Saviez-vous que vous pouvez utiliser un panneau solaire pour alimenter un Raspberry Pi ? Imaginez les possibilités. Une station météorologique alimentée par énergie solaire. Un véhicule autonome qui n’a jamais besoin d’être rechargé. Une caméra capable d’enregistrer des images dans des endroits éloignés pendant des mois sans intervention humaine.
*Image générée par IA Dall-E pour cet article*
Dans ce tutoriel, nous allons construire un projet qui utilise un panneau solaire pour alimenter un Raspberry Pi.
Dans un prochain article : Comment alimenter votre Raspberry Pi avec une batterie, afin qu’il soit facile à utiliser pour des projets à faible consommation d’énergie comme avec le Raspberry Pi Zero, ou même avec une Raspberry Pi 4. Nous verrons également comment calculer la durée de vie de la batterie attendue et de la manière de déterminer la taille de batterie correcte pour un Raspberry Pi.
COMMENT CHOISIR UN PANNEAU SOLAIRE Pour alimenter un Raspberry Pi, le panneau solaire doit délivrer au moins 5V. La puissance et les courants nominale du panneau solaire détermineront la vitesse à laquelle la batterie se charge. Cela signifie qu’un panneau solaire de 2W peut charger une batterie deux fois plus rapidement qu’un panneau solaire de 1W.
LE CONTRÔLEUR DE CHARGE DE LA BATTERIE La tension et le courant délivrés par le panneau solaire varieront considérablement en fonction de la quantité de lumière qui le frappe. Ces fluctuations de tension et de courant pourraient endommager le Raspberry Pi.
Un contrôleur de charge de batterie empêchera cela en fournissant une tension et un courant constants au Raspberry Pi, tout en fournissant en même temps la tension et le courant corrects pour charger en toute sécurité la batterie.
Maintenant que vous connaissez les exigences pour alimenter un Raspberry Pi avec un panneau solaire, examinons trois façons possibles d’utiliser un panneau solaire pour alimenter le Raspberry Pi.
Le TP4056 et un convertisseur DC/DC :
1. Description de la solution :
- TP4056 : Le TP4056 est un module dédié à la recharge des batteries Li-ion/LiPo. Il assure une charge sécurisée avec des fonctionnalités de protection contre la surcharge, la décharge excessive, et les surintensités.
- Convertisseur DC/DC (Boost Converter) : Pour alimenter le Raspberry Pi, un convertisseur DC/DC est ajouté après le module TP4056. Ce convertisseur élève la tension de 3,7V de la batterie LiPo à 5V, qui est nécessaire pour le fonctionnement du Raspberry Pi.
2. Avantages :
- Modularité :
- En utilisant des modules séparés, vous pouvez sélectionner des composants spécifiques selon vos besoins (par exemple, choisir un convertisseur DC/DC avec des caractéristiques spécifiques).
- Coût :
- Le TP4056 est généralement peu coûteux, ce qui peut rendre cette solution économique si vous avez déjà un convertisseur DC/DC ou que vous souhaitez optimiser les coûts.
- Contrôle précis :
- Vous avez un contrôle plus précis sur la recharge de la batterie et sur la conversion de la tension. Le choix d’un convertisseur DC/DC approprié peut vous permettre d’optimiser l’efficacité énergétique.
- Disponibilité :
- Le TP4056 est largement disponible et peut être trouvé chez de nombreux fournisseurs, ce qui en fait une solution facilement accessible.
3. Inconvénients :
- Complexité :
- Contrairement au PowerBoost 1000 (que l’on verra juste après), qui intègre toutes les fonctionnalités dans un seul module, cette solution nécessite deux composants distincts, ce qui complique légèrement le circuit et son câblage.
- Efficacité énergétique :
- L’efficacité du système global dépendra de la qualité du convertisseur DC/DC que vous choisissez. Un mauvais choix peut entraîner des pertes énergétiques importantes.
- Pas de protection intégrée au niveau du boost :
- Certains convertisseurs DC/DC n’incluent pas de protections complètes (surcharges, court-circuits, etc.), ce qui pourrait rendre le système moins fiable à long terme.
- Encombrement :
- L’utilisation de deux modules distincts (le TP4056 et un convertisseur DC/DC) peut augmenter l’encombrement de votre projet, ce qui pourrait être un inconvénient pour des projets où l’espace est limité.
4. Applications typiques :
- Projets DIY où la modularité et le coût sont prioritaires.
- Applications où un contrôle précis sur chaque étape (charge et conversion de tension) est nécessaire.
- Environnements où la flexibilité de sélection des composants est importante.
Résumé :
- + Modularité : Permet de choisir des composants adaptés à des besoins spécifiques.
- + Coût : Le TP4056 est économique, ce qui peut réduire les coûts globaux.
- + Disponibilité : Facile à trouver et à acheter.
- – Complexité : Nécessite plus de composants et de câblage que le PowerBoost 1000.
- – Efficacité variable : Dépend fortement du convertisseur DC/DC choisi.
- – Encombrement : Prend plus de place dans votre projet en raison de l’utilisation de plusieurs modules.
Le PowerBoost 1000
D’Adafruit est un module polyvalent conçu pour faciliter l’alimentation de vos projets électroniques, notamment ceux qui utilisent des batteries lithium-ion/polymer (LiPo). Voici une description plus détaillée de ce module et de son fonctionnement :
1. Fonctionnalité principale :
- Convertisseur DC/DC (Boost Converter) : Le PowerBoost 1000 est un convertisseur qui prend une tension d’entrée plus basse (par exemple, 3,7V provenant d’une batterie LiPo) et la convertit en une tension de sortie plus élevée et stable (5V). Ce 5V est idéal pour alimenter des microcontrôleurs comme le Raspberry Pi, qui nécessite une alimentation stable pour fonctionner correctement.
- Contrôleur de charge intégré : Le module intègre également un contrôleur de charge qui gère la charge de la batterie LiPo. Il assure que la batterie est chargée en toute sécurité, sans risque de surcharge.
2. Caractéristiques techniques :
- Tension d’entrée : 1,8V à 5,5V (typiquement une batterie LiPo 3,7V).
- Tension de sortie : 5V régulés, pouvant fournir jusqu’à 1A en continu, avec un pic possible à 2A.
- Protection : Le PowerBoost 1000 est équipé de plusieurs protections (contre les inversions de polarité, les surtensions, les sous-tensions, et les surintensités) pour assurer un fonctionnement sûr.
3. Avantages :
- Tout-en-un : Avec ce module, vous n’avez pas besoin d’un contrôleur de charge séparé et d’un convertisseur DC/DC, ce qui simplifie la conception de votre circuit.
- Idéal pour les projets portables : Ce module est parfait pour les projets nécessitant une alimentation portable et stable, comme ceux utilisant des Raspberry Pi. Il permet de maintenir une alimentation constante même lorsque la source d’alimentation fluctue, par exemple, lorsque la batterie est en cours de décharge.
- Facilité d’utilisation : Il est facile à intégrer dans des projets existants et permet une recharge simple via un port micro-USB.
4. Applications typiques :
- Alimentation de microcontrôleurs et de SBC (Single Board Computers) : Comme les Raspberry Pi, les Arduino, etc.
- Projets portables : Tout projet nécessitant une alimentation fiable et stable en 5V à partir d’une batterie.
- Circuits autonomes : Les systèmes qui doivent rester actifs même lors d’une coupure d’alimentation principale, en passant sur batterie.
En fonction de vos priorités (coût, espace, simplicité), choisir entre un module tout-en-un comme le PowerBoost 1000 ou une solution plus modulaire avec le TP4056 et un convertisseur DC/DC peut faire une grande différence dans le développement de votre projet.