RitonDuino: ARDUINO et pile 9V

ARDUINO et pile 9V

On voit trop souvent sur Internet ce genre de schéma : une carte ARDUINO alimentée par une pile 9V, y compris accompagnée d'un moteur !

Cette hérésie provient probablement de Fritzing, logiciel avec lequel on peut dessiner des circuits, et qui propose la pile 9V comme alimentation standard.

1. La pile 9V

Une pile 9V a une capacité d'environ 500mAH. De plus elle est incapable de débiter un courant suffisamment important pour alimenter un montage de ce genre.

Même Duracell ne donne aucune courbe de décharge au delà de 250mA pour ses piles alcalines 9V :

Si la pile débite seulement 50mA, ce qui est à peine plus que la consommation d'une carte ARDUINO UNO, la tension atteindra 6.5V au bout de 10 heures. Or 6.5V est la tension minimale dont a besoin une UNO sur sa prise JACK pour pouvoir fonctionner !

De là à piloter un moteur, même miniature, il y a un gouffre !

Le multimètre est la seule application que je lui réserve, et encore, c'est par obligation.

2. La batterie 9V NIMH

Ceux qui pensent qu'une batterie 9V a une capacité supérieure se trompent. Elle est de 200mAH pour les meilleures d'entre elles, et elle pourra débiter au maximum 1C, c'est à dire 200mA.

3. Quelle solution ?

Il y a des tas de solutions, mais il faut déjà se poser la question de l'autonomie désirée, et surtout choisir une carte ayant une consommation la plus faible possible.

Pour information, voici un article qui résume les consommations des différentes cartes : https://riton-duino.blogspot.com/2018/12/consommation-dune-carte-arduino.html

3.1. La UNO ou NANO

Une carte UNO ou NANO consomme environ 30mA, et 12mA en veille.

L'autonomie nécessaire pour une journée sera de :

C = 0.030 * 24 = 900mAH

En mode sommeil elle sera de :

C = 0.012 * 24 = 290mAH

On constate assez vite que la batterie devra être énorme si l'on désire avoir une autonomie importante.

3.1.1. Alimentation en 5V

Ce mode d'alimentation peut être mis en œuvre de deux manières :

connecteur USB
broche VCC ou 5V

La batterie 5V n'existe pas. Tout ce que l'on peut proposer dans le commerce est basé sur une batterie LITHIUM-ION 3.7V, suivie d'un régulateur élévateur de tension, comme un POWER-BANK par exemple.

On trouve des POWER-BANK de capacités diverses. On pourra alimenter l'ARDUINO directement à l'aide d'un cordon USB.

On peut aussi fabriquer son propre POWER-BANK à l'aide d'une carte spécialisée :

Cartes d'alimentation par batterie

3.1.2. Alimentation > 6.5V

Ce mode d'alimentation peut être mis en œuvre de deux manières :

connecteur JACK sur une UNO ou MEGA
broche VIN

Il est possible d'utiliser toute pile ou batterie ayant une tension comprise entre 6.5V et 15V :

batterie 12V
2 batteries LITHIUM-ION en série
batterie LIPO 7.4V
6 batteries NI-MH en série
5 piles 1.5V en série

Par exemple deux batteries LITHIUM-ION 18650 de 2500mAH pourront alimenter une UNO pendant :

T = 2500mAH / 30mA = 83 heures en mode éveil permanent

T = 2500mAH / 12mA = 200 heures en mode veille

Ce n'est pas fabuleux mais cela peut convenir à une utilisation occasionnelle (robot, voiture, jouet, éclairage portatif, etc.).

A noter : brancher plusieurs batteries en série ne modifie en rien leur capacité. Autrement dit 2 batteries de 3.7V 2500mAH en série sont équivalentes à une batterie de 7.4V 2500mAH.

3.1.3. Alimentation secteur

L'alimentation secteur est souvent la meilleure alternative si le montage a une consommation importante. Un bloc secteur 5V USB est parfaitement adapté.

3.2. La PRO MINI 3.3V

La carte PRO MINI 8MHz 3.3V a de multiples avantages :

elle peut fonctionner entre 2.7V et 6V, alimentée par sa broche VCC
elle consomme 5mA en mode éveil permanent
elle consomme 1.5mA en mode veille
elle consomme 1.5µA en mode veille si on la bricole un peu (voir ICI)

Il est possible d'utiliser toute pile ou batterie ayant une tension de 3.6V ou 3.7V, ou même 4.5V :

1 batterie LITHIUM-ION
1 batterie LIPO 3.7V
3 batteries NI-MH en série
3 piles 1.5V en série

Par exemple une batterie LITHIUM-ION 18650 de 2500mAH pourra alimenter une PRO MINI 3.3V pendant :

T = 2500mAH / 5mA = 500 heures en mode éveil permanent

T = 2500mAH / 1.5mA = 1600 heures en mode veille

T = 2500mAH / 1.5µA = 1600000 heures en mode veille pour une carte bricolée

Ce chiffre de 1600000 heures est théorique. Le courant d'auto-décharge de la batterie limitera cette durée à environ 1 an, 1,5 an pour les meilleures.