Choix d'un condensateur pour "stabiliser" une powerbank

[Cirion35]

Bonjour,

Je travaille sur un projet de station de mesure de qualité de l'air en pleine nature et j'ai un petit problème d'alimentation :

Il y un panneau solaire relié à une batterie (type powerbank pour téléphone portable) qui alimente un galet 4g et un capteur de qualité de l'air (ESP8266 + capteurs PM, t° et humidité - Alimentation 5 V et conso environ 1W) . Le capteur est connecté en wifi au galet 4g qui envoie les données sur un serveur. Le panneau solaire charge la batterie quand il y a du soleil, la batterie charge le galet si besoin et alimente le capteur.

Le problème : quand le panneau ne charge pas la powerbank (la nuit ou trop de nuages) au moment de l'arrêt de la charge, ou quand la charge reprend, il y a une petite coupure d'alimentation (2/3 secondes) qui fait se réinitialiser le capteur ...

L'idée : ajouter un (ou plusieurs ?!) condensateur pour stabiliser l'alimentation du capteur, mais je ne sais pas comment le dimensionner, et je ne suis pas sûr que ça réglera le problème. Qu'en pensez vous ?

Question bonus : les températures négatives influencent-elles le fonctionnement des condensateurs ? (La batterie est enroulée dans un isolant)

Merci d'avance pour vos réponses !
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[jiherve]

bonsoir et bienvenue,
un petit schéma aiderait!
JR

[invite936c567e]

Bonjour

Pour rappel, la tension aux bornes d'un condensateur augmente à une vitesse proportionnelle au courant qu'on fournit à ce dernier, et réciproquement elle diminue à une vitesse proportionnelle au courant consommé. La tension aux bornes d'un condensateur déchargé est nulle.

Si l'on considère un condensateur parfait (ESR=0Ω) initialement déchargé (U_C=0V), brancher directement ce condensateur aux bornes d'une source de tension (batterie ou autre) reviendrait à court-circuiter cette dernière. Il est donc important de pouvoir garantir, d'une manière ou d'une autre, que le courant de charge du condensateur soit limité à une valeur acceptable pour tous les composants impliqués.

Ici, la « batterie » est en réalité une « powerbank », c'est-à-dire une alimentation électronique alimentée par une batterie interne. Le condensateur ayant été chargé à la tension de sortie nominale (5V), il faut s'assurer que la « coupure » d'alimentation n'entraîne pas une décharge du condensateur dans la « powerbank ». Outre le fait que celle-ci pourrait ne pas supporter d'être alimentée par sa sortie, le courant de décharge correspondant réduirait l'énergie disponible pour le capteur. Pour éviter ce problème s'il se présente, on pourrait mettre en œuvre un dispositif anti-retour (par exemple une diode, mais qui induirait alors une chute de tension).

Le condensateur n'étant pas parfait, on peut considérer en première approximation qu'il présente une résistance série (ESR) dont la valeur peut être a priori majorée (c.f. spécifications du constructeur). Lorsque le condensateur se décharge, la tension à ses bornes chute du fait, d'une part, de la diminution progressive de sa charge électrique, et d'autre part, du courant traversant cette résistance série. Avec un condensateur de capacité C et de résistance série R, si U_C0 est la tension initiale, alors la consommation d'un courant I durant un temps t fera chuter la tension à :

U_C(I,t) = U_C0 – I·(t/C + R)

Il faudra choisir un condensateur présentant des caractéristiques C et R afin que U_C(I,t) reste supérieure au seuil de tension qui provoque la réinitialisation du capteur.


L'influence de la température sur les caractéristiques d'un condensateur sont variables en fonction de la technologie employée. Pour les condensateurs de très grande capacité, les températures négatives ont en règle générale tendance à faire chuter la capacité et à augmenter la résistance série (ESR). Pour les super-condensateurs, à –20°C la diminution de la capacité reste généralement inférieure à 30% et l'augmentation de la résistance série inférieure à 50%.

Comme ces caractéristiques se dégradent du fait du vieillissement du composant indépendamment de la température, il faut prendre en compte les valeurs atteintes dans le pire des cas, sur un condensateur usagé et exposé à la température attendue la plus faible.

[Cirion35]

Bonjour,
Vous semblez considérer qu'il y a déjà un condensateur dans la powerbank, je ne connais pas ses caractéristiques, mais je pensais plus en ajouter, précisément en sortie de powerbank (cf. schéma), peut être en ajoutant un diode en effet.
J'ai aussi remarqué, que lorsque le galet est chargé, la powerbank arrête d'alimenter le capteur, car la puissance consommée est trop faible j'imagine ...
Pensez-vous que ça puisse empêcher les micro-coupures ? Et aussi régler le problème de la puissance nécessaire au fonctionnement de la powerbank ? Je me dis que le condensateur passera son temps à se charger / décharger et donc augmentera la consommation mais par intermittence ... très grosse supposition !!
Vos avis sont les bienvenus

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite936c567e]

Vous semblez considérer qu'il y a déjà un condensateur dans la powerbank

Il n'y a pas qu'un simple condensateur, il y a un convertisseur à découpage, qui pourrait poser problème, ou pas.

peut être en ajoutant un diode en effet

Comme je le suggérais, si un système anti-retour est nécessaire (ce qui n'est pas encore prouvé), une diode entraîne une chute de tension (on n'aurait plus 5V en sortie).

Sur les power banks dont la conception est la plus simple (Boost), cette diode serait certainement inutile, mais le branchement d'un super-condensateur initialement déchargé provoquerait assurément une surcharge de la batterie interne. Cela ramène à la question de la limitation du courant.

J'ai aussi remarqué, que lorsque le galet est chargé, la powerbank arrête d'alimenter le capteur, car la puissance consommée est trop faible j'imagine ...
Pensez-vous que ça puisse empêcher les micro-coupures ? Et aussi régler le problème de la puissance nécessaire au fonctionnement de la powerbank ? Je me dis que le condensateur passera son temps à se charger / décharger et donc augmentera la consommation mais par intermittence ... très grosse supposition !!

C'est une problème supplémentaire. Pour empêcher la power bank de s'arrêter, il faudrait lui imposer un minimum de consommation (à l'aide d'une résistance entre le + et le – de la sortie). Cela produirait bien évidemment une diminution de l'autonomie du système, et n'irait pas non plus dans le sens d'un règlement du problème déjà cité.

Le problème, c'est qu'à la base, une power bank est conçue pour effectuer la recharge partielle ou complète de la batterie d'un appareil mobile, ou pour être rechargée depuis une prise USB, mais pas les deux en même temps.

[nornand]

BJR: l'installation est mal proportionnée tout simplement, il faut un accu qui puisse fournir du courant pendant plus longtemps , pourquoi une liaison WIFI ? faire une liaison pas câble diminuera déjà la puissance consommée , il faut avant d'élaboré un tel projet faire un bilan de puissance .
La 4G est gourmande en énergie . les température négatives diminues fortement jusqu'à 50% la capacité du accus LI ON .
pour moi tout cela est a reprendre avec une approche moins bidouille .
Quelle est le problème avec la réinitialisation du capteur ?

[inviteded55822]

Le problème, c'est qu'à la base, une power bank est conçue pour effectuer la recharge partielle ou complète de la batterie d'un appareil mobile, ou pour être rechargée depuis une prise USB, mais pas les deux en même temps.

Bonjour à tous,
Je possède un power bank à 1 pile qui m'a été offert par un catalogue en ligne. Il permet de charger un téléphone tout en se rechargeant par micro USB. Cerise sur le bateau, il continue d'alimenter les appareils même avec une très faible intensité : 0.010 A . C'est le seul que je possède qui a cette qualité, pourtant j'ai commandé chez Aliexpress plusieurs power banks et aucun ne fonctionne à faible consommation. J'ai acheté à 1 pile, 2 piles, 3 piles, 4 piles et 8 piles : pareil (toutes des Li-Ion 18650)
J'ai cherché le même power bank que j'ai reçu en cadeau et je n'ai pas trouvé le même ayant le même circuit électronique dedans

[nornand]

beau déterrage .