Alimenter un Arduino avec une lampe de poche à manivelle

Il y a quelques années, j'avais acheté chez Ikea une lampe de poche "Ljusa". Il s'agit d'une lampe qui fonctionne sans piles: vous tournez la manivelle pendant quelques secondes, et 3 LEDs blanches demeurent allumées pendant au moins une minute.

Cette lampe de poche était parfaite pour mes enfants, puisqu'elle n'était jamais à cours de piles. Mais les enfants sont devenus grands, et, bien qu'elle fonctionne encore parfaitement, la lampe n'est pas tout à fait assez lumineuse pour m'être utile lors de mes escapades nocturnes en forêt.

Je me suis donc demandé si la lampe de poche ne pourrait pas, par hasard, être légèrement modifiée afin de me servir à autre chose que produire de la lumière. Pourrait-elle, par exemple, alimenter une carte Arduino? 

Comment ça fonctionne?

La manivelle fait tourner un générateur qui produit un courant alternatif par induction électromagnétique.  Grâce à des engrenages, le rotor tourne plus rapidement que la manivelle. Le courant alternatif est transformé en courant continu par un pont de diodes, et sert à charger un supercondensateur de 1 F, qui alimente 3 LEDs branchées en parallèle. Un interrupteur est placé entre les LEDs et le condensateur.

(Je n'ai pas complètement démonté ma lampe, de peur de la rendre inutilisable, mais le youtubeur GrandadIsAnOldMan a démonté la sienne et a publié la vidéo intégrale de l'autopsie.)

1er test: on tourne la manivelle, ensuite on branche l'Arduino

Dans un premier temps, j'ai retiré l'extrémité de la lampe qui comporte les LEDs, ce qui m'a donné accès aux fils qui les alimentent. Au moyen d'un voltmètre, j'ai pu constater que, pendant que je tourne la manivelle rapidement, la tension peut s'élever à 7 ou 8 volts. Lorsque je cesse de tourner la manivelle, la tension peut atteindre, à la condition d'avoir tourné la manivelle rapidement pendant quelques dizaines de secondes, une valeur avoisinant 5,5 volts. 

Le graphique ci-dessous montre une tension initiale de 1,5 V. Pendant que je tourne la manivelle, la tension fluctue entre 3,5 V et 6,5 V,  puis elle se stabilise à 3 V lorsque la rotation cesse. On peut toutefois atteindre une tension plus élevée en tournant la manivelle plus longtemps.

Dans une première expérience, j'ai alimenté un Arduino Uno par son entrée USB. Puisque celle-ci n'est pas protégée par un régulateur de tension, il aurait été téméraire de tourner la manivelle pendant que l'Arduino est y branché! Ma procédure consistait donc à tourner la manivelle de façon à charger le condensateur, et ensuite brancher l'Arduino. Bien sûr, le condensateur se décharge progressivement, mais le dispositif a quand même fonctionné pendant environ une minute avant que la tension ne devienne trop faible.

2e test: ajout d'un régulateur de tension

Pour ce deuxième test, j'ai ajouté un régulateur de tension 7805 à la sortie de la lampe de poche, afin que la tension acheminée à l'entrée USB de l'Arduino ne dépasse jamais 5 V. Comme on peut le constater sur la vidéo ci-dessous, je peux faire fonctionner l'Arduino en tournant la manivelle. À cause de la baisse de tension provoquée par la présence du régulateur, toutefois, l'Arduino ne fonctionne que quelques secondes lorsque je cesse de tourner la manivelle.

3e test: utilisation du connecteur jack

Une troisième option consiste à alimenter l'Arduino par son jack d'alimentation, qui est protégé par le régulateur de tension de la carte. Les résultats sont similaires à ceux obtenus avec le régulateur 7805: l'Arduino fonctionne très bien pendant que je tourne la manivelle, mais cesse de fonctionner assez rapidement lorsque je cesse de la tourner.

Conclusion

Alimenter un projet Arduino au moyen d'une lampe de poche à manivelle n'est pas vraiment pratique, mais c'est possible!

Yves Pelletier (Facebook)