Clignoteurs & pummers

29 décembre 2024

Voici à présent LA solution. Oui, bon d'accord, celle du moment.

Celle que j'ai trouvée en janvier 2015.

J'ai détourné un circuit pour réaliser un clignoteur avec une consommation bien plus faible que la meilleure des réalisations précédentes, je suis largement en dessous du microampère ! Et avec une taille vraiment minuscule.

A real sub-microampere led flasher, extremely low power consumption led blinker...
(texte pour les machines de recherche, désolé).

Ce sera plus simple de rediriger un lien vers mon site, voici ce qu'il faudra recopier :

"L'Astuce Mainguet" :
https://science.mainguet.org/tech/pummer/pummer_06.htm

I didn't write an english page, but just look at the schematic. It's obvious, but unpredictable.

Le TPL 5000

Nano power programmable timer with watchdog functionality

Avec un sous-titre pareil, on peut décemment espérer que ça ne va pas trop consommer. Consultons la datasheet pour le savoir.

Effectivement, 30 nA à 2.5 V, voilà qui est attirant côté consommation, mais bon, s'il faut 2.5 volts, ça va être casse-pied. La tension minimale de fonctionnement est donnée à 1.8 volt. Et le max est donné à 50 nA.

La période programmable est entre 1 et 64 secondes, donc on se servira du minimum, c'est parfait. On oubliera les possibilités de réaliser un watchdog, sans intérêt dans notre cas, je ne veux pas ajouter un microcontrôleur.

😒 C'est pas mal, mais pas suffisant, dis-donc !
😴 Ouais, je sais, je sais. La tension est trop haute.
Quand j'essaye avec le kit d'évaluation, les résultats sont d'un intérêt relatif.
😳 À la vue de la datasheet, rien d'étonnant...

Détournement

😉 Mais j'ai eu une idée.
🙄 Et quoi donc ? Comment tu vas améliorer les choses ?
🤨 Le circuit est ce qu'il est ! Tu ne peux pas le modifier, et tu n'as pas les moyens de faire un ASIC.
🤔 Comme le courant consommé est faible, on doit pouvoir violemment le limiter.
😲 Encore plus ? Comment ?
😎 En collant une très grosse résistance en série dans l'alimentation.
🤭 T'es rôti !
🤷 On ne met jamais une résistance dans une alimentation, c'est stupide !
Au moindre appel de courant, la tension tombe, et tout s'arrête !
Et tu mets combien ?
1 MΩ  😎
😱 T'es vraiment fêlé 🤪 mais je le savais déjà.
Ça ne marchera jamais, un ingénieur normal te le confirmera...
Effectivement, s'il y a trop de courant, la tension se casse la binette dans la résistance, et tout s'arrête.
Ah ben tu vois, ça ne marche pas !
Sauf qu'à l'arrêt, la tension remonte gentiment, le TPL5000 redémarre et commence à compter le temps, avec sa consommation de moins 50 nA.
En même temps, je charge une capacité, celle du doubleur de tension.
Et quand le temps est atteint, paf !
😵 Sidérant !
🙏 T'es vraiment frappadingue.

Voici le schéma électrique :

Très peu de composants finalement.

J'ai relevé des consommations de l'ordre de 300 nA vers 1.8 V, et 150 nA vers 1.5 V. Je suis largement en-dessous du microampère !

Sous une pleine charge, après un moment au soleil (ça charge à environ 15 μA avec mes TEMP7000, 50 à 100 fois plus que la consommation), le pion lumineux fonctionne une semaine dans l'obscurité. Je pense que ça s'arrête vers 1.45 V.

Des cellules amorphes seront mieux adaptées pour l'intérieur.

L'autodécharge de la supercapacité peut être fatal pour la durée de vie, j'en ai déjà rencontré une qui n'était vraiment pas bonne. Vérifiez vos composants, et n'oubliez pas d'attendre que la charge se stabilise, ce n'est pas instantané.

Réalisation

Un schéma peut-être plus simple à suivre, et la réalisation, sans circuit imprimé qui aurait pris trop de place.
J'avais réalisé deux versions, l'une vraiment compacte, l'autre où on voit des divers éléments pour la mise au point et les mesures.

J'ai pris les plus petits composants possibles, en particulier concernant les diodes PIN pour récupérer l'énergie.
Il va falloir se lever de bonne heure pour faire mieux.

Clignoteurs du chaos

Je me suis amusé à faire une version avec 9 clignoteurs en parallèle, non synchronisés et donc qui ont une période propre légèrement différente chacun du fait des variations de chaque composant.

9 clignoteurs du chaos

On voit très bien les 7 diodes PIN qui récupère de l'énergie, avec au bout la diode Schottky "anti-retour", j'ai placé 2 capacités de 0.2 F pour le stockage.

Clignoteurs & pummers

Pour faire mieux, il faudra réaliser un circuit intégré dédié où on essaiera de mettre autant de composants que possible, idéalement aussi les photodiodes (mais cela pose un problème de coût avec la surface, faudra calculer), la LED sera plus délicate mais il existe des technos (pas courantes) qui permettent l'intégration. Pour la supercapa, l'intégration ne sera probablement pas possible.

Le truc amusant étant que dès la fin de l'assemblage, eh bien ça se mettra à clignoter après un peu d'éclairement, le test sera vraiment très simple...

Fabriqués en grosses quantités, cela reviendrait à un coût très faible, et on pourrait les placer dans de nombreux objets, partout dans une maison, afin de percevoir l'environnement la nuit. Il faut simplement avoir un peu de lumière pour les recharger (et passer en cellule solaire amorphe si on est à l'ombre), et ils sont éternels... Sans parler d'un usage en extérieur. Ou dans le domaine artistique. Il existe de nombreuses possibilités, toutes plus insoupçonnées que les autres !


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