À quoi sert ce calculateur
Le calculateur d'autonomie de batterie pour capteur IoT estime combien de temps un appareil alimenté par batterie — capteur sans fil, balise (beacon), traceur GPS ou tout autre nœud à microcontrôleur basse consommation — pourra fonctionner avant que sa batterie ne soit épuisée. Il repose sur trois données simples : la capacité de la batterie en milliampères-heures (mAh), le courant moyen consommé par l'appareil en milliampères (mA), et un pourcentage de capacité utile qui tient compte du fait qu'une batterie restitue rarement 100 % de sa capacité nominale.
Comment l'utiliser
Saisissez la capacité de votre batterie (par exemple, une pile bouton CR2032 fait environ 220 mAh, une pile alcaline AA tourne autour de 2000 à 2500 mAh). Indiquez ensuite le courant moyen de l'appareil : il s'agit de la moyenne pondérée dans le temps sur un cycle de fonctionnement complet, qui combine le courant de veille profonde avec les brèves pointes liées aux émissions radio et aux mesures. Enfin, réglez le facteur de capacité utile (80 à 90 % est une valeur courante) pour intégrer l'autodécharge, la température et le seuil de coupure en tension. Le résultat affiche l'autonomie en heures, en jours et en années.
La formule expliquée
La relation de base est tout simplement :
$$\text{Life}_{hours} = \dfrac{\text{Capacity}_{mAh} \times (\text{Derating}/100)}{\text{Current}_{mA}}$$autonomie (heures) = capacité utile (mAh) ÷ courant moyen (mA), car les mAh divisés par les mA donnent des heures. La capacité utile correspond à la capacité nominale multipliée par la fraction de capacité utile. En divisant les heures par 24, on obtient les jours, et par 8760, les années.
$$\text{Life}_{years} = \dfrac{\text{Life}_{hours}}{8760}$$
Exemple chiffré
Un capteur utilise une batterie de 2000 mAh et consomme en moyenne 0,05 mA, avec une capacité utile de 85 %. Capacité utile = \(2000 \times 0{,}85 = 1700\) mAh. Autonomie =
$$1700 \div 0{,}05 = 34\,000 \text{ heures} \approx 1\,416{,}7 \text{ jours} \approx 3{,}88 \text{ ans.}$$
Capacités typiques des batteries et consommations de courant des capteurs
L'autonomie de la batterie dépend de deux chiffres : la quantité de charge que la batterie stocke (capacité en mAh) et le courant que l'appareil consomme en moyenne (mA ou µA). Les tableaux ci-dessous énumèrent les valeurs représentatives pour les cellules courantes et les modes de fonctionnement IoT. Utilisez le courant moyen — y compris les périodes de veille entre les transmissions — et non le courant de transmission maximal.
Capacités courantes des batteries
| Batterie | Tension nominale | Capacité typique |
|---|---|---|
| Pile bouton CR2032 | 3,0 V | ~220 mAh |
| AAA alcaline | 1,5 V | ~1000 mAh |
| AA alcaline | 1,5 V | ~2500 mAh |
| AA lithium (Li-FeS₂) | 1,5 V | ~3000 mAh |
| 18650 Li-ion | 3,7 V | ~3000 mAh |
Consommations de courant typiques pour l'IoT
| Mode de fonctionnement | Courant moyen typique |
|---|---|
| Veille profonde (MCU + RTC) | 5–15 µA |
| Balise BLE (moyenne) | 20–50 µA |
| Capteur LoRaWAN (moyenne) | 30–100 µA |
| Capteur Wi-Fi (moyenne) | 1–5 mA |
Ces capacités sont nominales : la capacité réellement utilisable est inférieure à courant élevé, basse température, ou près de la limite de tension de coupure, c'est pourquoi un facteur de déclassement est appliqué dans la formule de calcul d'autonomie.
Conversions d'unités de courant et de capacité
Les fiches techniques mélangent les ampères, milliampères et microampères, il faut donc convertir tout en une seule unité avant de diviser. Cette calculatrice s'attend à une capacité en mAh et un courant en mA.
| Grandeur | Conversion |
|---|---|
| Courant | 1 A = 1000 mA |
| Courant | 1 mA = 1000 µA |
| Courant | 1 A = 1 000 000 µA |
| Capacité | 1 Ah = 1000 mAh |
Exemples de conversion de microampères en milliampères
| Microampères (µA) | Milliampères (mA) |
|---|---|
| 10 µA | 0,01 mA |
| 30 µA | 0,03 mA |
| 50 µA | 0,05 mA |
| 100 µA | 0,10 mA |
| 500 µA | 0,50 mA |
| 1000 µA | 1,00 mA |
Pour convertir les microampères en milliampères, divisez par 1000 (déplacez la virgule de trois places vers la gauche). Par exemple, une consommation moyenne de 50 µA est entrée comme 0,05 dans le champ de courant.
FAQ
Qu'est-ce que le « courant moyen » ? C'est le courant moyen sur un cycle complet. Si un appareil consomme 10 µA en veille et se réveille pendant 2 secondes à 20 mA toutes les 5 minutes, vous devez calculer la moyenne pondérée sur ces 5 minutes.
Pourquoi un facteur de capacité utile ? Les batteries réelles perdent de la capacité à cause de l'autodécharge, des basses températures et d'un seuil de coupure en tension atteint avant qu'elles ne soient totalement vides : la capacité réellement exploitable est donc inférieure à la valeur indiquée.
Le résultat est-il exact ? Non, il s'agit d'une estimation de dimensionnement. L'autonomie réelle dépend de la température, des courants de pointe, du rendement du régulateur et de la chimie de la batterie. Prévoyez toujours une marge.
