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--- divers:alimentation_solaire [03/11/2015 03:33]
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+++ divers:alimentation_solaire [06/11/2015 00:05] (Version actuelle)
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 Nous aurons besoin ici d'expliquer brièvement certains concepts d'électricité (en courant continu, DC).
 ===== L'électricité =====
-L'[[wpfr:Électricité|électricité]] est en réalité un phénomène physique, à savoir le déplacement de particules chargées (généralement des [[wpfr:Électron|électrons]]) au sein d'un matériau conducteur. Ce phénomène véhicule une énergie qui peut être exploitée par des appareils et dispositifs électriques.
+L'[[wpfr>Électricité|électricité]] est en réalité un phénomène physique, à savoir le déplacement de particules chargées (généralement des [[wpfr>Électron|électrons]]) au sein d'un matériau conducteur. Ce phénomène véhicule une énergie qui peut être exploitée par des appareils et dispositifs électriques.
 L'électricité peut être quantifiée via deux grandeurs physiques fondamentales : la tension (les volts) et l'intensité (les ampères). De ces deux grandeurs fondamentales nous dériverons une troisième grandeur fondamentale, avec la puissance (les watts).
 ==== La tension ====
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 ===== Étude de cas avec un Raspberry pi =====
+Partons sur le cas d'un raspberry pi 2. Comme tous les autres modèles, celui ci est alimenté en 5V. En revanche, sa consommation est différente, supérieure à celle d'un B+ et logiquement d'un A+. [[http://raspi.tv/2015/raspberry-pi2-power-and-performance-measurement|RaspiTv a réalisé des tests poussés de consommation accessibles en suivant ce lien]].
+En pratique, cela donne les résultats suivants :
+  * au repos : 230 mA;
+  * charge légère : 290-310 mA;
+  * charge moyenne : 350 mA;
+  * charge importante : 400 mA (2 cœurs à fond);
+  * charge maximale : 500 mA (les 4 cœurs à fond).
+Étudions donc l'autonomie que nous pouvons atteindre avec un Raspberry Pi 2.
+Nous disposons donc d'un dispositif en 5V, et de sa consommation selon divers scénarios. Calculons donc la puissance requise, toujours avec P=U*I.
+Ici la consommation est en milliampères, donc on divisera au préalable par 1000.
+Par exemple au repos I=230mA, soit 0.23mA. On a donc P= 5*0.23=1.15W. On obtient donc les valeurs suivantes :
+  * au repos : 1.15W;
+  * charge légère : 1.45-1.55 W;
+  * charge moyenne : 1.75W;
+  * charge importante (2 cœurs à fond) : 2W;
+  * charge maximale (les 4 cœurs à fond) : 2.5W.
+Si nous utilisons une batterie lithium-ion ou lithium polymère, celle ci dispose d'une tension nominale de 3.7V, et d'une capacité de X mAh. On peut calculer sa capacité en Wh en faisant donc le produit U*I et on obtient E=3.7*X/1000 Wh.
+Comme pour le modèle théorique, il nous faut un régulateur de tension pour convertir la tension de 3.7V de la batterie en 5V pour le Raspberry pi, et il faudra donc prendre en compte les pertes engendrées par ce régulateur. Puisque nous pensons à une application mobile, nous choisirons un régulateur efficace. Cela exclut d'office les régulateurs linéaires comme le [[https://www.fairchildsemi.com/pf/Lm/LM7805.html|LM7805]]. Ce modèle n'est pas capable de réguler une tension à la hausse, mais en plus gaspille une partie importante de l'énergie en chaleur.
+Nous utiliserons plutôt un [[wpfr>Alimentation_à_découpage|régulateur à découpage]], à l'efficacité généralement plus importante.
+Prenons par exemple le régulateur [[https://www.pololu.com/product/2562|U1V11F5 de pololu]], qui est un régulateur dit step-up (conversion de tension à la hausse), produisant du 5V et capable de fournir 1A.
+Voyons ici sa courbe d'efficacité :
+{{https://a.pololu-files.com/picture/0J4607.400.jpg|courbe d'efficacité}}
+Analysons la courbe rose, qui est la plus proche de notre tension d'entrée, avec 3.3V (contre 3.7V dans notre cas). Si on analyse les courbes, on constate que plus la tension d'entrée est proche de la tension de sortie, plus l'efficacité est importante. On peut donc s'attendre à faire légèrement mieux en pratique que dans nos calculs. Toutefois, il est préférable de sous-évaluer notre autonomie que le contraire.
+Entre 150 et 350mA l'efficacité est d'environ 85%. Au delà de 350mA on est aux alentours de 90%, au moins jusqu'à 500mA (notre consommation maximale).
+Partons donc sur la valeur basse, 85% (ainsi on sous-évalue notre autonomie, et encore une fois soit on obtient la bonne valeur, soit on a un peu plus d'autonomie en pratique).
+Ainsi, pour fournir un courant donné, le régulateur consommera plus, d'un facteur de 100/85 soit un peu moins de 1.18 fois plus.
+On obtient donc en pratique la consommation réelle selon les cas ci dessous :
+  * au repos : 1.36W;
+  * charge légère : 1.71-1.83 W;
+  * charge moyenne : 2.07W;
+  * charge importante (2 cœurs à fond) : 2.5W;
+  * charge maximale (les 4 cœurs à fond) : 2.95W.
+On peut alors calculer l'autonomie T du système en reprenant la formule déterminée plus haut, dépendant de l'énergie Eb stockée dans la batterie et de la puissance réelle Pr utilisée par le Raspberry pi :
+T=Eb/Pr.
+==== Quelques valeurs pratiques ====
+=== Batterie Lithium 16650 de 2600mAh ===
+Pour une batterie Lipo Circulaire 16650 de 2.6Ah, on a obtient Eb= 2.6*3.7=9.62Wh.
+Cela donne les autonomies suivantes:
+  * au repos : 7h04;
+  * charge légère : 5h37-5h15;
+  * charge moyenne : 4h38;
+  * charge importante (2 cœurs à fond) : 3h50;
+  * charge maximale (les 4 cœurs à fond) : 3h15.
+=== Batterie Lithium 16650 de 3000mAh ===
+Pour une batterie Lipo Circulaire 16650 de 3Ah, on a obtient Eb= 3*3.7=11.1Wh.
+Cela donne les autonomies suivantes:
+  * au repos : 8h09;
+  * charge légère : 6h30-6h04;
+  * charge moyenne : 5h21;
+  * charge importante (2 cœurs à fond) : 4h26;
+  * charge maximale (les 4 cœurs à fond) : 3h45.
+=== Batterie Lithium "pouch" de 6600mAh ===
+Pour une batterie Lipo de 6.6Ah, on a obtient Eb= 6.6*3.7=24.42Wh.
+Cela donne les autonomies suivantes:
+  * au repos : 17h57;
+  * charge légère : 14h16-13h20;
+  * charge moyenne : 11h47;
+  * charge importante (2 cœurs à fond) : 9h46;
+  * charge maximale (les 4 cœurs à fond) : 8h16.
+=== Batterie Lithium "pouch" de 12000mAh ===
+Pour une batterie Lipo de 12Ah, on a obtient Eb= 12*3.7=44.4Wh.
+Cela donne les autonomies suivantes:
+  * au repos : 32h38;
+  * charge légère : 25h58-24h15;
+  * charge moyenne : 21h26;
+  * charge importante (2 cœurs à fond) : 17h45;
+  * charge maximale (les 4 cœurs à fond) : 15h03.

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