Alimentation

Le HC-50 répartit les tâches de façon que le courant ne soit nécessaire que là où il est disponible : la passerelle est branchée sur un bloc d'alimentation et écoute en permanence les signaux radio. Les nœuds fonctionnent sur batterie et sont très économes grâce au sommeil profond. Les points de mesure peuvent ainsi être exploités même là où il n'y a pas de prise à des kilomètres à la ronde.

Passerelle : alimentation secteur

Une passerelle doit être prête à tout moment à recevoir les paquets de ses nœuds. Elle ne peut donc pas dormir et fonctionne avec un bloc d'alimentation USB (5 V) du commerce. Le bloc d'alimentation se branche sur une prise sur le lieu d'installation, voir le guide de la passerelle. Il est prévu pour un fonctionnement continu en extérieur.

Nœud : fonctionnement sur batterie

Le nœud se contente d'une seule batterie parce qu'il dort presque tout le temps. Un cycle de mesure ne dure que peu de temps :

1. Le nœud se réveille.
2. Il lit ses capteurs.
3. Il envoie les valeurs par LoRa à la passerelle.
4. Il attend brièvement l'accusé de réception.
5. Il se rendort jusqu'au cycle suivant.

Pendant les phases de sommeil, le processeur est pratiquement éteint. La différence entre les modes de fonctionnement est énorme, comme le montrent les valeurs de référence du processeur (famille ESP32) :

Le nœud utilise le sommeil profond. Le temps entre deux mesures ne consomme ainsi presque pas de courant. Le rapport entre temps de sommeil et temps actif décide de l'autonomie.

De quoi dépend l'autonomie

La batterie a 6000 mAh. La durée pendant laquelle cela suffit dépend de ces facteurs :

• Intervalle de mesure : Moins le nœud se réveille souvent, plus la batterie dure longtemps. C'est le levier le plus important. En usage sur le terrain, l'intervalle est choisi nettement plus long que dans la version préliminaire, qui mesure environ toutes les 20 secondes pour des tests rapides.
• Capteurs : Chaque capteur consomme du courant pendant la mesure. Certains nécessitent un temps de chauffe ou un courant plus élevé que d'autres.
• Liaison radio : Le nœud règle lui-même sa puissance d'émission et ne l'augmente que si nécessaire. Avec une mauvaise liaison, il émet plus souvent et plus fort. Un bon emplacement de la passerelle économise donc de la batterie, voir Technologie radio LoRa.
• Température : La station est conçue pour −20 à 70 °C. Par temps froid, la capacité utilisable de toute batterie diminue.
• Fonctionnement continu : Les fonctions qui maintiennent le nœud éveillé, p. ex. le Paxcounter, augmentent fortement la consommation. Utilisez-les si possible avec un bloc d'alimentation plutôt qu'avec une batterie, voir le guide du nœud.

Pourquoi une cellule LiFePO4 rechargeable ?

Les piles lithium jetables comme la CR123 maintiennent longtemps constante leur tension de 3 V, ont une très faible autodécharge et fonctionnent encore bien à −20 °C. Une Varta CR123 (3 V, 1700 mAh) assure même, dans un appareil économe, un fonctionnement en veille de plus de cinq ans, selon la fréquence de réveil de l'appareil et la durée de ses émissions.

Pour le HC-50, nous avons néanmoins opté pour une cellule lithium-fer-phosphate rechargeable :

• Plus de capacité : 6000 mAh au lieu de 1700 mAh.
• Réutilisable : Environ 1000 cycles de charge au lieu de piles jetables, ce qui économise des coûts et des déchets.
• Sûre : Ce type de cellule est thermiquement stable et n'a pas d'effet mémoire.
• Surveillable : La décharge et l'état sont mesurés et analysés dans le cloud.

Le module est chargé dans le HC-50 CHRGR, tous les détails figurent sur la page Batterie HC-50.

Solaire

Un module solaire avec batterie intégrée sera bientôt disponible. Il recharge la batterie pendant la journée. À des emplacements adaptés, une station de mesure fonctionne ainsi de façon totalement autonome, sans qu'il faille remplacer des batteries. Le module solaire est encore en développement.

Digression : les batteries à radionucléides

Les batteries à radionucléides seraient extrêmement intéressantes pour des stations de mesure dans des lieux reculés, car elles fournissent du courant pendant des décennies. Elles sont toutefois, à juste titre, soumises à autorisation et réservées principalement à des applications militaires et scientifiques. Si vous avez accès à des batteries à radionucléides, nous serions heureux de développer également un module batterie pour elles ;)

_{Plus d'informations : Générateur thermoélectrique à radioisotope (Wikipédia)}