Chargeur de batterie intelligent multiplexé avec affichage digital

Composants nécessaires

• 1 × Arduino Uno
• 1 × Shield de prototypage Arduino Proto Shield
• 1 × Capteur ultrasons HC-SR04 (pour réveil écran par proximité)
• 1 × ADC 8 canaux 10-bit MCP3008 (SPI)
• 3 × Relais 5V 2 canaux (optocouplés) = 6 canaux de commutation
• 1 × Module abaisseur de tension LM2596 (3A, réglable) pour alimenter le chargeur
• 12 × Résistances 1kΩ (diviseurs de tension pour MCP3008)
• 1 × Borne à vis 6 positions (connexions batteries)
• 1 × Écran LCD 16x2 I²C (adresse 0x27, module YWRobot LCM1602 IIC V1)
• Alimentation 12V DC (pour le chargeur), 5V pour l'Arduino (via LM2596 ou USB)

Outils

• Fer à souder

Problématique

L'auteur possède plusieurs véhicules (voiture classique, pickup, bateau, générateur) avec batteries 12V qui restent inutilisés l'hiver. Au lieu d'acheter 5 chargeurs intelligents (~150€), il conçoit un chargeur unique qui commute automatiquement entre 6 batteries, chargeant chacune 1 heure en rotation. Le système détecte automatiquement les batteries connectées (seuil > 8V) et adapte le cycle.

Principe de fonctionnement

L'Arduino Uno dispose de seulement 6 entrées analogiques, mais A4/A5 sont utilisées pour l'I²C du LCD. Le MCP3008 ajoute 8 entrées analogiques via SPI. Chaque entrée batterie passe par un diviseur de tension (2 × 1kΩ) pour ramener 0-15V dans 0-5V. Trois modules relais 2 canaux (6 relais total) commutent la sortie du chargeur (LM2596 réglé à ~13.8V) vers la batterie active. Un capteur HC-SR04 détecte la présence de l'utilisateur devant l'appareil pour allumer le rétroéclairage du LCD (économie d'énergie).

Fonctions principales du firmware

• read_show_volts() : lit les 6 tensions via MCP3008, met à jour l'affichage (2 tensions par ligne), détecte les batteries connectées (> 8V) et met à jour le tableau des relais actifs.
• checkRelays() : toutes les chargeTime (par défaut 1h), passe au relais suivant dans la liste des batteries actives.
• read_distance() : si objet < 80cm devant HC-SR04, allume le rétroéclairage LCD et reset le compteur d'extinction (défaut 100s).
• Mode test : en maintenant la main devant le HC-SR04 quelques secondes, le cycle passe à quelques secondes par batterie pour vérifier la commutation.

Code Arduino (extrait principal)

#include 
#include 
#include 
#include 

auto timer = timer_create_default();
LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 2, 1, 0, 4, 5, 6, 7, 3, POSITIVE);

int chargeTime = 10 * 1000; // 10s pour test, mettre 3600000 pour 1h
int charge_time_counter = 0, charge_time_max = 60;
int relayPins[] = {3, 4, 5}; // 3 relais dans l'exemple (extensible à 6)
int current_relay = 0, max_relays = 3;
float volts[3];
int min_volts = 1; // seuil détection batterie (en V après diviseur)
UltraSonicDistanceSensor distanceSensor(11, 12); // Trig=11, Echo=12

void all_change_to(int level) {
  for (int r : relayPins) digitalWrite(r, level);
}

void toggle_relays(int idx) {
  lcd.setCursor(0, 0);
  lcd.print("Relay on:"); lcd.print(idx + 1);
  all_change_to(HIGH);
  digitalWrite(relayPins[idx], LOW); // relais actif à LOW (optocoupleur)
}

void checkRelays() {
  charge_time_counter++;
  if (charge_time_counter >= charge_time_max) {
    current_relay++;
    if (current_relay >= max_relays) current_relay = 0;
    toggle_relays(current_relay);
    charge_time_counter = 0;
  }
}

void read_show_volts() {
  for (int i = 0; i < 3; i++) {
    volts[i] = analogRead(i) * 0.016; // calibration à ajuster
    // affichage LCD 2 par ligne...
  }
  // détection batteries actives
  int cnt = 0;
  for (int i = 0; i < 3; i++) {
    if (volts[i] > min_volts) relayPins[cnt++] = relayPins[i];
  }
  max_relays = cnt;
  // heartbeat LCD
  read_distance();
}

void read_distance() {
  int dist = distanceSensor.measureDistanceCm();
  if (dist < 80) { lcd.backlight(); time_on_counter = 0; }
  else if (++time_on_counter > time_on_count) { lcd.noBacklight(); time_on_counter = 0; }
}

void setup() {
  Serial.begin(19200);
  lcd.begin(16, 2); lcd.backlight();
  for (int r : relayPins) { pinMode(r, OUTPUT); digitalWrite(r, HIGH); }
  read_show_volts(); checkRelays();
  timer.every(chargeTime, checkRelays);
  timer.every(500, read_show_volts); // mise à jour tension toutes les 500ms
}

void loop() { timer.tick(); }

Schéma de câblage

Voir le schéma dans la section "Schematics" : diviseurs de tension vers MCP3008 (SPI: D10=CS, D11=MOSI, D12=MISO, D13=SCK), relais sur D3-D5, LCD I²C sur A4/A5, HC-SR04 sur D11/D12.

Personnalisation

• Modifiez chargeTime à 3 600 000 ms (1h) pour l'usage réel.
• Ajustez les coefficients de conversion tension (0.016, 0.0164, 0.0166) selon vos diviseurs exacts.
• Étendez à 6 batteries en ajoutant 3 relais et en câblant les entrées MCP3008 3-5.