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Réaliser une PowerBox

Réaliser une PowerBox
Par GOETGHEBEUR Hervé "F6UGW" - www.f6ugw.fr
 
 

PowerBox photo 0Parmi nos multiples activités de radioamateur, il arrive bien un jour ou nous avons besoin d’alimenter une station émettrice-réceptrice à partir d’une source externe. C’est le cas par exemple d’une utilisation temporaire en portable. Cette alimentation transportable fournit une source d’approvisionnement indépendante à partir d’une batterie pour automobile.

 

Description :

Il existe de nombreuses possibilités pour alimenter nos émetteurs-récepteurs et nos accessoires en portable, mais la solution la plus pratique est la batterie. L’appareil décrit ici répond à cet objectif. Parmi les principales caractéristiques, nous trouvons :

- Une boite étanche, résistant à l’acide et à l’essence[1].
- Un affichage de la tension et de l’intensité en continu.
- Une tension de sortie, sur connecteur polarisé, de ± 13,8 volts (selon l’état de la batterie).
- Une sortie auxiliaire par allume-cigare (12 volts).
- Une sortie double prise USB sous 5 volts femelles (1 A & 2,1 A).
- Un dispositif de protection par fusible.
- Un système anti-inversion de la polarité.
- Cosses (+) et (-) pour batterie type robinet[2].

Son emploi se justifie par la possibilité d’utiliser différentes batteries, pouvant aller jusqu’à ± 120 Ah[3].

Réalisation :

Après avoir réuni le matériel, préparer la boîte afin d’implanter l’interrupteur, le porte fusible, la prise 12 volts, le volt-ampèremètre numérique, la double prise USB ainsi que les deux connecteurs de sortie[4]. Pour ce faire, établir un gabarit de positionnement, en traçant les axes de perçage, afin de placer les différents objets (Photo 1). Une fois ceci fait, exécuter les perçages et ajuster les trous à l’aide d’une râpe à bois demi ronde ou ronde, pour faciliter la mise en place (photo 1 et 2).

 PowerBox phot 1 et 2

 

Schema de cablageAprès avoir assemblées les prises auxiliaires, procédez aux câblages des composants. Le raccordement des éléments est indiqué sur le schéma de la figure 1. Dans son ensemble, le câblage est très simple, car il suffit de suivre le sens conventionnel (phase et neutre) pour relier chaque objet entre eux. Seul le point de rattachement du volt-ampèremètre numérique est à surveiller (figure 2). La connexion est réalisée par la mise en contact des bornes de branchement. Les fils ont été soudées sur les cosses, et chaque attache est isolé par gaine termo-retractable. Certaines jonctions sont soudées pour réaliser la continuité électrique et protéger par de l’adhésif. L’essentiel du câblage s’exécute en fil électrique de 1,5 mm² ([5]). J’ai adopté une liaison en fil rigide côté composant, et souple pour relier vers la batterie (photo 3 et 4).

 PowerBox instruction montage1

 

PowerBox photo 3 et 4 

Protection :

Diode   Forme usuelleAfin d’éviter tout risque d’incendie, et la fonte des câbles, une batterie doit être sécurisée par un fusible placé au plus près du pôle positif. Protéger un équipement radioélectrique, contre les inversions de polarité, n’est pas facile à faire sans occasionner une chute de tension. La première solution qui vient à l’esprit, est d’insérer une diode en série sur la phase. Bien que très simple à mettre en œuvre, cette dernière provoque une baisse de tension dans la diode qui affaibli la tension de sortie. La seconde possibilité, est de mettre une diode perpendiculaire entre la phase et le neutre (photo 4). De type « Crowbar », cette configuration conduit en inverse et, en cas d’inversion de la polarité, il circulera un fort courant de court-circuit dans la diode (claquage) qui entraînera la fonte du fusible. Le principe de protection adopté ici est basé sur l’emploi d’un fusible de 15 à 25 ampères, selon l’appareil utilisé en sortie, associé à une diode Schottky 1N5817 issu de mes fonds de tiroirs (figure 3). Le montage ainsi réalisé ne provoque aucune chute de tension dans la batterie.

Contrôle d’usage:

Il n’y a pas de mise au point à faire, si ce n’est de vérifier la continuité électrique des éléments câblés à l’aide d’un ohmmètre avant d’isoler les connexions. Appareil hors tension, on vérifie simplement le câblage en fonction des informations fournies sur le schéma de la figure 1. Une fois ceci fait, procéder à un essai sous tension afin d’observer les valeurs numériques, ainsi que la différence de potentielle sur les borniers + et - (celle-ci doit être autour de ± 13,8 volts selon l’état de la batterie[6]). Examiner deux fois plutôt que de faire une erreur ! Lors de ce test, le volt-ampèremètre doit indiquer la tension de la batterie, et l’intensité doit être nulle (0 A, car pas en charge). Évaluer l’interrupteur marche/arrêt, qui est prévue pour isoler les instruments pour ne pas décharger la batterie pendant le stockage. Étant protégé par un fusible adapté, et muni de son anti-inverseur de polarité, connecter l’émetteur-récepteur (interrupteur M/A sur Off) sur les bornes de sortie, en respectant le code couleur, pour accomplir une vérification sous tension et sous différentes puissances (interrupteur M/A sur On). Au cours de cet examen, le volt-ampèremètre numérique doit indiquer la tension et l’intensité en émission. Les essais ont été réalisés avec mon Kenwood TS-450 S (at) jusqu’à 100 watts. Cette procédure ne prend que quelques minutes.

Conclusion :

Bien que disponible dans le commerce, cette fabrication – qui n’’est pas forcément obligatoire en mobile ou en portable - contient tous les composants électroniques requis pour alimenter un émetteur-récepteur sous ± 13,8 volts[7] (7). Fournissant une source de tension économique pour une installation provisoire. Dotée de ces principaux systèmes de sécurité (facultatif, mais bien utile en cas de besoin), elle fournit une source d’alimentation continue, permettant de brancher sur le terrain, ou en mobile, presque n’importe quel appareil. Il est bon de signaler que cette PowerBox n’est pas adaptée pour être connectée à une prise secteur 220 volts ! Le domaine d’application est très large, ce qui en fait le compagnon de route idéal pour un amateur averti.

 

[1] Les dimensions extérieures sont de 470 x 255 x 255 mm et les dimensions intérieures sont de 225 x 385 x 175 mm. Voir chez Amazon pour ± 26 Euros (2018). Après transformation, celle-ci ne présente plus les mêmes garanties d’étanchéités…
[2] Voir les boutiques spécialisées dans l’automobile.
[3] Il est tout à fait possible de l’équiper d’une batterie plus petite, qui nécessitera un déplacement de la cloison amovible, ou un rembourrage supplémentaire (polystyrène ou autres matériaux isolants).
[4] Il est possible d’adapter les prises auxiliaires pour un prix variable (Internet) ou d’assembler plusieurs borniers.
[5] Fil électrique souple, ou rigide de 1,5 mm² (2300 W – 230 V) de récupération.
[6] Comparer la tension de la batterie avec celle en sortie de bornier.
[7] Le prix de revient est de ± 40 Euros sans la batterie (2018).

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