3 – L’alimentation – 1/2

L’alimentation du système est de loin le point le plus problématique. L’objectif est de tenir au moins une semaine sans avoir à recharger les batteries.

Estimation de la consomation

De base, le Raspberry Pi consomme environ 700 mA sur 5V. Avec la webcam et le dongle 3G, on peut prévoir une consomation instantanée totale d’environ 1 A. La batterie que j’ai choisi a une capacité de 9000 mAh, ce qui veut dire qu’en tirant 1 A, la batterie pourra tenir environ 9 heures (C’est un calcul fait à la louche, pour se faire une idée. En réalité, ce n’est pas tout à fait aussi immédiat).

La batterie TeckNet iEP387-II 7000mAh est une batterie Lithium-ion. Le problème avec ce genre de batterie c’est qu’elles sont sensibles aux variations de températures, en dessous de 10°C et au dessus de 40°C, on peut s’attendre à des problèmes. Le chantier se déroulant entre le mois de mai et le mois de septembre, on peut cependant espérer rester dans cette fourchette de température.

Pour résumer, la batterie que j’ai choisie ne peut alimenter le dispositif que pendant une dizaine d’heures maximum. Ce qui est loin d’être suffisant…

Panneaux solaires

Depuis quelques années, on peut trouver des panneaux solaires nomades pour recharger téléphones mobiles et autres tablettes ou GPS. Ils sont généralement équipé d’une petite batterie au Lithium-Ion de faible capacité (5Ah max).

Ce type de panneau solaire peut être intéressant dans des zones très ensoleillées (genre désert du Sahara). Dans le nord de la France où nous n’avons pas vu le soleil depuis 1429 d’après Wikipédia 😉 il ne faut pas compter dessus.

A noter également qu’il faut compter environ 100€ pour un modèle fiable doté d’une batterie suffisante. Sans compter qu’on peut dire à Dieu à la discrétion avec un panneau solaire au fond du jardin ^^.

Fonctionnement non continue

Il n’est donc pas envisageable d’utiliser des panneaux solaires. Il n’est pas non plus envisageable, économiquement parlant, d’acheter plusieurs batteries. En effet, pour tenir 7 jours, il faudrait pas moins de 17 batteries de 9000 mAh, ce qui représente plus de 660 € (Sans compter l’encombrement, et le poids).

La solution qui apparait naturellement est de ne faire fonctionner le système que lorsqu’on a besoin de prendre une photo. J’ai déterminé qu’il faut environ 80 secondes au Raspberry Pi, pour booter, prendre une photo, et s’éteindre correctement. J’ai besoin de prendre une photo toutes les 10 minutes, de 8h00 à 18h00, du lundi au vendredi. Ce qui veut dire, que j’ai besoin d’alimenter le système pendant 2 minutes (prenons large), toutes les 10 minutes. Au finale, sur la semaine, j’ai donc besoin de tenir :

2 (minutes) * 6 (par heure) * 10 (heures par jour) * 5 (jours) = 600 minutes = 10 heures

J’ai donc besoin de tenir 10 heures. Compte tenu que le Raspebrry Pi ne consommera pas 1 A pendant les 2 minutes où il est alimenter, on peut espérer que ma batterie de 9000 mAh suffise 🙂

J’ai réalisé plusieurs test en faisant tourner le Pi + Webam avec prise de photos toutes les 10 minutes. La batterie a tenue 14h 🙂 Ce qui est une excellente nouvelle ! Avec le dongle 3G qui envoi des infos toutes les 30 minutes, on tombe à un peu plus de 11h d’autonomie, ce qui correspond parfaitement au besoin, avec une petite marge de sécurité en plus 🙂

Programmateur ?

L’idée m’a été soumise par mon cher papa, expert en électronique en son temps 😉 J’en profite pour lui faire un peu de pub, car il vient de lancer sa société spécialisé dans la domotique et l’aménagement de l’habitat : www.asa-habitat.fr 🙂

Il s’agit de construire un petit circuit de tempo, qui va simplement jouer le rôle d’intérupteur dans le circuit d’alimentation du Raspberry Pi :

Schéma circuit alimentation RPi

Ce circuit de temporisation fonctionne indépendamment du reste du système, il est composé :

  • d’un relais (qui joue le rôle de l’interrupteur)
  • d’un circuit électronique doté d’une horloge
  • d’une batterie 12V

Mes connaissances en électronique sont trop limités pour entrer plus dans le détail. Je confie donc cette tâche à mon cher P’pa. Dans l’idée, il s’agit d’un circuit de ce type là (mais en plus complexe) : Velleman VM188

A suivre…

12 réflexions au sujet de « 3 – L’alimentation – 1/2 »

  1. Mitch

    j’ai une question d’ordre technique : dans le circuit « batterie 12V + Velleman ou le circuit horloge tempo » quelle est la durée de vie de la batterie? parce qu’en définitive le temporisateur est constamment alimenté et ça doit bien consommer quelque chose non?

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    1. Olivier Auteur de l’article

      Non justement, le circuit de tempo n’est pas alimenté tout le temps. C’est justement ça le principe : Il ne déclenche le relais d’alimentation du Pi qu’après avoir été mis sous tension un certain temps 🙂 C’est à dire une fois que le moteur de la voiture tourne. Dans ce montage, le circuit de tempo ne sert qu’à faire en sorte de ne pas alimenter le Pi entre le moment où tu mets le contact et le moment où tu démarre le moteur.

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      1. Mitch

        Merci pour cette réponse rapide!
        en fait je demande ça car dans le cas du velleman il y a des données sur sa consommation en mode « on » et « off »
        Les données que j’ai trouvé sont :
        current consumption: ~52ma (relay on), ~9ma (relay off)
        indépendamment du circuirt du RPI qui a sont alimentation dédiée, si je comprends bien dans le circuit propre au temporisateur en mode relay OFF, la batterie de 12V doit quand même alimenter à raison de 9mA/h le velleman non?
        Si c’est ça avec un batterie de 12V à 7Ah ça ne fait que 7/0.009=777.77 heures d’autonomie, soit en gros 30 jours?

        Je demande tout ça car je cherchais justement une solution pour alimenter un RPI quelques minutes par jours pendant plusieurs mois et que enfin je trouve quelqu’un qui s’est posé ces questions et qui a répondu de manière claire et précise!

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        1. Mitch

          ah ben dans ta réponse, j’avais zappé la partie sur la voiture. En fait dans mon cas, c’est pas pour une utilisation sur la voiture. En gros, il y a un circuit d’alimentation pour le RPI sur une base batterie lithium ion et ce circuit est commandé par un relai. Le relai est quant à lui branché sur un circuit contenant un tempo de type Velleman alimenté par une batterie plomb de 12V. d’où ma question

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        2. Olivier Auteur de l’article

          Ah je viens de voir que tu parlais de l’article sur le PiTimeLapse ^^ (au départ j’ai cru que tu était sur l’article sur le PiCarJukeBox avec l’alimentation du Pi dans une voiture ^^).
          Donc oui, si tu fais le même montage que pour le PiTimeLapse, pour alimenter le Pi quelques minutes par jours, ton calcul « avec un batterie de 12V à 7Ah ça ne fait que 7/0.009=777.77 heures d’autonomie, soit en gros 30 jours? » est juste mais optimiste : je dirai plutôt une vingtaine de jours (tu peux enlever environ 30% à cause des pertes etc…).

          Si ton installation ne doit fonctionner que quelques minutes par jour, tu peux envisager l’utilisation d’un petit panneau solaire ou d’une petite éolienne pour augmenter l’autonomie du système. Ou alors mettre de plus grosses batteries 🙂 Tout dépend de l’espace dont tu disposes pour placer ton dispositif.

          C’est pour faire quoi exactement, si ce n’est pas indiscret ?

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          1. Mitch

            Il n’y a pas d’indiscrétion tu prends le temps de me répondre donc je te dois au moins ça.
            C’est pour une « station météo » qui enverrait les données par GSM.
            Mais je voulais partir sur un système de batterie car le panneau solaire c’est contraignant et le dispositif est pas surveillé donc s’il pouvait rester discret ce n’est que mieux.
            Je trouve quand même dingue avec tout ce qui se fait avec le RPI qu’il n’y ait pas un semblant de système clef en main pour avoir une alim autonome programmable.

            en tout cas, super travail et merci pour ton aide.

          2. Olivier Auteur de l’article

            J’ai été surpris également de constater qu’à l’heure d’aujourd’hui, il soit si difficile de trouver des solutions « toutes faites » pour une alim programmable.
            Avec 2 batteries plomb 12V de 12Ah de ce type http://www.conrad.fr/ce/fr/product/250916/Batterie-plomb-AGM-sans-entretien-12-V-12-Ah-Conrad-energy?ref=list (une pour le Pi et une pour le circuit de tempo), tu peux espérer tenir 6 mois à raison de 5 minutes par jour (Calculs réalisés à la louche). Utiliser des batteries plomb est une bonne idée si ton dispositif est à l’extérieur en hivers, car une batterie Li-ion ou Li-po ne tiendra pas 5 minutes avec des températures basses…

  2. Mitch

    Re!
    merci pour cette discussion, j’ai et je continue de chercher.
    Je pense avoir trouver quelque chose d’intéressant ici :
    http://www.raspberrypi.org/forums/viewtopic.php?t=59322&p=445293

    En gros, le tempo est remplacé par un circuit incluant un contrôleur PIC. je suis pas expert mais il y a l’air d’avoir toutes infos nécessaires pour réaliser une « batterie programmable » :).
    Maintenant à moins de me convertir à l’électronique pour moi c’est clairement inabordable mais ça peut intéresser d’autres personnes plus compétentes!

    A bientôt!

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  3. Xav

    Bonjour,

    Excellent blog, vraiment! Ca correspond parfaitement à mon envie de me lancer « un peu » dans l’électronique sur le raspberry. Bon, je pars de loin.

    Comment fonctionne le Velleman? c’est à dire, comment je vais lui dire « retardes de 10s » ? D’après les photos, il y a des jumpers H/M/S et un potentiomètre. C’est avec cela qu’on règle?

    Merci!

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    1. Olivier Auteur de l’article

      Hello,
      Merci bcp 😉
      En effet, il y a des jumpers pour choisir entre heure, minute et seconde, puis des potentiomètres pour choisir une valeur. La précision n’est évidemment pas exemplaire, mais cela suffit dans la grosse majorité des cas, surtout pour faire des tests 🙂
      En tout cas, je te souhaite de bien t’amuser, je suis moi même entré dans le dur grâce au Raspberry Pi 🙂

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  4. Vincent_Cos

    Bonjour,

    Très bon sujet, qui donne envie de toucher au RasPi !

    J’aimerais quelques détails concernant la partie « Programmateur ? ».

    En fait je suis en ce moment dans une problématique avec mon projet. Le Raspberry doit pouvoir s’allumer seul, envoyer des données sur un serveur, s’éteindre, puis recommencer 1h plus tard.
    Ce qui correspond à peu près à ce que tu à fais.

    Si je pouvais avoir des détails sur cette partie, notamment sur le matériel utilisé, le câblage, et le programme qui fait « réveiller » le RasPi, cela me ferait avancer grandement !

    Merci ! 😉

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