Alternostat secteur "numérique"

Nous avons fabriqué un alternostat secteur : un transformateur variable pour délivrer une tension de 0 à 254V (par pas de 2V) AC 50 Hz pour tester et mettre au point des montages secteur 230V (ou 115V).

Le principe est de rebobiner un ou plusieurs transformateur(s) pour délivrer du 128V, 64V, 32V, 16V, 8V, 4V, 2V reliés par des relais pour générer (avec l'aide d'un microprocesseur) toutes les tensions entre 0V et 254V au pas de 2V.

Nous avons déjà un petit alternostat avec un gros bouton rotatif mais il n'est pas très pratique et pas très puissant (nous allons d'ailleurs  l'améliorer à la fin de cette page) :

Pour réaliser cet alternostat, il faut commencer par récupérer un transformateur secteur suffisamment puissant (au moins 200VA, si possible 500VA) avec à peu près n'importe quelle(s) tension(s) de sortie.

Nous recommandons de ne pas commencer la réalisation avant d'avoir mis la main sur le transformateur adéquat...

Et même avant d'avoir démonté et remonté ledit transfo... (bobiner ou débobiner des transfo peut être chronophage). La réalisation du transfo est évidemment, ici, l'essentiel du projet.

Il faut débobiner le secondaire pour le refaire. (En général, dans les transformateurs, le primaire est bobiné en premier et ensuite le(s) secondaire(s).

Pour refaire le secondaire, les transfos classiques avec des tôles empilées en E et en I ne sont pas très pratiques : il faut déposer entièrement les tôles, bobiner (sans se tromper) et tout remonter. Avec un transfo torique c'est un peu plus facile. Mais l'idéal est de récupérer un transfo secteur suffisamment puissant en double C comme celui ci-dessous. On fait sauter les cerclages, on débobine, rebobine, on peut tester en remettant toutes les parties magnétiques et les 4 colliers définitivement ou provisoirement (pour la mesure des tensions des secondaires) avec quatre grands colliers de serrage à vis type plomberie (démontable).

Nota : pour faciliter le bobinage du transfo en double C, nous avons rajouté 2 joues en époxy collées au support isolant, avant de bobiner les secondaires. Pour éviter que le fil "déborde" sur le côté.

Attention d'utiliser un fil de section adéquat pour le secondaire : (on peut employer la même section de fil pour tous les secondaires)

• Trop gros : il n'y a même pas la place de bobiner le secondaire 128V

• Un peu trop gros : on ne pourra pas bobiner tous les secondaires mais on pourra réaliser les autres avec un 2e transfo moins puissant (c'est ce que nous avons fait)

• Trop petit (c'est moins grave) on augmentera l'impédance de sortie et le transfo sera sous-utilisé. (on pourra augmenter la section du fil pour bobiner les secondaires de faible tension qui sont bobinés en dernier : surtout utile pour tester des montages basse tension AC 50Hz)

Rappelons que le nombre de spires que l'on peut rentrer dans le transfo diminue avec le carré du diamètre...

Réalisation : nous avons récupéré un transfo en double C 220->2x24V environ 500VA qui pèse un peu plus de 5kg : transfo d'origine non modifié :

Le transfo démonté (le primaire 230V a été repéré) :

Attention : dans certains transfos en double C, les C sont appairés, il convient de les repérer (marque au feutre, peinture...) avant de les démonter.

Le secondaire débobiné (l'imprégnation à vide du transfo ne facilite pas la tâche) :

Nous avons récupéré d'autres anciens transfos ou autotransformateurs 300VA et 500VA en E et en I pour récupérer le fil émaillé. C'est du travail ! L'idéal c'est évidemment d'avoir le fil émaillé de la bonne section en bobine.

Il faut passer un fil dans le transfo en double C pour faire une spire (fil jaune sur la photo), le relier au 230V (fil marron) (vérifier la tension) et mesurer précisément la tension aux bornes de la spire (à vide) dans notre cas, le transfo fournit 0.37V/spire.

Il faut donc démonter le transfo en double C, décercler, ôter les pièces magnétiques, débobiner le secondaire. Puis il faut récupérer du fil émaillé d'une section comparable à celle du primaire du transfo en double C.

Il faut rebobiner les secondaires en commençant par la tension la plus élevée (128V à vide) et en comptant soigneusement le nombre de spires (il faut mesurer la tension en remontant provisoirement les double C avant de couper le fil) :

• 128V soit 128/0.37=346 spires (l'idéal serait de trouver un nombre de spires divisible par 4, 8 ou même 16...)

• 64V soit 64/0.37=173 spires

• 32V soit 32/0.37=86 spires

• 16V soit 16/0.37=43 spires

• 8V soit 8/0.37=22 spires

• 4V soit 4/0.37=11 spires

• 2V soit 2/0.37=5 spires

Faute de place dans notre transfo en double C, il ne fournit que le 128V et le 64V. Les autres tensions : 32V, 16V, 8V, 4V et 2V sont fournies par un 2e transfo en E et I démonté, débobiné et rebobiné.

Toutes les sorties doivent être isolées les unes des autres.

Nota : s'il il n'y pas assez de place pour finir de bobiner le transfo, on peut ajouter un 2e transfo beaucoup moins puissant pour fournir, par exemple, les 16V, 8V, 4V et 2V.

Nota : s'il y a assez de place dans le transfo, on peut augmenter la section des fils pour les petites tensions. (en utilisant le fil d'origine du secondaire du transfo...)

Nota : le fait d'utiliser un vrai transformateur au lieu d'un classique alternostat utilisé en autotransformateur à l'avantage de procurer une isolation et l'inconvénient de fournir une impédance plus élevée pour les tensions proches de 230V (où l'impédance de sortie de l'alternostat classique est quasiment nulle).

Le transfo 128V & 64V rebobiné sans les colliers de cerclage :

Comme nous n'avons réussi à câbler que le 128V et le 64V dans le transfo en double C. Nous avons partiellement débobiné, puis rebobiné un transfo en E et I 230->2x28.6V + 2x28.6V pour obtenir le 32V, 16V, 8V, 4V et 2V :

Calcul : le transfo  fournissait au départ 2x28.6V + 2x28.6V

Le transfo fournit 0.561V/spire 

(L'idéal serait un transfo qui fournisse exactement 0.5V/spire : 256 spires puis 128, 64, 32,16, 8, 4)

• Nous avons entièrement débobiné le 2X28.6V extérieur et récupéré le fil

• Nous souhaitons 32-28.6=3.4V soit 6 spires en moins

• Nous avons rebobiné 29 spires pour obtenir de 16V

• 14 spires pour le 8V

• 7 spires pour le 4V

• 4 spires pour le 2V

Rappelons que toutes les sorties sont isolées entre elles pour pouvoir les commuter avec les relais.

Nota : on peut éventuellement, une fois les transfos remontés et mesurés sur du 230VAC, rajouter une ou deux spires pour corriger un enroulement.

Maintenant que les transfos sont (enfin) prêts avec les tensions à peu près correctes, on peut s'attaquer au boitier et au montage. Avec les 2 transfos, on sera presque à 10 kg ! On envoie du lourd :-)

Les sorties des transformateurs sont reliées à chacun des contacts NO NC des 7 relais d'une carte à 8 relais 10A 5V (pas 12V ni 24V !) commandée par un Arduino Nano. (Voir schéma plus bas). Chaque sortie COM de ces 7 relais est reliée par un fil à l'entrée NC du relais de tension plus élevée : quand tous les relais sont activés, les secondaires sont tous connectés en série et leurs tensions s'additionnent.

La carte à relais est fixée (platine en plexi + 4 vis M3) sur la platine isolante du dessus du transfo.

L'Arduino est fixé (mastic silicone) sur les relais de la platine : ainsi l'essentiel du câblage est réalisé avec des fils assez courts...

Le relais restant est relié au primaire du (des) transfo(s) qui est activé par l'Arduino sauf pour 0V. Cette disposition a plusieurs avantages :

• Quand on démarre l'alternostat : il est en position 0V : les transfos sont alimentés mais, au bout de 10mn, l'Arduino coupe les primaires et la seule consommation est celle de la petite alimentation 5V qui alimente l'Arduino et les 8 relais. (économie d'énergie sachant qu'au labo, l'alternostat peut rester longtemps alimenté sans être utilisé)

• Démarrer en 0V est une sécurité : (on oublie souvent de remettre le gros bouton des alternostats mécanique à 0 avant de les remettre sous tension)

• l'interrupteur de marche, en face avant, alimente seulement cette petite alimentation.

L'alimentation est un adaptateur 5V USB de récupération (chargeur de téléphone...) qui doit fournir de quoi alimenter les 8 relais (et les 10mA de L'Arduino). Chaque relais a une bobine de 65 ohms soit 77 mA par relais soit 0.61A : il faut une alimentation 5V capable de fournir ~1A. (le nôtre fournit 1500mA).

• 1 Interrupteur rond rouge à bascule pour commander le 230V à l'alimentation 5V.

• 3 interrupteurs poussoirs :

  • 1 interrupteur poussoir noir : mise en veille (sinon, veille automatique au bout de 10 mn si Vout=0V)

  • 1 interrupteur poussoir rouge : 0V (arrêt urgence)

  • 1 interrupteur poussoir vert : 230V

  • 1 encodeur rotatif muni d'un bouton. (on trouve des encodeurs beaucoup moins chers (et beaucoup moins pratiques) que celui-là.

On pourrait, évidemment, rajouter un 4e bouton poussoir préréglé, par exemple, à 115V ou n'importe quelle autre tension... ou programmer une tension si l'Arduino est munie d'une EPROM. Par exemple : appui long : on enregistre la tension actuelle. Appui court on fournit la tension en mémoire...

Le variateur est aussi muni d'un afficheur numérique voltmètre/ampèremètre.

Attention : de nombreux modules voltmètre/ampèremètre sont alimentés par la tension mesurée et n'affichent plus rien en dessous de ~50V. C'est le cas de celui que nous utilisons qui est alimenté par un gros condensateur rouge relié à l'entrée tension. 

Solution : On dessoude la broche du condensateur du module côté alimentation (celle du haut sur la photo). On réunit :

• La broche du connecteur rouge (fil rouge) (correspondant à la broche dessoudée du condensateur) reliée à la sortie alternostat côté 128V

• La broche du condensateur dessoudé est à relier (fil jaune) à l'autre fil 128V du transfo (sans passer par les relais)

• L'autre broche du connecteur rouge est reliée (fil noir) à la sortie alternostat côté 2V

Ainsi, les 2 broches du module sont bien reliées à la sortie de l'alternostat mais le condensateur qui fournit l'énergie au module est alimenté par le 128V du transfo en double C quelle que soit la tension de sortie.

Inconvénient : quand les primaire des transfos sont éteints (alternostat en veille), le module est éteint : (mais notre interrupteur de marche à bascule est équipé d'un voyant rouge.

Évidemment, le fil de sortie de l'alternostat doit traverser le capteur de courant.

En face avant :

• 1 interrupteur à bascule avec voyant rouge "marche"

• 1 interrupteur poussoir noir : mise en veille (sinon, veille automatique au bout de 10 mn si Vout=0V)

• 1 interrupteur poussoir rouge : 0V (arrêt urgence)

• 1 interrupteur poussoir vert : 230V

• 1 roue encodeur

• 1 module voltmètre/ampèremètre AC (éteint en veille)

En face arrière :

• 1 embase secteur avec son porte-fusible

• 1 porte-fusible sortie

• 2 prises secteur sortie. (En général, une sortie de notre alternostat est reliée à une petite rallonge pour relier son autre extrémité à l'appareil à tester. Souvent, en bout de rallonge nous intercalons un appareil à mesurer tension, courant, puissance, énergie consommée...)

Nota : Nous n'avons pas prévu la sortie en face avant sur des fiches bananes...

A l'intérieur de gauche à droite :

• L'alimentation 5V

• Le transfo en double C 128V, 64V avec, dessus une platine en plexi à 4 vis qui reçoit la carte relais

• La carte à relais, la carte Arduino Nano

• Le tore de mesure de courant du voltmètre/ampèremètre de face avant (traversé par le fil de sortie du bornier)

• Le transfo EI 32V, 16V, 8V, 4V, 2V

Les commandes des 8 relais sont reliées aux 8 sorties D2...D9 d'un Arduino Nano qui est relié aussi à :

• Poussoir veille (D10)

• Poussoir 0V (D11)

• Poussoir 230V (D12)

• Roue codeuse (D13 & A0)

Programme Arduino : 

Pour que le programme soit réactif et pour éviter de trop commuter les relais, en particulier le relais R2V :

Le programme, après initialisation, tourne dans une boucle loop :

• Lecture de PV : si actif, VOUT à 0, on désactive le relais des primaires

• Lecture de P0 : si actif, on met le compteur c2 à 0, on désactive tous les relais sauf le relais des primaires et on met la variable VOUT à 0 ("arrêt d'urgence"), si le relais primaire est désactivé, on l'active (sortie de veille)

• Lecture de P230 : si actif on met la variable VOUT à 230

• Lecture de la roue codeuse

  • Si impulsions positive, on incrémente VOUT, si VOUT>254, VOUT=254

  • Si impulsion négative, on décrémente VOUT, si VOUT<0, VOUT=0

• on incrémente le compteur c de 1: 

  • si c==100 on active ou non (modulo 2) le relais R2V d'après VOUT

  • si c==200 on active ou non (modulo 4) le relais R4V d'après VOUT

  • si c==300 on active ou non (modulo 8) le relais R8V d'après VOUT

  • si c==400 on active ou non (modulo 16) le relais R16V d'après VOUT

  • si c==500 on active ou non (modulo 32) le relais R32V d'après VOUT

  • si c==600 on active ou non (modulo 64) le relais R64V d'après VOUT

  • si c==700 on active ou non (modulo 128) le relais R128V d'après VOUT

Nota : le fait de commencer par les bits de poids faibles permet d'éviter des surtensions passagères en passant par exemple de 01111 à 10000. Le programme attend quelques ms entre chaque relais pour commuter et éviter les aléas. 

• Si c=10000 on remet c à 0 et on incrémente un 2e compteur c2

• Attente par exemple de 20us

• Si c2==2000 (10mn), on arrête de l'incrémenter et on désactive le relais Rp ce qui coupe le primaire, met VOUT=0, éteint le voltmètre/ampèremètre : l'alternostat passe en veille et est réveillé par n'importe quelle touche ou la roue codeuse... si C2<2000 on active le relais Rp du primaire (il ne reste plus que le voyant rouge de l'interrupteur marche)

• Fin de la boucle

Ce programme permet de scruter en permanence et rapidement les poussoirs et surtout la roue codeuse pour incrémenter ou décrémenter le compteur VOUT. Mais les relais ne sont réglés, par exemple que 2 ou 3 fois par seconde. (à ajuster).

Par exemple, si on fait rapidement tourner la roue codeuse de 25 impulsions vers la droite, environ 0.3s plus tard les relais s'activent rapidement les uns après les autres R2V puis R4V... pour la tension correspondante en commençant par 2V... puis 64V. (on passe par exemple "rapidement" de 20V à 70V)

Nota : si les tensions des transfos ne sont pas assez précises, la progression ne sera plus monotone. Il faut essayer, surtout pour les tensions élevées, de bien respecter les tensions des secondaires. (nombre de spires multiples de 2)

Nota : à la mise sous tension, VOUT=0 (c'est une sécurité) (contrairement à un alternostat classique)

Nota : en fait ce truc est un gros DAC 7 bits... (Digital to Analog Converter : Convertisseur Numérique vers Analogique)

Fonctionnement :

• A la mise sous tension, l'Arduino laisse tous les relais à 0 (sauf le relais Rp des primaires qui est activé) : la tension de sortie de l'alternostat est donc de 0V. Le module voltmètre/ampèremètre est allumé. Les transfos sont à vide et consomment environ 5W.

• En faisant tourner l'encodeur (sens horloge) les 7 autres relais s'activent pour augmenter la tension de sortie par pas de 2V. (200V par tour)

• On peut aussi appuyer sur le bouton poussoir vert 230V pour passer directement à la tension nominale

• L'encodeur permet d'augmenter ou de diminuer la tension par pas de 2V jusqu'à 254V (en activant les relais)

• Le poussoir 0 (rouge) remet tous les relais à 0 sauf le relais primaire qui est activé, et la tension de sortie à 0V (et permet de sortir l'alternostat de veille)

• Au bout de 10mn, le relais Rp est désactivé et le module voltmètre/ampèremètre s'éteint : l'alternostat passe en veille. La seule consommation : les 10mA de l'Arduino fournit par le chargeur 5V 1A quasiment à vide. P0, P230 ou la roue codeuse le réveille pour 10mn. Au réveil la tension de sortie est de 0V

• On peut aussi forcer la veille avec le poussoir veille (noir)

Remarque : à l'atelier, un interrupteur général permet d'éteindre tous les appareils. On peut donc laisser l'alternostat avec l'interrupteur en position marche : en veille, tension de sortie à 0V, la consommation de l'alternostat est de l'ordre de 100mW : négligeable.

Pour information, la consommation à vide du transfo double C seul est de 3 W, celle du transfo EI est de 10W. L'alternostat à 0V consomme donc 13W à vide .

Nota : la mesure de la consommation à vide d'un transfo en double C permet de s'assurer facilement que le cerclage est correct. De toute façon, s'il ne l'est pas, même à vide, le transfo fait beaucoup de bruit...

En théorie, on pourrait rajouter un tout petit transformateur 230V-> par exemple, 24V, un pont redresseur, un condensateur de filtrage et 2 résistances d'atténuation pour fournir du 4V quand il y a 230V en entrée (ou le relier à la sortie de l'alternostat ?). Relier ce 4V à une entrée analogique de l'Arduino pour compenser et réguler la tension de sortie en cas de variation de la tension secteur. Ce n'est pas prévu ici.

Ici le voltmètre, en affichant la tension de sortie permet à l'utilisateur de corriger manuellement, avec la roue codeuse, la tension de sortie à exactement 230 même si la tension secteur est un peu plus élevée ou un peu plus faible...

Nous avons fabriqué un coffret en CTP (contreplaqué) peint en blanc avec des cotés en tôle aluminium (de récupération). Malgré le poids de l'engin (9.4kg), nous n'avons pas prévu de poignée sur le dessus pour pouvoir poser d'autres appareils sur l'alternostat... Il n'y a jamais assez de place pour les instruments... (c'est pour ça que le coffret est le moins large possible).

On peut, évidemment construire plus léger mais l'alternostat sera moins puissant...

Bon, avec un poids pareil, l'alternostat ne reculera pas quand on appuiera sur les bouton poussoirs ou l'interrupteur de marche :-)

Le coffret fait l=115 x p=296 (coffret seul) x h=200mm 9.4kg.

Vue arrière du coffret en cours de construction, et le capot aluminium (récupéré d'un châssis de TV découpé et plié).

Il manque la plaque à relais, l'Arduino tous les équipements de face avant, les prises et le porte-fusible arrière....

Vue avant avec le capot aluminium monté, l'interrupteur de marche avec voyant rouge, les boutons poussoir (deux avec des couleurs provisoires) et les trous pour l'afficheur et l'encodeur et un boitier équipé du même encodeur à côté.

Nota : le CTP est isolant :  il faut prévoir une mise à la masse des deux transfos et du capot aluminium et, évidemment, des prises secteur de sortie.

Nota : ce coffret est très pratique : économique, rigide, solide, facile à démonter, on peut facilement (4 vis) démonter les renforts supérieurs ou démonter (2 vis) la face avant ou arrière pour avoir un accès à tout.

Le plus difficile est peut-être de réaliser le capot. (une vieille porte utilisée comme plieuse :-)

Vue face avant avec une partie des poussoirs et interrupteurs, les 2 transfos dont les primaires et les mises à la terre sont câblés mais pas les secondaires

Les secondaires en cours de mesure, de vérification et de repérage des phases : ici ils sont tous provisoirement reliés en série avec des câbles colorés équipés de pinces crocodile. On obtient bien environ 254V en sortie quand le primaire est alimenté en 230V.

Une fois les secondaires repérés, il est faut les étiqueter avec leur tension et la phase. (Sur la photo, l'étiquetage est provisoire)

Nota : le transfo en double C n'est pas encore cerclé pour pouvoir ajuster les secondaires facilement. En attendant, les quatre C sont maintenus serrés (fort) avec un serre-joint et des cales en bois.

Attention à ne jamais alimenter un transfo en double C sans les C ou avec des C mal serrés. De même il ne faut évidemment pas alimenter un transfo en EI sans les EI ! (ça transformerait le primaire du transfo en vulgaire morceau de fil...)

Attention : dans toutes ces manipulations, nous avons affaire à des tensions potentiellement mortelles (254V). Il convient de prendre toutes les précautions en matière de sécurité !

Vue avant de l'alternostat : L'interrupteur marche, les trois poussoirs et le module voltmètre/ampèremètre avec son tore de mesure de courant sont installés. La plaque à relais est fixée sur une platine en plexi transparent et câblée. Par contre, il manque encore la roue codeuse et l'Arduino Nano. Le transfo en double C n'est toujours pas cerclé.

Il ne faut pas négliger le temps de câblage...

Nous envisageons d’équiper l'alternostat avec un module voltmètre/ampèremètre plus performant : affichage puissance, énergie, facteur de puissance, fréquence, temps passé... (il faudra refaire la face avant)

Vue de la face arrière : l'embase secteur, le porte-fusible et les deux prises de sortie sont posés et câblés. Ces prises chinoises sont très pratiques : on peut brancher n'importe quelle prise avec ou sans terre dans n'importe quel sens ou des fiches bananes, l'une après l'autre...

Par contre, il y a un problème : Les relais ne semblent pas fonctionner : nous nous sommes rendus compte que nous avons commandé par erreur une carte 8 relais 24V (on peut d'ailleurs lire la tension sur le dessus des relais sur la photo) au lieu de 5V ! Il ne reste plus qu'à attendre la carte 8 relais 5V et recâbler... :-(

En attendant, nous allons faire les essais, réglages et mesure avec une alimentation 24V auxiliaire...

L'alternostat, sans Arduino ni roue codeuse, avec une alimentation provisoire (fil rouge et noir) de 24V pour les relais. Le relais 128V seul est activé (fil vert) et l'alternostat alimente une ampoule à incandescence : il fournit bien 128V sous un courant de 0.12A.

Vue (sans les renforts en bois) du câblage (le câblage de l'Arduino est provisoire), on voit le tore noir de mesure du courant de sortie, traversé par le fil bleu. Pour l'instant le module voltmètre/ampèremètre ne fonctionne plus si la tension de sortie < 50V.

Nous avons dessoudé une patte du condensateur du module voltmètre/ampèremètre pour la relier, comme prévu, (fil jaune) au 128V du transfo. Ainsi, le module est alimenté (en 128V) quelle que soit la tension d'entrée (mais il est éteint en mode veille) : sur la photo, la tension de sortie est réglée à 19V et le module fonctionne normalement (sinon, il ne fonctionnerait plus en dessous de 50V). 

Ici la sortie est reliée à une résistance de puissance de 16 ohms : le courant consommé est de 1.15A

Le module a un défaut : il est un peu lent (une mesure toutes les s environ). Deux ajustables permettent d'ajuster la mesure de tension et de courant.

Mesures :

Le programme Arduino (après quelques ajustements) fonctionne bien : quand on tourne rapidement la roue codeuse, les relais se "mettent à jour" après quelques fractions de seconde.

Pour 230V secteur, nous avons mesuré la sortie (RMS vrai) en actionnant les différents relais :

(Après avoir recâblé le secondaire 2V que nous avions inversé : le 2V était soustrait au lieu de s'ajouter... : Attention au câblage et à respecter les phases !)

Tensions à vide (V) : (tension d'entrée de l'alternostat ajustée à 230V)

Réglée Mesurée Affichée Remarques

0 0 2 offset sur le module (qui n'est pas censé afficher des tensions aussi faibles)

2 2.2 4

4 3.9 5

8 7.8 9

16 16.1 16

32 32.3 32

64 64.8 63

128 129.1 127

128+64+32+4+2=230 232.3 230

Tous les relais activés: 254.1 259

Ça fonctionne plutôt bien, la tension affichée par le module est approximative et son temps de réponse est un peu long (~1s) (sa résolution est de 1V et de 0.01A).

Nous avons rajouté un buzzer qui bipe à la mise, sous tension, quand on appuie sur un poussoir et 10s avant la mise en veille automatique. (Mais il ne bipe pas quand on fait tourner la roue codeuse).

Le module à peu près terminé (avec la roue codeuse) réglé à 220V : La carte Arduino est installée (sur un support à bornier pour faciliter le câblage et les tests). On distingue les Leds de l'Arduino et des relais. L'alternostat est relié à une ampoule : le module affiche 220V et 0.06A :

Cout de l'opération, si on considère que le(s) transfo(s) sont forcément de récupération et on ne compte pas le cout du boitier en CTP

• carte à relais : 5.49€

• Arduino Nano : 2.91€

• 3 Poussoirs : 1.84€

• Interrupteur marche 0.47€

• Roue encodeuse :10.23€

• Module voltmètre/ampèremètre : 3.89€

• 2 prises arrière : 3.98€

• Embase secteur avec porte-fusible : 1.13€

Soit un total de : 30€

Et, en version "deluxe" (voir ci-dessous) : 38.75 €

Pour réaliser une version "de luxe", nous allons tester un autre module (KWS-AC301) plus complet et peut-être plus précis, et plus rapide. Sa résolution est de 0.1V et de 0.001A.

L'ancien module  a été monté à la place de l'ampèremètre (pas terrible) de notre ancien alternostat :

On peut modifier ce nouveau module pour qu'il fonctionne jusqu'à 0V (mais les tensions ne sont pas affichées de 0 à 50V). Pour une alimentation séparée : il faut déclipser le boitier en plastique, dévisser les 4 vis du circuit imprimé, dessouder une broche du condensateur jaune (côté extérieur) et y souder un fil (y faire un nœud d'arrêt puis le passer dans un trou à travers le couvercle du boitier) relié au 230V : (On peut arriver à dessouder le condensateur sans dévisser et retirer le circuit imprimé...)

Contacts de haut en bas :

1. Capteur de courant 1

2. Capteur de courant 2

3. Neutre

4. Entrée voltmètre (à relier à la sortie des relais)

5. Alimentation (à relier au secondaire 128V)

Et il faut, évidemment, refaire la face avant (et découper légèrement les 2 renforts en bois supérieurs...

L'alternostat "de luxe" terminé avec son capot aluminium. De gauche à droite puis de haut en bas, le module affiche :

• La tension à 0.1V près

• La puissance à 0.1W près

• L'intensité au mA près

• Le facteur de puissance à 1% près

• Le temps écoulé en h et mn

• La fréquence à 0.1Hz près

• L'énergie au Wh près

• La température (nous avons placé la sonde à l'intérieur du transfo EI, au °C près

Les 3 boutons poussoir du module permettent d'activer une alarme quand un des paramètres dépasse un seuil qui est réglable. Par exemple nous avons réglé le nôtre pour qu'il fasse un bip bip sans arrêt si la tension de sortie est supérieure à 240V ou si la température du transfo EI est supérieure à 80°C...

Le module rafraichit les mesures à peu près 2 fois par seconde.

Ce module a malheureusement un défaut : En dessous de 50V, il affiche 000.0V. Mais il affiche l'intensité et, bizarrement, aussi  la puissance. A moins d'un voltmètre externe, de 0V à 50V, quand on fait tourner la roue, on ne sait pas où on en est.  Nous n'avons pas trouvé de solution pour afficher une tension <50V... Pour compenser un peu ce défaut, nous avons ajouté un bout de programme pour émettre un son avec le buzzer relié à l'Arduino. Ce son ne se produit que quand la roue tourne et que la tension est entre 2V à 48V. Sa fréquence augmente avec la tension. On a ainsi une idée de la tension de sortie. Il faudrait trouver le même style de module mais qui affiche la tension jusqu'à 0V... (Ou rajouter un voltmètre en face avant mais il n'y a plus de place...) (Sinon, il faut reprogrammer le microcontrôleur HT5015 :-)

Il existe un autre modèle : le KWS-AC300 (même style de module mais qui n'affiche ni la fréquence ni le facteur de puissance, un seul bouton) : la carte contient une petite alimentation à découpage 5V (que l'on pourrait alimenter séparément) et il contient une puce microcontrôleur Hi-trend Technology HT5017 (LQFP64) un peu moins puissant au lieu d'un HT5015 (LQFP80) pour le KWS-AC301. Mais il est probable que l'afficheur affiche également 0 en dessous de 50V. Si quelqu'un a une info là-dessus...

Tous ces circuits ont évidemment été développés pour la gestion des panneaux solaires...

Thats All Folks !

Créé le 19/01/2025

A jour le 03/07/2025