Il peut être très désagréable d’être surpris par une coupure de courant intempestive (et elles le sont souvent, sauf quand EDF nous a prévenus à l’avance que tel jour des travaux seront effectués sur la ligne).
Si la coupure est intempestive, en effet, nous n’avons pu prendre aucune mesure préventive et, si elle se produit en soirée, nous voici à tâtons trébuchant contre les meubles à la recherche des bougies qu’on a trop bien rangées… et des allumettes qu’on a placées tout à fait ailleurs, sans parler de la pile de la lampe de poche qui est déchargée !
Notre réalisation
Pour toutes ces bonnes raisons, nous vous proposons dans cet article une centrale de secours anti “black-out” (coupure de courant). Elle ne vous permettra pas de pallier aussitôt l’alimentation électrique de tous vos appareils en fonctionnement (pour cela, il vous faudrait un groupe électrogène à démarrage automatique, comme en possèdent certains professionnels), ni même de permettre à votre ordinateur de continuer à fonctionner sans perte de votre travail (pour cela, il vous faut un onduleur), mais elle allumera automatiquement une ampoule 12 V (dont la puissance souhaitée impliquera la capacité de la batterie rechargeable utilisée) ou, si vous préférez, elle fera retentir un buzzer ou une autre sonnerie, afi n de vous avertir que le secteur 230 V est interrompu et qu’il convient de prendre des mesures conservatoires (sauvegarder et arrêter votre ordinateur portable actuellement branché sur le secteur, bien se garder d’ouvrir le congélateur, avertir Madame qu’elle devrait attendre un peu avant de se mouiller les cheveux, etc.).
Le schéma électrique
La fi gure 2 donne le schéma électrique complet de cette centrale de secours pour panne d’électricité EN1559. Commençons la description par le transformateur d’alimentation T1 de 6 W environ, dont le secondaire peut fournir 15 V, mais avec un léger déséquilibre des deux enroulements, l’un donnant 7 V et l’autre 8 V (le centrage de la prise médiane souffre – ou bénéfi cie – d’une certaine tolérance !). Mais cela arrive et ce n’est pas un problème rédhibitoire.
La tension alternative présente sur cette prise centrale est redressée par la diode DS1 puis lissée par l’électrolytique C1 et nous obtenons ainsi une tension continue de 12 V environ, utilisée pour exciter le relais 1. Il va de soi que le relais 1 est excité seulement quand la tension secteur 230 V est présente sur le primaire de T1 car, lorsque cette tension vient à manquer, le relais se relaxe aussitôt.
Si vous contrôlez les contacts de commutation ABC de ce relais, vous verrez que nous ne pouvons obtenir que deux conditions :
- quand la tension secteur 230 V est présente sur le primaire de T1, le relais est excité et relie la lame A et le contact C, dans cette condition la tension positive de 14 V arrivant sur DS2 recharge la batterie de 12 V reliée entre la sortie contact A et la masse,
- quand la tension secteur 230 V vient à manquer (pour faire l’expérience, débranchez la prise) le relais se relaxe tout de suite et relie sa lame A et le contact B, dans cette condition la tension positive de 12 V de la batterie alimente les douilles rouge/noire de sortie, sur lesquelles on a branché la lampe de secours ou la sonnerie d’avertissement.
On pourrait croire alors que le problème du “black-out” est déjà résolu, mais comme il y a deux circuits intégrés IC1 et IC2 dans ce montage, ils doivent bien servir à quelque chose, non ? Et, en effet, ces deux circuits intégrés remplissent les fonctions que l’on trouve sur le régulateur de charge d’une voiture permettant de fournir à la batterie un courant suffisant (pour qu’elle se charge), mais aussi de réduire ce courant au minimum (quand elle est chargée).
Le premier circuit intégré IC1 est un régulateur de tension LM317 pouvant fournir sur sa sortie U une tension d’environ 14 V. À travers R7 et R8 (de 4,7 ohms 1/2 W) et DS2 (1N4007), cette tension de 14 V charge la batterie avec un courant d’environ 0,3 A quand le relais est excité, c’est-à-dire en présence du secteur 230 V. Le courant de charge de 0,3 A est contrôlé par l’amplifi cateur opérationnel IC2-A.
Si la batterie consommait un courant plus important, l’amplifi cateur opérationnel IC2-A entrerait tout de suite en action et, à travers DS3 montée sur sa broche de sortie, il réduirait la tension sur la broche R de IC1, ainsi, par conséquent, que le courant de sortie arrivant à la batterie.
Le second amplifi cateur opérationnel IC2-B est utilisé pour allumer DL2 quand la batterie est en charge et DL3 quand elle est totalement chargée.
Quant à DL1, en parallèle avec la bobine d’excitation du relais, elleindique s’il est excité (allumée : le secteur 230 V est présent) ou non (éteinte : panne de secteur). Donc, quand la tension du secteur vient à manquer, toutes les LED s’éteignent, le relais se relaxe et la tension de 12 V de la batterie est acheminée aux douilles rouge/noire de sortie.
Comme batterie rechargeable on peut utiliser une Pb/gel étanche sans entretien de 1,2 Ah, comme on en utilise dans les centrales antivol ou dans les appareils électromédicaux, mais rien n’empêche de prendre une batterie de voiture au Pb/acide liquide : dans ce dernier cas, vous pourrez tirer des douilles rouge/noire, en cas de coupure de courant, un courant de 6 à 8 A sous 12 V, ce qui permet d’allumer une puissante ampoule type phare de voiture ou d’attaquer un petit convertisseur 12 Vcc/230 Vca, etc.
Figure 1 : La photo d’entrée d’article vous montre l’appareil complet avec sa batterie rechargeable 12 V prêt à fonctionner. Ici, le couvercle ayant été retiré, vous pouvez voir que la platine est fi xée au fond du boîtier plastique (avec face avant et panneau arrière en aluminium) par quatre vis autotaraudeuses.
Figure 2 : Schéma électrique de la centrale de secours pour panne secteur. À l’instant précis de la coupure de courant secteur, le relais se relaxe et le 12 V de la batterie arrive sur les douilles de sortie où il est prélevé afi n d’allumer une lampe ou faire retentir une sonnerie.
Figure 3 : Brochages du circuit intégré amplifi cateur opérationnel LM358 vu de dessus, du régulateur LM317 et de la LED vus de face en contre-plongée.
Figure 4a : Schéma d’implantation des composants de la centrale de secours pour panne secteur.N’oubliez surtout pas de monter le “strap” fi laire reliant DS2 et IC2, sans lequel l’appareil ne fonctionnerait pas.
Figure 4b : Dessin, à l’échelle 1, du circuit imprimé de la centrale de secours pour panne secteur, vu côté soudures.
Figure 5 : Photo d’un des prototypes de la platine de la centrale de secours pour panne secteur. Notez la présence des picots pour réaliser les connexions externes. Insérez-les en premier.Liste des composants
R1 ........... 1 kΩ
R2 ........... 4,7 kΩ
R3 ........... 4,7 kΩ
R4 ........... 100 Ω
R5 ........... 4,7 Ω 1/2 W
R6 ........... 120 Ω
R7 ........... 4,7 Ω1/2 W
R8 ........... 4,7 Ω 1/2 W
R9 ........... 1 kΩ
R10 .......... 1 kΩ
R11 .......... 1 kΩ
C1 ........... 470 μF électrolytique
C2 ........... 1 000 μF électrolytique
C3 ........... 10 μF électrolytique
C4 ........... 100 nF polyester
RS1 .......... pont redres. 100 V 1 A
DS1 .......... diode 1N4007
DS2 .......... diode 1N4007
DS3 .......... diode 1N4150
DL1 .......... LED rouge 3 mm
DL2 .......... LED rouge 3 mm
DL3 .......... LED verte 3 mm
IC1 .......... régulateur LM317
IC2 .......... intégré LM358
RELAIS 1 ..... relais 12 V 1 RT
T1 ........... transfo. 6 W sec. 8+7 V 0,4 A
Divers :
3 ............ borniers 2 pôles
1 ............ douille banane rouge
1 ............ douille banane noire
2 ............ passe-fi ls plastique clipables
3 ............ cabochons pour LED
1 ............ cordon secteur
1 ............ boîtier plastique avec face av
et ar métal Sauf spécifi cation contraire, toutes les résistances sont des 1/4 W à 5 %.
Figure 6 : Avant de revisser derrière la face avant les deux écrous plats, n’oubliez pas d’enfi ler la rondelle épaisse isolante sur le fût fi leté de la douille, sinon elle sera à la masse.
Figure 7 : Pour maintenir allumée une ampoule 12 V, pendant deux heures environ, vous pouvez utiliser une petite batterie rechargeable de 1,2 Ah.La réalisation pratique
Si vous suivez avec attention les fi gures 4a, 5 et 1, vous ne devriez pas rencontrer de problème pour monter cette centrale de secours pour coupure d’électricité : procédez par ordre, afi n de ne rien oublier, de ne pas intervertir les composants se ressemblant, de ne pas inverser la polarité des composants polarisés.
Quand vous êtes en possession du circuit imprimé dont la fi gure 4b donne le dessin à l’échelle 1, montez tous les composants comme le montre la fi gure 4a.
Placez d’abord les six picots d’interconnexions et le “strap” fi laire situé entre C3 et DS3, puis le support du circuit intégré IC2 et vérifi ez que vous n’avez oublié de souder aucune broche (ni court-circuit entre pistes ou pastilles ni soudure froide collée et ôtez l’éventuel excès de fl ux décapant avec un solvant approprié).
Montez alors les onze résistances, en contrôlant soigneusement leurs valeurs et leurs puissances (classezles d’abord) : R5, R7 et R8 sont des 1/2 W de 4,7 ohms. Continuez par les diodes DS1 et DS2, bagues blanches repère-détrompeurs vers le bas pour DS1 et vers la gauche pour DS2. DS3, près du “strap”, a sa bague noire vers IC2. Montez le pont redresseur en respectant bien sa polarité +/–.
Montez, près de IC2, le seul condensateur polyester C4 et les trois condensateurs électrolytiques, en respectant bien la polarité +/– de ces derniers (la patte la plus longue est le + et le – est inscrit sur le côté du boîtier cylindrique).
Montez maintenant le régulateur IC1 : fi xez-le d’abord à son dissipateur ML26 à l’aide d’un petit boulon 3MA, enfi lez les trois pattes dans les trois trous du circuit imprimé et, en maintenant la base du dissipateur bien appuyée à la surface du circuit imprimé, soudez-les.
Montez le relais 1 (pas de risque de la monter à l’envers). Montez les trois borniers à deux pôles, le gros du haut servant à recevoir le cordon secteur 230 V et les deux petits du bas allant à la batterie rechargeable et aux douilles rouge/noire de sortie.
Montez enfi n le transformateur T1 : fi xez-le à l’aide de deux boulons 3MA et soudez ses broches.
Installez alors la platine dans le boîtier plastique à face avant et panneau arrière en aluminium : fi xez-la au fond par quatre vis autotaraudeuses et réalisez les connexions entre la platine (picots et borniers) et les face avant/panneau arrière.
Comme le montrent les fi gures 1 et 4a, faites entrer par le trou du panneau arrière, à travers un passe-fi l en caoutchouc, le cordon secteur 230 V (faites un noeud anti-arrachement derrière le panneau), faites sortir par le trou de la face avant, à travers un passe-fi l en caoutchouc, le fi l rouge/noir allant à la batterie (si vous prenez une batterie de voiture, prévoyez du fi l de gros diamètre), puis montez, en face avant toujours, les trois montures chromées des trois LED et les deux douilles rouge/noire (pour éviter tout court-circuit, voir fi gure 6).
Vissez les entrées/sorties aux borniers en respectant bien les polarités +/– et soudez les LED aux picots à l’aide de torsades rouge/noir en respectant bien leurs polarités +/– (la patte la plus longue est l’anode +).
Il reste à enfoncer dans son support le circuit intégré IC2, repère-détrompeurs en U orienté vers R6 et vous pouvez fermer le couvercle du boîtier plastique.
Branchez la batterie rechargeable externe (sans vous tromper dans la polarité) et branchez le cordon secteur 230 V : la batterie se chargera jusqu’à la pleine charge, puis l’appareil la maintiendra chargée.
Branchez une ampoule 12 V (ou une sonnette buzzer ou sirène, etc.) entre les douilles de sortie rouge/noire.
Simulez une panne de courant en débranchant le cordon secteur : l’ampoule doit s’allumer ou la sonnerie retentir.
