Brevet FR2786874A1 — publié le 20000609

DISPOSITIF DE VISUALISATION DE L'ETAT DE CHARGE D'UNE SOURCE D'ALIMENTATION ELECTRIQUE L'invention est relative à un dispositif de visualisation de l'état de charge électrique de la source d'alimentation d'un appareil électronique portable susceptible d'être alimenté à partir de sources ayant des tensions nominales différentes. La présente invention concerne les appareils électroniques portables pouvant être alimentés indifféremment à partir de sources ayant des tensions nominales différentes, soit une batterie au plomb de 12V, soit une pile de 9V par exemple. Un exemple de tels appareils est celui des électrificateurs de clôture portables pour lesquels, pour garantir la continuité de la fonction gardiennage de l'électrificateur, un dispositif de visualisation informe l'utilisateur de l'état de charge électrique de la batterie ou de la pile afin que celui-ci puisse procéder à la recharge de la batterie ou au changement de la pile. D'une manière plus générale l'invention concerne donc un dispositif de visualisation de l'état de charge électrique de la source d'alimentation de tout appareil pouvant être alimenté à partir de sources ayant des tensions nominales différentes. La valeur de la tension de la source d'alimentation est un bon indicateur de son état de charge électrique. La solution adoptée aujourd'hui estime donc l'état de charge électrique d'une source d'alimentation en comparant la tension de ladite source à un seuil de tension prédéterminé. Suivant le résultat de la comparaison, une diode émettrice de lumière (LED) est activée. Lorsque la tension de la source d'alimentation est supérieure à un seuil de tension prédéterminé, la LED est allumée. Lorsque la tension de la source d'alimentation est inférieure à ce même seuil, la LED est éteinte. Dans la majorité des cas, pour éviter que la consommation électrique propre à la LED ne vienne diminuer l'autonomie de fonctionnement, le dispositif de visualisation n'est alimenté que lorsque l'utilisateur enfonce un bouton poussoir de commande, manifestant ainsi son désir de connaitre l'état de charge électrique de la source d'alimentation. Il est clair que cette solution ne donne qu'une réponse partielle au problème posé. La tension d'une pile courante neuve, environ 2 2786874 9V, est celle d'une batterie courant de 12V profondément déchargée. Le dispositif de visualisation selon l'état de l'art, ne possédant que deux états, oblige le concepteur à privilégier soit la batterie, soit la pile. Soit il signalera une pile déchargée et éteindra la LED à partir d'une tension de 6V environ, ce qui pour une batterie de 12V correspond à un état de décharge profonde entrainant des dégradations irréversibles et des pertes de capacité. Soit il signalera une batterie déchargée et éteindra la LED à partir de 11V environ, ce qui est supérieur à la tension nominale d'une pile neuve. Dans les deux cas, la solution selon l'état de l'art est insatisfaisante. Le but de l'invention est de proposer un dispositif de visualisation qui donne satisfaction aussi bien dans le cas des batteries, que dans le cas des piles. L'invention a pour objet un dispositif de visualisation de l'état de charge électrique de la source d'alimentation d'un appareil électronique portable susceptible d'être alimenté à partir de sources ayant des tensions nominales différentes, comportant un indicateur lumineux, caractérisé en ce qu'il comporte: - un microcontrôleur comprenant une broche d'entrée recevant un signal analogique de tension représentatif de la tension de charge de la source d'alimentation, au moins une broche de sortie pour commander un indicateur lumineux, et - un logiciel pour comparer ledit signal analogique de tension représentatif de la tension de charge de la source d'alimentation à une série de seuils prédéterminés afin de commander l'indicateur lumineux. Selon d'autres caractéristiques: - le dispositif de visualisation comporte un bouton poussoir de commande et, pour le microcontrôleur, une broche d'entrée susceptible de changer d'état logique sur commande du bouton poussoir de façon à autoriser l'alimentation de l'indicateur lumineux; l'indicateur lumineux est allumé à des rythmes différents pour les différentes sources d'alimentation de tensions nominales différentes l'un des rythmes correspond à un allumage en continu; 3 2786874 - dans le cas d'une seule broche de sortie, l'indicateur lumineux commandé comporte une LED monocolore, et la comparaison est assurée par rapport à trois seuils de tension de valeur décroissante, le logiciel commandant un allumage à un premier rythme lorsque la tension d'une première source est au dessus du premier seuil, un allumage à un second rythme lorsque la tension d'une deuxième source est entre les deuxième et troisième seuils, et une extinction lorsque la tension de la première source est comprise entre le premier et le deuxième seuils ou lorsque la tension de la deuxième source est inférieure au troisième seuil; - dans le cas de deux broches de sortie l'indicateur lumineux comporte une LED bicolore; - la comparaison est assurée par rapport à sept seuils de tension,le franchissement de chaque seuil entraînant un changement de couleur de l'indicateur lumineux et/ou un changement de rythme d'allumage. La figure 1 est un exemple de réalisation d'un dispositif de visualisation selon l'état de l'art. La figure 2 est un exemple d'un premier mode de réalisation d'un dispositif de visualisation selon l'invention. La figure 3 est un diagramme logique du fonctionnement du premier mode de réalisation d'un dispositif de visualisation selon l'invention. La figure 4 est un exemple d'un second mode de réalisation d'un dispositif de visualisation selon l'invention. La figure 5 est un diagramme logique du fonctionnement du second mode de réalisation d'un dispositif de visualisation selon l'invention. Sur la figure 1, une pile ou une batterie 1, alimente électriquement un appareil portable non représenté symbolisé par les bornes 40, 41. Un bouton poussoir 2 permet à l'utilisateur d'obtenir une information sur l'état de charge de la pile ou de la batterie 1. Lorsque le bouton poussoir 2 est enfoncé et que la tension de la pile ou de la batterie 1 est supérieure à la tension de référence de la diode zener 3, un courant peut circuler dans la base d'un transistor npn 4. Un courant traverse alors le collecteur du transistor 4, et la LED 5, en série avec ledit collecteur, s'allume. Si la tension de la pile ou de la batterie 1 est inférieure à la tension de référence 4 2786874 de la diode zener 3, aucun courant ne traverse la base du transistor 4 et donc son collecteur. La LED 5 en série avec ledit collecteur reste donc éteinte. Si le bouton poussoir 2 n'est pas enfoncé, aucune consommation de courant n'est prélevée par le dispositif de visualisation sur la pile ou la batterie 1. La présence du dispositif de visualisation ne modifie donc pas l'autonomie de fonctionnement de l'appareil portable. Le choix de la tension de la diode zener implique le choix de la source d'alimentation, pile ou batterie, que le concepteur souhaite privilégier au niveau de la visualisation. Selon l'invention, plusieurs seuils de tension seront utilisés. Un ou plusieurs indicateurs lumineux constitueront la base du dispositif de visualisation. Un premier mode de réalisation de l'invention avec un indicateur lumineux unicolore utilisera de façon préférentielle trois seuils de tension prédéterminés S1, S2, S3 de valeur décroissante. Lorsque la tension de la source d'alimentation est supérieure à SI1, l'indicateur lumineux est allumé pour indiquer une batterie chargée. Lorsque la tension de la source d'alimentation est comprise entre S1 et S2, l'indicateur lumineux est éteint pour indiquer une batterie déchargée. Lorsque la tension de la source d'alimentation est comprise entre S2 et S3, l'indicateur lumineux est allumé clignotant pour indiquer une pile chargée ou une batterie profondément déchargée, étant sous-entendu que l'utilisateur connaît la nature de la source d'alimentation. Lorsque la tension de la source d'alimentation est inférieure à S3, l'indicateur lumineux est éteint pour indiquer une pile déchargée. Pour obtenir ces informations, l'utilisateur devra, bien entendu, toujours enfoncer un bouton poussoir. L'invention permet donc de visualiser clairement l'état de charge électrique d'une pile ou d'une batterie. Dans les deux cas, l'indicateur lumineux éteint signifie que l'on doit recharger la batterie ou changer la pile, dans les meilleurs délais, pour conserver à l'appareil un fonctionnement correct, c'est-à-dire un gardiennage efficace dans le cas d'un électrificateur de clôture. Il est concevable que l'invention soit mise en oeuvre avec des composants électroniques classiques tels que des comparateurs, mais cette solution est en général irréaliste sur le plan économique. 2786874 L'invention utilise tout ou partie des moyens disponibles dans un circuit électronique microprogrammé, de type microcontrôleur, qui est aujourd'hui le coeur de tous les appareils modernes, y compris les électrificateurs de clôture. La figure 2 donne le schéma électrique simplifié d'un premier mode de réalisation d'un dispositif de visualisation selon l'invention avec un indicateur lumineux unicolore réagissant à trois seuils de tension. On retrouve la pile ou la batterie 1 qui alimente un appareil portable non représenté symbolisé par les bornes 40, 41 et un microcontrôleur 6 représenté sur la figure 2. Les microcontrôleurs utilisés, en particulier dans le domaine de l'électrificateur de clôture, disposent de multiples broches d'entrée/sortie dont certaines acceptent des signaux analogiques, transformés en valeurs numériques par un convertisseur analogique- numérique interne au microcontrôleur 6. Une broche MBAT d'entrée 7 est reliée à un pont diviseur, constitué de deux résistances 8 et 9, connecté en parallèle sur la pile ou la batterie 1. Cette entrée 7 est destinée à l'acquisition par le microcontrôleur 6 de la valeur de la tension de pile ou de batterie 1. Une broche CVIS d'entrée 10 est reliée à un bouton poussoir 2 et à une résistance 11. En appuyant sur le bouton poussoir 2, l'utilisateur change l'état logique de l'entrée 10, ce qui indique au microcontrôleur 6 qu'il doit visualiser l'état de charge électrique de la pile ou de la batterie 1. Une broche CLED 12 est reliée à une résistance 13 en série avec l'indicateur lumineux 5. En fonction de la valeur analogique de la tension présente sur l'entrée 7 et de la valeur logique présente sur l'entrée 10, le logiciel contenu dans la mémoire du microcontrôleur 6 impose à la sortie CLED 12 un état haut qui allume l'indicateur lumineux 5, un état bas qui éteint l'indicateur lumineux 5 ou une succession rapide d'états hauts et d'états bas, qui fait clignoter l'indicateur lumineux 5. La figure 3 donne le diagramme logique des opérations logicielles conduisant à la visualisation de l'état de charge électrique de la pile ou de la batterie 1. La première opération 20 consiste à tester l'état du bouton poussoir 2. S'il n'est pas enfoncé, l'utilisateur ne demande pas la visualisation de l'état de charge électrique de la pile ou de la batterie 1. Le logiciel passe alors à l'opération 22 qui éteint l'indicateur lumineux 5. Si le bouton poussoir 2 est enfoncé, le logiciel passe par les opérations 21, 24, 25 6 2786874 qui testent la valeur de l'entrée MBAT 7 par rapport aux seuils prédéfminis S1, S2, S3, de valeur décroissante. Suivant le résultat du ou des tests, le logiciel aboutit aux opérations 23, indicateur lumineux 5 allumé, 26 indicateur lumineux 5 clignotant ou 22 indicateur lumineux 5 éteint, signifiant respectivement à l'utilisateur une batterie chargée, une pile chargée, et une batterie à recharger ou une pile à changer. La figure 4 donne le schéma électrique simplifié d'un second mode de réalisation selon l'invention avec un indicateur lumineux bicolore et sept seuils S1 à S7 prédéterminés de valeur décroissante. On retrouve la pile ou la batterie 1 qui alimente un appareil non représenté symbolisé par les bornes 40, 41 et un microcontrôleur 6. Les microcontrôleurs utilisés, en particulier dans le domaine de l'élelectrificateur de clôture, disposent de multiples broches d'entrée/sortie dont certaines acceptent des signaux analogiques. Une broche MBAT 7 est reliée à un pont diviseur constitué de deux résistances 8 et 9, connecté en parallèle sur la pile ou la batterie 1. Cette entrée 7 est destinée à l'acquisition par le microcontrôleur de la valeur de la tension de pile ou de la batterie 1. Une broche CVIS d'entrée 10 est reliée à un bouton poussoir 2 et à une résistance 1 1. En appuyant sur le bouton poussoir 2, l'utilisateur change l'état logique de l'entrée 10, ce qui indique au microcontrôleur qu'il doit afficher l'état de charge électrique de la pile ou de la batterie 1. Une sortie CLED1 16 est reliée à une résistance 14 elle-même reliée à la première entrée de commande 16'd'un indicateur bicolore 18. Une sortie CLED2 17 est reliée à une résistance 15, elle-même reliée à la seconde entrée de commande 17' de l'indicateur lumineux 18. A chaque entrée de commande 16', 17' de l'indicateur lumineux 18 correspond une diode émettrice de lumière, 19a, 19b, respectivement, ces diodes constituant une LED bicolore. Lorsque la sortie CLED1 est à l'état haut, l'indicateur bicolore 18 émet une première couleur, verte par exemple. Lorsque la sortie CLED2 est à l'état haut, l'indicateur bicolore 18 émet une seconde couleur, rouge par 7 2786874 exemple. Lorsque les deux sorties CLED 1 et CLED2 sont à l'état haut simultanément, l'indicateur bicolore 18 émet une couleur, mélange des deux précédentes, orange par exemple. En fonction de la valeur analogique présente sur l'entrée 7 et de la valeur logique présente sur l'entrée 10, le logiciel contenu dans le microcontrôleur 6 impose aux sorties CLED 1 et CLED2 des états, haut ou bas, de façon à obtenir de l'indicateur lumineux 18 l'émission d'une des trois couleurs, de manière permanente ou clignotante, ou bien son extinction totale. La figure 5 donne le diagramme logique des opérations logicielles conduisant à la visualisation de l'état de charge électrique de la pile ou de la batterie 1. La première opération 20 est la vérification de l'état du bouton poussoir 2. S'il n'est pas enfoncé, l'utilisateur ne demande pas la visualisation de l'état de charge électrique de la pile ou de la batterie 1. Le logiciel passe à l'opération 22 qui éteint totalement l'indicateur lumineux 18. Si le bouton poussoir 2 est enfoncé, le logiciel passe, suivant la valeur analogique de l'entrée 7, par tout ou partie des opérations 27 à 33 qui testent la valeur de l'entrée MBAT7 par rapport aux seuils prédéfinis S1 à S7. Suivant le résultat des tests, le logiciel aboutit à l'une des opérations 22 ou 34 à 39, indiquant à l'utilisateur une batterie ou une pile plus ou moins chargée ou s'il faut recharger la batterie ou changer la pile. A titre d'exemple, les valeurs de seuil sont S1=12V, S2=11 V, S3=10V, S4=9,5V, S5=9V, S6=8V, S7=7V. Les états correspondants indiqués sont respectivement: 34, couleur verte, batterie chargée; 35, couleur orange, batterie faiblement déchargée; 36, couleur rouge, batterie fortement déchargée; 22, extinction, batterie à recharger; 37 couleur verte, pile chargée; 38, couleur orange, pile faiblement déchargée; 39, couleur rouge, pile fortement déchargée; 22, extinction, pile à remplacer. Dans une première forme de réalisation, les indications de couleur 34 à 36 sont continues, et les indications de couleur 37 à 39 sont clignotantes. Dans une deuxième forme de réalisation, les indications de couleur 34 à 36 sont clignotantes à un premier rythme, et les indications de couleur 37 à 39 sont clignotantes à un second rythme différent du premier. 8 2786874 Les réalisations préférentielles des dispositifs de visualisation selon l'invention utilisent comme indicateurs lumineux des diodes émettrices de lumière mono ou bicolores suivant le cas. Lorsque la consommation électrique propre au dispositif de visualisation n'influe pas de façon significative sur l'autonomie de fonctionnement, il est bien entendu possible d'afficher en permanence, selon les modes décrits, l'état de charge électrique de la source d'alimentation. Le bouton poussoir 2 et l'opération logique 20 peuvent alors être supprimés sans que la nature de l'invention en soit changée. 9 2786874 REVENDICATIONS 1. Dispositif de visualisation de l'état de charge électrique de la source d'alimentation d'un appareil électronique portable susceptible d'être alimenté à partir de sources ayant des tensions nominales différentes, comportant un indicateur lumineux, caractérisé en ce qu'il comporte: - un microcontrôleur (6) comprenant une broche d'entrée (7) recevant un signal analogique de tension représentatif de la tension de charge de la source d'alimentation (1), au moins une broche de sortie (12; 16, 17) pour commander un indicateur lumineux (5; 18), et - un logiciel pour comparer ledit signal analogique de tension représentatif de la tension de charge de la source d'alimentation (1) à une série de seuils prédéterminés afin de commander l'indicateur lumineux. 2. - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte - un bouton poussoir (2) de commande de l'indicateur lumineux (5 18), et -pour le microcontrôleur (6), une broche d'entrée (10) susceptible de changer d'état logique sur commande du bouton poussoir (2) de façon à autoriser l'alimentation de l'indicateur lumineux (5; 18). 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'indicateur lumineux est allumé à des rythmes différents pour les différentes sources d'alimentation de tensions nominales différentes. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'un des rythmes correspond à un allumage en continu. 5. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que, dans le cas d'une seule broche de sortie (12), l'indicateur lumineux (5) commandé comporte une LED monocolore, et la comparaison est assurée par rapport à trois seuils de tension (S1, S2, S3) de valeur décroissante, le logiciel commandant un allumage à un premier rythme lorsque la tension d'une première source est au dessus du premier seuil (S1), un allumage à un second rythme lorsque la tension d'une deuxième source est entre les 2786874 deuxième (S2) et troisième (S3) seuils, et une extinction lorsque la tension de la première source est comprise entre le premier (SI1) et le deuxième (S2) seuils ou lorsque la tension de la deuxième source est inférieure au troisième seuil (S3). 6. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que, dans le cas de deux broches de sortie (16, 17) l'indicateur lumineux (18) comporte une LED bicolore (19a, 19b). 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que la comparaison est assurée par rapport à sept seuils de tension (S1 à S7), le franchissement de chaque seuil entraînant un changement de couleur de l'indicateur lumineux et/ou un changement de rythme d'allumage. l I