Commande de batterie par Arduino et TP4056

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25/10/2017, 00h45
gaboflo

Commande de batterie par Arduino et TP4056

Bonsoir,

Dans le cadre d'un projet je dois faire fonctionner une voiture télécommandée électrique avec deux batteries :
L'une qui fait fonctionner normalement le moteur, servomoteur,etc..
L'autre qui se recharge par induction (système non développé ici)

L'idée est donc de pouvoir passer de l'une à l'autre en tant que source d'alimentation du moteur de la voiture :
Lorsque celle qui alimente le moteur est trop déchargée pour le faire, celle qui se rechargeait prend le relais et ainsi les rôles sont inversés (la première se recharge alors).

J'aimerai commander tout cela avec une Arduino, recharger les batteries avec un TP4056 par batterie (ou un autre composant si vous en connaissez) je sais que c'est faisable mais je vois pas à quoi le schéma électrique peut ressembler ni comment coder pour faire l'alternance entre les deux accus (d'ailleurs, quelle sorte d'accu prendre ?)

Si vous avez des idées je suis preneur !
Merci,
Florian.
27/10/2017, 16h14
raph_prog

Bonjour,

bon si je résumme to problèmme tu à des moteur "cc ?" et un (des) servo(s) (j'imagine que le(s) servo(s) sert(servent) à la direction) dans ta voiture, et tu souhaite avec deux accus (qui on toute les deux, une technologie différente ?) alimenter les moteur, et les contrôler (les accus comme les moteurs) par un arduino.

Mais pour pouvoir trouver la méthode la plus simple pour toi il faut quelque précision :

1- Quelle est l'intensité maximum que tu envoie au moteur en régime permanent et transitoire (intensité nominale et pic d'intensité) ?

2- Le type de batterie utilisé (Li-PO, Li-ion, Pb, SuperCap...) ?

3- La tension et la quantité d’énergie de tes batterie (tension en V, et Q d’énergie en mA.h ou A.h) ?

4- le type de pilotage de moteur (TOR, MLI/PWM, ANALOGIQUE...), ainsi que la présence de diodes de roue libre pour tes moteur cc

5- tension de ton arduino (5v ou 3.3v)

6- par quoi l'arduinoest alimenter (Batterie 1/2/ autre...)

Avec cela je devrai pouvoir t'aider
28/10/2017, 00h32
gaboflo

Citation:

moteur "cc ?" et un (des) servo(s) (j'imagine que le(s) servo(s) sert(servent) à la direction) dans ta voiture, et tu souhaite avec deux accus (qui on toute les deux, une technologie différente ?) alimenter les moteur, et les contrôler (les accus comme les moteurs) par un arduino.

Oui moteur CC avec servos pour la direction , deux accus Li On identiques.

Citation:

Mais pour pouvoir trouver la méthode la plus simple pour toi il faut quelque précision :

1- Quelle est l'intensité maximum que tu envoie au moteur en régime permanent et transitoire (intensité nominale et pic d'intensité) ?

Aucune idée

3- La tension et la quantité d’énergie de tes batterie (tension en V, et Q d’énergie en mA.h ou A.h) ?

3,7V 3Ah

4- le type de pilotage de moteur (TOR, MLI/PWM, ANALOGIQUE...), ainsi que la présence de diodes de roue libre pour tes moteur cc

Aucune idée mais bon but n'est pas de reprogrammer les commandes de direction

5- tension de ton arduino (5v ou 3.3v)

5V Clone UNO

6- par quoi l'arduinoest alimenter (Batterie 1/2/ autre...)

Pile 9V
28/10/2017, 12h04
f-leb

Bonjour,

Fais des recherches sur les alimentations de secours et le principe de commutation par diodes.

Il existe aussi des shields Arduino :fleche: Seeed Energy Shield
28/10/2017, 13h57
Vincent PETIT

3 pièce(s) jointe(s)

Sinon il y a la solution McGyver, ultra simpliste, rapide à mettre en oeuvre et pas cher.
C'est toujours pour ton TIPE ? Ou pour une CPGE ? Au quel cas à mon avis le but de ton projet c'est analyser les phénomènes physiques qui sont en jeux plutôt que l'aspect technique.

Schéma de principe : 1 Arduino avec 4 sorties numérique et 2 entrées ADC, 1 module 4 relais et 1 TP4056
Pièce jointe 323004

A l'aide du Arduino tu fermes les relais RY2 et RY3
Pièce jointe 323009

Voici comment se comporte les courants avec la combinaison de fermeture des relais ci dessus. Les flèches rouges représentent le courant de la batterie du haut qui se décharge dans le(s) moteur(s). Les flèches bleues représentent le courant de charge du module TP4056.
Pièce jointe 323010

Comme tu l'as compris avec cette combinaison de relais c'est toi qui guide les courants de charges et décharges. Il faudra faire attention à l'ordre dans le quel tu fermes les relais pour ne pas détériorer les accus. Avec les entrées ADC de l'Arduino tu peux surveiller les tensions des batteries et dès que tu vois que batterie 1 se décharge de trop alors tu ouvres les relais RY2 et RY3 pour fermer à la place RY1 et RY4 ce qui va tout inverser (la batterie du haut se charge tandis que celle du bas alimente les moteurs)

Tu vois le principe ?
Evidemment dans une solution pro j'aurai fait différemment mais là je trouve que c'est le plus simple et le moins coûteux.

Tu as même un mode baroud d'honneur :D en ouvrant RY1 et RY3 tu déconnectes le TP4056 et en fermant RY2 et RY4, les deux batteries se retrouvent en parallèle et donc la capacité/autonomie est doublée pour un dernier tour avec ta voiture
29/10/2017, 20h55
gaboflo

Merci Vincent pour cette solution simplement efficace !
J'ai plusieurs solutions qui s'offrent à moi je verrai laquelle est faisable !

Quelques précisions :
• le chargeur TP4056 n'est utilisable que pour une batterie donc le circuit proposé devra être modifié un peu..
• Quels relais me conseillez-vous ? Si j'ai bien compris juste le fait d'envoyer une tension va le fermer (tension variant selon le modèle sachant que l'arduino envoie en 0 ou 5 V)
• Pour récupérer l'information de charge de la batterie à tout instant (quelle est la tension à ses bornes et l'intensité du courant qui circule dans la branche la rechargeant) un pont diviseur de tension suffit ou vous avez d'autres méthodes à me proposer ?
Sachant que sur le TP4056 une diode s'allume lorsque l'accu est entièrement rechargé je pourrai bricoler pour détecter la fin de charge de la batterie mais pas d'infos pendant sa charge...
30/10/2017, 12h12
Vincent PETIT

Citation:

Envoyé par gaboflo

• le chargeur TP4056 n'est utilisable que pour une batterie donc le circuit proposé devra être modifié un peu..

Pourquoi ? Si tu regardes le schéma et avec la bonne combinaison des relais, le chargeur ne chargera qu'une seule batterie (j'entends par batterie, l'accu de 3.7V 3Ah cité plus haut, si tu as choisie cet accu j'imagine que c'est parce qu'il correspond au bon compromis consommation des moteurs vs autonomie souhaitée.)

Citation:

Envoyé par gaboflo

• Quels relais me conseillez-vous ? Si j'ai bien compris juste le fait d'envoyer une tension va le fermer (tension variant selon le modèle sachant que l'arduino envoie en 0 ou 5 V)

Ce genre de chinoiserie https://www.amazon.fr/dp/B00JGFF0QO/...vnetw=g&hvqmt=
Oui, en envoyant une tension sur la bonne broche de cette carte, le relai se ferme.

Citation:

Envoyé par gaboflo

• Pour récupérer l'information de charge de la batterie à tout instant (quelle est la tension à ses bornes et l'intensité du courant qui circule dans la branche la rechargeant) un pont diviseur de tension suffit ou vous avez d'autres méthodes à me proposer ?

La tension pendant une charge est de 4.2V donc si ton Arduino est alimenté en +5V, tu n'as pas besoin de pont diviseur. L'impédance d'entrée de ton convertisseur analogique numérique (le courant que cette entrée consomme si tu préfères) ne gênera pas la charge. Pour mesurer le courant de charge, c'est beaucoup plus emmerdant ! Déjà tu réglera au préalable le courant de charge pour être entre C/3 et C/10 donc entre 1A et 300mA via la résistance connectée à la broche 2 du TP4056 ensuite il te faudra probablement un capteur non intrusif pour mesurer ce courant, comme un capteur a effet Hall car si tu inserts un résistance de shunt pour mesurer la tension, image du courant qui circule, à ses bornes alors tu n'auras plus tes 4.2V au niveau de la batterie et ça ce n'est pas possible avec des batteries Li-Ion ou Li-Po.

Datasheet du TP4056 (très sommaire)
https://dlnmh9ip6v2uc.cloudfront.net...ing/TP4056.pdf

Citation:

Envoyé par gaboflo

Sachant que sur le TP4056 une diode s'allume lorsque l'accu est entièrement rechargé je pourrai bricoler pour détecter la fin de charge de la batterie mais pas d'infos pendant sa charge...

Oui tu peux lire l'état d'une broche du TP4056 et en effet, ce chargeur étant 100% autonome les informations pendant la charge reste à l'intérieur du composant. Tu peux juste mesurer la tension de la batterie pendant la charge (4.2V comme expliqué plus haut) ce qui t'indiquera que ça charge mais c'est tout.
31/10/2017, 12h47
gaboflo

Les TP4056 étant vendus par 5 je vais plutôt en mettre 1 par accu ça me coûte rien.

Merci pour ces réponses Vincent, je me demande, d'autres personnes m'avaient conseillé des Mosfet au lieu de relais pour diriger le courant. Quel est l'avantage/inconvénient des Mosfet par rapport aux relais (solution que je vais préférer je pense) ?
31/10/2017, 17h22
Vincent PETIT

1 pièce(s) jointe(s)
Citation:

Envoyé par gaboflo

Les TP4056 étant vendus par 5 je vais plutôt en mettre 1 par accu ça me coûte rien.

Ok, je comprends mieux.

Citation:

Envoyé par gaboflo

d'autres personnes m'avaient conseillé des Mosfet au lieu de relais pour diriger le courant. Quel est l'avantage/inconvénient des Mosfet par rapport aux relais (solution que je vais préférer je pense) ?

En effet il est possible de remplacer les relais par les MOSFET mais c'est nettement plus compliqué, je m'explique.

Voici a quoi peut ressembler un interrupteur MOSFET, tu as Q₁ qui est un transistor P-MOSFET, R1 et R2 qui forme un pont diviseur de tension et Q₂ qui lui est un transistor N-MOSFET "logique compatible", c'est à dire qu'il est conçu pour être piloté par des microcontrôleurs ou des portes logiques. Rappel : pour que Q1 soit fermée il faut un V_GS négatif d'une part et qu'il dépasse un certain niveau d'autre part. Pour Q2 c'est l'inverse, pour qu'il soit fermé il faut un V_GS positif, pour le niveau on ne s'en préoccupe pas puisqu'on aura choisi un transistor "logique compatible" (entendre par là +3.3V ou +5V)
Pièce jointe 323781

Hypothèse pour l'explication ci dessous :arrow: le TP4056 délivre une tension de 4.2V

En position Q₁ ouvert ça fonctionne comme ceci
- Tu envois 0V sur la grille de Q₂, il est donc ouvert autrement dit c'est comme ci tu prends une gomme et que tu l'effaces du schéma.
- R₂ a une patte en l'air, donc elle ne sert plus à rien, idem on gomme.
- Il ne reste plus que R₁ de raccordée à la grille de Q₁ qui rappelons le, ne consomme qu'un courant infiniment faible. Pas de courant qui passe dans R1 = pas de chute de tension donc la tension d'un côté de R₁ et la même que de l'autre côté. Il y a donc 4.2V sur la grille de Q₁
- Le transistor est donc ouvert car V_GS = 0V (on devrait dire V_G = 4.2V et V_S = 4.2V donc V_G - V_S qu'on appelle V_GS = 0V)
En position Q₁ fermé ça fonctionne comme ceci
- Tu envois 5V sur la grille de Q₂, il est donc fermé autrement dit c'est comme ci tu prends une gomme et que tu le remplaces par un fil.
- La broche inférieure de R₂ sur le schéma est directement reliée au 0V au travers du fil que tu as dessiné juste au dessus.
- La grille de Q₁ se retrouve connectée sur le pont diviseur que forme R₁ et R₂. Si on pend pour exemple R₁ = 10kΩ et R₂ = 100Ω alors la tension sur la grille de Q₁ est égale à 100/(100+10 000) * 4.2V soit 0.04V.
- Le transistor est donc fermé car V_GS = -4.16V (on devrait dire V_G = 0.04V et V_S = 4.2V donc V_G - V_S qu'on appelle V_GS = -4.16V)
Voici les points bloquants avec la solution MOSFET.
- Est ce que le module TP4056 délivre constamment 4.2V ?
- En fin de charge qu'elle est la tension et surtout qu'elle est l'impact sur les calculs si celle ci varie trop bas ? Est ce que la tension V_GS peut encore être assez significativement négative pour fermer le transistor ?
- Se pose la question du choix du transistor car il faut que son R_DSon soit très petit pour ne pas voir apparaitre une chute de tension aux bornes du transistor lorsqu'il est fermé sinon on a plus les 4.2V de tension de charge.

C'est donc peut être possible, je dis peut être car tous les calculs vont se faire en fonction de la tension que délivre le TP4056 (en charge, en fin de charge, hors charge). Pour peu que le TP4056 ne délivre pas de tension (ou un tension trop faible) alors il t'est impossible de fermer le transistor car le V_GS ne sera pas suffisamment négatif. Généralement ce type de structure se comporte très bien lorsqu'on fait un interrupteur avec d'un côté une tension connue comme une batterie.
01/11/2017, 22h55
gaboflo

Merci beaucoup d'avoir pris le temps d'expliquer le fonctionnement du mosfet et de ses inconvénients.
Je conserve le relai dans mes schémas.

Je dois à présent trouver le temps d'effectuer les manips et je reviens ici en parler.