Consommation électrique de divers matériels astro (étude de cas sur setup perso)

[keymlinux]

Bonjour,

 

On voit passer de manière récurrente des sujets concernant la problématique de l'alimentation électrique de nos équipements astro, surtout en mode nomade qui impose de se doter d'une source d'énergie transportable type powerbank ou batterie.

La problématique est alors de comment dimensionner la dite batterie sen fonction de son setup et du nombre de nuit (et de leur longueur) que l'on souhaite tenir sans recharger. 

Bien sûr le besoin sera différent en fonction du setup, de la monture motorisée seule pour assurer le suivi en visuel, à un setup astrophoto complet avec monture, camera avec refroidissement, camera de guidage, focuser, roue à filtre, bande chauffante antibuée, etc...

 

Petits rappels:

- La capacité (nominale) d'une batterie sera donnée en Ah ou en Wh (mais là cela dépend du voltage que l'on va utiliser)

- Exemple, une batterie de voiture au plomb 12V 60Ah (soit 720Wh) ou encore une batterie Lithium LiFePO4) de 12V 100Ah (soit 1200Wh)

- Pour la capacité effective de la batterie, on comptera sur 50% pour une batterie plomb et 80% pour du Lithium

    - décharger à plus de 50% une batterie au plomb peut alterer sa capacité de stockage et sa durée de vie. A noter qu'une batterie plomb totalement chargée indiquera une tension de 12.6V environ et tombera à 11V une fois déchargée (tomber au dessous de 10,6V endommage la batterie) 

    - pour les batteries lithium, le BMS intégré à la batterie se chargera de couper la décharge avant que la batterie soit endommagée, le voltage passera de 13,8V pour la batterie totalement chargée à 11V avant la coupure

- Donc sur une batterie plomb de 60Ah on pourra environ consommer réellement 30Ah, donc tirer 30 A pendant 1h ou 5 A pendant 6 heures ou 1 A pendant 30 heures

- Pour une batterie Lithium de 100Ah on pourra réellement utiliser 80Ah, soit débiter 4A pendant 20 heures (ce qui peut permettre de tenir 2 longues nuits sans recharger)

 

On voir bien que pour dimensionner correctement une batterie on va devoir connaître la consommation moyenne réelle de son setup astro, qui n'a rien a voir avec le dimensionnement d l'alimentation préconise par le constructeur. Si il est annoncé qu'une monture a besoin d'une alimentation 12V 5A, cela ne signifie pas que la monture consomme autant, il y a fort a parier que la consommation moyenne soit bien inférieure et que le pic de consommation ne dépasse pas 80% de l'ampérage indiqué (pour avoir de la marge et ne pas faire forer l'alimentation)

 

Si votre setup débite en moyenne 4 A, vous consommerez 4 Ah chaque heure, donc 32 Ah sur une nuit moyenne de 8 heures.

Sous nos latitudes il y a une grande différence de durée entre les nuits d'hiver (plus longues et froides) et les nuits d'été (courtes et tempérées), mais si vous utilisez une camera refroidie il y a un effet de compensation: si la nuit est longue et froide on consomme longtemps mais le refroidissement consomme peu, alors que une nuit courte et tempérée on consomme sur un plus courte période mais on sollicite plus le refroidissement.

 

Comme vous l'aurez compris tout réside dans la connaissance de la consommation de nos équipements, en usage réel. Bien sûr nous avons tous des équipements différents, mais pour vous donner des ordres de grandeur j'ai fait des mesures d'ampérage sur les différents équipements que j'utilise.

Vous trouverez ci dessous une liste de matériels avec les mesures de consommation (les mesures car il y a une différence par exemple sur une monture entre le suivi et les mouvements accélérés lors des GOTO, ou par exemple sur une camera refroidie selon la température ambiante et la température de capteur que l'on souhaite atteindre.

 

Avant les mesures, pour rappel, si vous souhaitez bricoler une boite a batterie c'est ici

 

Et si vous voulez r&éaliser vous même une batterie, voir le sujet de @Colmic

 

Important:

- les mesures ci dessous ont été réalisées avec une température ambiante de 23,5°C (on sera donc dans le pire des cas pour le refroidissement caméra)

- mon ampèremètre donne des valeurs à 2 chiffres après la virgule mais rien ne garanti que cette précision soit réelle sur ce matériel commandé chez ali le rapide 🙂 

- j'utilise une batterie LifePO4 qui était à 13.1V lors des tests. Avec une batterie au plomb à 12,5V les ampérages mesures"es seraient un peu plus important  pour la même puissance consommée (a puissance identique l'ampérage sera augmenté si la tension est diminuée)

- que les équipements soient alimentés en 12V (comme la monture) ou en 5V (comme le raspherry pi) ou autre, la mesure d'ampérage est faite sur le 12V fourni par la batterie 

 

De base, mesure sans aucun équipement branchés su la batterie

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voltage 13.1 sur Voltmetre/Amperemetre

consommation 0.0 A

 

Monture Skywatcher AZ-EQ6

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pic 2.15 A  (démarrage/arrêt goto)

idle 0.81 A

goto 1.6 A

suivi 0.81 A

notes:

- tests effectués avec de la monture chargée et équilibrée (lulu, camera  et accessoires en config CP)

- en mode goto, déplacement à 600x la vitesse de suivi, la consommation double par rapport au suivi

- lors de la phase accélération et décélération du mouvement rapide, il y a un pic de consommation pendant 1 à 2 secondes environ

 

APN Canon 80D

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En mode photo

  pic 0.36 A (enregistrement image raw+jpeg)

  idle 0.15 A

  usage 0.27 A (pendant l'exposition) 

notes:

- bien qu'inutile en astro, j'ai testé le mode rafale, et on monte à 0.54 A pendant la rafale

- les mesures incluent la consommation des transfo 12V-->5V usb, puis 5V --> 7.6V de l'adaptateur batterie APN

 

Le même APN en mode video

  video idle 0.42 A

  video enregistrement 0.46 A (full HD 25 img/sec mp4)

 

Camera P.O. Poseidon-C

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idle 0.22 A

refroidissement cible 15°    0.39 A  (puissance à 4% )

refroidissement  cible 0°     0.91 A  (puissance à 25%)

refroidissement -cible 5°     1.23 A (puissance à 40%)

refroidissement cible -10°   1.6 A   ((puissance 59%, puis une fois la température atteinte maintien à 56%)

notes:

- lors du refroidissement il est demandé une descente lente de -5° par minute

- le ventilateur est à 70%

- l'antique de la vitre du capteur est activé à 10% de puissance

 

Camera ASI290mm

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pas mesurable à part (alim par usb de contrôle)

 

Focuser ASI EAF

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maintien 0.11 A

focus slow 0.17 A avec télécommande filaire

focus fast 0.16 A avec télécommande filaire

notes:

- les tests ont été réalisés en utilisant la télécommande filaire

- détail interessant, le mouvement lent consomme un peu plus que le mouvement rapide

 

Roue a filtre maison

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pic démarrage 0.29 A

idle 0.22 A

mouvement 0.36 A

mouvement pic 0.40 A

note:

pour le bricolage de la roue a filtre voir lien ci dessous

https://www.webastro.net/forums/topic/195389-réalisation-roue-a-filtre-en-impression-3d-motorisée-et-pilotée-par-microcontroleur-esp8266esp32/

 

Raspberry pi 5 + NVME (avec transfo 12V vers 5V)

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pic 0.90 A

idle 0.52 A

notes:

 - raspberry démarré mais sans s’y connecter ni lancer d’application type Kstars

 - le raspberry alimente un stockage M2 NVME 1TB

 - la mesure inclu le transfo 12V --> 5V usb

 

Anti-buée ED80

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max 0.95 A

min 0 A

note: variateur manuel

 

Chargeur Macbook 12V—>19V + 5V

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a vide 0.11 A

charge Macbook   5.45 A en pic, moyenne à 4 A

idle Macbook    2.40 A  si batterie full

note:

- il s'agit un adaptateur pour prise allume cigare qui fourni du 19V pour le macbook et dispose d'un port USB A 5V où je branche le petit routeur wifi

- le macbook est un modèle Macbook Pro 13" de 2013

 

GL.inet  Opal routeur

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boot 0.16 A

pic wifi 0.29 A

idle wifi 0.26 A

notes:

-  la portée wifi du raspberry n'est pas extra, autant plus que je l'utilise dans un boitier en métal, d'ou l'utilisation du routeur wifi pou répandre la portée

- la seance astrophoto est pilotée par le rapsberry, le macbook est utilisé seulement en début et fin de séance, et pendant  quelques minutes toutes les 1/2 heure ou 1 heure pour verifier que tout va bien 

 

SV241pro Alimbox + hub usb

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idle 0.18 A

 

Maintenant  que nous avons vu les consommation sanitaires des équipements, voici la consommation cumulée du setup

Usage standard

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• Monture AZ-EQ6 (mode suivi)
• P.O. Poseidon-C -10° stabilisé
• ASI290mm (pour guidage)
• Focuser EAF (maintien)
• Raspberry pi 5 + NVME (avec transfo 12V vers 5V)
• SV241pro
• Chargeur Macbook 12V-19V + 5V
• Opal Routeur (sur le 5V du chargeur de macbook)
• activité prise de vue + guidage

note: pas d’activation de la bande chauffante sur la lunette

note: le voltage tombe à 13.0V sans charge et 12.9V avec la charge

 

Démarrage des periphériques

max 1.9 A

idle 1.78 A

Connexion wifi nomachine sur le raspberry + lancement kstars

max 2.04 A

idle 1.78 A

Précédent + initialisation périphérique kstars + refroidissement camera -10° 62%

max 3.35 A

idle 3.23 A

Précédent + mouvement rapide de la monture en goto

max 5.05 A

idle 3.23 A

Précedent + suivi au lieu de goto + prise image

max 3.53 A (pic lors de l’enregistrement image)

idle 3.23 A

Fin de opérations, shutdown raspberry

idle 1.25 A

note: l’intensité "max" est dans chaque cas atteinte lors de pics courts en durée

 

Bilan; mon setup astrophoto consomme moins de 4A en usage "normal",  ce qui me donne 20h cumulée d'autonomie (avec batterie LifePO4 de 100Ah utilisable à 80%)

J'ajouterais dans le futur les mesures en conditions réelles lors d'une longue nuit froide (avec bande chauffante pour la lulu)

 

Cordialement, Stéphane