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Parlons maintenant de l'alimentation de l'APN. Celui-ci va effectivement rester plusieurs mois dehors, sans aucun accès au courant du réseau. Il faut donc qu'il puisse être alimenté de manière autonome. Seule solution possible à notre époque : un panneau solaire.Les panneaux solaires photovoltaïques grand public (PV) les plus courants sortent du 12V, de plus il faut les coupler à une batterie pour que l'APN soit alimenté 24/7, et les plus courantes adaptées à l'utilisation avec des PV sont aussi en 12V (batterie de type moto).
Le choix de l'alimentation autonome étant effectuée, le second problème est que l'APN ne prend pas du 12V en entrée, mais du 4.3V (c'est écrit sur le bloc d'alimentation 220V livrée avec). Il faut donc trouver un moyen de convertir le 12V en 4.3V de manière simple, fiable, et avec le minimum de pertes pour ne pas consommer trop de puissance ce qui drainerai la batterie la nuit ou les jours de mauvais temps. Voici les solutions possibles :
Le pont diviseur est la solution la plus simple (deux résistances à brancher en série) mais a un mauvais rendement et surtout ne produit pas une tension de sortie stable car elle est directement liée à la tension d'entrée, or mon ensemble PV+batterie ne lui délivrera pas tout le temps du 12V, mais plutôt une tension variant entre 10V et 14V selon la météo et la charge de la batterie. On ne peut donc pas se fier à ce type de montage pour obtenir un 4.3V stable en permanence.
Le régulateur de tension linéaire est un peu plus complexe à utiliser, mais reste quand même accessible. Il s'agit en effet d'un composant intégré à 3 pattes très peu onéreux (moins d'un euro) qu'il faut coupler à deux petits condensateurs. Il n'existe pas de modèle de régulateur qui transforme du 12V en 4.3V, mais il suffit d'en prendre un qui sort du 5V (série 7805) et de lui adjoindre une diode en série. En effet les diodes font chuter la tension de 0.7V, on tombe donc pile poil sur du 4.3V. En plus ça protégera le régulateur d'un éventuel retour de tension en provenance de l'APN. Avantages du montage : pas cher et simple à mettre en oeuvre (quelques soudures). Inconvénients : mauvais rendement (la totalité de la chute de tension est dissipée sous forme de chaleur, comme avec le pont diviseur).
A noter qu'il existe des régulateur linéaires ajustables (par exemple LM317), c'est à dire dont on peut programmer la tension de sortie précise à l'aide de résistances, mais la complexité du montage est plus importante et nécessite plus de minutie qu'avec la solution de la diode en sortie ci-dessus.
Le régulateur à découpage est assez complexe à mettre en oeuvre. Il faut brancher selon un schéma particulier le régulateur en lui-même (LM2575), trois condensateurs, une diode et une self. Et la complexité de s'arrête pas là car on est obligé de faire le montage sur un PCB (une plaque de circuit imprimé) avec des largeurs et longueurs des pistes en cuivres très particulières afin de gérer les hautes fréquences générées par le découpage. Avantages : le rendement est très bon, la chute de tension est très peu dissipée en chaleur. C'est ce type de montage que l'on trouve dans les alimentations de téléphones portables par exemple.
(pour plus de précisions sur les régulateurs, je vous conseille la lecture de cet article)
Après cet état des lieux, mon choix se porte donc sur le régulateur de tension linéaire. Pour être sûr de ne pas faire d'erreur il vaut mieux quand même calculer la puissance dissipée afin de voir si je ne vais pas trop en demander à l'alimentation solaire. Le calcul est simple, il s'agit de (Vin-Vout)*Iout. Pour avoir Iout j'ai mesuré le courant demandé par l'APN en cours d'utilisation (écran éteint et une photo toutes les 30mn). J'ai obtenu une moyenne de 0.07A. Le calcul donne donc : (12-4.3)*0.07 = 0.54W. Un demi Watt, c'est une faible chaleur dissipée (et donc perdue). En revanche, lorsque l'écran de l'APN est allumé, le courant monte à 0.36A, ce qui donne 2.7W à dissiper, ce qui est déjà bien plus conséquent. L'écran n'étant allumé que lors des manœuvres de maintenance (déchargement des photos et réglage de l'APN) c'est supportable pour l'alimentation solaire, mais il faut quand même prévoir de mettre un radiateur sur le régulateur afin de dissiper la chaleur générée et ne pas le faire griller
(ou éviter que sa protection thermique ne se mette en route et donc coupe l'alimentation). Pour obtenir ces chiffres j'ai fait une feuille Excel avec tous les paramètres variables qui influent en direct sur les calculs de consommations (ci-contre). J'en ai profité pour calculer la consommation totale de l'APN avec son régulateur et vérifier que l'autonomie de la batterie sera suffisante.La photo du régulateur se trouve en tête d'article. Le prochain article concernera l'utilisation de tout le système en conditions réelles.
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