le programme, RUN sera demandé. La durée de chaque mesure sera alors précisée ainsi que la tension que devrait normalement fournir la pile. Il ne faudra pas oublier de placer le sélecteur de tension sur la bonne position (4,5 volts ou 9 volts), puis la pile sera connectée et, enfin, une touche tapée. Le test se déroulera alors automatiquement et vous pourrez constater la chute de tension en fonction du courant demandé.
Henri-Pierre PENEL , Science&Vie n°845
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