Où sommes nous ?

Retour

Sonde solaire autonome à base de loupiotes de jardin recyclées

Les petites loupiotes solaires à LED ont envahi nos jardins : peu chère, pratique ... elles ont aussi une durée de vie très limitée. J'en ai une bonne 50e à ma disposition, voyons si nous pouvons nous en servir à quelque chose ...

Les loupiotes

Composants

Si on fait abstraction du pied, ce genre de loupiote se compose de :

Pour ces tests, nous allons utiliser ce modèle "de luxe" avec une cellule de 39x39mm de référence TRONY SC3939S et dont l'électronique est centrée sur un circuit YX805. Elle comporte une LED blanche et une LED multicolore (le luxe je vous dis !)

Il est extrêmement rare d'avoir la référence de la cellule, profitons-en pour essayer de trouver ses caractéristiques ... ce qui m'a conduit à cette page : en environnement optimum, elle peut délivrer jusqu'à 33.6mA sous 1,7V soit une puissance impressionnante de 57mW !!! En encore, c'est en situation idéale que nous n'atteindrons sans doute jamais in situe.

Le circuit autour du YX805 semble correspondre à son datasheet à savoir celui de gauche lorsque la LED blanche est sélectionnée, celui de droite lorsqu'il s'agit de la LED multicolore.

Les causes de pannes

Il y a généralement 2 causes de pannes :

Les cellules elles-mêmes restent parfaitement opérationnelles lorsque l'appareil est en fin de vie et donc de bonnes candidates pour nos bidouilles. Petit bémol quand même pour celles qui sont carrément moulées dans leur coque. Exposé aux éléments et surtout au soleil, le plastique perd de sa transparence et la cellule de fait de son efficacité.

Mon projet

Mon but est d'alimenter en total autonomie un ESP8266 et une ou deux sondes DS18B20. D'après leurs datasheets,

Le schéma résultant est donc

Comme on peut le voir, j'ai décidé de dédoubler les cellules photo-électriques : elles maximisent la charge des accus y compris par temps couvert.

La sonde interne, amovible me permet de surveiller la température de la boite où se trouve la sonde, exposée en plein soleil. Jusqu'où monte-t-elle ? Avec quelle dynamique ? Est-ce qu'elle influe sur la charge des batteries ?

Réalisation

Dans l'optique de réutiliser au maximum et de réduire les coûts, j'ai recyclé des boites de peinture : leur plastique semble suffisamment résistant au soleil, aux intempéries et aux agressions extérieures qu'elles pourraient subir.

Si le perçage n'a déjà pas été une partie de plaisir, éviter les fuites l'a été encore moins ... Un peu de colle silicium fera peut-être l'affaire, nous verrons avec le temps.

L'électronique est réduite à sa plus simple expression : aucun problème de ce côté.

Et voilà la sonde en situation : ce n'est clairement pas des plus esthétiques ... mais ça n'a pas beaucoup d'importance pour le moment : ce n'est que du test. Pour une installation définitive, il faudrait sans doute peindre la boite version camouflage, la noyer dans la végétation en s'assurant quand même de la bonne exposition des cellules.

Côté logiciel

La sonde communique par MQTT pour être parfaitement intégrée au reste de ma domotique et je l'ai fait en 2 versions disponibles sur mon Git:

Sonde passive

La version la plus simple (c'est d'ailleurs le nom de la branche dans le repo, "simple"), ne fait qu'envoyer ses infos

$ mqtt_subscribe -t 'SondePiscine/#'
[mqtt_subscribe v0.2 2012-06-01]
Topic: SondePiscine/MQTT, message: '19'
Topic: SondePiscine/WiFi, message: '1504'
Topic: SondePiscine/Vcc, message: '2874'
Topic: SondePiscine/TempInterne, message: '22.94'
Topic: SondePiscine/TempPiscine, message: '15.44'

Pas de grandes difficultés ici, si ce n'est qu'il faut utiliser ma propre version de la bibliothèque OneWire pour pouvoir activer la résistance de tirage interne. Dans le cas contraire, il faudra ajouter une résistance de 4.7k entre la +3,3 volts et le GPIO 5.

La version commandable

La seconde version permet de commander la sonde à distance : le but étant d'augmenter le délai d'échantillonage si nécessaire pour économiser les batteries.
Il aurait évidemment été plus simple de rajouter un algorithme directement dans l'ESP. Cependant, je préfère le déporter dans ma domotique pour plus de flexibilité (par exemple, ce paramètre pourrait être lié aux prévisions météo pour entrer en mode économie que si le temps s'annonce couvert sur plusieurs jours).

$ mosquitto_pub -t "SondePiscine/Command" -q 1 -m "?"
$ mosquitto_pub -t "SondePiscine/Command" -q 1 -m "? status"
$ mosquitto_pub -t "SondePiscine/Command" -q 1 -m "status"

Notez-bien que la commande doit être lancée en QoS 1 (d'où l'argument -q 1) : il est fort probable que nous enverrons nos ordres pendant que l'ESP sera en sommeil. Avec le QoS à 0 (valeur par défaut), elle sera perdue. Et pour que ça fonctionne il faudra aussi utiliser à nouveau ma propre version de pubsubclient.
Et en réponse, au réveil de la sonde :

Topic: SondePiscine/Message, message: 'Liste des commandes reconnues : status delai attente dodo reste'
Topic: SondePiscine/Message, message: 'status : Configuration courante' Topic: SondePiscine/Message, message: 'Délai acquisition : 300 Eveil suite à commande : 60'

Le code est du coup un peu plus complexe, car il conserve des informations en mémoire RTC (grâce à ma bibliothèque KeepInRTC qui devra donc être aussi installée).

Topics

Résultat

Petit retour après quelques jours de fonctionnement avec échantillonage toutes les 5 minutes : Et bien, pour un PoC, ça fonctionne plutôt pas mal ! Avec une journée ensoleillée, la sonde envoie ses données toutes les 5 minutes, y compris la nuit. Cependant, la chute de tension reste relativement importante (environ 0,4 V ... mais n'oublions pas que les accus ont déjà bien vécus) et la charge semble grandement affectée par la température.

Pour une utilisation réelle, il me faudra encore :

Charge et décharge des accus

Voici ce que ça donne une fois intégré à ma domotique ...

Test jusqu'à décharge des accus

Suite à plusieurs jours de mauvais temps, j'ai pu faire un test jusqu'à décharge complète des accus.

Comme on peut le voir, les choses se passaient bien jusqu'à environ 2,5 volts où l'on voit une chute rapide de la tension : je pense que simplement qu'un des accus est arrivé en fin de réserve (les accus Ni-Mh ont une décharge lente jusqu'à un certain point où la tension chute très rapidement : CQFD).
Ne pas oublier que j'ai mis une diode en série donc les 3 accus chutent à partir d'une tension réelle d'environ 3 volts.

Les DS18B20 ont continué à donner des valeurs "fiables" jusqu'à environ 2,2 volts : en dessous, elles deviennent completement fausses (genre température négative, ou largement supérieure à la réalité), puis elles n'ont répondu que de manière aléatoire ... avec à nouveau des mesures foireuses.

Conclusion

Je dois donc implémenter un mode économie d'énergie au fur et à mesure que sa tension d'alimentation se rapproche des 2,5 volts.
Idéalement, il devra tenir compte de l'heure du prochain lever de soleil et ainsi que des prévisions météo.

Malheureusement, les accus ne se sont jamais rechargés le lendemain : comme cela fonctionne parfaitement pour les loupiotes seules, je pense que c'est l'ESP qui est fautif. J'ai lu sur le Web que face à de très basse tension, son étage WIFI pouvait consommer énormément jusqu'à griller. Vu le peu d'intensité délivrée par les cellules, pas vraiment de risque, mais il va me falloir trouver une solution pour déconnecter l'ESP jusqu'à une tension suffisante.


Visitez :
La liste de nos voyages
Nos sorties Ski et rando
Copyright Laurent Faillie 2001-2018
N'oubliez pas d'entrer le mot de passe pour voir aussi les photos perso.
Contactez moi si vous souhaitez réutiliser ces photos et pour les obtenir avec une plus grande résolution.
Visites durant les 7 derniers jours Nombre de visites au total.

Vous pouvez laissez un commentaire sur cette page.