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8 – Alimentation du Pi dans la voiture 2/3 – Allumage

Au démarrage de la voiture

Le problème

Si nous branchons simplement le Pi sur un abaisseur de tension, que se passe-t-il lorsque nous entrons dans notre voiture et démarrons le moteur :

  1. On entre la clé, et on met le contact (petit pique de tension)
  2. A ce moment là, du courrant est disponible sur le circuit électrique et le Pi boot
  3. On tourne la clé à fond pour démarrer le moteur (grosse chute de tension + parasites)
  4. Là, l’appel de courant du démarreur est tel que plus rien n’est disponible pour le Pi, qui s’éteint, privé de courant
  5. Le moteur tourne (tension relativement stable selon usage des équipements de la voiture)
  6. Du courant est à nouveau disponible, et le Pi boot à nouveau

Pour faire simple, notre pauvre Pi s’en prend plein les carreaux… Subissant piques et chutes de tension, parasites, multiple boots et extinctions sauvages… On peut s’attendre à réduire considérablement la durée de vie du Pi, voir à sérieusement l’endommager dès les premières utilisations.

La solution

La première chose à faire est de choisir un régulateur de tension continue stabilisé et anti-parasite. Ceci permettra d’absorber les variations importantes du courant pour fourrnir une tension propre et stable au Pi.

imageLe régulateur de tension  KEMO M015N disponible chez Conrad notamment, répond à ces exigeances. Il permet de choisir la tension de sortie voulue (5V pour  le Pi), et accepte une tension d’entrée entre 6V et 28V (parfait pour les 12V fournis par la prise allume cigare).

Ensuite, il faut empêcher le Pi de booter lorsque l’on met le contact avant de démarrer le moteur, et le démarrer seulement une fois que le moteur tourne. Pour cela, il convient d’ajouter un petit circuit de tempo équipé d’un relais, qui n’autorisera l’arrivée du courrant au Pi qu’au bout de quelques secondes.

ar-module-vm188-377C’est alors que j’ai repensé au circuit de tempo Velleman VM188 que j’aurais pu utiliser pour mon projet Pi TimeLapse. En effet, ce petit circuit alimenté en 12V (comme c’est pratique 😉 ), peut être utilisé de plusieur façons, et notamment, déclancher le relais après un nombre de secondes déterminé. En déclenchant le relais au bout de 10 secondes, le Pi ne sera pas alimenter entre le moment où vous mettez le contact et le moment où vous démarrez le moteur.

Un mot sur le circuit de tempo Velleman VM188 : Quelque soit votre projet, si vous avez besoin d’une minuterie à sortie sur relais, c’est LE kit qu’il vous faut ! Vous pouvez le trouver entre 15€ et 20€ (pas donné mais très fonctionnel…), et faire fonctionner sur des temps allant de 1 seconde à 60 heures selon 4 modes :

  • démarrage avec impulsion (démarre allumé)
  • démarrage avec pause (démarre éteint)
  • activation et désactivation unique (s’allume ou s’éteint après un certain temps)
  • fonctionnement cyclique (s’allume puis s’éteint en boucle, on peut choisir la durée d’allumage et la durée de coupure pour chaque cycle)

Le relais équipé est prévu pour des courants de 230V sur 16A, vous avez donc de quoi programmer l’alimentation tout ce que vous souhaitez dans votre maison, voiture, panneaux solaires,…

Voici le schéma complet du montage :

UntitledAvec ce montage, j’assure à mon Pi une alimentation propre, sans danger pour ma voiture 🙂

Reste à gérer la coupure brutale de courant lorsqu’on éteint le moteur…

 

4 – L’alimentation – 2/2

Cet article est dédié au circuit de temporisation de l’alimentation. Ce système à entièrement été réalisé par mon P’pa, je vais donc tâcher de retransmettre toutes les étapes de sa fabrication avec pleins de photos 🙂

Cahier des charges

  • Système de tempo totalement indépendant
  • Plage de fonctionnement : pendant 2 minutes, toutes les 10 minutes, de 8h00 à 18h00
  • Autonomie : 7 jours minimum

La création du circuit électronique

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Plusieurs semaines s’écoulent, et un jour je reçois ce mail :

Bonsoir Olivier

Je viens de terminer la mise au point du montage tempo.
Je te joins quelques photos retraçant brièvement la création et les essais.

En résumé :
- période de fonctionnement : 8 à 18h00
- relais activé toutes les 8ème et 9ème minutes durant la période de
fonctionnement soit 120 mn par jour
- consommation sans affichage : 15 mA
- consommation avec affichage pour le réglage de l'heure : 250 mA

Je fais fonctionner en continue le montage pour vérifier la précision de
l'heure sur plusieurs jours. Si aucun PB je te l'envoie par courrier lundi.

Bonne soirée. J'ai bien mérité ma bière qui m'attend au frais.

Papa

Le colis arrivera dans ma boite aux lettres quelques jours plus tard 🙂 Merci P’pa !

Branchements et tests

Il est temps de raccorder le circuit de tempo au circuit d’alimentation principale. Pour info, le circuit de temp est alimenté par une batterie au plomb de 12V acheté chez Conrad pour environ 20€.

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Un petit test plein de suspens en vidéo 🙂 On y voit le Pi s’allumer à 14h38, et s’éteindre à 14h40 🙂

 

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…