Bonjour, tout d'abord, je remercie les membres du Forum qui m'ont aidé, conseillé, corrigé jusqu'à présent. Je vous soumets pour remarques et commentaires mon projet en l'état d'avancement au 8/5/24.
2.2 2.2 Architecture simplifiée de l'électronique.
2.2.1 Liste des composants autres que météo
NOTA : Argumentation sur la mise en œuvre d’un compteur d’impulsion externe à la FireBeetle
- Le projet concerne une habitation ou lors de la tempête CIARAN en fin 2023 le vent à souffler en rafales à 200 km/h et la probabilité d’avoir un jour des vents encore plus fort est réelle. Avec une résolution de capteur de 2,4 km/h par impulsion, nous allons viser 240 km/h ce qui fait 100 impulsions par seconde.
- Avec une alimentation sur batterie, nous devons économiser les mA et donc laisser le micro processeur le plus longtemps possible en sommeil. En conséquence, la solution de le réveiller 100 fois par seconde en gérant une interruption n’est pas satisfaisante.
- Il en est de même pour le pluviomètre, durant le sommeil du micro contrôleur, nous allons rater des impulsions de fin de remplissage.
Nous prenons alors la solution trouvée sur internet qui consiste à déléguer ces deux comptages à un composant dédié capable de compter 100 impulsions par secondes. Ce composant PCF1583 peut être utilisé en simple compteur d’impulsions, il est capable de compter jusqu’à 1 million d’impulsions à une fréquence bien supérieur à nos 100 Hz.
3 3 Alimentation des équipements électronique extérieur à l’habitation
3.1.1 Schéma de principe
NOTA : batterie NCR18650B de chez Panasonic réf MIH2110, courant de charge C/2 soit 1700 mA, tension minimale 2,4 V. La limite basse de 2.4 V est une limite en dessous de laquelle la batterie ne doit pas être déchargée, sous peine de l'endommager de manière irréversible. Pour des raisons pratiques, on adopte en général une limite basse de 3 V, ce qui laisse une marge de sécurité.
3.1.2 Liste des modules pilotant l’alimentation externe
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4 Consommation de courant
Pour définir les caractéristiques optimales de l’alimentation externe, il faut commencer par évaluer ce que cet ensemble va consommer dans chaque phase de travail (nominal, repos, sommeil, transmission de donnée). Pour la phase sommeil, il est nécessaire de préciser son niveau, exemple profond. Cette estimation va permettre de dimensionner la capacité nécessaire de ou des batteries, la puissance et tension du panneau solaire et les composants requis à la charge.
Il faut aussi tenir compte de ce que pourra produire le panneau solaire en hiver par temps nuageux avec une durée de jour de huit heures. Comme l’habitation concernée est déjà équipé de huit panneaux photovoltaïque d’une puissance unitaire de 375 W, nous récupérons les relevés de production de chacun de ces huit panneaux lors de la semaine du solstice d’hiver en fin 2023. Voir le tableau ci-après :
| Date | P1 (Wh) | P2 (Wh) | P3 (Wh) | P4 (Wh) | P5 (Wh) | P6 (Wh) | P7 (Wh) | P8 (Wh) | Total (kWh) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 18/12/23 | 180 | 176 | 177 | 180 | 174 | 181 | 180 | 174 | 1,42 |
| 19/12/23 | 56 | 53 | 53 | 55 | 53 | 55 | 55 | 53 | 0,44 |
| 20/12/23 | 491 | 483 | 486 | 489 | 478 | 492 | 485 | 477 | 3,88 |
| 21/12/23 | 60 | 57 | 59 | 59 | 57 | 60 | 60 | 57 | 0,47 |
| 22/12/23 | 531 | 523 | 526 | 530 | 518 | 533 | 526 | 518 | 4,21 |
| 23/12/23 | 264 | 258 | 259 | 262 | 256 | 264 | 261 | 256 | 2,08 |
| 24/12/23 | 84 | 80 | 80 | 82 | 80 | 83 | 83 | 80 | 0,65 |
Une mauvaise journée comme le 21/12 ou la durée du jour a été de 8 heures, les panneaux solaires n’ont produit que 470 wattheures (Wh) d'énergie. Il faut aussi prévoir que ces mauvaises journées pourraient durée plusieurs jours
Pour calculer le rendement des panneaux sur la journée du 21/12, nous utilisons la formule :
Rendement = Énergie produite / Puissance totale des panneaux solaires × Durée du jour
Rendement=470 Wh / 3 000 Wh × 8 h
Rendement=470 / 24000
Rendement≈0,0195
Donc le rendement des panneaux solaires sur cette journée d'hiver est d'environ 0,0195, ou 1,95 % pour des panneaux de qualité professionnelle.
Pour les calculs dans la suite du document, nous prenons une approximation de 1 % du courant de court-circuit du panneau solaire à multiplier par le nombre d'heures d'ensoleillement par jour en hiver (approximativement 8 H).
4.1 Évaluation de la consommation de l’électronique extérieure à l’habitation
Le cycle d’acquisition défini en introduction se décompose ainsi :
- 4 MIN et 30 s de sommeil profond.
- 30 secondes de réveil avec :
- sortie de sommeil du micro contrôleur
- mise sous tension de l’alimentation des capteurs météo, du bus I2C
- temps initialisation des capteurs
- acquisition des valeurs capteurs et des compteurs
- formatage des données et horodatage
- envoi des données à distance par le wifi
- réception de la date et l’heure distante par wifi
- resynchronisation de la date et l’heure locale
- mise hors tension de l’alimentation des capteurs météo, du bus I2C
Ce cycle se produit 288 fois par 24 H
L’évaluation consiste à établir la liste de toutes les cartes ou module utilisées et de trouver dans la documentation ou sur internet, pour chacun d’eux, leur consommation dans chaque état suivant :
- En nominal, l’élément est actif.
- Au repos, l’élément n’est pas en acquisition ou pas en traitement
- En sommeil, si la fonction existe sur l’élément, elle met à l’arrêt les fonctions non impératives.
- Canal de communication, activité si elle est différente de celle à l’état nominal
4.2 Calcul de consommation de courant durant le sommeil de la station
4.2.1 Consommation permanente
La consommation permanente de l'électronique concerne la période par jour durant laquelle le système est en sommeil, sont concernées :
- Les courants de fuite d’une NCR18850 : 40 µA
- Les deux compteurs PCF1583 : 400 µA
- L’ESP-WROOM-32E en sommeil : 400 µA
- les composants restant alimentés sur la FireBeetle : 7 µA
Soit un total de 847 µA, donc ≈ 0.85 mA. Cette consommation est présente pendant
(270 s * 288) / 3600 ≈ 22 H, ce qui donne 18,7 mA.
4.2.2 Consommation intermittente
La consommation intermittente de l'électronique concerne la période par jour durant laquelle le système est actif, sont concernées :
- les courants de fuite d’une NCR18850 : 40 µA
- Les deux compteurs PCF1583 : 400 µA
- L’ESP-WROOM-32E en nominal : 41 mA
- Les composants alimentés sur la FireBeetle : 7 µA
- Le Bus I2C : 53 mA
- La distribution du 3,3 V : 4 µA
- Le BME280 : 3,6 µA
- Le SI1145 hors période de mesure par leds : 11 mA
- La Girouette : 0,3 mA
Soit un total de 115,75 mA donc ≈ 116 mA. Cette consommation est présente pendant
(30 s * 288) / 3600 ≈ 2,5 H, ce qui donne 290 mA.
4.2.3 Consommation ponctuelle
La consommation ponctuelle de l'électronique concerne la période par jour durant laquelle des composants sont super actif, sont concernées :
- Les transmissions de données par le WIFI : 379 mA durant 10 s
par 288 cycles soit ≈ 1 H soit 379 mA - La réception de données par le WIFI : 112 mA durant 5 s
par 288 cycles soit ≈ 1/2 H soit 56 mA - L’activation de la LED infrarouge sur le SI1145 : 8 mA Durée de la mesure ≈ 285 µS
par 288 cycles soit ≈ 1/4 H soit 2 mA - L’activation de la LED UV sur le SI1145 : 15 mA Durée de la mesure ≈ 285 µS
par 288 cycles soit ≈ 1/4 H soit 4 mA
Avant de procéder aux totaux, il faut préciser que la consommation des composants passifs comme les résistances, les condensateurs, les trigger, etc ne sont pas pris en compte dans ce calcul.
Consommation totale sur 24 H ≈750 mA
Je pense que ce poste est surévalué.
L'I2C (enfin, le courant dans les pullups) ne consomme que pendant les échanges soit une toute petite partie du temps pendant lequel le système est sous tension. Surtout que le bus n'est pas tout le temps au niveau bas.
Dans votre chapitre 4.2, les consommations ne sont pas de mA, mais des mA.h 
.
Cordialement.
Pierre.
Bonjour,Je reprends la réflexion sur ce calcul et je reviens vers vous. Cdlt
Bonjour, de formation mécanique, j'avoue que je comprends mal cette notion de mA h par rapport aux mA/H. Si vous avez de références, j'écoute attentivement. Cdlt
Une consommation s'exprime en mAh ou mA-h
D'une manière générale,
Multiplier une grandeur par un temps donne quelque chose d'analogue à une Énergie.
Diviser une grandeur par un temps donne quelque chose d'analogue à une Vitesse.
Cordialement.
Pierre.
Bonjour, j'ai repris la consommation de l'I2C, ne trouves-tu pas que la consommation du WIFI est aussi élevée. Je suis maintenant consommation totale sur 24 H ≈ 543 mAh. cordialement
il manque une ligne
Le Bus I2C : 20 mA
Pour l'I2C c'est facile, on connait le nombre d'octets échangés à chaque transfert, on connait la vitesse de transmission, on prend, arbitrairement, un rapport cyclique du signal de 50% et on peut déterminer une consommation moyenne.
Avec le WiFi, c'est un peu plus difficile à déterminer. La consommation du WiFI dépend de la qualité de la connexion, de la quantité de données à transmettre. Si la liaison est mauvaise, on peut être amené à augmenter la puissance du signal, il peut y avoir la retransmission de paquets perdus, ...
10 secondes de transmission de données par WIFI : tu envoies des méga-octets ?
D'où sortent ces 379mA ?
Dans la datasheet ESP32 page 47 je vois :
Transmit 802.11b, DSSS 1 Mbps, POUT = +19.5 dBm — 240 — mA
Une valeur pic ne donne pas une bonne idée de la consommation sur la durée, contrairement à la valeur moyenne.
Et tu ne réponds pas à propos des 10 secondes de transmission.
Si tu surévalues largement les courants et les temps, il n'est pas étonnant que la consommation journalière soit aussi importante. Et le reste suit : grosse batterie, gros panneau, etc.
Essaie d'être plus réaliste, ou alors monte une manip réaliste et fais une mesure, comme dit ici :
bonjour,
En fonction de la remarque et avant de refaire les calculs de consommation pour deux périodes d'échantillonnage, j'aimerais avoir ton avis sur la Valeur de consommation de courant pour chaque élément du système par phase. J'ai pris les valeurs "TYP" moyenne au lieu des "MAX" et j'ai noté le numéro de la page de data Sheets en référence.
cordialement
Non, je n'ai pas réalisé de maquette et je n'en suis pas là. j'apprends en marchant avec votre aide. Je prends en comptes les remarques et les conseils présents sur ton blog.
Pour ma part je donnerais pourtant la priorité à la réalisation de cette maquette.
J'ai monté un projet de porte de poulailler sur batterie. Il s'est avéré qu'au final le système consommait 1mA en mode veille, loin de ce qui était prévu, et après investigation le responsable était le module DS3231, ou plutôt son EEPROM.
Au plus tôt tu réaliseras cette maquette, au plus tôt tu seras capable de solutionner les problèmes liés aux imprévus.
Bonjour
Pour lui faire économiser le maximum d'énergie, je ferais faire le moins de travail possible au microcontrôleur qui est alimenté par batterie.
Par exemple, les mesures peuvent être transmises non formatées et sans horodatage
puisque le formatage et l'horodatage des données peuvent aussi êtres faits à la réception des données par le microcontrôleur qui est dans l'habitation.
Si le microcontrôleur qui est dans l'habitation reçoit des mesures, c'est que le microcontrolleur qui lui envoie ces mesures vient juste de les faire, donc le microcontrôleur qui est dans l'habitation peut facilement "deviner" à quel moment les mesures ont été prises.
C'est effectivement une optimisation possible, je ne sais pas si c'est vraiment efficace, cela serait intéressant de faire le test.
Optimisé pour optimisé, on peut aussi envoyer si la situation le permet plusieurs valeurs plutôt que d'activer le WIFI après chaque acquisition de valeur.
@berunous je partage l'avis de @hbachetti, même si ta démarche est plutôt louable, il est aussi bien de contredire la théorie par la pratique.
L'idéal serait que tu fasse les deux en même temps.
Edit: tu parles d'apprendre en marchant, je trouve l'analogie plutôt bonne, la théorie est une jambe, la pratique l'autre 