Au passage, on pourra utiliser ce composant de chez Adafruit<\/a>, qui permet de regrouper les composants 3 et 4 sur une seule et m\u00eame carte.<\/p>\n D\u00e9taillons ces composants.<\/p>\n Raspberry pi mod\u00e8le A+<\/p><\/div>\n Entre le A+, le B+ et le pi2, le A+ est celui qui consomme le moins, mais a \u00e9galement moins de ram (256 Mio contre 512 et 1024), et dispose du m\u00eame CPU que le B+, mais ne dispose que d’un USB contre 4 et pas de port ethernet.<\/p>\n Le pi 2 dispose des m\u00eames ports que le B+, mais dispose de 1024 Mio de ram et surtout d’un CPU A7 quad core \u00e0 900Mhz au lieu du simple coeur 700Mhz des autres. Sa consommation \u00e9lectrique est en revanche plus \u00e9lev\u00e9e.<\/p>\n Les anciens mod\u00e8les (le A et le B) sont respectivement moins int\u00e9ressants que les A+ et B+, car pr\u00e9sentant des fonctionnalit\u00e9s comparables, mais une consommation \u00e9lectrique sup\u00e9rieure. Si toutefois vous en avez en stock, il feront \u00e9galement l’affaire.<\/p>\n Pour choisir ici, on pourra r\u00e9sumer ainsi :<\/p>\n G\u00e9n\u00e9ralement, si une t\u00e2che peut \u00eatre accomplie par le B+, elle devrait \u00eatre r\u00e9alisable par le A+. On aura donc plut\u00f4t tendance \u00e0 choisir entre le A+ et le pi 2. Pour la plupart des projets consistant \u00e0 collecter les mesures de capteurs, ou faire des photos, le A+ suffira largement. Il pr\u00e9sente en outre l’avantage d’\u00eatre le moins cher et le plus compact.<\/p>\n C’est le mod\u00e8le que nous utiliserons ici pour ce prototype.<\/p>\n batterie lithium ion de 6000mAh\/3.7V (22.2Wh)<\/p><\/div>\n On peut utiliser bon nombre de batteries pour alimenter notre syst\u00e8me portable. Le choix des batteries lipo tient \u00e0 leur grande capacit\u00e9 pour un volume et une masse donn\u00e9e, sup\u00e9rieure aux autres technologies. Mais en plus, on trouve des circuits de charge d\u00e9di\u00e9s qui permettent de charger la batterie en utilisant l’appareil, ce qui nous \u00e9vite d’en concevoir.<\/p>\n Le mod\u00e8le choisi est une batterie de 6000 mAh, pour une tension nominale de 3.7V. Cela donne une capacit\u00e9 de 22.2Wh.<\/p>\n <\/p>\n chargeur de batterie adafruit liIon\/lipoly<\/p><\/div>\n Le USB LiIon\/LiPoly charger<\/a> de Adafruit est capable de charger une batterie une cellule Lithium-Ion ou Lithium Polym\u00e8re avec un courant constant de 100,500 ou 1000mA depuis une alimentation de 5V. Il y a sur la carte un port mini-USB mais \u00e9galement la possibilit\u00e9 de souder des connecteurs pour ajouter une autre source possible d’entr\u00e9e.<\/p>\n Par d\u00e9faut, le taux de charge est de 500mA. Cela implique une charge compl\u00e8te en 12 heures. Si on passe a 1000mA, on pourra r\u00e9duire ce temps \u00e0 seulement 6 heures.<\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n pololu U1V11F5 r\u00e9gulateur step up vers 5v<\/p><\/div>\n La batterie Lipo fournira une tension entre 3 et 4.2v selon le niveau de charge de celle ci. De ce fait, il nous faut pouvoir g\u00e9n\u00e9rer du 5V depuis cette tension pour alimenter le Raspberry pi. Le param\u00e8tre cl\u00e9 ici sera l’efficacit\u00e9 du composant. En effet, moins le composant sera efficace, plus on gaspillera d’\u00e9nergie de la batterie en chaleur, r\u00e9duisant d’autant l’autonomie. Le r\u00e9gulateur\u00a0U1V11F5 de pololu<\/a> est un r\u00e9gulateur step up<\/strong><\/em>, ce qui signifie qu’il convertit des tensions inf\u00e9rieures \u00e0 5V vers le 5V. Celui ci est aussi capable de faire du step down<\/strong><\/em>, mais dans notre cas, \u00e7a n’aura pas d’utilit\u00e9. L’essentiel est que ce convertisseur est annonc\u00e9 comme ayant une efficacit\u00e9 pratique entre 70 et 90%. En pratique, voici quelques courbes d\u2019efficacit\u00e9 du composant :<\/p>\n Efficacit\u00e9 du composant pour diverses tensions d’entr\u00e9e<\/p><\/div>\n Prenons la courbe rose pour une tension d’entr\u00e9e de 3.3V. Pour un courant de sortie de 150mA, on est \u00e0 peu pr\u00e8s \u00e0 85%. Nous sommes proches des valeurs que ce que nous aurons dans notre prototype. On aura une tension d’entr\u00e9e un peu plus haute, et donc probablement une efficacit\u00e9 l\u00e9g\u00e8rement sup\u00e9rieure, mais nous retiendrons cette valeur de 85% de fa\u00e7on \u00e0 prendre le pire des cas.<\/p>\n Ces 85% d\u2019efficacit\u00e9 entra\u00eenent logiquement que nous aurons moins d’\u00e9nergie disponible pour notre syst\u00e8me. En pratique, nous passerons ainsi de 22.2Wh \u00e0 85% de cette valeur, soit 18.8Wh effectives.<\/p>\n <\/p>\n Le montage est simple : la batterie est branch\u00e9e sur les broches “batt<\/strong>” du chargeur. Les broches load\u00a0<\/strong>servent \u00e0 alimenter la charge (ici le Raspberry pi), mais il faut d’abord passer par le r\u00e9gulateur de tension. Pour ce faire, la broche load +<\/strong> est connect\u00e9e \u00e0 la broche Vin<\/strong> du r\u00e9gulateur, et la broche load –<\/strong> est connect\u00e9e \u00e0 la broche gnd<\/strong> (masse) de celui ci. La broche Vout<\/strong> du r\u00e9gulateur est connect\u00e9e \u00e0 la broche 5V des GPIO du Raspberry pi<\/strong>, et la broche gnd<\/strong> du r\u00e9gulateur \u00e0 la masse des GPIO Raspberry pi<\/strong> \u00e9galement.<\/p>\n D\u00e8s lors, si la batterie est charg\u00e9e, le r\u00e9gulateur g\u00e9n\u00e9rera du 5V et alimentera le Raspberry pi. On pourra rajouter un interrupteur sur le \u00a0c\u00e2ble connectant la broche load+ du chargeur et la broche Vin du r\u00e9gulateur pour pouvoir \u00e9teindre totalement le syst\u00e8me\u00a0(ou encore sur le c\u00e2ble + de la batterie).<\/p>\n Si l’on branche le c\u00e2ble USB du chargeur, ou que l’on envoie du 5V sur les broches DCIN, la batterie se chargera si elle n’est pas d\u00e9j\u00e0 pleine, que le Raspberry pi soit allum\u00e9 ou non.<\/p>\n On peut voir sur l’image ci apr\u00e8s le montage complet :<\/p>\n Raspberry pi A+ autonome avec batterie, chargeur et r\u00e9gulateur de tension<\/p><\/div>\n Le Raspberry pi A+ consomme environ 100 mA<\/a> au repos, le B+ monte \u00e0 200mA et le pi2 \u00e0 230<\/a>. En charge avec le module camera enregistrant de la vid\u00e9o en 1080p (voir les m\u00eames liens), on monte \u00e0 230mA pour le A+, 330 pour le B+ et 350 pour le pi 2 B.<\/p>\n Nous disposons donc d’une batterie de 6Ah, a 3.7V, ce qui donne une capacit\u00e9 de 22.2Wh. Toutefois, du fait de l’efficacit\u00e9 du convertisseur de tension, nous avons une capacit\u00e9 utile \u00e9quivalente \u00e0 85% de cette valeur, soit 18.8Wh.<\/p>\n Le Raspberry pi A au repos (cela correspondra \u00e0 ce que l’on aura quand on fera des t\u00e2ches l\u00e9g\u00e8res comme la lecture de capteurs) consomme 100 mA en 5V, soit une puissance de 0.1*5=0.5W.<\/p>\n En th\u00e9orie, on a donc une autonomie de 18.8\/0.5=37.6h, soit plus d’un jour et demi.<\/p>\n Si l’on consid\u00e8re la consommation pendant une capture 1080p, elle monte \u00e0 230mA. Selon le graphique du convertisseur, l’efficacit\u00e9 est sensiblement la m\u00eame, nous aurons donc la m\u00eame capacit\u00e9 utile de 18.8Wh.<\/p>\n La puissance consomm\u00e9e par le pi sera donc de 0.23*5=1.15W. Notre syst\u00e8me devrait de ce fait \u00eatre capable de filmer en 1080p pendant 18.8\/1.15=16 heures.<\/p>\n Imaginons maintenant que nous souhaitons non pas filmer, mais prendre des photos pour du timelapse, \u00e0 hauteur d’une photo par minute. La prise de photo prendra environ 2 secondes, et nous consid\u00e9rerons m\u00eame 3 secondes pour sur\u00e9valuer la valeur.<\/p>\n Sur une minute, le Raspberry pi consommera 100 mA pendant 57 secondes, et 230 mA pendant 3 secondes. En moyenne, cela fait donc (57*100+3*230)\/60=106.5mA de consommation moyenne, ce qui correspond \u00e0 une puissance consomm\u00e9e de 0.1065*5=0.5325W. Notre batterie ayant une capacit\u00e9 utile de 18.8Wh permettra d’alimenter le syst\u00e8me pendant 18.8\/0.5325=35 heures.<\/p>\n <\/p>\n Le premier test sera la mesure de l’autonomie au repos. Pour cela, j’ai fait un script simple, qui toutes les 10 secondes \u00e9crit dans un fichier le temps d’ex\u00e9cution cumul\u00e9 du script et l’affiche \u00e9galement \u00e0 l’\u00e9cran. J’ai branch\u00e9 un petit \u00e9cran et un clavier sur le A+, et le syst\u00e8me est branch\u00e9 \u00e0 une alimentation externe. Je lance alors le script, d\u00e9branche le clavier et l’\u00e9cran, puis imm\u00e9diatement l’alimentation externe, ce qui fait que le pi se met alors \u00e0 tourner sur la batterie. De temps en temps je rebranche l’\u00e9cran pour v\u00e9rifier que le script tourne toujours, et quand je verrai que la LED d’\u00e9tat du Raspberry pi s’\u00e9teindra, je rebrancherai puis red\u00e9marrerai l’ensemble pour regarder dans le fichier la dur\u00e9e d’ex\u00e9cution affich\u00e9e.<\/p>\n Il a fallu attendre longtemps pour que la machine cesse enfin de fonctionner. Au bout d’un moment, la diode d’\u00e9tat s’\u00e9teignait bri\u00e8vement, mais le syst\u00e8me a continu\u00e9 \u00e0 fonctionner. Le dernier enregistrement dans le fichier mentionne une dur\u00e9e d’ex\u00e9cution de 154192 secondes<\/strong>, soit plus de 42 heures d’autonomie sur une seule charge<\/strong>! Cela repr\u00e9sente 5 heures de mieux que dans notre calcul, donc soit le r\u00e9gulateur est bien plus efficace que pr\u00e9vu, soit le A+ consomme moins que la valeur de 100mA que j’ai utilis\u00e9e, soit la batterie a \u00e9t\u00e9 sous-estim\u00e9e par le fabricant.<\/p>\n Nous disposons maintenant d’un syst\u00e8me portable, utilisable \u00e0 la fois sur secteur (en branchant le c\u00e2ble USB ou une source 5V), et de fa\u00e7on mobile en utilisant la batterie. L’ensemble est plut\u00f4t compact, et permet une bonne autonomie. Nous pourrons utiliser cette base pour divers projets embarqu\u00e9s, comme par exemple la fabrication d’une cam\u00e9ra autonome, et m\u00eame ajouter des panneaux solaires pour recharger la batterie quand le soleil est disponible. Avec des panneaux suffisamment grands il sera alors possible de recharger totalement la batterie la journ\u00e9e, et d’\u00eatre assur\u00e9s de pouvoir continuer les activit\u00e9s du syst\u00e8me sans interruption la nuit. Nous disposerons ainsi d’un syst\u00e8me pouvant fonctionner pendant de tr\u00e8s longues dur\u00e9es (des mois) sans interruption.<\/p>\n Dans une optique domestique, un tel syst\u00e8me peut \u00e9galement servir d’alimentation ininterrompue, par exemple pour des cam\u00e9ras de s\u00e9curit\u00e9, ou un syst\u00e8me de mesure ayant besoin de mesures continues sans interruption. Cela permettra d’assurer le service m\u00eame en cas de coupure de courant.<\/p>\n Je mettrai en ligne plus tard des fichiers permettant d’imprimer en 3D ou de fabriquer \u00a0\u00e0 la d\u00e9coupeuse laser un boitier permettant de contenir tout ce mat\u00e9riel.<\/p>\nLe Raspberry pi : mod\u00e8le A+<\/h3>\n
![\"Raspberry](\"http:\/\/nagashur.com\/blog\/wp-content\/uploads\/2015\/08\/rpiAplus800_4522-150x150.jpg\")
<\/a>\n
La batterie : Lithium Polym\u00e8re 6000 mAh<\/h3>\n
![\"batterie](\"http:\/\/nagashur.com\/blog\/wp-content\/uploads\/2015\/08\/battery_4647_800px-150x150.jpg\")
<\/a>Le chargeur LiPo : module Adafruit<\/h3>\n
![\"chargeur](\"http:\/\/nagashur.com\/blog\/wp-content\/uploads\/2015\/08\/adafruit_liion_lipoly_charger_4645_800px-150x150.jpg\")
<\/a>R\u00e9gulateur de tension : Pololu step up 5V<\/h3>\n
![\"pololu](\"http:\/\/nagashur.com\/blog\/wp-content\/uploads\/2015\/08\/pololu_U1V11F5_4649_800px-150x150.jpg\")
<\/a>![\"Efficacit\u00e9](\"https:\/\/a.pololu-files.com\/picture\/0J4607.400.jpg?4d405753ef7bf3f0dd47704dc3ed94ba\")
Le montage<\/h2>\n
![\"Raspberry](\"http:\/\/nagashur.com\/blog\/wp-content\/uploads\/2015\/08\/piAplus_on_battery_4644_800px.jpg\")
<\/a>Autonomie<\/h2>\n
Calcul th\u00e9orique<\/h3>\n
En veille<\/h4>\n
En capture vid\u00e9o 1080p<\/h4>\n
Cas hybride : photos en timelapse<\/h4>\n
Essai pratique<\/h3>\n
Conclusions sur le\u00a0Raspberry pi mobile lipo<\/h2>\n