Batterie externe homemade

Nouveau billet “technique” comme je m’efforce d’alterner explorations et technique. Qui n’a jamais été embêté avec un appareil électronique dont la batterie était vide et sans pouvoir accéder à une prise électrique ? Classique pendant de longues sessions d’exploration ou quand on part plusieurs jours en camping sauvage. La solution que j’ai considéré comme la plus adaptée est une batterie externe comme on peut en trouver sur ebay pour pas trop cher. Le hic c’est que ces batteries n’ont bien souvent pas autant d’autonomie que ce qui est annoncé, une petite recherche suffit à s’en convaincre, en général à peine un tiers de la capacité annoncée. Alors si ça n’est pas cher, ça reste donc 3 fois plus volumineux que ça ne devrait ; les batteries de qualité se trouvent malheureusement à un prix qui n’a rien de comparable. On peut également trouver des boitiers qui permettent de mettre des piles dedans pour alimenter un port USB, mais avoir plein de piles c’est pas pratique et très encombrant ! Voilà pourquoi j’ai décidé de fabriquer moi même ma “batterie mobile” en sachant ce que je mets dedans et l’adaptant à l’encombrement maximum que je lui autorise, c’est à dire une poche de mon sac.
Pas besoin d’être un génie en électricité/électronique ! Un peu de rigueur, de logique et c’est dans la poche. La technologie de batterie la plus compacte actuellement est le Li-po, idéal donc quand la place est comptée. J’ai choisi de fournir un chargement par port USB car le plus adapté au matériel courant (téléphone, tablette, chargeur de batterie spécifique…) et aisément modifiable.

Cahier des charges :
– Encombrement précis.
– Autonomie maximale possible pour le volume autorisé.
– Étanche au minimum contre les projections d’eau.
– Câblage souple pour éviter d’endommager un câble lors de manipulations.
– Plusieurs sorties pour charger plusieurs appareils simultanément.
– Doit fournir 1 ampère par prise USB contrairement à ce qu’on trouve dans le commerce.
– Estimation de l’autonomie restante pour ne pas endommager la Li-po.

Écueils :
– Batterie lipo très puissante, ne pardonne pas le faux contact prolongé.
– Batterie de 3.7V alors qu’il faut 5V au moins pour alimenter un port USB.
– Une lipo qui passe sous le seuil de 3V est définitivement détruite et inutilisable.
– Un port USB d’ordinateur délivre 500mAh, ce qui est peu, certains chargeurs de téléphone fournissent 1.000mAh ce qui est parfait. Utiliser un bête HUB USB divisera l’ampérage par le nombre d’appareils en charge, donc déjà à 2 appareils c’est mauvais, à 3 c’est inutile et ne chargera pas correctement.

Le projet :

– J’avais une boîte chirurgicale (le genre pour ranger les scalpels et compagnie) qui s’est avérée idéale car parfaite pour la poche de mon sac, pas de trous de partout (étanchéité) et en métal. Le côté métal est important car si jamais il y a faux contact, le feu sera circonscrit au moins un certain temps et évitera bien des soucis ! Trouvable pour environ 2€.

– Une vieille batterie lipo d’un ancien projet, donc pas très coûteux au final. Les lipos de qualité à bas prix sont celles de marque Turnigy, Zippy, Rhino essentiellement, trouvables sur hobbyking.com pour pas excessivement cher, il faut prendre du “1S” (3.7V) ou alors plusieurs “S” et se préparer à dessouder tout pour recâbler correctement les cellules en parallèle (pour augmenter l’autonomie/capacité) plutôt qu’en série (augmente le voltage). On peut trouver l’équivalent de 10 ampères pour environ 20$ (environ 18€ actuellement) livré et 20 ampères pour 30$ (27€) livré, sachant qu’une batterie de téléphone fait en général 1.000mAh, une véritable pile 18650 pouvant atteindre 5.000mAh. Pour ma part j’avais la place de mettre 6 éléments de 4.000mAh, soit 24A, plutôt confortable !
NB1 : Évitez à tout prix les batteries lipo qu’on trouve sur ebay, c’est le rebut de certaines marques et donc de mauvaise qualité.
NB2 : Tous les accumulateurs (18650, AA, AAA…) à très bas coût trouvés sur ebay ne sont que des contrefaçons ou des modèles à capacité inférieure à 30% de ce qui est annoncé. C’est de l’arnaque, oui. Mais ça reste intéressant pour peu qu’on prenne plusieurs piles, ça reste moins cher qu’une “vraie de vraie”.

– Un chargeur de batterie lipo adapté aux “1S”, trouvable pour pas trop cher je pense.

– Des puces permettant d’augmenter le voltage pour alimenter un port USB (3.7V > 5V) et avec 1 ampère. Trouvables sur ebay.com en cherchant “Step Up Boost DC DC Converter Module 3V To 5V 1A USB Charger”, 6$ (5.5€) les 4, livrées.
NB : Prenez garde à ne pas prendre des modèles 0.5A (500mAh) sauf besoin précis.

– Un Hub USB à 1€, qui permet de récupérer le câblage et les prises de plusieurs ports USB, chercher “PC USB 1.1 Mini 4 Port Octopus Hub High Speed Splitter Cable”.

– Un voltmètre, 1€ livré, qui permettra d’afficher le voltage de notre grosse batterie et de savoir s’il reste du jus ou s’il faut arrêter de tirer dessus. Chercher “New Firm 0-30V Red Blue 0-32V Yellow LED Digital Voltage Voltmeter”.
NB1 : On peut également choisir un buzzer qui sonnera une fois la batterie trop déchargée afin de la protéger de la destruction. L’avantage c’est qu’on est sur d’être averti à temps (plutôt que de regarder de temps en temps le voltage), l’inconvénient c’est qu’en urbex il faut souvent être discret et se mettre à sonner peut être… “gênant” !
NB2 : Ce voltmètre nécessite 4 ou 5V pour fonctionner, donc non auto-alimenté par la batterie à moins de ne le brancher en sortie d’une puce à 5V ou de ne lui apporter une mini batterie accessoire, Cf plus loin.

– Des interrupteurs, du câblage, des dominos, de la colle chaud… selon votre construction.

L’outillage :

– un fer à souder + étain.
– pinces ou ciseaux pour dénuder les câbles.
– scie, pince ou idéalement dremel si besoin pour découper la boîte.
– chatterton et idéalement un pistolet à colle chaude pour fixer et isoler.
– tournevis, cutter… selon.

Let’s go !

Partie 1 : La pile.

Selon la batterie que vous aurez trouvée, assemblez les cellules ensemble, les + avec les + et les – ensembles de façon à conserver le voltage mais additionner les capacités (autonomie).
Aucun soucis quand les cellules sont achetées au détail, en revanche sur certaines batteries déjà assemblées, les “pattes” + et – sont insoudables à l’étain car dans une matière précise, c’était mon cas, j’ai donc percé ces pattes pour y faire courir un câble les mettant toutes en contact, quelques tours et beaucoup d’étain et le tour est joué. Souder 2 câbles sur chaque polarité, du scotch double face ou simple face pour que les éléments tiennent bien ensemble et le tour est joué.
(Photo à titre indicatif pour voir à quoi ressemblent les cellules une fois dépiautées)

Partie 2 : 3.7V > 5V > USB.

Les petites puces à 1.5$ chaque sont relativement compactes, soit on conserve le port USB présent dessus et on l’intègre au boitier, soit on le dessoude et on branche une extension dessus.

– Pour la deuxième option, il suffit de dépiauter le hub USB et de récupérer la partie câblage. Seuls les fils rouge et noir sont importants, les fils vert et blanc ne servent qu’au transit de données informatiques et peuvent être coupés. 4 positions en ligne après avoir dessoudé la prise, les deux centrales servent aux données, les câbles rouge et noir de l’USB se branchent sur les points aux extrémités de la ligne. Se réferrer aux indications “out +” et “out -” sur la puce et surtout pas au schéma de votre vendeur ebay, erroné pour moi, ce qui m’a fait perdre un temps fou à dessouder et ressouder des micro câbles…
Un câble USB par puce pour préserver la charge à 1 ampère. Brancher plusieurs câbles USB sur la même puce est viable mais le courant sera divisé par le nombre d’appareils en charge.
– La batterie se branche sur les points “in +” et “in -” des puces.

– Rajouter un interrupteur sur la borne – entre batterie et puces permet d’éteindre la batterie lorsque non utilisée > double bénéfice : sécurité et économie d’énergie car les puces consomment légèrement au repos.

Partie 3 : Rajouter une prise de charge.

C’est bien joli de prévoir une batterie pour en charger d’autres, encore faut-il pouvoir la charger elle même. Il suffit de rajouter encore un câblage sur chaque polarité de la batterie et de laisser les câbles libres ou avec un connecteur selon la connectique de votre chargeur de batterie.
À ce stade votre système est fonctionnel.

Partie 4 : Rajouter une “sécurité anti-destruction”.

Une batterie lipo trop déchargée – en dessous de 3V – est une batterie détruite et irrécupérable. Ça serait bien bête d’en arriver là ! Il faut donc rajouter un système qui prévient quand la batterie commence à être trop vide ou qui permet de savoir à quel niveau de charge on est. Deux solutions :

– Buzzer du commerce branché sur les pôles + et – de la batterie, qui sonnera quand le voltage sera trop bas comme ça vous couperez le contact. C’est bruyant donc on ne le loupe pas mais on ne vous loupera pas non plus si vous essayez d’être discret.

– Voltmètre qui mesure le voltage de la batterie et ainsi estime l’autonomie restante. En réalité le voltage n’est pas le reflet de l’autonomie qui est le propre de l’ampérage mais les batteries lipo se déchargent d’une façon bien particulière, à 3.7V il ne reste plus que 10 ou 15% de la batterie (100% à 4.2V pleinement chargée), Cf le schéma ci-joint. La tension diminue très doucement pendant l’utilisation de la batterie puis aux alentours de 3.7V / 3.6V elle chute très rapidement, le risque étant de passer sous les 3V, point de non retour de votre batterie si vous avez bien suivi jusqu’ici.

J’ai opté pour la solution du voltmètre, plus discrète et qui permet une estimation du niveau de charge de la batterie mais qui n’avertit pas de lui même en cas de décharge trop importante, à vous d’être vigilant ! En même temps avec 24 ampères (ici), faut y aller pour tout décharger… Le buzzer devient plus intéressant pour des batteries de plus faible capacité donc.

Pour info, 3 fils :
– noir : alimentation – du voltmètre et mesure batterie –
– rouge : alimentation + du voltmètre
– blanc : mesure batterie +

Précision importante, ces petits voltmètres cheap ne fonctionnent qu’avec une tension minimale de 4 ou 5V, je ne sais pas exactement, en tout cas à 3.7V ils ne fonctionnent pas, pas top quand la batterie principale a un voltage compris entre 4.2 et 3.7V (voire 3V…). Pas de panique, deux solutions pour pallier à ce soucis :

– 1 : Brancher l’alimentation du voltmètre sur les sorties d’une des puces USB, à 5V ça fonctionne.

– 2 : Brancher une alimentation accessoire supérieure à 5V, une petite lipo, deux piles bouton de 3V en série ou autre solution selon ce qu’on a sous la main.

Il faut aussi rajouter un interrupteur pour éteindre le voltmètre lorsque non utilisé. Sur la borne – (noir ici) du fil d’alimentation et non sur un fil de mesure (gros trait noir sur le schéma ci dessous).

Partie 5 : Intégration à un boîtier.

Plus qu’à faire tenir ce bidule dans la boîte que vous aviez prévue, isolez au maximum surtout si comme moi c’est très compact et que le risque de faux contact est important. J’ai terminé en “noyant” certaines parties dans de la colle de pistolet à colle chaude, ça fixe certains éléments en place, étanchéifie les ouvertures du boîtier pratiquées pour les interrupteurs, voltmètre et câbles et enfin ça participe à l’isolation électrique des contacts.

Théo à Berlin :
C’est un peu sommaire mais ça peut être efficace.

Si vous avez prévu optimisation de l’espace, ça devient hardcore à cette étape…

Partie 6 : Tester et manger des bonbons bien mérités après qq heures de travail.

Et ça fonctionne ! 4 périphériques branchés pour tester.

– Voltmètre à gauche.
– Sortie des 4 ports USB en haut au milieu.
– Interrupteur du voltmètre en bas au milieu.
– Interrupteur général à droite.

Bilan :
– Ça fonctionne et c’est efficace !
– 1 ampère à chaque port USB, ça charge vite.
– De quoi palier à quelques désagréments ou augmenter drastiquement l’autonomie de la lampe frontale.
– Le voltmètre m’indique 4.12V quand mon chargeur de batterie affiche 4.20V, pas très précis donc.
– Faudra améliorer la fermeture du bidule, le scotch c’est pas franchement durable !
– Niveau étanchéité, faudra revoir ça en rajoutant un joint entre couvercle et électronique.
– Reste à modifier quelques câbles de chargement pour les adapter à l’USB (chargeur de batterie du reflex par exemple).
– Prévoyez un contenant plus grand que ce que vous y mettez, ça vous facilitera la vie sinon c’est un sacré bordel.
– Chez Leclerc le chatterton noir coûte 1.98€ quand le même en bleu ou blanc coûte 0.92€…..
– Environ 45€ pour un modèle 20.000mAh et 35€ pour un 10.000mAh en comptant les frais de port du matériel.

Améliorations possibles :
– Étanchéité.
– Connectiques différentes adaptées à différents objets non USB.
– Mettre la prise de charge en façade pour faciliter les opérations.

C’est pas forcément donné, ça prend pas mal de temps mais on sait exactement quelle capacité on a, on a une estimation de l’autonomie restante et des ports USB qui délivrent tous un courant capable de charger correctement plusieurs appareils en même temps contrairement à ceux du commerce.