Chapitre 15 - Alimentation

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ALIMENTATION
Si les appareils photo numériques actuels semblent atteindre des niveaux de
qualité d’image plus que corrects et offrent à l’utilisateur des fonctions photographiques avancées de plus en plus nombreuses (flash automatique, zoom, autofocus, écran de contrôle etc...), il faut bien admettre que s’il existe un domaine où
des progrès sont encore à venir, il s’agit bien de celui de l’autonomie.
Pour pouvoir emmener son photoscope en ballade et prendre plus d’une
centaine de photos, il faut être prévoyant et se munir de plusieurs jeux de piles,
seule source d’énergie autonome et pratique (mais chère !).
Heureusement existe-t-il des solutions alternatives au gouffre financier que
représente l’achat des piles alcalines.
Les constructeurs ont en effet prévu la possibilité d’alimenter les appareils sur
le secteur en passant par un bloc transformateur/redresseur, ou encore par le biais
de blocs rechargeables comme sur les camescopes.
L’ALIMENTATION SECTEUR
-163-
La plupart des appareils sont pourvus d’une prise d’alimentation auxillaire
recevant une tension continue comprise entre 6 et 9 volts sous une intensité de 1
ampère en moyenne.
Les constructeurs recommandent l’utilisation d’une alimentation spéciale (en
général fournie en option par eux-même) sous peine d’endommager le matériel.
En fait, la plupart des petits blocs d’alimentation se branchant directement
dans une prise secteur (comme ceux utilisés par les téléphones sans fil d’intérieur
ou les calculatrices de bureau) ne conviennent pas car ne pouvant débiter qu’un
courant compris entre 500 et 700 mA.
Ils disposent par contre d’un commutateur permettant le réglage de la tension
de sortie (3V/5V/6V/7,5V/9V/12V ...) et de plusieurs fiches d’alimentation dites
“japonaises”.
Ces prises existent essentiellement en 6 diamètres dont les 4 plus usités sont
: 1,35mm; 2,1mm; 2,5mm et 3,5mm dont les polarités sont variables selon les
modèles d’appareils alimentés, le pôle positif pouvant être au centre ou à l’extérieur.
Si on ne trouve pas d’alimentation optionnelle dédiée à un photoscope donné,
on peut toujours utiliser un modèle standard qui doit cependant respecter impérativement les caractéristiques du fabricant et l’utilisateur doit donc s’assurer des trois
paramètres suivants :
1) La tension de service
2) L’intensité minimum
3) Le diamètre et les polarités de la prise
Pour le KODAK DC200/220, ces paramètres sont par exemple : 7V maxi, 1A
mini, polarité (+) au centre.
En dernier recours et si on est un peu bricoleur, il reste toujours la possibilité
de fabriquer soi-même son bloc secteur selon le schéma générique suivant (Cf.
Figure 85):
F1
Tr1
~
Rg1
P1
780X
220 V
~
C1
+
C2
-
Fig.85 - Alimentation secteur Le fusible F1 est un modèle rapide de 50 mA, le transformateur doit être un
modèle d’au moins 10 VA, avec une tension secondaire de 9V. Le pont de diodes
P1, modèle moulé doit pouvoir délivrer un courant de 1,5A (modèle KBP 02M ou
équivallent).
-164-
Le régulateur Rg1 est fonction de la tension sortie désirée, il existe en 5V, 6V,
8V, 9V etc... Cette tension se retrouve dans le code nominatif, ainsi le MC7806 est
un régulateur positif de 6V pouvant fournir un courant maximum de 1,5 A en boîtier
TO220 .
Il faudra naturellement le monter sur radiateur (dissipation d’environ 3,5 W).
Le condensateur C1 destiné à éliminer les parasites présente une capacité
typique de 100nF, alors que C2, condensateur de “lissage”, assure une bonne
linéarité de la tension de sortie et un reservoir pour les pointes d’intensité.
Avec le courant désiré (1 A) il faut envisager une capacité très élevée, et une
valeur de 4700 à 10.000 µF n’est pas exceptionnelle.
Le type et le câblage de la fiche japonaise sera bien sûr fonction du modèle.
Vu la consommation globale des photoscopes, nous ne saurions trop recommander l’utilisation systématique d’une alimentation secteur à chaque fois que celà
est possible, surtout pendant les opérations de transfert où l’on est certain de
disposer d’une prise secteur à proximité.
LES SOURCES AUTONOMES
Parmi les sources autonomes, nous allons distinguer les piles et les accumulateurs, caractérisés par leur tension de service (en volt) et leur capacité (en milli
ampères par heure, mAh).
La tension et la capacité dépendent de la nature des constituants et du nombre
d’éléments.
En règle générale, la capacité représente la quantité de courant fournie par
l’ensemble pendant une heure, pour faire chuter la tension à la moitié de sa valeur
nominale.
Les piles jetables
Pour les appareils photo numériques, plusieurs type de piles sont utilisés,
principalement les trois modèles suivants (Cf. Figure 86)
+
33,5
+
49,5
44
+
a) Modèle LR03 ou “Micro” - AAA (1,5 V)
b) Modèle LR06 ou “Mignon” - AA (1,5V)
c) Modèle CR123A - Lithium - (3 V)
17
10,5
14,5
a)
b)
Fig. 86 - Types de piles -
c)
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La plus courante et la moins chère est bien sur la LR06, la LR03 est utilisée
par le UMax PhotoRun, le modèle CR123, au lithium par le TOSHIBA PDR-2,
le DIMERA 2000 ou encore par le KODAK DC20 (il en faut deux pour le DC25).
A part les modèles spéciaux au lithium, on trouve plusieurs types de piles
jetables.
Les piles salines
Les plus anciennes, les moins chères mais malheureusement les
moins énergétiques.
Une pile saline typique, au chlorure de zinc (0% de mercure),
modèle LR06, possède une capacité de 400 mAh sous 1,5 V et coûte
environ 2,50 F pièce.
Cette capacité limitée met en évidence un fait déjà annoncé par les
constructeurs : on ne peut pas utiliser des piles salines dans un photoscope. Ceci est d’autant plus flagrant au vu de la courbe ci-dessous, qui
donne l’expression de la tension en fonction du temps pour un débit
constant de 50 mAh (Cf. Figure 87).
Tension
(V)
1,6
1,4
1,2
1,0
0,8
Fig. 87 - Décharge d’une pilet (heure)
10
20
30
En utilisation courante, la mise sous tension d’un photoscope demande fréquemment une pointe de courant proche de 600 mA.
Avec une telle intensité, la tension de la pile peut descendre
en-dessous de 0,8 V, en raison de sa résistance interne assez élevée.
Même avec quatre éléments, on arrive laborieusement à 3,2 V, tension
limite inférieure de fonctionnement des composants électroniques. Dans
les cas extrèmes, l’appareil refuse carrément le démarrage.
Les piles alcalines
Les seules accéptées par les appareils photo numériques, à base
d’oxyde de manganèse, offrent une densité énergétique beaucoup plus
importante que les piles salines.
Un élément LR06 présente une capacité de 2500 mAh sous une
tension de 1,5 V.
Plus chères à l’achat (environ 5,00 F pièce), elles durent bien sur
-166
plus longtemps et sont seules capables de supporter sans trop faiblir les
pointes de courant éxigées.
Elles existent depuis peu en version rechargeables, et présentent
cependant une capacité moindre (1000mAh) que les modèles jetables et
supportent jusqu’à 50 cycles de charge/décharge.
Vendues aux environs de 10,00 F l’unité, elles exigent un chargeur
spécial.
Les piles au lithium
Les championnes toutes catégories en densité énergétique, sont
jetables et présentent une tension de service un peu plus élevée,
typiquement 3 V par élément.
Le DIMERA 2000 utilise une pile au lithium modèle CR123A lui
procurant une autonomie d’environ 200 prises de vue. Une pile de ce
type coûte quand même 40,00 F pièce.
Il existe aujourd’hui des modèles LR06 au lithium (marque
“ENERGIZER”) d’une capacité de 3000mAh sous 1,5 V, pouvant être
gardées pendant plus de 5 ans sans décharge au prix de 25,00 F l’unité.
A part les piles salines définitivement proscrites en photo numérique, il
faut encore tenir compte du type d’utilisation des piles alcalines, soumises à un
“stress” électrique important.
Les réactions chimiques mises en oeuvre pendant la décharge produisent un dégagement de chaleur et modifient le comportement du générateur
électrique.
Au cours d’une utilisation intensive (par exemple 10 mn de visualisation
sur l’écran LCD de contrôle), le niveau énergétique des piles est tellement bas
que l’appareil se met hors service.
Cette déconnexion provoquée par la baisse de tension générale ne
signifie pas la mort des piles, mais que la réaction chimique ne peut plus
fournir le niveau d’énergie requis.
Après un certain temps (sacré Fernand !) variable en fonction de la
température des éléments et de leur état chimique, les piles retrouvent un peu
de force et l’utilisateur peut encore les utiliser pour quelques photos.
Les observations suivantes :
1) La durée de vie d’une pile alcaline n’est pas directement propor
tionnelle à son courant de décharge. Si la capacité d’un élément est
de 1000 mAh, un courant de 500mA pendant 2 heures n’aura pas la
même influence sur sa durée de vie qu’un courant de 100 mA
pendant 10 heures ou encore 50 mA pendant 20 Heures.
Grosso modo, une diminution d’un facteur 4 de l’intensité demandée
se traduira par l’augmentation d’un facteur 6 de la durée de vie.
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2) Les piles alcalines préfèrent une utilisation intermittente, au cours
de laquelle les périodes de repos permettent une regénération
chimique et un regain d’énergie.
Autrement dit, ne jetez pas vos piles même si l’appareil se comporte comme si
elles étaient totalement déchargées (indicateur de niveau des piles clignote),
mais prenez un jeu de piles neuves et conservez les anciennes qui reserviront
encore après une période de repos (de 10 à 24 h environ).
LES ACCUMULATEURS
Solution la plus économique à long terme, même si l’investissement de départ
est plus lourd : il faut un jeu d’accumulateurs (en général 4 X LR06) et le chargeur
permettant la recharge sur le secteur.
On trouve l’ensemble chargeur plus quatre accumulateurs à des prix d’appel
de 100,00 F.
Certains constructeurs comme SONY ou FUJI, proposent des modèles de
photoscopes avec un bloc accumulateur compact, à l’exclusion de toute autre
source autonome comme les piles.
L’accumulateur se caractérise bien sûr par sa technologie, sa tension de
service et sa capacité mais aussi par d’autres paramètres propres comme le nombre
de cycle charge/décharge (sa durée de vie), la décharge spontanée (la perte
d’energie même sans utilisation), et un phénomène gênant connu sous le nom
d’effet mémoire.
Cet effet se manifeste si l’on essaye de recharger un élément non totalement
déchargé, perturbe la charge et entraîne une diminution de la durée de vie.
La seule solution est la décharge totale de l’élément avant toute recharge.
Certains chargeurs offrent d’ailleurs une fonction de décharge totale pour augmenter la durée de vie limitée par l’effet mémoire.
Citons enfin la possibilité d’utiliser des accumulateurs standard de grande
capacité comme les éléments LR20 Ca-Ni de 1400mAh, montés dans un coupleur à
quatre éléments comme source extérieure autonome en passant par la prise
d’alimentation. Un tel système est courament utilisé sur les flash de forte puissance
ou la source d’énergie se porte en bandoulière et est relié au flash par un cordon
spiralé.
Les chargeurs
Le chargeur est un système électronique permettant de fournir un courant
continu qui traversant l’accumulateur, va le recharger en énergie.
Il existe essentiellement deux types de charge : la charge conventionnelle
ou lente, qui procure à l’élément un courant fixé à 1/10ème de sa capacité
pendant 14 heures, et la charge rapide qui force un courant égal à deux fois la
capacité pendant 1/2 heure.
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La charge rapide ne peut être appliquée que sur des éléments prévus à
cet effet et avec un chargeur capable de fournir l’important courant necessaire.
Un bon chargeur doit de plus interrompre le courant quand l’élément à fait
le plein d’énergie, et les modèles modernes sont de plus munis de dispositifs
dits “intelligents”, c’est-à-dire pilotés par micro-contrôleurs et gèrent un type de
charge adapté au type d’accumulateur.
Ils utilisent pour la charge des procédés à pointes de courant, à courant
impulsionnel ou des cycles longue charge/courtes décharges destinées à
diminuer les dégagements gazeux et l’effet mémoire.
Les accumulateurs Cadmium-Nickel (Cd-Ni)
Les plus anciens après les accumulateurs au plomb, ils sont constitués
d’une anode d’hydroxyde de nickel et d’une cathode en cadmium, possèdent
une durée de vie de 1000 cycles charge/décharge, et offrent une capacité de
750 mAh en équivallent R06 sous une tension typique de 1,3 V.
La tension en fin de décharge est de 1,1 V pour un courant de 1/10ème
de la capacité mais peut descendre jusqu’à 0,9 V pour des courants plus forts.
Ces valeurs font que certains constructeurs ne les recommandent pas avec
leurs photoscopes.
Ils se chargent lentement (14 H) sous un courant de 1/10ème de la
capacité nominale, mais des modèles à électrodes frittées existent et acceptent une charge rapide (1 à 2 H) sous un courant égal à la capacité (ou la
moitié).Ces derniers peuvent supporter des pointes de courant plus importantes jusqu’à 10 fois leur capacité pendant des temps très courts (de l’ordre
de la seconde).
Les modèles traditionnels LR06, à électrodes non frittées, se trouvent à
60,00 F le lot de 4 et présente une décharge spontanée de 15% par mois.
Les accumulateurs Nickel-Hydrure Métallique (NiMh)
Ils représentent la nouvelle génération “écologique” et n’utilisent pas de
cadmium très nocif pour l’environnement.
Les accus NiMh se caractérisent par une plus grande capacité (jusqu’à
1200 mAh pour un élément LR06) sous une tension de service typique de 1,3
V pour une durée de vie de quelques 1000 cycles.
Ils acceptent la charge rapide, sont dépourvus d’effet mémoire, et présentent une décharge spontanée de 25% par mois. Leur prix est naturellement
plus élevé : 27,00 F pour un élément R06.
Ce type d’accumulateur convient parfaitement pour tous les modèles de
photoscopes alimentés par des éléments R06.
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Les piles BIG
Apparues tout récemment, cette technologie est promise à un bel avenir
dans toutes les applications exigeant des courants importants.
Les piles BIG (nom commercial) sont des accumulateurs alcalins rechargeables jusqu’à 600 fois.
Ils offrent une capacité de 1500 mAh pour un élément LR06 sous une
tension de 1,5 V, ne présentent pas d’effet mémoire et quasiment aucune
décharge spontanée.
Très respectueuses de l’environnement, elles ne contiennent aucun
métal lourd polluant comme le mercure le cadmium ou le nickel.
Elles sont vendues en “blister” de 4 X LR06 au prix de
Leurs caractéristiques électriques et le rapport prix/performances offert
les placent en tête des solutions économiques d’alimentation pour appareils
portables à grande consommation.
Les accumulateurs Lithium-Ion (Li-ion)
Sont développés essentiellement par la firme SONY pour ses appareils
portables. Ils se présentent sous forme d’un bloc compact étanche, aux
dimensions propres au constructeur.
Le SONY DSC-F1 est équipé d’une telle batterie rechargeable, qui lui
confère une autonomie de 1 H 30 environ.
Les éléments fournissent une tension nominale de 3,6 V pour une
capacité équivalente en LR06 de 700 mAh.
Leurs caractéristiques les placent au même niveau que les accululateurs
cadmium-nickel à la différence qu’ils ne possèdent pas d’effet mémoire et
présentent une décharge spontanée de 0,1% par mois.
Leur utilisation implique l’impossibilité d’utiliser des piles conventionnelles car les dimensions du bloc et sa tension de service ne sont pas
normalisées.
Sur certains photoscopes, la recharge s’effectue dans l’appareil et de se
fait immobilise ce dernier pendant toute la période de charge.
Les accumulateurs INFO-Lithium
Utilisés dans les Mavica FD5/FD7 et marque déposée de SONY, ce sont
des blocs d’accumulateurs lithium-ion disposant de contacts électriques supplémentaires reliés à un circuit intégré interne qui fournit une information en
temps réel de l’autonomie restante.
Ce système déjà utilisé par les camescopes de la marque, donne dans le
viseur l’information sous forme d’une icône représentant une pile avec une
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jauge animée et une indication “en clair” de la durée restante, d’où le nom
“info” donné au système.
Ces appareils utilisent des blocs référencés chez SONY FD555 qui leur
confèrent une autonomie continue de 1H30.
Les Mavica FD51/FD71 bénéficient quant à eux de la technologie
“stamina” utilisant des circuits basse consommation et un système de gestion
de l’énergie encore plus performant leur permettant d’atteindre une autonomie
de 2H30 en fonctionnement continu, sans écran LCD de contrôle.
Il faut enfin remarquer que la recharge des éléments s’effectue sur un
chargeur secteur autonome, et pour peu que l’on dispose de deux blocs,
l’appareil photo n’est donc pas immobilisé pendant la recharge.
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