Raspberry pi sur batterie + panneau solaire

Vous avez réalisé ou vous voulez réaliser un truc impensable avec votre Raspberry Pi ? Cet endroit est pour vous...

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Xenon
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Raspberry pi sur batterie + panneau solaire

Message par Xenon » dim. 27 sept. 2015 16:59

Bonjour à tous,

Je vous explique mon projet : j'aimerais, à l'aide d'un raspberry pi (évidemment !) réaliser un cliché d'une maison de campagne chaque jour pendant une durée d'au moins 6 mois. Cette photo prise par une webcam serait envoyée vers un serveur pour pouvoir ensuite la consulter.

Le problème : l’électricité est coupée pendant l'absence de ses propriétaires. Le raspberry a donc besoin d'une source d'énergie autonome et d'une clé 3G car sans électricité, pas d'internet. Il faut aussi penser qu'il n'y a pas de chauffage donc on peut descendre très facilement autour des 2°C.

Bien évidemment, inutile de laisser le raspberry pi allumé en permanence, l'idée serait de le mettre sous tension 2 minutes par jour le temps de prendre la photo et de l'envoyer soit 2 x 30 * 6 minutes = 360 minutes = 6 heures en tout pour 6 mois. En prenant comme consommation du raspberry 1A avec tous ses périphériques (grand maximum), on en déduit qu'il est nécessaire d'avoir une batterie supérieure à 9000 mAh (avec un coefficient en fonction des aléas externes).


La batterie :
Pour la batterie, est-ce qu'une batterie USB de cette capacité pourrait faire l'affaire ? Ce qui me gène dans ces batteries, c'est qu'elles ont toutes des leds allumées dès qu'un appareil est branché pour afficher la jauge de la batterie. On doit beaucoup perdre d'énergie donc mais on peut en trouver avec des capacités de l'ordre de 30 Ah pour 35 €.

Allumer/éteindre le raspberry cycliquement :
Je n'ai pas trouvé de solution pour réaliser ça pour le moment.

Envoyer l'image prise sur un serveur :
A priori, avec une clé 3G compatible linux, je devrais m'en sortir assez facilement. Un abonnement free à 2€ avec 50 Mo de data par mois devrait plus que suffire.


Je vous remercie si vous pouvez m'aider à concrétiser ce projet.

[---------------OU-J'EN-SUIS-------------]

- 1 raspberry pi A+
27€
Consommation de la carte : 1W seulement (200 mA)
http://www.amazon.fr/Raspberry-Pi-Proce ... B00Q8MM4PI

-1 batterie 12v plomb 7Ah (80Wh) :
17€
7Ah devrait suffire.
http://www.amazon.fr/VeLamp-Batterie-Pl ... 00PVJJOSY/

- 1 minuterie 12v :
4€
Programmation d'un allumage périodique (toutes les 2-3 heures). Malheureusement, pas de possibilité d'arrêt la nuit.
consommation : 12mA (0,2W) en veille, 50mA (0,6W) en fonctionnement
http://www.ebay.fr/itm/DC-12V-LED-Displ ... 35ef755bed

- 1 panneau solaire 20Wh
~30€
http://www.amazon.fr/Panneau-solaire-20 ... 007HLJHM2/

- 1 régulateur
7,50€
Pour réguler la tension fournie par le panneau solaire pour charger la batterie.
http://www.amazon.fr/CMP-REGULATEUR-CON ... 0B4M4NAQ/r

- 1 transformateur 12V -> 5V
5€
Le raspberry pi attend du 5V.
http://www.amazon.fr/COLEMETER-Transfor ... B00KMM7YQY

- 1 clé 3G
10€ (occasion)
Pour envoyer les données vers un serveur.

- 1 abonnement Free Mobile
24€ par an

---------------------------------
Bilan :
- Prise de photo toutes les 2 heures
- Allumage pendant 3 minutes (2 minutes de travail + 1 minute avant arrêt complet de l'alimentation)

Consommation journalière du système :

12 allumages * 3 minutes = 36 minutes
soit 3Wh pour le raspberry pi avec tous les accessoires

+ 0.2W * 23h + 0,6w * 1h = 5Wh pour la minuterie 24/24h

= 8Wh

= ~10Wh

La consommation quotidienne est en théorie rattrapée en moins d'1h de soleil. En cas de très mauvais temps ou de neige empêchant les panneaux solaires de fonctionner : le système pourrait fonctionner pendant 5 jours sur batterie.
Modifié en dernier par Xenon le dim. 18 oct. 2015 14:40, modifié 11 fois.

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vague nerd
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Re: Raspberry sur batterie pendant 6 mois

Message par vague nerd » mar. 29 sept. 2015 23:02

Bonjour.
on en déduit qu'il est nécessaire d'avoir une batterie supérieure à 9000 mAh
J'ai une batteries de cette capacité, et j'observe plutôt de 4 à 6 heures d’alimentation d'un pi pas plus, en fonction de son usage...

Cdt.
Cordialement,

Vague Nerd

Xenon
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Re: Raspberry sur batterie pendant 6 mois

Message par Xenon » mer. 30 sept. 2015 10:38

Merci pour l'information. Dans tous les cas, je prendrai une capacité supérieure, peut-être dans les 26 Ah pour être sur. Ma question, c'est surtout de savoir si ce genre de batteries peut tenir la charge pendant une si longue durée.

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EVOTk
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Re: Raspberry sur batterie pendant 6 mois

Message par EVOTk » mer. 30 sept. 2015 11:00

Salut,
Oui les batterie liion ont une faible auto décharge je pense donc que si la capacité a bien choisis aucun probleme. Par contre le froid risque d'etre un probleme.
NAS : DS3615xs Xpenology - 2x 8To + 2x 3To + 2x 4To WD Red - APC Back-UPS Pro 900
SeedBox / VPN : 1To / 20Gbps / Trafic illimité chez FeralHosting
Surveillance Réseau : Smokeping sur Rasp. B / Raspbian
Imprimante 3D : Dagoma DiscoEasy 200

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dbrion0606
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Re: Raspberry sur batterie pendant 6 mois

Message par dbrion0606 » mer. 30 sept. 2015 11:37

Malheureusement, et j'espère me tromper, je vois un autre problème: le RPi, à la différence des PC, ne s'éteint pas électiquement lors du "sudo halt", mais passe dans un mode où il consomme 70% moins -les liens sont dans viewtopic.php?f=4&t=1586-. Une solution laide et naîve consisterait à faire appel à un contrôleur externe (ceratins ont des consommations de l'ordre de la uA en état de veille -où seules les horloges et les entrées d'interruption sont actives - si on veille à les priver de tout voyant de fonctionnement -ex parmi d'autres...-). disons que le microcontrôleur -type arduino ou msp430- soit inetrrompu toutes les secondes et que, s'il détecte qu'il doit alimenter le RPi par un relais, il passe en consommation normale et
a) alimente un relais qui démarre le RPi.
b) attent que le RPi ait levé une broche (qui sert à signaler que le RPi a démarré)
c) attent que le RPi ait mis à zero la même broche, pour signaler que le RPi a débuté son "shutdown")
d) ettend quelques minutes supplémentaires, pour laisser le temps au temps de synchroniser le disque....
e) désalimente le relais, et se met en basse consommation, interruptible toutes les secondes pour savoir s'il doit aller en a)

Ceci demande une connaissance fine des modes de veille d'un microcontrôleur, pourvu d'un bon quartz (pour ne pas trop dériver : une erreur de 0.01% conduit à 9 secondes par jour et une heure en 6mois... ) et beaucoup de patience ou d'astuce -je n'ai ni l'une ni l'autre- pour mettre au point..

Edité : cette solution permettrait aussi d'avoir une idée de la tension aux bornes de la batterie -les arduini ou msp430 ou.... ont des convertisseurs analogiques numériques... si on accepte de transmettre des données (autres qu'un bit ) de et vers le contrôleur...

Xenon
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Re: Raspberry sur batterie pendant 6 mois

Message par Xenon » mer. 30 sept. 2015 11:58

Ce qui me gêne, c'est ces fameuses leds qui restent allumées dès que quelque chose est branchée, ça va me vider la batterie pour rien.

Je pensais qu'il existerait des horloges (qui ne consomment rien) qui pourraient me permettre d'alimenter le pi toutes les 24h, 2 minutes. Si la solution devient aussi compliquée que celle que tu as proposée, il est évident que j'abandonnerai.

Sur un autre site, il propose une solution pour faire ce que je souhaite avec une batterie 12v au plomb (je suis pas sur qu'elle tienne autant la charge). Avec une minuterie, il arriverait à alimenter le pi cycliquement et le faire fonctionner pendant 10 mois !

http://www.magdiblog.fr/divers/comment- ... -batterie/

Je suis très étonné de ça.

destroyedlolo
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Re: Raspberry sur batterie pendant 6 mois

Message par destroyedlolo » mer. 30 sept. 2015 12:24

dbrion0606 a écrit :Malheureusement, et j'espère me tromper, je vois un autre problème: le RPi, à la différence des PC, ne s'éteint pas électiquement lors du "sudo halt",
Heu, il n'est pas possible de faire un

Code : Tout sélectionner

shutdown -P -h now
sur la Framboise ? Le problème est ensuite de pouvoir le réveiller.

Il ne me semble pas non plus que le Raspberry dispose d'un PMU donc pas possible de monitorer facilement la tension de la batterie ni surtout de recharger la dite batterie depuis une autre source.

Une solution plus élégante serait (conditionnel car je pense le faire un jour mais je n'ai pas encore essayé), serait d'utiliser un SBC à base d'Allwinner à la place du Raspberry (BananaPI/Pro, OrangePI, Cubiboard, pcDuino3Nano, ...) : Liste plus ou moins complète sur cette page.
Utilisant les même techno que les tablettes, ces derniers, utilisent un PMU, on peut donc imaginer :
  • d'alimenter ton SBC par une batterie comme tu le disais,
  • de superviser la charge de la dite batterie
  • de la recharger par l'intermédiaire par exemple de panneaux solaire ... rien à rajouter, c'est pris en charge par le PMU.
  • d'éteindre entièrement le SBC quand non utilisé (des tests ont été fait sur un BananaPI ... éteint, il consomme ... 0 ! Impressionnant car il faut quand même alimenter le PMU pour qu'il prenne en compte le bouton de redémarrage :o )
  • Les A20 disposent aussi d'un RTC interne : il devrait (conditionnel) être possible de les réveiller à heures fixes
Pour le moment, je sais que le coup de la batterie fonctionne : c'est de base dans le PMU des allwinner et certains alimentent leur BananaPI par ce biais.
Par contre, je n'ai pas encore essayé de l'alimenté en // par des panneaux solaire, car je ne sais pas comment réagirait le PMU si les panneaux délivrent une tension trop haute (mais ça se résout facilement) ou surtout trop basse : en toutes logique, il devrait basculé sur la batterie ... mais je me demande s'il ne se mettrait pas en sécurité ... A testé donc.
PS: un PC, même éteint, consomme toujours entre 10 & 15w :o .
  • BananaPI : Gentoo, disque SATA de 2 To
  • Domotique : 1-wire, TéléInfo, Tablette passée sous Gentoo, ESP8266
  • Multimedia par DNLA
  • Et pleins d'idées ... et bien sûr, pas assez de temps.
Un descriptif de ma domotique 100% fait maison.

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dbrion0606
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Re: Raspberry sur batterie pendant 6 mois

Message par dbrion0606 » mer. 30 sept. 2015 12:44

Ma solution consistait "simplement" à remplacer la minuterie par un arduino|MSP 430 , permet en plus de vérifier que la phase de shutdown (où au moins les disques sont synchronisés), a été enclenchée, ce que ne permet pas une minuterie -si vos temps d'activité du RPi -connection au monde exterieur, disons- sont variables, ça peut poser un problème-. Je suis conscient qu'elle n'est pas du tout simple (à noter que la maîtrise des modes basse consommation et des timers d'un MSP430 permet de passer facilement à celle d'un arduino... voire à celle d'un banana arm allwinner... : la difficulté serait très grande, voire terrifiante la première fois, moindre ensuite...) .

Edité : ma remarque sur les PC était à la fois vraie (portables sur batteries, dont j'ai l'habitude) et fausse (ordinateurs de bureau, qui tirent tranquillement une vingtaine de watts de l'EDF) cf http://www.howtogeek.com/181780/why-you ... hibernate/

Many people say they use Hibernate instead of Sleep mode because Hibernate draws no power. Unfortunately, when it comes to desktop PCs, they’re wrong. Desktop PCs still use some power even while they’re shut down.

Laptops generally don’t use any power while shut down or hibernating, as that would cause unnecessary battery drain. Desktop computers don’t have to worry about batteries, so they’re generally a bit more power-hungry.


Quant au RPi ,( le GPU n'étant pas affecté par le shutdown ...), selon http://raspi.tv/2014/how-much-less-powe ... ld-model-b, la consommation en "état shutdown" est de 50 mA pour un B+, contre 0.2 A une fois démarré -c'est un minimum- avec peu de périphériques ce qui mène à un ratio optimiste de 0.75.... -le ratio de 0.7 datait de 2013, sur des B - Un arduino actif (hors fuites de l'alim, programmateur et LEDs...) consomme moins de 10 mA -5 fois moins- http://forum.arduino.cc/index.php?topic=5536.0 , en mode veille c'est de l'ordre du uA hors fuites de l'alim, programmateur et LEDs...
Modifié en dernier par dbrion0606 le mer. 30 sept. 2015 18:42, modifié 1 fois.

Xenon
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Re: Raspberry sur batterie pendant 6 mois

Message par Xenon » mer. 30 sept. 2015 18:18

Ça me semble bien plus compliqué que ce que je pensais.
Mais du coup, les 10 mois sur batterie 12V plomb, c'est du n'importe quoi non ?
http://www.magdiblog.fr/divers/comment- ... -batterie/

domi
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Re: Raspberry sur batterie pendant 6 mois

Message par domi » mer. 30 sept. 2015 18:49

Bonjour,

Dans le cas de cet exemple, l'alimentation est couplée à un programmateur 12v, le Rpi est donc allumé juste lorsqu'il y en a besoin, et ensuite il fait un Shutdown.
Une batterie au plomb peut donc convenir. Si possible, l'ajout d'un panneau solaire pour maintenir en charge la batterie peut être bénéfique. Il faut également prendre en compte que la batterie perdra de son rendement avec le froid.

il n'y a pas de solution miracle, il faut prendre en compte ton besoin en consommation (Rpi + module minuterie + module convertisseur 12v -> 5v), en fonction du temps de fonctionnement de chacun (24h pour les modules + xminutes pour le Rpi). Puis calculer ta consommation journalière en Wh.
Prendre en compte qu'avec la clé 3G, ainsi que la capture photo, ton Rpi va consommer un peu plus.

Ensuite 2 solutions :
Soit calculer le besoin de ta batterie pour le nombre de jours souhaités pour ton autonomie multiplié par ta conso journalière. Voir si cela ne demande pas une capacité trop importante.

Soit calculer le besoin de la batterie pour une autonomie de 5 jours, et maintenir la charge de la batterie via un panneau solaire. La puissance nécessaire du panneau se calcul également suivant ta région, et en fonction de la consommation journalière.

Prévoir que pour ne pas user prématurément la batterie, une batterie au plomb ne doit pas être déchargée à plus de 50% de sa capacité.

Voila quelques pistes...
Pour ma part, la solution avec panneau solaire est certainement la plus chère, mais si c'est un vrai besoin, c'est celle qui je pense sera la plus fiable.
C'est d’ailleurs celle que j'utilise pour mon éclairage LED d’ambiance de jardin, lui même géré par un Rpi connecté sur la même batterie que l'éclairage.

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