Résumer
Bonjour,
Après mon premier article consacré à MeshCore et aux réseaux maillés LoRa, j’ai poursuivi mes expérimentations en concevant deux nouveaux périphériques compagnons autour du Heltec T114
Au-delà de la simple impression 3D de nouveaux boîtiers, ce projet a été l’occasion d’améliorer de nombreux aspects de la conception et de l’assemblage. Vous découvrirez notamment l’utilisation d’inserts filetés en laiton intégrés à chaud dans les pièces imprimées en 3D, offrant une fixation plus robuste et durable que les vis directement vissées dans le plastique.
J’ai également appliqué un vernis acrylique de tropicalisation sur les cartes électroniques afin d’améliorer leur résistance à l’humidité et aux conditions extérieures.
Pour la version équipée de batterie au format 18650, j’ai ajouté un circuit de protection (PCM/BMS) chargé de surveiller les batteries et de les protéger contre les surcharges, les décharges excessives et les courts-circuits.
Boîtier grande autonomie
liens vers les modèles 3Ds
Remarque : Les modèles 3D présentés dans cet article n’ont pas été conçus par moi. Ils proviennent de la communauté et ont été téléchargés depuis Printables. Mon travail a consisté à les imprimer, et à intégrer les différents composants électroniques.
Boîtier principal supportant des 18650 amovible
https://www.printables.com/model/1506481-heltec-t114-case
Sangle TPU pour batteries 18650, cela permet un retraie facile des 18650
https://www.printables.com/model/36664-18650-tpu-battery-strap
Spécification technique
Photo
Ce n’est pas indiqué dans la fiche technique, mais le boîtier dispose également d’un emplacement permettant de ranger une clé hexagonale M3. Cela permet d’avoir l’outil nécessaire au démontage directement avec l’appareil en cas de maintenance.
Type de Batterie
J’ai choisi ce modèle pour sa capacité de 3400 mAh et son courant de décharge maximal de 8 A. La fiche technique précise également que ces cellules ne disposent pas de PCM intégré, il faut donc en intégrer un entre les batteries et le heltec t114
j’ai préféré utilise un site spécialisé car sur les marketplace classique y a très peu d’info sur les cellules et y a des risque de contrefaçon out autre
PCM ou comment limiter les risques liés aux cellules lithium
Comme indiqué dans les spécifications, cette cellule 18650 ne dispose d’aucun circuit de protection intégré. Il est donc nécessaire d’ajouter un système de protection externe afin de prévenir les risques liés à la surcharge, à la décharge profonde, aux surintensités et aux courts-circuits, c’est la que le PCM interviens
Un PCM est un circuit de protection. Il faut savoir qu’une batterie 18650 n’a pas forcément de sécurité intégrée. J’ai donc intégré, sur le boîtier qui gère les batteries, un petit circuit PCM. Il permet d’éviter la décharge profonde des batteries, qui sont montées en parallèle afin de cumuler la capacité totale, assure une protection contre les courts-circuits, protège contre la surcharge et contre les surintensités.
Chaque batterie 18650 peut supporter jusqu’à 8 A. Comme elles sont montées en parallèle, il serait théoriquement possible de tirer jusqu’à 16 A. Cependant, au vu de la faible consommation du système, une protection limitée à 8 A est largement suffisante.
Après l’installation, j’ai effectué des tests et constaté qu’en cas de court-circuit, le courant est coupé immédiatement. Ensuite, il faut remettre la batterie en charge via le port USB-C du Heltec pour la relancer, car une fois le PCM déclenché, il attend un courant entrant pour se réarmer.
Certains PCM disposent également d’un système de réarmement automatique. Dans ce cas, le circuit vérifie périodiquement si la condition de défaut a disparu (court-circuit, surintensité, etc.) et rétablit automatiquement l’alimentation lorsque le problème est résolu. Le modèle utilisé ici nécessite quant à lui une remise en charge pour se réarmer.
Boîtier Version compacte
liens vers les modèles 3D
Boîtier d’origine
Le boîtier utilisé pour ce projet est basé sur le modèle H2T conçu pour la carte Heltec T114 avec module GPS. Le modèle d’origine utilise un vissage directement dans le plastique
https://www.printables.com/model/982046-h2t-case-for-heltec-t114-with-gps-running-meshtast
ici nous avons une version modifiée du capot arrière permettant l’intégration d’inserts
https://www.printables.com/model/996752-h2t-back-w-heatset-insert
Spécification Technique
Photo
On peut voir ici l’intérieur du boîtier, avec le module GPS (en marron) ainsi que la batterie Li-Po de 1100 mAh. Le GPS est chargé de déterminer et de transmettre la position de l’appareil, constituant ainsi l’élément principal du système de géolocalisation.
Le boîtier avait initialement été conçu pour accueillir une batterie de 2200 mAh. N’en ayant pas à ma disposition au moment de l’assemblage, j’ai utilisé une batterie de 1100 mAh que j’avais sous la main. Cette dernière étant plus compacte, elle disposait d’un jeu important à l’intérieur du boîtier. Afin d’éviter tout déplacement pouvant endommager les connexions ou provoquer des vibrations, une cale en papier a été ajoutée pour maintenir la batterie correctement en position.
Cette solution, bien que rudimentaire, assure le maintien de la batterie et évite qu’elle ne se déplace à l’intérieur du boîtier.
Je n’ai volontairement pas détaillé la partie relative aux antennes. Le document couvre déjà de nombreux aspects techniques du projet et l’ajout d’un chapitre supplémentaire aurait risqué d’alourdir la présentation. J’ai donc préféré me concentrer sur les éléments les plus pertinents pour comprendre le fonctionnement global du système.
Conclusion
Si je devais résumer ce projet, je dirais qu’il m’a beaucoup appris.
J’ai notamment découvert les différences entre les batteries Li-Po, qui intègrent généralement un PCM, et les cellules 18650, qui peuvent être vendues avec ou sans protection. Les modèles non protégés sont souvent plus économiques, mais cela implique d’intégrer soi-même un circuit de protection dans la conception du système.
Ce projet m’a également permis de mieux comprendre le fonctionnement des PCM et les précautions à prendre lors de l’utilisation de batteries lithium.
J’en ai aussi profité pour améliorer certains aspects de la conception. J’ai par exemple choisi de tropicaliser la carte Heltec T114 pour la protéger de l’humidité, et d’utiliser des inserts filetés métalliques plutôt que de visser directement dans le plastique afin d’obtenir un assemblage plus robuste et durable.
Au final, ce projet m’a permis de progresser aussi bien sur la partie électronique que sur la partie mécanique, tout en me sensibilisant davantage aux questions de sécurité liées aux batteries lithium.