Elektor Lab notes 13 : compteur d’énergie, chargeurs de batteries, enregistrement de température et autres

Bienvenue pour votre retour aux Notes d´Elektor Lab! Durant quelques semaines, nos ingénieurs et éditeurs publient des commentaires et mises à jour sur les nouveaux projets de réalisation personnelle, des nouvelles de l’industrie, et des astuces techniques très utiles. Aujourd’hui, nous présentons des mises à jour concernant le projet Compteur d’énergie basé sur un ESP32, le projet AmpVolt et quelques notes sur la mesure de la température et plus encore. Merci de partager vos idées dans la section discussion en bas de cette page. Vous pouvez y publier vos propres commentaires et nous faire connaître les projets sur lesquels vous travaillez dans votre propre laboratoire!

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Saad Imtiaz (Ingénieur sénior, Elektor)

• Compteur d’énergie basé sur un ESP32 : mise à jour: La dernière version du compteur d’énergie est maintenant prête à partir en production. Cette version intègre des améliorations significatives, offre davantage de possibilités et sa conception est plus aboutie que le prototype. Je prépare un article sur ce projet afin de diffuser les dernières informations et idées. Pour ceux qui attendent avec impatience cet article, surveillez le contenu du magazine Elektor pour sa parution.

Le projet AmpVolt est presque terminé: Alors que le projet AmpVolt touche à sa fin, l’adage familier qui stipule que le travail d’un ingénieur n’est jamais terminé semble spécialement vrai. La réception et le test réussi du circuit imprimé sont des étapes importantes. Le test initial du code a été réalisé, mettant à disposition une base solide pour de futurs développements. Toutefois, notre recherche de précision se poursuit dans le mode calibration. L’objectif est l’amélioration de la précision du module, assurant ainsi qu’il atteint des objectifs et standards élevés.
 

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Jean-François Simon (Ingénieur, Elektor)

Thermocouple Temperature Logging
Durant la revue d’un équipement de soudage, j’ai eu besoin d’enregistrer la montée en température entre 20°C et environ 350°C. Plusieurs solutions existent permettant de couvrir une telle gamme de température, la plus courante consiste à utiliser un thermocouple de type K. Pour relier le thermocouple à un PC, il est possible d’utiliser un multimètre acceptant ce type de thermocouple, et qui bien entendu est muni d’une interface pour un ordinateur PC. Il est ainsi possible de relever les températures en utilisant le logiciel fourni par le fabricant du multimètre, Sigrok, ou même avec Python.
Le multimètre que je possède (Uni-T UT61D) possède une liaison pour un PC, mais il n’a pas la possibilité d’être relié à un thermocouple, et les autres appareils en ma possession (Voltcraft K101, Aneng AN8009), qui sont compatibles avec les thermocouples, n’ont pas de liaison vers un PC. J’ai donc dû élaborer une autre solution. J’ai choisi un Arduino Pro Mini associé à un module FTDI et un circuit MAX6675.
 
Par chance, ces modules sont habituellement disponibles sur les sites web chinois pour environ 2 Euros, de plus, pour ce prix, un thermocouple est fourni, parfois avec des fils de câblage. Toutefois, le prix du MAX6675 est d'environ 10 Euros, même en quantités importantes. Il est prudent de considérer que ces modules sont équipés de clones. Cependant, dans la plupart des cas, ils sont fonctionnels. J’ai entendu certaines personnes ayant reçu de tels modules qui ne fonctionnaient pas. Vous en avez pour votre argent ; si vous concevez un dispositif qui doit mesurer la température dans un cadre professionnel, je ne vous recommanderais pas de vous fier à Aliexpress pour cela, mais de vous rapprocher d’un fournisseur mentionné dans le lien précédent.

Le MAX6675 a un temps de conversion de 0,17 s (typique), à 0,22 s (max). Considérons qu’un clone possède des caractéristiques similaires. La transmission peut toutefois être réalisée à une fréquence maximum d’environ 5 Hz. Notez que le thermocouple possède également son propre temps de résponse. Dans mon cas, j’utilise un thermocouple en forme de perle de 0,35 mm de diamètre qui a un temps de réponse d’environ 0,75 s. La courbe tracée aura donc un retard de 0,75 s par rapport à la valeur réelle, mais je suis uniquement intéressé par des mesures comparatives, ce n’est donc pas un problème. 

S’il est nécessaire d’acquérir les mesures à une fréquence supérieure à environ 5 Hz, une stratégie différente devra être adoptée. La conception d’une interface d’entrée étant complexe, il est préférable d’utiliser un circuit intégré existant. Dans la série MAX, le MAX31855 possède un temps de conversion de l’ordre de 0,1 s maximum et il se compare au MAX31856, mais offre de meilleures performances en termes de précision et filtrage. Ne pas confondre avec le MAX31865 qui est conçu pour les capteurs RTD (à élément résistant). Chez Microchip, le MCP9600 offre également de bonnes performances mais il est en boitier QFN qui n’est pas facile à souder manuellement.

Voici un exemple de courbe obtenue avec une configuration MAX6675 + FTDI + RealTerm en mode Capture, visualisée à l’aide d’Excel:
Circuit du mois
À la recherche d’une solution pour recharger des batteries Lithium, les réponses étaient saturées de contenus mentionnant le TP4056. Lors d’une recherche poussée, j’ai trouvé le circuit LTC4056 de Linear Technology's (devenu Analog Devices). Bien que leurs dénominations soient proches, ils ne sont pas équivalents!   
Leurs brochages sont également totalement différents. En comparant la fiche technique du LTC4056, avec celle du TP4056, j’ai pu constater l’excellente qualité de la première, constituée de 16 pages très détaillées dans laquelle chaque partie du circuit est clairement expliquée. Des conseils pour la meilleure utilisation possible de ce composant sont donnés, ainsi que plusieurs schémas d’application. C’est un véritable travail d’artiste ! À la fin, la section concernant les composants connexes est également très intéressante.
   
J’étais à la recherche d’un moyen pour recharger une batterie sous une tension de 4 V ou 4,1 V, au-lieu des 4,2 V habituels. La majorité des circuits dédiés à la recharge sont prévus pour 4,2 V sans possibilité de modifier cette valeur. Je réinventais la roue en essayant de concevoir une limitation de courant sur un régulateur de tension linéaire, à la recherche d’une solution pour obtenir une tension précise de 4 V. C’est alors que j’ai découvert le circuit LTC4064 dans la section des composants connexes. Le problème a été résolu, grâce aux circuits Linear/Analog Devices ! Et vous, quel "Circuit intégré du mois" vous a permis de sauver votre journée ? Dites-le-nous dans vos commentaires.

Blog du mois
Voici l’appareil électronique de réalisation personnelle ayant l’aspect le plus professionnel, comme je n’en ai pas vu depuis longtemps. Chapeau Sebastian Harnisch pour la realisation de cette "Résistance programmable de précision". C’est un travail remarquable. Les bonnes vieilles décades de résistances paraissent maintenant désuètes!
 

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Roberto Armani (Rédacteur Sénior, Magazine Elektor)

Liste des articles actuellement en préparation!

• La 5G en Europe et de par le monde : que peut-on en attendre?
• Les Petits circuits arrivent en aout pour l’édition spéciale d’été. Restez à l’écoute!
• Newsletter Italienne pour fin mars.

…Et, pourquoi pas quelques tests du laboratoire pour l’article "Renforcer mon chargeur de batterie" de l’édition spéciale d’été d’Elektor!

 

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Jens Nickel (Rédacteur en chef, magazine Elektor)

• Télécommande Wi-Fi pour les amplificateurs audio phoniques: j’ai beaucoup partagé au sujet de mon dernier projet personnel sur lequel j’ai travaillé avec un ami. J’ai maintenant créé également une page sur ce projet dans la platforme Elektor Lab. Vous pourrez prendre connaissance de l’historique de ce projet et ses origines, incluant mon point de vue initial sur les modules que nous avons utilisés et leur interconnexion. N’ayant pas réussi à trouver des modules au coût acceptable pour le convertisseur CAN (ADC) que nous utilisons pour acquérir la position du potentiomètre motorisé, nous avons décidé de concevoir notre propre circuit. C’est un circuit simple comprenant quelques connecteurs, mais il m’a permis (je suis débutant dans ce domaine), d’acquérir une maitrise correcte de KiCad et de la technique de conception et production des circuits imprimés. J’ai commandé trois exemplaires chez Aisler et j’attends impatiemment leur réception.

 

• Utilisation de KiCad pour les plans d’interconnexions: J’ai créé un plan de câblage de nos modules. J’ai découvert avec intérêt que KiCad était également adapté à ce travail. J’ai créé les symboles des modules, ajouté des rectangles pour représenter les connecteurs et modifié la largeur des connexions ainsi que leurs couleurs. Bien que ce ne soit pas aussi visuellement attractif que Fritzing, cela me permet de couvrir correctement mes besoins.
   
  

 

• Chip amplificateur audio: Par ailleurs, en relation avec ce projet, j’ai mené quelques recherches sur l'amplificateur miniature monophoniques en classe D que nous utilisons. Après avoir évalué quelques autres options, nous avons choisi ce circuit, car il délivre une puissance suffisante, en étant alimenté en 36 V par une batterie de vélo électrique 10S3P. Bien que certaines de ses caractéristiques, comme "300 W", doivent être considérées avec prudence, mes tests ont prouvé que sa consommation actuelle se situe aux alentours de 40 W avec des haut-parleurs de 4 ohms lorsque la saturation se fait entendre. Croyez-moi, c’est-à-dire "extrêmement fort" ! Dans un espace clos,  il y a un risque réel de provoquer des acouphènes, et en extérieur, cela attire l’attention dans un rayon de 500 mètres, voire au-delà. Ces jours derniers, ma curiosité m’a conduit à l’étude du chip utilisé dans notre amplificateur. J’ai découvert que notre amplificateur se composait essentiellement d'un chip TPA3255 de Texas Instruments,
• entouré par quelques condensateurs et inductances et de nombreux composants CMS passifs (montés en surface) que je baptise "graines d’oiseaux", en plaisantant. J’ai été surpris par l’intégration et la souplesse d’utilisation de ce circuit intégré TI, et par le support détaillé apporté pour créer son propre amplificateur. Il est intéressant de noter que de nombreux modules peu couteux utilisant ce circuit sont disponible sur Alibaba. Nous allons en commander un pour environ 20 Euros, afin d’étudier son comportement.

 

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C. J. Abate (Directeur, Contenu et Engineering)

L’année 2024 avance rapidement. Nous voici déjà en mars ! Voici quelques notes sur mon travail:
 

• Dispositifs embarqués et IA: Consultez notre nouvelle page web devoted to everything embedded- and AI-related. Notre archive conséquente, offre une grande richesse de projets de loisirs, de tutoriels techniques, d’interviews attractives et de vidéos instructives. L’ensemble du contenu est choisi avec soin et régulièrement mis à jour afin de vous permettre de rester à la pointe dans le domaine rapidement évolutif des technologies embarquées et de l’intelligence artificielle (IA). Découvrez le monde passionnant du développement des dispositifs embarqués, mettant en œuvre des projets pilotés par des microcontrôleurs et MCU. Démêlez les mystères de la programmation embarquée et de l’apprentissage machine dans la vie quotidienne. Nous plongeons dans des domaines spécialisés tels que la vision embraquée et la sécurité, où l’innovation rencontre la pratique. La nouvelle page est plus qu’une ressource : c’est votre point d’entrée dans l’univers dynamique des systèmes embarqués et de l’IA.,

   

• Magazine Elektor:  L' édition de mars/avril du magazine Elektor est parue. Cette édition se concentre sur un ensemble de sujets importants : l’apprentissage machine avec le Jetson Nano, vision numérique et détection des objets, introduction aux FPGA, BLE et MAUI ; comptage des objets avec Edge Impulse et quelques autres.

 

• Nominations au concours des Innovations sans-fil STM32: Le 8 mars, Elektor et STElectronics ont annoncé les nominés pour le challenge de conception. Les projets sont : Zigbee Environmental Measurement Center for Indoor Plants or Greenhouse (Centre de mesures environnementales pour les plantes intérieures ou les serres); The Electric Meter that Matters (Le compteur d’énergie qui compte) ; BLE Ski & Snowboard Performance Evaluation Platform (Plateforme d’évaluation des performances de ski et snowboard en Bluetooth Low Energy); Connected and Democratic Air Conditioning IR Remote (Télécommande de climatisation à infrarouge connectée et populaire); and Open-Vario The Open-Source Multifunction Variometer for Paragliding (Variomètre multifonction Open-Source pour le parapentisme). Les trois premiers vainqueurs ont été annoncés le 10 avril à la conférence Embedded World 2024.
• Elektor @ Embedded World: Si vous avez pu vous rendre à la conférence "Embedded World" qui s’est tenue à Nuremberg (Allemagne), du 9 au 11 avril dernier, il vous était possible de rencontrer les ingénieurs et rédacteurs du magazine Elektor sur leur stand. Pour ceux qui ne pouvaient s’y rendre, une diffusion en streaming du "Lab Talk" était prévue la 10 avril. 
• Concours de projets: Êtes-vous à la recherche d’un nouveau challenge ? Ce mois-ci, Elektor a annoncé le Concours de projets Elektor Labs 2024. Prenez connaissance du règlement et lancez-vous!

Traduction: Jean Boyer