Hardware part
1. VUE D’ENSEMBLE
L’objectif est de monter un kit indicateur de batterie sur votre console de jeux Raspberry PI.
Ce tutoriel a été spécialement conçu pour la console DIY SUPER PIE BOY ONe et SUPER GAME PI embarquant un Raspberry PI A+.
Il est tout à fait compatible avec d’autres projets incluant un Raspberry PI et une batterie.
! ATTENTION, BIEN LIRE AVANT DE CONTINUER !
Il s’agit d’un challenge et projet avancé qui nécessitent des compétences de base en électronique et en soudure à l’étain. Si vous ne le sentez pas, ne le faites pas 😉 .
Je ne peux être tenu responsable des manipulations que vous ferez en suivant ce tutoriel. Tout ce qui est décrit ici provient de recherche et développement à titre personnel, dont les sources sont citées en bas de page.
Si votre montage ne fonctionne pas en suivant ce tutoriel, pas d’inquiétude, reprenez-les étapes depuis le début, un détail à peut-être été oublié ou un composants est peut être hors service 🙂 !
Quelques précautions d’usage :
– Travailler avec un bracelet antistatique
– Travailler dans un espace aéré quand vous soudez
– NE JAMAIS INVERSER les polarités d’une batterie lithium lors du montage. Les Batteries au lithium peuvent se détériorer, voire exploser en cas de mauvaises manipulations.
Plus d’info : https://www.arts-energy.com/fr/solutions/batteries-rechargeables-li-ion/preconisations-utilisation-li-ion/
2. LES COMPOSANTS
Voici la liste des composants et matériels que j’ai utilisés :
-2 résistances (1/4 W) 2 kΩ et 5.6 kΩ -1 microship MCP3008 -1 câble JST XH 2.54 - 5 pins -1 câble JST XH 2.54 - 2 pins -1 câble JST PH 2.00 - 2 pins -1 circuit imprimé PCB Low Battery Indicator with MCP3008 -1 connecteur JST-PH 2-pin SMT angle droit -1 batterie li-ion 3,7V avec une prise JST 2 pins -Du câble type nappe Dupont 24AWG -Un outil type dremel
Pré-requis
J’ai choisi des résistances métalliques, plus précises que celles en carbone.
La batterie doit absolument avoir un taux de décharge supérieur ou égal à 1Ah (1000mAh), pas en dessous. Cumulés, les éléments électroniques : Raspberry pi A+, écran, module TFP401,le Powerboost, la MCP3008, le module son , … consomment un courant d’environs 0.8 Ah. (Voir tous les composants de SUPER GAME PI)
3. PARTIE THEORIQUE
I. MCP3008, quel est son rôle ?
Pour ceux qui n’en n’ont jamais entendu parler, le microship MCP3008 est une puce électronique ADC (Analog to Digital Converter), dont le rôle est de convertir des signaux analogiques en numérique.
Le Raspberry PI ne possède pas de convertisseur ADC. La puce MCP3008 va permettre de traduire le niveau de charge de la batterie au Raspberry PI.
II. Deux résistances : pont diviseur de tension
La batterie li-ion fournit une tension de sortie maximum de 4.2v à pleine charge .
Dans notre montage, elle se connecte directement sur l’entrée channel0 (CH0) de la puce MCP3008, entrée limitée à 3.3v (schémas 1 et 2) .
Il faut donc réduire la tension de sortie de la batterie à 3.3v. C’est possible grâce au pont diviseur de tension.
III. Représentation du diviseur de tension et formule
Pour notre projet, nous avons :
– Une batterie d’une tension max de 4.2v
– Deux résistances de 2 kΩ et 5.6 kΩ.
– Nous avons besoin d’une tension de sortie Vout limitée à 3.3V.
Procédons au calcul du diviseur de tension avec les données que nous avons :
Nous aurons une tension de sortie de 3.10v, laissant une marge de +0.20v pour prendre en compte la tolérance de fabrication des résistances (+-5% de la valeur).
4. PARTIE PRATIQUE: LE MONTAGE
I. Assemblage des composants et soudure
1) PCB Low Battery Indicator with MCP3008
Souder les composants sur le circuit imprimé (PCB) : les deux résistances, la puce MCP3008.
- Les résistances n’ont pas de sens de polarité.
- La puce MCP3008 possède une coche pour indiquer le sens de positionnement
2) Fiche JST XH 2.54 – 5 pins
Souder chacun des 5 fils sur la PCB ( 3.3v, GND, SCLK, MISO, MOSI ), qui correspondront aux GPIO du Raspberry PI. (schéma 4)
3) Fiche JST XH 2.54 – 2 pins
Souder un des deux fils sur l’emplacement CS0 de la PCB, qui correspondra à la broche GPIO CE0 du Raspberry PI.
Couper l’autre fil de la fiche qui ne servira pas.
4) Fiche JST PH 2.00 – 2 pins***
Souder les fils sur les pastilles ” + “et ” – “ du connecteur ” JST-PH 2-pin SMT “. (schéma 6)
5) Câble 24AWG
Couper deux longueurs d’une dizaine de centimètres chacune. (la longueur dépendra de votre projet)
Souder chaque fil aux pastilles :
! ATTENTION : JST PH 2.00 – 2 pins *** !
Il peut arriver que les fils soient inversées par rapport au détrompeur (barre) central : le fil noir à gauche et le rouge à droite. Cela signifie que si vous soudez en vous fiant aux couleurs, le fil rouge à la borne positive (+) et le fil noir à la borne ground (-), vous allez inverser les polarités et provoquer un court circuit fatal au Powerboost, et plus si affinité 🙁 .
Votre fiche “JST PH 2.00 – 2 pins” doit absolument avoir les couleurs de fils disposées comme sur le schéma 5, fiche A.
REFEREZ-VOUS AUX COULEURS DU CABLES JST DE LA BATTERIE COMME MODELE
II. Finition et branchement
1) Polissage
A l’aide de votre Dremel ou équivalent, polissez les fiches “JST XH – 2 pins” et “JST XH – 5 pins”,
ce qui permettra de les connecter facilement sur les ports GPIO du Raspberry PI. (schéma 7)
2) Vérification
Le kit “indicateur de batterie” est prêt :).
Avant de continuer, pensez à bien vérifier les connexions entre “chaque élément soudé”, grâce à un multimètre par exemple.
Re-vérifier 🙂 également qu’il n y a pas d’inversion de polarité entre :
- Le connecteur ” JST-PH 2-pin SMT ” et le câble ” JST PH – 2 pins “.
- Le connecteur ” JST-PH 2-pin SMT ” et la “PCB”.
3) Branchement au Raspberry PI
Vous pouvez brancher les câbles JST sur les broches GPIO de votre Raspberry PI et au Powerboost. (schéma 4)
Les broches MOSI, MISO, SCLK, et CE0 font parties de l’interface “SPI” (Serial Peripheral Interface), mieux connue sous l’appellation “port série“. Cette interface sera à activer dans le RASPBERRY PI (Part.2 Software)
5. SOURCES
https://learn.adafruit.com/raspberry-pi-analog-to-digital-converters/mcp3008
https://github.com/joachimvenaas/gbzbatterymonitor
https://oshpark.com/shared_projects/hd9tu1Lp