Chargeur et Alimentation 9V avec 2 accus R6 Ni-Mh (Pour calculette TEXAS TI Programmer)

Chargeur et Alimentation 9V
avec 2 accus R6 Ni-Mh
(Pour calculette TEXAS TI Programmer)

1    Historique
2    Le principe
3    Le schéma
4    La réalisation
5    Conclusions

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Avant propos

Un court article qui intéressera le monde des bricoleurs fan d'alims et de chargeurs, mais aussi les programmeurs vétérans du temps réel en assembleur qui ont eu le plaisir d'avoir une TI Programmer.
On ne peut pas vraiment parler de Pub pour Texas, car ce produit n'existe plus depuis fort longtemps je suppose. (Ce serait un peu comme parler d'une traction Citroën à ce jour...)

Ce sujet a peut-être déjà été traité, mais il y a tellement de sites et de produits que je préfère ne pas perdre mon temps à rechercher si quelqu'un a déjà fait cette application, mais ça me surprendrait dans cette utilisattion précise.
J'ai voulu seulement résoudre mon problème ponctuel surtout avec des composants faciles à trouver et pérennes et pour un prix abordable.
Il existe peut-être un "pavé" qui fait tout comme celui de Texas de l'époque, mais les recherches sont parfois plus longues que de réaliser.

J'aurai au moins confirmé mes possibilités à réaliser des montages en CMS dans des conditions de taille pas trop faciles.

1 Historique

Cette calculette à LED rouges est ancienne et j'en ai même oublié la date exacte, mais je situe cela dans les années 85/90.
Pour la programmation de l'époque en assembleur sur les imposantes machines de 8K de mémoire..., les calculs étaient fastidieux avec les changements de bases et on calculait surtout en Octal, et peu à peu on a dérivé vers l'Hexadécimal qui est plus utilisé aujourd'hui.
Les grands constructeurs de l'époque avaient pris conscience d'un marché (Et peut-être aussi pour eux-mêmes ?) et avaient développé la calculatrice "TI Programmer" qui était fort pratique car elle avait toutes les fonctions logiques (AND, OR XOR,SHFT,1'sC) et pouvait travailler dans les 3 bases les plus utilisées sans ordre de passage de l'une à l'autre: décimal, octal hexadécimal.
(Le seul regret est l'absence du 2s'Complement)

Malheureusement les petits accus CdNi qui l'alimentaient ne valaient pas grand'chose et il fallait souvent recharger, mais là n'était pas le problème majeur !

En effet ces accus CdNi de l'époque avaient des fuites (Surtout par effluves car il y avait absence de produits liquides) qui avaient réussi à attaquer le petit circuit de charge et le chip élévateur de tension, car cette machine fonctionnait sur 9V et pouvait aussi être alimentée par une pile 6F22 classique.
Rien n'a alors pu être récupéré, car même les pattes du chip 8 pins étaient rongées et n'étaient plus soudables.
Il restait alors l'alimentation par pile de 9V, mais les piles ne duraient pas longtemps, car au vu des 9 chiffres à LED l'épuisement était rapide.

Ce qui devait arriver s'est effectivement produit, car le circuit a été rongé par les produits chimiques des accus et ça a été la panne complète sans retour possible tant il ne restait pratiquement plus de circuit imprimé ni de circuit intégré opérationnel (Custom).

Il avait fallu improviser avec une petite alim avec LM317LZ, MAIS avec un fil à la patte pour la liaison avec le transformateur et c'est réellement embêtant. Voilà longtemps que je voulais améliorer cela, car cette calculette est toujours très pratique pour la programmation des PIC...

Mes récents essais en CMS (Encodeur en quadrature) m'ont amené à résoudre ce problème, qui devrait même pouvoir être amélioré, mais le résultat est déjà fort suffisant et me convient pour mes travaux futurs...

Certes toutes les calculettes de lycéens d'aujourd'hui savent changer de base, mais sans les fonctions complémentaires logiques, et il y a problème dans l'ordre de passage obligé pour sauter d'une base à une autre, et lors des limites on ne peut pas toujours reprendre le résultat si l'on est obligé de repasser d'Hexa à Octal avant de pouvoir atteindre Décimal (Comme sur la TI60 par exemple). Ce sera "erreur" de dépassement  et tout est perdu à cause de ce fonctionnement pas très normal.
Même si on peut effectivement choisir directement la base, il y a en plus des appuis complémentaires de sélection d'une 2ème fonction des touches, ce qui reste très peu pratique (Citizen SR135F)

Alors il reste la calculette de Windows qui est très bien, mais qui oblige à garder un onglet de plus et que l'on "vire" souvent par mégarde. Il y a aussi les calculettes programmables qui devraient savoir faire cela, mais je n'aime pas beaucoup ces objets très spécifiques et peu agréables à programmer…

Bref, mille regrets à cette TI programmer, mais il est possible de la ressusciter presque comme avant !

2 Le principe

Sur un CI de 50.85 mm x 13.8 mm il faut créer un chargeur d'accus et un élévateur de tension entre 8.5 et 9V et cela à partir de 2 accus Ni-Mh.

Le courant consommé à 7.5V et de 67 mA, et il faut prévoir 100 mA environ.

L'ensemble accus et CI doit alors tenir dans un petit boîtier plastique de dimensions à peu près équivalentes à 3 accus R6. (Photos ci-contre et ci-dessous)

Dans l'esprit ce n'est pas trop compliqué, mais dans la pratique ça l'est un peu plus, pour plusieurs raisons :

La première est bien évidemment une question de place disponible pour loger la connectique, et une vingtaine de composants divers dont certains sont "énormes" comme le chimique de 1000µF !
Il faut aussi respecter la position de la connectique chargeur placée précisément sur le côté pour pouvoir brancher le transfo comme précédemment.

La deuxième raison est que la mise en marche sera nécessairement réalisée par un interrupteur ajouté (Qui a été assez facile de loger sur un côté, comme en témoigne la photo ci-dessus).

En effet s'insérer dans la circuiterie électronique de la calculette est délicat, mais j'ai tout de même investigué un peu et j'ai pu repérer quelques signaux de l'appui sur ON et sur OFF, mais cela nécessite encore quelques adaptations et il n'y a plus beaucoup de place dans le boîtier (Photo ci-contre)

Pour l'exemple l'appui sur ON crée une impulsion positive sur la pin 10 de l'unique circuit intégré. Réciproquement l'appui sur OFF crée aussi une impulsion positive sur la pin 6.
(Ces impulsions sont du niveau de l'alimentation soit +9V) A priori la durée dépendrait du temps d'appui (à vérifier)

J'ai pris comme décision d'aller au plus simple avec un interrupteur sur la sortie des accus, vers la calculette, mais cela signifie qu'il faut basculer l'interrupteur sur ON, PUIS d'appuyer sur la touche ON. En revanche pour arrêter, la coupure de l'interrupteur met fin "très efficacement" !  L'inconvénient et qu'il faut sortir les 2 fils de l'interrupteur du boîtier. Pas moyen d'y échapper !

J'ai tout de même prévu la place pour un PIC 12F675 ou 629 en CMS pour générer des signaux pour essayer de supprimer cette double mise sous tension toujours embêtante, mais qui reste nécessaire pour l'instant.

En solution finale que je ne réaliserai pas, remplacer les touches ON et OFF par un interrupteur reste la solution adaptée, sachant que le PIC pourrait générer automatiquement l'appui sur ON. Le risque d'oublier l'interrupteur est très important (Juste après les points de défilement d'économie d'énergie).

Une solution encore plus aboutie serait de garder sous tension le PIC (Sleep) mais il y a toute une logique de consommation à établir et la coupure par un transistor CMOS ou par le SHDN du LM2703, mais je préfère décliner ! Autant créer une usine à gaz !!!
La mise sous tension permanente du PIC, n'est pas un problème à 2nA. Le seul vrai problème serait d'ajouter le contrôle du courant consommé ainsi qu'une commutation du + vers la calculette. Le jeu n'en vaut pas la chandelle pour une calculette qui finira peut-être avec des rebonds clavier comme celle du copain Riri....

3 Le schéma

Cette fois adieu aux schémas "clean", c'est du fait main ! Ce schéma est cependant sans erreurs et fonctionne parfaitement. Le plan d'implantation est également celui réalisé et donc fonctionne !

Je n'ai pas fait la boucle de développement complète, car je pense qu'il n'y aura pas trop de monde intéressé par cette calculette, mais on ne sait jamais.

En effet, le principe reste très généraliste pour obtenir du 9V à partir de 2 accus Ni-Mh, ainsi que de pouvoir les recharger.
Je viens de modifier le titre en conséquence, car cela intéressera aussi les utilisateurs de piles et/ou d'accus 9V.

Le schéma est simple et utilise seulement un LM317LZ pour la partie chargeur et un convertisseur Boost, LM2703 pour la partie élévation de tension.

Le chargeur est de qualité car il inclut une limitation de tension pour ne pas dépasser 7V (cas d'accus HS ou de mauvais contacts dans un bac à piles) qui est la limite de la tension d'entrée du convertisseur.
Il inclut également une limitation de courant à environ 140 mA pour ne pas aller trop haut à cause du LM317LZ (qui chauffe tout de même un peu à ce niveau de courant)
La charge des accus demandera au bas mot 24 heures, mais patience et longueur de temps…

Certes ce n'est pas un chargeur à détection delta ! Mais sur 5 cm² il faut être indulgent !

J'ai juste oublié de dire que je réutilise le transformateur d'origine de cette calculette, qui fournit 11.74V~ à vide et 8.5V en charge à 120mA.

NOTA : Le "transformateur" d'origine ne fournit pas de courant continu comme beaucoup maintenant, mais seulement de l'alternatif ! (C'est bien un vrai transformateur !)

Le schéma résulte essentiellement des notes d'applications des constructeurs tant pour le LM317LZ que le LM2703, et le fonctionnement est parfait.

4 La réalisation

Elle est en CMS impérativement pour "rentrer" dans le boîtier plastique d'origine des accus  de la calculette.

Inutile de dire qu'au niveau amateur cela reste très fin et que le circuit imprimé doit être parfait pour accepter les résistances d'empreinte 805 pour les plus fines.
J'ai trouvé quelques centimètres de soudures en diamètre 0.7 ce qui est tout de même mieux que la traditionnelle 10/10 !

Il n'y a rien d'autre à dire qu'il faut faire aussi attention aux polarités pour ne pas se tromper… A cet effet je découvre que les branchements achetés pour piles 9V (avec fil noir et rouge) sont parfois inversés…

Les photos suffisent à comprendre la difficulté du très petit et les commentaires restent inutiles …

C'est petit petit ! Les CMS sautent parfois, et sont perdus, mais je les soude sans colle avec un petit outillage qui les met en légère pression sur le CI.

Une petite difficulté réside aussi dans la conception double face et de traiter les différents miroirs pour les quelques composants du côté opposé. Aussi j'ai travaillé en direct sur le côté soudures avec les composants CMS et les quelques discrets en face composants et en miroir.

Le miroir général est cependant à faire pour avoir l'émulsion côté vitre.

5 Conclusions

Si vous ne possédez pas cette calculette, cette alimentation vous conviendra certainement pour autre chose qui est alimenté en 9V et il y a beaucoup d'appareils de ce type !

Si enfin vous avez besoin d'une tension allant jusqu'à 20/21V, alors ce petit Boost est intéressant, mais je crois que le LM2703 et la diode Schottky MBRM 130LT1G recommandée n'existent qu'en CMS.

A ce sujet je m'aperçois que cette évolution vers les CMS est inéluctable et je suis bien obligé de m'y résoudre à regret car cela imposera de beaucoup mieux vérifier les schémas et de faire des protos ou des essais particuliers, avant de réaliser en définitif.
En effet toute réparation avec enlèvement de composants reste délicate mais pas impossible. Je me suis entraîné pour dessouder des circuits intégrés à plus de 20 pattes (en ligne) et c'est réellement possible avec quelques trucs.

J'ai oublié de dire que tous les composants passifs CMS utilisés sont issus de démontages car je n'ai rien en ce domaine. Pour démonter les composants à "deux pa-pattes", il faut simplement utiliser 2 fers à souder (Un dans chaque main ! et c'est une petite dextérité à trouver)
Par contre, les composants en boîtier carré et nombre de pins important ne me semblent plus du domaine de l'amateur. C'est une autre époque qui a commencé et qui demande des moyens importants…

Marcel ! le chalumeau oxyacétylénique s'il te plait…!

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