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le sujet est long et prendrai a lui seul bcp de temps, pour résumer :

ALIMENTEZ VOTRE PROJET AVEC UN ACCU LI-ION SANS VOUS RUINER
Il y a plein de bonnes raisons de rendre un montage autonome et tout autant de façons de faire, de la plus accessible à la plus complexe en passant par l’utilisation de batteries pour smartphone ou les circuits maison de A à Z. La gestion de la charge et de la décharge d’un accu est cependant un domaine à part entière qui nécessite des connaissances importantes sur les technologies utilisées. Mais entre la solution 100% originale et le produit « clé en main », il y a un juste milieu, à la fois économique et facile à mettre en oeuvre.
Les batteries ou accus sont présents a peu près partout, des téléphones aux colliers pour chien en passant par . les capteurs météo, les sondes d’humidité pour vos plantes, et j’en passe. Tous ces équipements intègrent un accu, le plus souvent de technologie Li-ion (ou lithium-ion) ou Li-Po (lithium-ion polymère), mais aussi, et surtout un circuit spécialisé permettant de contrôler la charge de ces accumulateurs. Car, voyez-vous. il ne suffit pas d’appliquer un courant aux bornes du composant sans risquer l’incendie.

La décharge d’une batterie nécessite également une attention particulière. car au delà d’une certaine limite, comme une décharge profonde, l’efficacité du composant s’en trouve altérée, parfois au point de ne plus être utilisable du tout… Pour garantir une certaine durée de vie de la batterie en conservant sa capacité d’origine. il est donc très important de la traiter avec la plus grande attention

Si vous ne voulez pas vous pencher sur ces problématiques, la solution la plus simple pour alimenter en 5V vos montages consiste donc à les considérer comme des smartphones. De ce fait. l’acquisition et l’utilisation de batteries d’appoint pour ce type de périphériques sont un excellent choix.

DE QUOI AVONS-NOUS BESOIN ? Avant de nous tancer et de nous pencher sur la moindre réalisation construisons hypolheb-csernant notre solution idéale Nous souhaitons ici avoir une source d’énergie autonome capable de fournir 5V avec un courant raisonnable le plus longtemps possible. Nous souhaitons due cette
accumulateur LiiontLs-Po capable de gérer la charge et la protection de l’accu. et d’autre part un boos-ter de tension. En effet. une bat• terre d’une cellule LI-ion (un accu donc) affiche une tension standard do 3,7V avec des variations pou-vant aller de 2.4V (tension de cou• pure selon les modèles entre 2V et 3V) a 4.2V (tension de chargel Au fil de la décharge de l’accu. la tension va petit à petit chuter aisqu’à arriver au 2AV tension à laquelle on ne doit plus laisser l’accu fournir de courant pour évi-ter de l’endommager. Dans tous tes cas. nous sommes loin des 5V dont nous avons besoin, par exemple, pour une carte Arduino ou ESP8266
Il faut donc convertir la tension de l’accu. quelle qu’elle soit. en 5 volts et c’est précisément l’oblectuf du second module. Celui-ci prend on entrée une tension de 2V a 5V et fournit une tension stable et constante à 5V. de préférence via un connecteur USB A

LA SOLUTION
Nous nous intéresserons ici aux accumulateurs de type ou format 18650 se presentant comme une pile AA en un peu plus grand (18 mm de chamelle et 65 mm de long) Ce genre d’accu se trouve maintenant un peu partout aussi den par correspondance quo dans des boutiques pour vapoteurs II faut cependant faire attention aux faux qui. dans le meilleur des cas n’ont pas la capacité annoncée et dans le pire sont potentiellement dangereux …

A défaut de recevoir dans les temps un support ou réceptacle dédie à un accu 18650, [ai 6(0 oblige de bncater 011 peu avec un morceau de plaque pastille et deux Supports metalliques de récupération. Cee. Caen entendu tarir solution temporaire et un point gal Sfed vite corrige
Ce module TP4056 est te modale â choie. On distingue armement les trois puces : te confiseur de charge TP4056 gauche. le circuit de protection OW01•P a droite en haut or In double MOSFET ML8205A â droite en bas. source puisse etre rechargée faci-lement avec un bloc delmenta-bon USB par ea mple. et ce sans démontage. Chiée nt de ne pas este é redémarrer le circuit du pipe«. nais amplement é panda le tout et le bancher eut une source pour te rechaper comme un smertphone (nous venons QUO Cd& est possible. mais sous conditions) Idéalement donc nous vou-ions que ce • quelque chose • se branche on USB pour la charge et qu’on y branche son circuit on USB pour la décharge. Co n’est pas tout, nous voulons également que l’accumutateur soit d’un me-déle facile il trouver et donc Ires courant Pas question d’utiliser un accu Li-Po avec un connec-teur JST qui est non seulement relativement fragile, mais qui. s’a devait etre remplacé. impliquerait un ‘Jetai d’attente (commands, IM/1813011. etc j. Cerise, os type ci accumulateurs se décline en de nombreuses capacités, ce qui nous permettrait d’alunir rasta-none au proie( connecté. num ce que nous visons surtout ICI c’est une grande ckSponibehle et fane daccasibon du matériel. Et enfin, nous vouions que tout cal sort le mode& cher poen tout en sévirent d’explorer le domaine de le charge d accu Li-en/Li-Po in de passer un temps rept/ana à eapenmenter (SOM compter que le coin â terme serait 9WOSTIO14 non rbegbenbict) Noua allons donc composer notre alimentation autonome avec des modules excessivement econemiques Nous aurons d une part un contreesur de charge pour
Repérer une fausse 18650 n’est pas évident et mieux vaut donc enter d’acheter ce genre de composants sur les sites comme eBay AllExpress. BangGood. DX ou Amazon (sauf mention • vendu par Amazon offrant une traçabilité inexistante Il n’y a pas vraiment de règles pour diffé-rentier un accu • respectable • d’une contre-façon Ful un temps. c’était simple. plus la décoration était tlashy. plus il était probable que le produit soit mauvais. Mais les fabri-cants douteux ont rapidement corrigé le tir en produisant des contrefaçons avec un aspect plus • industriel ». Personnellement je pré-fère acheter ce genre de produits directement dans une boutique de vapotage ayant pignon sur rue. Ceci n’apporte pas une totale garantie puisque le commerçant aussi peut se faire avoir. mais au moins vous pouvez y retourner faire un scandale re nécessaire.
Certains sites référencent les accu 18650 (entre autres) avec nom, photo. courbe de dé-charge. capacité annoncée et capacité mesu-rée (http://www.torchythetratteryboy.com
Le format 10650 des accus est très poputoire et plus récemment encra avec Cornvée des cigarettes nieenIniqUeS de irone purssaoce Celle pnharites nu a rite achetée dans une boutique Pour rie type d’untel Nolo: ln mention • 1.1-MN • conexprodant 6 • Lanturn k)ri Moyettes* • Ott te« eicr.” Ll•ion utilisant du (Pore» de mangernesa Comme cathode Ceci rut parfaiterreire compatible avec notre chargeur

par exemple). Ces sites sont en anglais, mais les valeurs et graphiques parlent d’eux-mêmes et permettent tantôt de savoir quel produit éviter ou du moins mettre la puce a l’oreille en cas de doute. La encore pas de miracle, les faussaires adorent copier les bons produits. Les accus 18650 se déclinent arossiere-ment en deux versions : ceux avec circuit de protection et ceux sans. Dans notre cas, la présence c’un tel circuit ne nous interesse pas, car cette fonction sera prise en charge directement par le contrôleur de charge. Ceci permettra une economique substantielle mais. selon la capacité souhaitée, il faudra tout de méme compter entre 8 et 12E (entre 2000 mAh et 3500 mAh) Notez également que certains modèles sont spécialisés dans le fait de four-nir une intensité de courant très importante (-20A), ce qui a un sens pour une utilisation avec certaines cigarettes électroniques, mais aucun dans notre cas, puisque le module convertisseur/booster de tension ne fournira pas plus de 1,2A.
leurs USB mini type B à un bien plus pratique micro USB type B (comme sur un smartphone). Enfin, et c’est là le gros chan-gement fonctionnel avec ce modèle plus récent, le module dispose d’emplacements à sou-der pour l’alimentation en 5V, notés « IN+ » et « IN- » (en plus du micro USB), pour l’accu bien sûr (« B+ » et « B- »), mals aussi pour la sortie notés « OUT+ » et « OUT- ». Cette dernière découle directement de l’ajout du DVV01- P et du ML8205A et permet de disposer d’une protection contre la décharge excessive et contre le dépassement en courant (ainsi que contre l’inversion de polarité, mais uniquement dans le sens où le DW01-P se sacrifiera pour protéger l’accu). Le DVV01-P coupe ainsi l’alimentation fournie par l’accu si sa tension descend entre 2,3V et 2,5V et la rétablit si la tension passe à nouveau entre 2,9V et 3,10V. Ces modules TP4056 se branchent donc parfaitement sur un accu 18650 et s’occupent à la fois de la protection et de la charge. Le circuit TP4056 permet également de prendre en charge une sonde de température sous la forme d’une thermistance (CTN ou NTC en anglais), mais je n’ai trouvé aucun module Incluant ce composant ou proposant une connexion pour l’ajouter. Cette sonde permettrait de stopper la charge de l’accu si sa température est en dessous ou au-delà d’une certaine valeur.
Tout ce que vous avez donc à faire avec ces modules est de connecter un accumulateur U-ion

Le contrôleur de charge sera un module TP4056 qu’on trouvera pour moins d’un euro en ligne. J’ai acquis les miens sur eBay à 2,5E les 5 exemplaires (plus 1E de port). Ces modules existent en différentes versions et il fau-dra S’assurer de choisir la plus récente. Celle-ci, contrairement aux précédentes éditions. intègre un contrôleur de charge TP4056 fabriqué par NanJing Top Power ASIC (le module porte le nom du composant). mais également un circuit de protection OW01-P produit par Fortune Semiconduc-Tor qui lui-même pilote un double MOSFET ML8205A de Mafia° Electronic
Le modela a choisir comporte donc 3 puces et non une seule. Une autre difference bien visible est le changement de connec-
ou Li-Po par le biais de votre choix. Personnelle-ment, n’ayant pas encore reçu mes « réceptacles » pour 18650 (5 pour 5€, vendeur « sztt08 » sur eBay), j’ai du me rabattre sur un bricolage mai-son composé de supports en métal sauvagement soudés sur une plaque publiée. Certains soudent directement les câbles sur l’accu, mais Je n’aime pas du tout l’idée de faire ainsi chauffer un cylindre plein de produits chimiques pouvant dégager de l’hydrogène lorsqu’il est contrarié. Notez quIl existe des 18650 avec des lamelles à souder parfaite-ment adaptées pour cet usage, mais c’est plus rare, généralement plus cher et surtout introuvable en boutique. La conversion de la tension fournie par le module TP4056 se fera à l’aide d’un autre module qu’on trouvera sur eBay sous une désignation comme • DC-DC 2V-5V to 5V 1200MA 1.2A Step-Up Boos-ter USB Mobile Power Supply Module ». Là encore, ce genre de produits est très économique, les miens provenant d’un vendeur de Shenzhen appelé « fr_aurora », m’ont été vendus 1€/pièce. C’est un modèle très facile à trouver (avec par exemple les mots « DC-DC », « 2V-5V », « Step-Up Booster », « USB si, etc.), se présentant sous la forme d’un petit circuit marqué « mobile booster » disposant d’un connecteur USB A femelle.
Il comprend un circuit intégré libellé « HXN=AP », une bobine, une diode et quelques composants pas-sifs. La documentation de cette puce ne semble pas disponible, mais on découvre rapidement qu’il s’agit en réalité d’un HX3242 de Hexin, un composant dé-dié à ce genre de tâches avec une efficacité annon-cée de 90%. Le HX3242 peul bien plus que ce que les descriptions des modules laissent entendre, en acceptant en entrée au minimum 1,6V et fournissant en sortie jusqu’à 24V. Les modules sont cependant configurés pour fournir 5V, mais II est Intéressant de savoir que les valeurs des résistances ajustant cette tension pourront éventuellement être changées en cas de besoin (et en modifiant légèrement le circuit). Autre point Intéressant, ce module n’est en rien lié au précédent ou aux accu 3,7V. Il est donc parfai-tement possible de l’utiliser avec des piles ou une autre source de courant fournissant une tension en dessous de 5V.
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Les accus utilisés pour rendre autonome un projet prennent souvent cette forme avec des falots variables selon la capacité. Ils sont généralement plus difficiles é trouver que le format 18650 et sont surtout relativement fragiles puisqu’il n’y a, pour ainsi dire. aucune protection mécanique Notez la présence d’un circuit de protection (Nettement trame sur ce modèle ASSEMBLAGE ET RÉSULTATS Récapitulons notre cahier des charges avec le coût de chaque élément • accu 16850 de marque et authentique : 8E, • module contrôleur de charge : 0,70E, • module convertisseur booster de tension : 1€. • support d’accu 18650 : 1E.
Nous avons donc une solution à moins de 11E pour rendre n’importe quel projet 5V/USB autonome Si nous ajoutons à cela un module de recharge par induction (Qi, cf. précédent numéro) à 3E, nous touchons presque à la per-fection en termes d’ergonomie. La charge pour-rait se faire via un connecteur micro USB ou via Qi, et votre montage sera alimenté directement via USB A.
L’assemblage des composants est très aisé puisqu’il suffit de connecter les pôles de l’accu au module TP4056 puis de souder les broches a OUT+ » et ci OUT- » directement sur les broches « IN+ » et « IN- » du convertisseur
de la consommation de courant, il peut arriver que le TP4056 ne puisse pas détecter ce change-ment et ne terminera donc jamais la charge, ce qui peut conduire à une surcharge de l’accu et donc à un risque d’incident. Le problème ne se posera cependant pas si le montage consomme moins de -100mA. ce qui est tout de même beaucoup s’il s’agit d’un capteur autonome. N’oublions pas que le but ultime dans la conception d’un projet autonome est de minimiser la consommation pour maximiser la durée de fonctionnement
La solution, bien que très économique. n’est pas tout à fait optimale. mais tout dépendra de l’utilisation que vous en aurez. Soit votre projet a une consommation réduite et la charge sans inter-ruption est possible, soit ce n’est pas le cas et il faudra déconnecter votre projet pour la charge. Notez qu’il existe également une solution tout intégrée utilisant
booster. Étant donne l’empia-cernent et l’orientation de ces broches sur les deux modules, deux solutions sont possibles : soit dos à dos avec d’un côté le micro USB pour la charge et de l’autre l’USB A pour l’alimentation, soir l’un sous l’autre avec les deux connecteurs USB du méme côté. C’est une question de préférences et. pour ma part, je trouve peu pratique le tait d’avoir les connec-teurs USB aussi proches l’un de l’autre. Ce sera donc dos à dos.
Une fois l’ensemble monté, il suffit de connecter le tout en micro USB pour voir la première charge s’opérer. La led rouge du module TP4056 s’allume indiquant la charge et finit par s’éteindre alors que la led bleue s’allume notifiant la fin de l’opération. Le module booster est également équipé d’une led (orange) indiquant l’activation et donc la fourniture de l’alimentation.
Il est préférable de ne pas avoir le circuit devant être alimenté pré-sent pendant la charge. En effet. un accu Li-ion/Li-Po se charge en plusieurs étapes avec tout d’abord une précharge. puis une charge en courant constant et enfin une charge en tension constante. Lors de cette dernière étape. le TP4056 maintient la tension de charge et mesure le courant circulant vers l’accu Dès que celui-ci descend en dessous d’un certain niveau (10% du courant de charge nominal, soit 100mA) la charge est considérée comme terminée Le problème qui se pose en ayant une charge connectée au module est la détection de ce seuil stoppant la charge. Du fait
le circuit TP5410 – le Battery Sheld pour WeMos D1 Mini. Ce module est conçu pour les cartes WeMos D1 Mini â base d’ESP8266 et combine en un seul compo-sant le contrôleur de charge et l’augmentation de ten-sion II est au format shield pour le WeMos D1 Mini et possède un connecteur JST (JST-PI-12-2.0MM) pour un accu mono-cellule Li-Po, ainsi qu’un connecteur micro USB. Ce module pourra être trouvé pour moins de 3E (selon la provenance) sur eBay mais, que vous souhai-tiez utiliser un accu Li-Po ou un Li-ion au format 18650, Il faudra impérativement qu’il soit équipé d’un circuit de protection. Cette fonctionnalité n’est pas intégrée dans le TP5410.
Certes. ceci supprime le problème de charge précé-demment évoqué. mais finalement reviendra également sensiblement plus cher tout en étant moins polyvalent. En revanche. si votre projet repose sur un ou des WeMos D1 Mini, la question ne se pose même pas. d’autant plus que le pôle positif de l’accu est également connecté à la broche AO de la carte. permettant ainsi une mesure par un croquis et donc une estimation de l’autonomie.
Quoi qu’il en soit, il est fascinant de voir les effets de la montée en puissance des solutions mobiles et donc la chute des coûts de fabrication nous permettant ainsi de trouver des solutions diverses. modulaires et simples pour nos besoins
DB

L’alignement des homes sur les côtés des deux modules permet un assemblage aise. On se retrouve alors avec un ensemble robuste. Une autre manière d’assembler ces deux modules consiste é les souder rtin sur l’autre avec un isolant pour les Séparer. Ce faisant on se retrouverait avec les deux connecteurs USB du mente côté. ce que le trouve peu pratique. même si le tout est alors plus compact

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