L'alimentation
En une phrase : l'alimentation fournit l'énergie de tout le montage ; il faut qu'elle ait la bonne tension (5 V pour nous) et assez de courant pour tout le monde, et que toutes les masses soient reliées.
L'image à retenir¶
L'alimentation, c'est le réservoir d'énergie du vaisseau. Sa tension, c'est la pression dans les tuyaux : il la faut ni trop basse (rien ne marche), ni trop haute (tout casse). Son courant maximal, c'est la taille du tuyau principal : si tous les moteurs ouvrent leurs vannes en même temps, il doit suivre.
Les sources d'énergie de l'atelier¶
| Source | Tension | Courant disponible | Pour quoi |
|---|---|---|---|
| Port USB 2.0 d'un ordinateur | 5 V | 500 mA | programmer, petits essais (ESP32 + quelques LEDs, un servo) |
| Port USB 3 | 5 V | 900 mA | un peu plus de marge |
| Chargeur USB de téléphone | 5 V | 1 à 3 A selon le modèle (c'est écrit dessus) | un montage autonome |
| Bloc d'alimentation 5 V à jack | 5 V | 2 à 4 A selon le modèle | la mission finale |
| Batterie externe USB | 5 V | 1 à 3 A | un montage qui se déplace |
| 2 piles AA | 3 V | quelques centaines de mA | tester un moteur seul |
| 4 piles AA | 6 V | quelques centaines de mA | ⚠️ trop pour le ruban et l'EF10154 (5 V max) |
Lire l'étiquette
Tout chargeur porte une petite étiquette : « OUTPUT 5V ⎓ 2A » veut dire 5 volts en continu, jusqu'à 2 ampères. C'est exactement ce qu'il faut regarder.
Plus en profondeur¶
La tension doit être la bonne¶
Tous nos composants tolèrent une plage de tensions :
| Composant | Plage acceptée |
|---|---|
| ESP32 (par VIN, grâce à son régulateur) | environ 5 V (c'est ce que fournit l'USB) |
| Ruban WS2812B | 3,5 à 5,3 V au maximum absolu, 5 V conseillé |
| Geekservo EF09085, EF09087 | 3,3 à 6 V |
| Moteur EF10154 | 3 à 5 V |
| Driver DRV8833 (côté moteurs) | 2,7 à 10,8 V |
Le 5 V convient à tout le monde : c'est notre tension d'atelier.
Le courant : faire le budget¶
Une alimentation ne « pousse » pas le courant : chaque composant prend ce dont il a besoin, et l'alimentation doit pouvoir suivre la somme. Si on lui en demande trop, sa tension s'effondre, et le premier à en souffrir est l'ESP32, qui redémarre. Il faut donc additionner les consommations dans le pire des cas (moteurs qui démarrent, servo qui force, LEDs en blanc).
Deux alimentations, une seule masse¶
Dans la mission finale, l'ESP32 reste branché à l'ordinateur par l'USB (pour le programmer et lire le moniteur série), et les « muscles » prennent leur énergie sur une alimentation externe. Deux règles absolues :
- Les GND sont tous reliés : celui de l'ESP32, celui de l'alimentation externe, et ceux du ruban, du servo et du driver. C'est la masse commune : sans elle, les signaux de l'ESP32 n'ont plus de sens.
- Les deux « + » ne se touchent jamais : le + de l'alimentation externe ne va pas sur VIN pendant que l'USB est branché. Deux alimentations reliées par leur + se « battent », et l'une peut abîmer l'autre (ou l'ordinateur).
Les petits plus qui évitent les ennuis¶
- Un condensateur de 1 000 µF entre le + et le − de l'alimentation externe, près du ruban : une petite réserve d'énergie qui amortit les à-coups. Indispensable avec beaucoup de LEDs ; avec nos 10 LEDs à luminosité plafonnée, c'est une sécurité en plus, pas une obligation. Sans lui : on câble tout avant de brancher l'alimentation, jamais l'inverse.
- Des fils plus épais pour le 5 V et le GND des moteurs : un câble Dupont fin supporte mal plus de 1 à 2 A.
- Un interrupteur sur le + de l'alimentation externe : on coupe les muscles d'un geste.
Exemples de calculs¶
Calcul 1 · Le budget de la mission finale
| Qui | Pire des cas |
|---|---|
| Servo de la porte, s'il force | 550 mA |
| Ruban, 10 LEDs, luminosité 120/255, en blanc | 280 mA |
| Moteur du radar au démarrage (EF10154) | 1 100 mA |
| Total des muscles | ≈ 1 930 mA |
Une alimentation de 2 A est juste ; une de 3 A laisse de la marge. L'ESP32, lui, reste sur l'USB de l'ordinateur.
Calcul 2 · Combien de temps sur une batterie externe ?
Une batterie de 10 000 mAh affiche la capacité de ses cellules, qui travaillent en 3,7 V. Pour sortir du 5 V, elle convertit, et perd un peu au passage (rendement d'environ 85 %).
- Capacité utile en 5 V : 10 000 × 3,7 ÷ 5 × 0,85 ≈ 6 300 mAh.
- Avec une consommation moyenne de 500 mA : 6 300 ÷ 500 ≈ 12 heures.
Calcul 3 · Pourquoi pas 4 piles AA ?
4 × 1,5 V = 6 V avec des piles neuves : c'est au-dessus des 5 V maximum de l'EF10154 et du ruban (5,3 V au maximum absolu). Avec des piles rechargeables (1,2 V chacune), 4 × 1,2 = 4,8 V : ça passerait.
Mise en pratique¶
Lire les étiquettes : fais le tour des chargeurs de la maison et note pour chacun sa tension et son courant de sortie. Lesquels conviendraient pour la mission finale (5 V, au moins 2 A) ?
Mesurer la chute de tension : multimètre en V⎓ entre VIN et GND, carte sur l'USB. Note la valeur, puis lance un moteur (mission 5) ou allume le ruban en blanc : la tension baisse-t-elle ? De combien ? Une grosse chute annonce un redémarrage de l'ESP32.
Les pièges¶
| Le piège | Ce qui arrive | La bonne habitude |
|---|---|---|
| Alimentation externe sur VIN, USB branché | deux alimentations se battent | le + externe ne va qu'aux muscles |
| Oublier de relier les GND | le servo tremble, le ruban fait n'importe quoi, le driver ne répond pas | une seule masse pour tout le monde |
| Une source trop faible | l'ESP32 redémarre aux démarrages des moteurs | faire le budget, prendre de la marge |
| Une source trop forte (6 V et plus) | ruban ou moteur abîmés | rester à 5 V |
| Câbler sous tension | étincelles, faux contacts | débrancher les deux alimentations avant de câbler |
Exercices¶
1. Un chargeur indique OUTPUT 5V ⎓ 1A. Peut-il alimenter un servo bloqué (550 mA) et un moteur qui démarre (1,1 A) en même temps ?
550 + 1 100 = 1 650 mA, plus que 1 000 mA : non, sa tension va s'effondrer. Il faut au moins 2 A.
2. L'ESP32 est sur l'USB, le ruban sur une alimentation externe. Quels fils relier entre les deux côtés ?
Le fil de données (D5 → résistance → DIN) et les GND. Surtout pas les deux +.
3. Une batterie externe de 5 000 mAh (cellules en 3,7 V, rendement 85 %) alimente un montage de 400 mA. Autonomie ?
5 000 × 3,7 ÷ 5 × 0,85 ≈ 3 150 mAh utiles, puis 3 150 ÷ 400 ≈ 8 heures.
À retenir
- La bonne tension (5 V), et assez de courant pour le pire des cas.
- Faire le budget avant de brancher.
- Deux alimentations : GND reliés, les + jamais.
Où ça sert dans l'atelier¶
- Le câble USB : 500 à 900 mA pour commencer.
- Le ruban de LEDs · Ce qu'il consomme.
- Mission 5 · Pourquoi une alimentation externe : le vrai cas de l'atelier, quand les moteurs faisaient redémarrer l'ESP32.
- Mission 6 · L'alimentation de la base : la mise en pratique complète.
Pour aller plus loin¶
- 🇫🇷 Quelques bases élémentaires, cours Arduino d'Eskimon : tension, courant, masse.
- 🇬🇧 Powering NeoPixels, Adafruit : alimenter un ruban de LEDs, condensateur et masse commune.