SCIENCES DE L'INGENIEUR
Niveau : Terminale générale, enseignement de spécialité SI
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Révisions du programme de première
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Contrôler la charge d'une batterie.
1. Introduction
Selon une étude statistique sur de nombreux dépannages, près de la moitié des assistances pour des problèmes électriques concerne simplement un problème de batterie de démarrage. Il est donc conseillé de vérifier leur état tous les 2 à 3 mois. Ce problème s'est accentué depuis l'apparition du système "start&stop", permettant de diminuer les rejets de gaz lorsque les voitures sont arrêtées.
Des batteries à décharge lente de technologie EFB ou AGM équipent les véhicules actuels et demandent une surveillance accrue afin d'augmenter leur durée de vie.
Ce testeur peut aussi être utilisé pour contrôler l'état de charge de la batterie d'une cellule de caravane ou de camping-car, équipés d'une batterie similaire.
Le système étudié est un testeur de batterie indiquant son niveau de décharge à l'aide de 4 diodes électroluminescentes
Schéma structurel du testeur (sans le régulateur 3,3V)
Diagramme des exigences
2. Etat de charge
Le tableau et la figure 1 donnent le niveau de charge de la batterie en fonction de sa tension.
| Niveau | Tension |
|---|---|
| 100% | 13V |
| 90% | 12.75V |
| 80% | 12.50V |
| 70% | 12.30V |
| 60% | 12.15V |
| 50% | 12.05V |
| 40% | 11.95V |
| 30% | 11.85V |
| 20% | 11.75V |
| 10% | 11.50V |
| 0% | 10.50V |
3. Diagramme des blocs internes
La figure 2 illustre l'organisation de la chaîne d'informations
Q1. Compléter le tableau ci-dessous en indiquant la nature des signaux de la figure 2.
| Signal | Nature |
|---|---|
| Batterie | |
| Vs | |
| N | |
| D5 à D8 |
4. Acquérir la tension de la batterie
La tension maximale de la batterie peut atteindre 14,5V lorsque l'alternateur la charge.
L'entrée analogique du CAN accepte au maximum 3,3 V : il faut abaisser la tension de Vbat via le pont diviseur de la figure 3.
Q2. Démontrer que Vs = $(R2)/(R1+R2)xxVbat$
$Vs=$
Q3. Pour R1 = 10kΩ et R2 = 2,7 kΩ, démontrer que Vs ≈ 0,2126 x Vbat. Calculer la tension Vs quand Vbat = 14,5V, est-ce conforme à la limite de 3,3 V.
$Vs=$
5. Convertir la tension analogique en numérique
La tension Vref = 3.3V et le nombre de bits du CAN est 10 bits.
Q4. Calculer la valeur de q : le quantum, puis calculer la sensibilité numérique pour Vbat.
Calcul du quantum : $q=$
Le constructeur donne les valeurs de tension à partir desquelles les LEDs s'allument (figure 4).
Q5. Compléter le tableau ci-dessous :
- Les lignes de la colonne % à l'aide de la figure 1,
- les lignes de la colonne Vs en utilisant la relation de la question Q3,
- les lignes des colonnes N en binaire, puis en hexadécimal.
| Vbat | % | Vs | N en décimal | N en binaire | N en hexadécimal |
|---|---|---|---|---|---|
| 13V | |||||
| 12V | |||||
| 11V |
6. Communiquer l'état de la batterie
Un module Bluetooth permet de transmettre la tension de la batterie mesurée, en utilisant le protocole RS-232, vers une application pour Smartphone.
Le chronogramme de la figure 7 représente la donnée "tension batterie", codée en ASCII.
| Extrait de la table ASCII | |
|---|---|
| Hexa | Caractère |
| 2E | . |
| 2F | / |
| 30 | 0 |
| 31 | 1 |
| 32 | 2 |
| 33 | 3 |
| 34 | 4 |
| 35 | 5 |
| 36 | 6 |
| 37 | 7 |
| 38 | 8 |
| 39 | 9 |
Q11. Décodez la trame et indiquer tension de la batterie transmise en caractères ASCII sur la figure 7 et en déduire l'état de charge de la batterie en %.
Q12. Indiquer le nombre de bits de données ainsi que le nombre de bits de stop et de start. En déduire le nombre de bits que compose la trame pour envoyer l'état de charge de la batterie. Calculer le temps de transmission pour un débit de 19,2 kbauds.
Pascal Hassenforder 03/08/2023
Mise à jour du 16/06/2026