Empêcher ATtiny/batteries de geler

Bonjour à tous !

Alors voilà sur demande express de ma chère môman je me suis lancé dans la construction d’une mangeoire à oiseaux automatisée pour cet hiver (petite précision, ce montage doit-être autonome puisque j’habite assez loin de chez elle et ne pourrait passer changer les batteries régulièrement).

Pour cela je pars sur la base d’un montage que j’avais fait pour distribuer de la nourriture à mes poissons.
C’est assez simple : un ATtiny85 contrôle un moteur via un MOSFET, moteur relié à une « vis d’Archimède » qui distribue la nourriture (pellet/graines) régulièrement. Pour le moment, mon système me convenait parfaitement puisque la version pour aquarium tient depuis bientôt 3 semaines sur une batterie 130 mAh (utilisant deepsleep et watchdog, je pense pouvoir doubler l’autonomie en arrêtant d’allumer une LED de « debugging » toutes les 8s).

Maintenant que "l’hiver approche", je crains que mon distributeur de nourriture, restant en extérieur nuit et jour, ne se retrouve gelé et/ou que la batterie ne se vide à cause du froid. L’ensemble de l’électronique se trouvera dans une petite bûche évidée.

Pour parer à ce problème j’envisage d’utiliser une résistance, chauffant légèrement, et je compte sur les capacités d’isolation du bois pour conserver le plus longtemps possible cette chaleur (peut-être protéger la résistance dans de l’aluminium pour éviter le risque de feu/ dans du plâtre pour diffuser lentement la chaleur).

Les chauffagistes estiment qu’il faut environ 70W pour chauffer 1m3, ma cavité fait environ 0,000045m3 (533 cm), il me faudrait donc 0,00315W.

Fonctionnant en 3,7V, il me faudrait 4346 Ohm de résistance (pouvant supporter chacune ¼ de watt, je pense toutefois répartir cela sur 2 ou 3 résistances pour plus de sécurité).

La consommation de cette résistance serait de 0,85 mA, je pensais la faire chauffer quelques dizaines de secondes toutes les heures (pas de thermomètre pour le contrôle de température), l'impact sur l'autonomie sera donc assez faible.

Ma question est la suivant : pensez-vous que ce système de « chauffage » puisse être suffisant ? Ou peut-être partiriez vous sur un système totalement différent ?

Je n’arrive pas à trouver un moyen de calculer la déperdition thermique de ma « bûche » et donc d’en déduire par exemple la puissance qu’il me faudrait rayonner par heure ou par jour…

Bonjour

Les chauffagistes estiment qu'il faut environ 70W pour chauffer 1m3, ma cavité fait environ 0,000045m3 (533 cm), il me faudrait donc 0,00315W.

cette estimation grossière dépend d'une estimation de la résistance thermique des parois et de l'écart entre les températures de part et d'autre des parois !!!

la notion de résistance thermique (surfacique) est au centre du calcul de déperdition
https://calculis.net/resistance-thermique
(Elle combine surface d'échange, écart de températures de part et d'autre de la surface d'échange et puissance)

Je n'arrive pas à trouver un moyen de calculer la déperdition thermique de ma « bûche » et donc d'en déduire par exemple la puissance qu'il me faudrait rayonner par heure ou par jour…

Le calcul de la déperdition thermique n'est donc pas simple , il nécessite la connaissance de la résistance thermique du ou des matériaux, la connaissance de la géométrie de l'objet + Ce calcul se fait pour un écart donné de température (intérieur/extérieur)

remarque : "puissance rayonnée par heure, par jour" Il s'agit alors d'une énergie.

Actuellement la plus part des composants ont une gamme de fonctionnement garantie entre - 20 °C et + 70°C.
Le microcontrôleur est lui garanti - 40 °C et + 80°C.

Comme les composants électroniques dissipent de la chaleur, la température interne au boîtier est toujours supérieure à la température extérieure.
Ce ne sont pas les températures froides qui sont les plus gênantes mais les températures élevées qui surtout dans le cas d'un boîtier étanche peuvent monter très haut en été.
Le cas des accumulateurs est particulier, certaines technologies voyant leur résistances interne augmenter lors des très basse températures.

Si le boîtier n'est pas étanche le danger sera la condensation qui peut court-circuiter des pistes.
La solution existe , elle s'appelle "vernis de tropicalisation".
C'est un vernis à pulvériser sur l'ensemble du matériel.

bonjour

+1 avec les réponses précédentes

AMHA , le plus gros "ennemi" à envisager là
serait un blocage mécanique dù a un éventuel gel de la partie/ensemble

moteur relié à une « vis d'Archimède »

Merci al1fch pour tes liens ! En effet les calculs risquent d'être compliqués surtout vu les variables qu'il va falloir estimer à la louche... Mais j'espère au moins trouver des ordres de grandeur cohérents !

En effet 68tjs, je n'avais pas pensé à vérifier les gammes de fonctionnement de mes composants, après, je m'inquiète surtout de la "décharge" de la batterie.
Merci pour ton "vernis de tropicalisation", je pensais asperger toute ma partie électronique avec un vernis vitrifiant, probablement bien moins adapté!

Je n'avais même pas pensé à ce problème Artouste ! C'est peut-être mon moteur que je devrais réchauffer plutôt que l'électronique (surtout au vu des gammes de fonctionnement évoquées par 68tjs). Les engrenages et leurs axes très fins pourraient vite souffrir d'un blocage...

Tu vas exploser l’autonomie de ta batterie avec une simple routine de chauffe

Ajoute plutôt une mesure de la température pour envisager une chauffe thermostatée.

Je partirai plus sur une gestion jour/nuit et nourrissage selon la température/attente du dégel.

De plus si tu protèges bien l’ensemble mécanique + un bon graissage des engrenages ça ne devrait déjà pas mal écarter un risque de blocage par le gel.

L’hiver est si rude que ça par chez ta mère?

Ah oui je pensais justement économiser en ne prenant pas de mesure de température, mais c'est peut-être pas la meilleure solution, et en effet un déclenchement en fonction de la température pourrait vraiment être intéressant !

L'hiver n'est pas spécialement rude (en Normandie) mais j'ai un peu peur des gelées matinales, et surtout que la batterie restant à moins de 10 degrés toute la nuit ne se vide trop vite (mais je peux me tromper).

J'espère qu'un bon graissage permettra d'éviter aux engrenages de geler (graisse au lithium sûrement)!

Antttoine:
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L'hiver n'est pas spécialement rude (en Normandie) mais j'ai un peu peur des gelées matinales, et surtout que la batterie restant à moins de 10 degrés toute la nuit ne se vide trop vite (mais je peux me tromper).
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Bonjour,

Je ne suis pas un spécialiste des batteries lithium, mais je ne crois pas que le danger soit si important :

  • Par basse température, c'est surtout la résistance interne de la batterie qui augmente beaucoup. (ce qui fait que la capacité disponible pour les courants forts se réduit beaucoup)
    Il faudrait aussi voir si la "perte de capacité disponible" n'est pas en grande partie restaurée dans le cas d'une remontée de température.
    Mais pour les faibles intensités, l'influence de cette résistance interne est réduit car la chute de tension correspondante est elle même faible.
  • D'autre part dans votre région, les périodes de grand gel (très en dessous de 0°C) sont rares et de courte durée. Sans doute même que la mesure de température (ordre de grandeur avec une CTN) uniquement au moment du réveil du µC serait suffisante et risque de consommer assez peu.

Serge .D

Antttoine:
Ah oui je pensais justement économiser en ne prenant pas de mesure de température, mais c'est peut-être pas la meilleure solution, et en effet un déclenchement en fonction de la température pourrait vraiment être intéressant !

L'hiver n'est pas spécialement rude (en Normandie) mais j'ai un peu peur des gelées matinales, et surtout que la batterie restant à moins de 10 degrés toute la nuit ne se vide trop vite (mais je peux me tromper).

J'espère qu'un bon graissage permettra d'éviter aux engrenages de geler (graisse au lithium sûrement)!

[HUM²]
Pt'et bin q'oui, pt'et bin q'non ! 8)
çà ... dépend , faut voir où et quand ! :wink:
Normandie du nord ou Normandie du sud ?
Suggestion :, tu graisse les axes et paliers au beurre frais
Attention surtout pas au beurre salé comme la tendance en Bretagne : risque trés important d'oxydation rapide due à la haute teneur en NaCl ! :smiling_imp:

+1 avec Artouste

Laisse les bretons où ils sont et ne t’inquiètes pas trop pour le gel, il est rare qu’en rare période de gel le mercure ne repasse pas au dessus de zéro passé 10h du matin.

En effet assez peu de grand froid (même pas sûr qu’il ait neigé l’an passé!), merci pour les éclaircissements quant à la capacité de la batterie, tout fonctionne en 3,7V donc pas besoin de gros voltage ça me rassure!

Ahah Artouste, malheureusement en temps qu’ancien Normand et actuel Breton… Le beurre doux n’a aucun droit de visite chez moi !