Il y a 10-12 ans, on pouvait acheter une batterie USB pour 10-20 euros, et l'utiliser pour alimenter une expérience Yoctopuce sans trop se poser de question. Malheureusement, aujourd'hui, il est très difficile de trouver une bonne batterie USB qui permette d'alimenter une expérience basée sur un Yocto-Wireless ou un YoctoHub-GSM. Du coup, on a décidé d'investir un peu de temps, et d'argent, pour essayer d'en trouver une bien.
Le problème des batteries USB actuelles
La fonction sommeil des Yocto-Wireless et YoctoHub-GSM
Le Yocto-Wireless et le YoctoHub-GSM ont tous les deux une fonctionnalité intéressante. Ils sont capables de s'endormir et de se réveiller à intervalle régulier. Lorsqu'ils se réveillent, ils contactent généralement un serveur, font ce qu'ils ont à faire, comme par exemple communiquer au serveur la valeur de tous les capteurs qui leur sont rattachés, puis se rendorment. Lorsqu'ils dorment, ces hubs ne consomment que 15-20µA contre 60 à 200mA quand ils travaillent. Ce mécanisme de mise en sommeil permet donc de minimiser la consommation moyenne d'une expérience Yoctopuce alimentée par batterie. A première vue, le type de batterie le plus pratique pour ce genre d'usage, c'est les batteries USB, mais....
Les batteries USB
Les batteries USB les plus courantes souffrent de deux problèmes. Elles sont généralement pensées autour d'un scénario précis: la recharge d'appareils portables: téléphones, tablette, ordinateurs etc.. Par ailleurs, elles contiennent des composants électroniques qui consomment un peu de courant, même si la batterie ne fait rien. Ainsi, si on attend assez longtemps, une batterie USB va se décharger complètement. Pour éviter que leurs clients ne se retrouvent avec une batterie vide au moment où ils en ont le plus besoin, les fabricants de batteries ont généralisé une petite astuce. Si la batterie se rend compte qu'on ne lui soutire que peu, voire pas de courant, elle s'éteint complètement, ce qui évite qu'elle ne se vide toute seule.
Évidement ça ne fait pas trop l'affaire des clients Yoctopuce qui utilisent des Yocto-Wireless et YoctoHub-GSM, une fois que le hub est passé en sommeil, la batterie d'éteint complètement, et le hub ne peut plus se réveiller faute d'alimentation. Il y a 10-15 ans, on pouvait trouver des batteries d'entrée de gamme sans ce dispositif de protection, mais maintenant, c'est mission quasi impossible.
Une vieille batterie sans la protection en question, si on avait su, on en aurait acheté des dizaines il y a dix ans
On a donc décidé de se lancer dans la quête de la batterie idéale pour mener des expériences Yoctopuce alimentées par batterie. Typiquement, on cherche un système de batterie avec une sortie USB et une fonction ON / OFF explicite plutôt qu'un système d’extinction automatique. Et cette semaine, on vous présente deux candidats.
Le routeur UPS-15-POE d'IPS
On a un peu cherché du côté des mini-UPS parce qu'un UPS étant censé fournir du courant quoiqu'il arrive, il y a peu de chance qu'il décide de s'éteindre sans une raison impérieuse. On a trouvé le modèle UPS-15-POE de Intelligent Power Sources. Il se présente sous la forme d'une boîte de 16x11x3cm, il dispose d'une sortie USB-A, d'une sortie configurable en 5 et 12V, d'un bouton ON/OFF et d'une entrée 100-240V AC.
Le modèle UPS-15-POE d'IPS
Notez qu'on soupçonne qu'IPS n'est pas le véritable fabriquant de cet appareil parce qu'on peut trouver sur Internet quantité d'autres appareils qui lui ressemble étrangement mais qui sont vendus sous d'autres marques. Toujours est-il que le UPS-15-POE annonce une capacité de 8800mAh. On a donc monté un petit test avec un Yocto-Meteo raccordé à un YoctoHub-Wireless-n qui se réveille toutes les 10 minutes pour envoyer ses mesures ä un VirtualHub for Web hébergeant l'application Yocto-Visualization for Web permettant ainsi de surveiller l'expérience. Dans cette configuration, lorsqu'il est éveillé, le YoctoHub-Wireless-n et son Yocto-Meteo consomment environ 90mA.
_1.svg "L'UPS a pu alimenter un YoctoHub-Wireless-n et un Yocto-Meteo pendant trois jours et demi à raison d'un réveil toutes les 10 minutes")
L'UPS a pu alimenter un YoctoHub-Wireless-n et un Yocto-Meteo pendant trois jours et demi à raison d'un réveil toutes les 10 minutes
L'expérience a fonctionné pendant 3 jours et demi avant que l'UPS, à court de batteries, ne s'éteigne. On l'a rechargé, et on a tenté une expérience un peu différente: surveiller avec un Yocto-Volt la sortie de l'UPS dans aucune charge. L'expérience a tenu 4 jours.
-FR_1.svg "Sans aucune charge, l'UPS ne tient de toute manière que 4 jours")
Sans aucune charge, l'UPS ne tient de toute manière que 4 jours
Ce modèle UPS-15-POE répond à l'exigence de base, à savoir se comporter comme une batterie avec une sortie USB qui ne s’éteint pas automatiquement, par contre sa consommation interne importante ne lui permet pas de tenir plus de quatre jours. Évidement, le fait qu'il se branche directement sur le secteur le réserve à des applications en intérieur qui doivent continuer à tourner même en cas de panne de secteur.
L'omnicharge 20C+
Sur le papier, et malgré son prix de 300 euros, le modèle 20C+ de la société Omnicharge a tout ce qu'il faut pour gérer avec brio notre cas d'école:
- Une extinction automatique désactivable,
- Deux sorties USB-A,
- Une capacité de 20000mAh,
- Et la possibilité de le recharger avec un chargeur USB ou un panneau solaire
On s'est donc dépêchés d'en acheter un.
L'Omnicharge 20C+ (les traces de doigts sont quasiment impossibles à nettoyer)
Il se présente sous la forme d'une boîte assez lourde, d'environ 13x12x2.5cm. Il a un très joli écran OLED qui indique en entre autres, le pourcentage de charge de la batterie, la puissance en entrée et la puissance en sortie, sachant que la puissance de sortie affichée comprend la consommation interne de la boîte. On a vérifié que la batterie accepte de se charger avec un panneau solaire. On a désactivé toutes les options dont on n'avait pas besoin pour limiter la consommation interne de la batterie et on a lancé, plein d'espoir, la même expérience avec un YoctoHub-Wireless-n et un Yocto-Meteo. On a rapidement remarqué que la batterie se vidait à une vitesse un peu alarmante, avec une consommation affichée oscillant lentement entre 1 et 2 W. Le couperet n'a pas tardé à tomber: l'Omnicharge 20C+ s'est éteint, à court de batterie, au bout de 2 jours et demi. Imaginez notre déception.
_2.svg "Notre expérience a tenu a peine plus de 2.5 jours avec l'Omnicharge 20C+")
Notre expérience a tenu a peine plus de 2.5 jours avec l'Omnicharge 20C+
Avec une consommation à vide de 1W, en supposant que l'électronique interne fonctionne en 5V, cela suppose un courant d'environ 200mA à vide, c'est franchement excessif. Dans le meilleur des cas la batterie ne tiendrait pas plus de 100 heures soit environ 4 jours. Notez que les 20000mAh annoncés correspondent à la tension nominale de 3.7V des cellules de la batterie et non pas 5V. La capacité réelle de la batterie est annoncée à 71Wh.
On a contacté le service après-vente d'Omnicharge qui nous a confirmé que le modèle 20C+ a été conçu comme un chargeur de voyage qui doit impérativement être éteint entre deux utilisations et n'a jamais été pensé comme une alimentation utilisable sur le long terme. On aurait souhaité que la propagande sur leur site web soit plus claire à ce sujet.
Ceci dit, si vous avez à faire fonctionner une expérience au beau milieu de nulle part, l'Omnicharge 20C+ est peut-être une solution si vous le connectez à un panneau solaire capable de fournir en moyenne plus d'énergie que la batterie et l'expérience n'en consomme soit 2-3W, ce qui est complètement faisable.
Notez qu'on a remarqué un petit bug: tant que la batterie est allumée, il est possible de la recharger avec n'importe quelle source USB. Mais si le niveau de la batterie niveau baisse au point que l'Omnicharge 20C+ décide de s'éteindre tout seul, alors il semblerait que seul un chargeur avec la fonction "Power Delivery" soit capable de le réveiller. En d'autres termes, si une de vos installations solaires basée sur une batterie Omnicharge s'éteint, vous aurez intérêt à aller sur place avec une batterie de rechange préalablement chargée.
Conclusion
Pour un premier round de tests, c'est un peu décevant: autant on n'attendait pas des miracles du modèle d'IPS, autant on n'imaginait pas que l'Omnicharge 20C+ fasse moins encore bien. Omnicharge a dans son catalogue un modèle 40C+ avec une capacité annoncée de 40000mAh, qui en se basant sur la performance du modèle 20C+, devrait être capable de tenir 5-6 jours.
Malgré ce début peu encourageant, on continue à chercher la batterie idéale pour alimenter des expérience basées sur des modules Yoctopuce. Si vous avez des suggestions de modèle à tester, n'hésitez pas à nous en faire part dans les commentaires.
