Consommation electrique et alimentations alternatives

Bonjour à tous,

Expérimenté en développement, mais Débutant (extreme) en electronique, je suis motivé à progresser,et me suis lancé dans un projet Arduino un peu ambitieux, qui me serve d'objectif à long terme, pour aborder un maximum de notions.

Dans ce cadre, mon objectif est de créer un Calendrier/Horloge radio piloté par signal DCF77, avec un affichage "retro" (multiples afficheurs 7 Segments), et alimenté à l'energie solaire.

Je suis actuellement en train de dessiner mes schemas, mais aussi de tester des parties sur mon arduino. Au cours de mes tests, je me pose une question qui est problement naze, mais qui me bloque un peu:

Aujourd'hui, tous les composants de mon montage sont alimentés par l'arduino lui même, sur son pin 5v. Je me dis qu'à force de rajouter des composants je risque de griller l'arduino car je pomperais trop de jus sur le pin. Malheureusement, je n'arrive pas à comprendre comment je peux determiner:

  • La consommation exacte de mon montage global

  • Ce qu'est capable de me fournir l'arduino au maximum

  • Comment (si besoin) alimenter mes composants par une source tierce. Pour cette derniere, je prend notamment l'exemple des afficheurs 7 segments (je vais avoir plus d'une vingtaine de Digits à afficher, avec des afficheurs de grande taille). A partir du moment où l'alimentation est variable et sert à "piloter" le comportement d'un composant, je ne vois pas comment je peux me séparer de l'arduino et m'appuyer sur une alimentation externe...

Je ne suis pas certain d'être très clair surtout sur cette dernière question, car je n'ai pas le jargon, aussi n'hésitez pas à me demander de préciser certains points.

Merci beaucoup d'avance de vos retours, documentations, etc...

bonjour,

moi je suis plutôt orienté bricolage et nul en développement!
Pour ce que j'en ai lu, l’Arduino UNO peut sortir 300 mA maxi, toutes sorties confondues, et 30mA max par sortie. Pour la consommation total, j'utilise une clef USB qui donne (très approximativement - disons à 15mA près-) l'intensité utilisée sur le port. La clef est branchée en "série" entre l'ordi et l’Arduino.
Pour le reste, tu es très clair mais ce n'est pas dans mes compétences!

Pour une vingtaine d'afficheurs 7 segments tu risques de consommer pas mal.
Imaginons en moyenne 4 segments allumés par digit et 10mA par segment, cela donne 400mA.

Tout dépend du courant consommé par chaque segment.

ATMEGA328 ou ATMEGA2560 : courant maxi : 40mA (20mA est plus raisonnable) par sortie et 200mA au total (voir datasheet. 28.1. Absolute Maximum Ratings

Donc à 200mA si tu affiches 20 fois le digit 8 ton courant limite est de 1.4mA. C'est peu.

Je te conseille d'utiliser un circuit de pilotage de LEDs externe du genre MAX7219 (cathode commune 8 digits) ou TM1637 (anode commune 6 digits) ou TM1638 (anode commune 8 digits).
L'avantage de ces circuits est qu'ils sont intelligents, en particulier la luminosité est réglable. Il t'en faudra plusieurs.
Regarde ICI.

Dans ce cadre, mon objectif est de créer un Calendrier/Horloge radio piloté par signal DCF77, avec un affichage "retro" (multiples afficheurs 7 Segments), et alimenté à l'energie solaire.

Il faudra aussi penser à une batterie, et bien entendu éteindre l'afficheur la nuit, sinon, la batterie devra être énorme.

Lio88510:
Pour ce que j'en ai lu, l’Arduino UNO peut sortir 300 mA maxi, toutes sorties confondues, et 30mA max par sortie.

Et bien ce sont des conneries, pas de chance tu es tombé sur de mauvaises lectures écrites par des autoproclamés experts.
La bonne lecture est celle de la datasheet du microcontrôleur qui équipe le modèle de la carte arduino que tu utilises.
Elle se télécharge sur le site de Micochip.

Pour ce qui est de la UNO (nano et mini-pro) le micro est un atmega328p.
La datasheet dit :

  1. pas plus de 200 mA sur le Vcc et sur le Gnd -> attention selon ce que tu fais faire au sorties les consomations sur le Vcc et le Gnd ne seront pas égales.

  2. Les Entrées/Sorties sont groupées par "Port". Un "Port gère 8 E/S au max.
    Il existe une limite max au niveau du "Port", il en existe même deux selon que le courant sort du micro., c'est le mode "source", ou qu'il y entre c'est le mode "sink".

  • 150 mA en mode source
  • 100 mA) en mode sink.
  1. Au niveau d'une sortie il y a deux valeurs indiquées :
    A) 40 mA en "Absolute Maximum Rating".
    Cela veut dire que si occasionnellement et pendant un temps court tu fais passer 40 mA dans une sortie elle survivra, si tu fais plus de 40 mA ou pendant un temps long elle pourra passera de vie à trépas sans que tu ais le droit de dire quoique ce soit..

B) Toutes les caractéristiques sont données avec un courant max de 20 mA. C'est cette valeur qui est la valeur max et encore pour cette valeur la datasheet indique que le signal de sortie ne fera pas 0/+5V mais 0,5V/+4,5V.
Eh oui les Rdson des transistors d'un circuit intégré ne font pas 0,1 ohm comme dans les MosFet de puissance capable de délivrer des dizaines d'ampères.

Bien évidement ces trois conditions sont à respecter simultanément.

hbachetti:
Pour une vingtaine d'afficheurs 7 segments tu risques de consommer pas mal.
Imaginons en moyenne 4 segments allumés par digit et 10mA par segment, cela donne 400mA.

Le raisonnement n'est valable que si l'affichage n'est pas multiplexé. Ce qui est rarement le cas. Surtout si tu veux allumer 20 digits soit 140 segments avec un arduino quelqu'il soit......

Oui bien sûr. J'ai été un peu vite.
Le problème est que si l'on multiplexe le courant instantané par afficheur doit être beaucoup plus important, surtout avec 20 afficheurs.
J'ai déjà piloté un afficheur 4 digits en direct avec une NANO avec un courant de 5mA par segment, ce qui fait que sur la cathode commune je suis à 35mA au maxi. La luminosité est plutôt faible. Au delà je n'envisage pas.

Pour obtenir un courant moyen de 5mA par segment, si on multiplexe 20 digits, il faut balancer 100mA en instantané. On est à la limite du courant de crête admissible pour l'afficheur (en général 100mA).
Un circuit spécialisé me paraît indispensable.

Pour en revenir à l'autre question :

  • La consommation exacte de mon montage global

Impossible de répondre. Cela va dépendre en totalité de l'intensité lumineuse désirée, du rendement des afficheurs, etc.