Électricité & électronique à construire soi-même — schémas
Ne construisez vous-même que de la très basse tension (12 V / 5 V). Tout ce qui fonctionne en tension secteur (230 V en Europe, 120 V en Amérique du Nord) doit être réalisé exclusivement par un électricien qualifié. Cela vaut aussi en situation de crise, car pendant un blackout il n'y a pas de médecin d'urgence pour soigner un accident électrique.
Outillage de base (à acheter à l'avance) : multimètre, pince à dénuder, pince à sertir + embouts de câblage/cosses, fer à souder (les fers à souder 12 V ou à gaz fonctionnent aussi sans réseau), étain, gaine thermorétractable, fusibles automobiles à lame 3–30 A avec porte-fusibles pour les départs, fusibles MEGA/ANL (40–100 A) pour les câbles principaux de la batterie, câble 1,5 / 2,5 / 6 mm², ruban isolant, colliers de serrage.
À lire hors ligne (paquets de connaissances, une fois téléchargés avec DATEN-LADEN.bat) : Électronique Q&R (electronics.stackexchange), Energypedia (solaire/installations autonomes), Appropedia, Low-tech Magazine, iFixit (guides de réparation). Tout se trouve sous 📚 Wikipédia & connaissances sur la page d'accueil.
1. Installation autonome 12 V (solaire → batterie → appareils)
C'est le schéma le plus important. Il fonctionne indépendamment de l'installation électrique de la maison (et d'une éventuelle installation photovoltaïque avec stockage) et alimente l'éclairage, le téléphone, la radio, le routeur et, le cas échéant, un terminal d'Internet par satellite.
- Ordre de branchement : ① la batterie au régulateur de charge, ② ensuite le panneau solaire. Ordre inverse pour débrancher. Sinon le régulateur peut être détruit (sur la plupart des modèles, vérifier le manuel).
- F1 et F2 en fusibles MEGA, ANL ou MRBF (les fusibles à lame ne coupent pas de façon sûre le courant de court-circuit très élevé d'une batterie LiFePO4). Placer le fusible F1 aussi près que possible de la borne positive. Un court-circuit sur une batterie sans fusible fait rougir les câbles — risque d'incendie. Calibre : légèrement au-dessus du courant nominal du régulateur (régulateur 20 A → fusible 25 A).
- Toujours brancher l'onduleur directement sur la batterie (avec son propre fusible F2), jamais sur la sortie « charge » du régulateur. Onduleur de 300 W ≈ 30 A sous 12 V → fusible 40 A, câble 10 mm².
- Type de régulateur : un MPPT tire 15 à 30 % de plus du panneau qu'un PWM. Il doit être adapté à la chimie de la batterie : LiFePO4 et plomb ne se chargent pas de la même façon.
- Batterie : la LiFePO4 (sûre, plus de 3000 cycles, peut être déchargée presque entièrement) est le meilleur choix. Elle ne doit pas être chargée en dessous de 0 °C (acheter une batterie avec protection de charge à basse température ou l'installer dans la maison). Ne décharger une AGM/plomb qu'à 50 %, sinon la batterie s'abîme vite. Ne jamais assembler soi-même des cellules lithium-ion récupérées sur des ordinateurs portables ou des trottinettes (risque d'incendie).
- Batterie de voiture en dépannage : onduleur avec pinces sur la batterie de démarrage, moteur en marche (voiture dehors). Moteur arrêté, ne pas descendre sous 12,2 V, sinon la voiture ne redémarre plus.
⚠️ S'il y a une installation photovoltaïque sur le toit : ne jamais y toucher. Les chaînes de panneaux sont sous 300 à 1000 V en courant continu. C'est mortel instantanément, et un arc électrique ne s'éteint pas. Utiliser un petit panneau séparé pour l'installation autonome.
Calculer la section des câbles
Section (mm²) = 2 × longueur (m) × courant (A) ÷ (56 × 0,36). Valable pour le cuivre avec une chute de tension de 3 % maximum sous 12 V.
| Courant | 2 m | 5 m | 10 m |
|---|---|---|---|
| 5 A | 1,5 mm² | 2,5 mm² | 6 mm² |
| 10 A | 2,5 mm² | 6 mm² | 10 mm² |
| 20 A | 4 mm² | 10 mm² | 25 mm² |
| 30 A | 6 mm² | 16 mm² | 35 mm² |
Des trajets courts comptent plus que des câbles épais : monter batterie, régulateur et boîte à fusibles près les uns des autres.
Lire l'état de charge à la tension
Mesurer au multimètre après que la batterie a reposé au moins 2 heures sans charge ni consommation. Valeurs indicatives à environ 20 °C.
| État de charge | Plomb/AGM 12 V | LiFePO4 12 V |
|---|---|---|
| 100 % | 12,7 V | 13,4–13,6 V |
| 75 % | 12,4 V | 13,2 V |
| 50 % | 12,2 V → pas plus bas | 13,1 V |
| 25 % | 12,0 V | 13,0 V |
| vide | 11,8 V | 12,0 V et moins |
La LiFePO4 a une courbe très plate, la tension n'en donne donc qu'une indication grossière. Un moniteur de batterie avec shunt (environ 30 à 60 €) mesure plus précisément.
2. Charger un téléphone sur 12 V
Solution la plus simple : un chargeur USB de voiture tout fait (USB-C PD, entrée 12–24 V) dans une prise allume-cigare branchée sur la boîte à fusibles (fusible 5 A). C'est robuste et bon marché ; en garder quelques-uns en réserve.
Montage maison avec un module abaisseur (step-down) (p. ex. LM2596 ou XL4015, réglable) :
- Brancher le module sur 12 V sans le téléphone, mesurer la sortie au multimètre.
- Régler sur 5,1 V avec le potentiomètre d'ajustage et fixer le potentiomètre avec une goutte de vernis à ongles.
- Seulement ensuite souder la prise USB : broche 1 = +5 V, broche 4 = masse. Relier D+ et D− entre elles (standard « Dedicated Charging Port »), sinon beaucoup de téléphones ne tirent que 0,5 A. Choisir un module d'au moins 2 A.
- Protéger l'entrée par un fusible de 3 A, éviter l'inversion de polarité (rouge = +).
3. Éclairage LED sur 12 V avec résistance série
Formule : R = (U_max − somme des tensions des LED) ÷ courant. Calculer avec la tension la plus élevée qui peut apparaître sur la batterie (plomb en charge jusqu'à 14,4 V) : (14,4 − 9,0) ÷ 0,02 = 270 Ω. À 12,5 V la lampe éclaire alors un peu moins, mais les LED ne sont jamais surchargées.
Plus simple : des lampes LED 12 V ou des rubans LED 12 V tout faits (résistances intégrées) branchés directement sur la boîte à fusibles. Une lampe LED de 5 W consomme environ 0,4 A, soit 5 Ah par soirée (12 heures).
4. Dynamo de vélo → recharge USB
Cela fonctionne aussi sans soleil et sans essence, mais ne fournit qu'environ 3 W. Une heure de pédalage (sur home-trainer/support) donne environ 2 Wh après pertes, soit à peu près 10 à 15 % d'une batterie de téléphone actuelle — assez pour des appels d'urgence et des SMS. C'est la dernière réserve, pas la source principale. Plus simple et plus sûr : un chargeur USB pour moyeu-dynamo tout fait, vendu chez les marchands de cycles.
- À vide, un moyeu-dynamo produit bien plus de 6 V à vitesse élevée. D'où : condensateur électrolytique de 63 V, module abaisseur LM2596HV (jusqu'à 60 V en entrée ; le LM2596 normal et le XL4015 ne supportent qu'environ 36 à 40 V) et la diode de protection D5 (cathode vers le +).
- La diode TVS n'absorbe que de brèves surtensions. En fonctionnement prolongé à vide, elle grillerait. Donc toujours laisser une batterie externe (power bank) branchée et ne pas rouler vite sans charge branchée.
- Charger de préférence d'abord une batterie externe, pas directement le téléphone : à l'arrêt, la tension s'effondre, et la batterie externe compense.
- Condensateur électrolytique : bande « moins » vers le moins. Monté à l'envers, il peut éclater.
5. Groupe électrogène sur la maison — concept uniquement, uniquement avec un électricien
L'inverseur garantit que le groupe électrogène n'est jamais connecté au réseau en même temps. Sinon la ligne extérieure est sous tension pendant que des techniciens y travaillent, et au retour du courant du réseau le groupe est détruit. Installation selon les règles de votre pays (Allemagne : DIN VDE 0100-551), uniquement par un électricien qualifié. D'ici là : brancher les appareils directement sur le groupe avec une rallonge. Ne jamais brancher un câble mâle-mâle dans une prise de la maison.
6. Cage de Faraday (protection contre les surtensions/l'IEM)
Utile pour les appareils de réserve qui doivent fonctionner en cas d'urgence : récepteur multibande, talkies-walkies, un vieux téléphone, batterie externe, clé USB avec cette base hors ligne, multimètre, petit régulateur de charge.
- Récipient métallique avec couvercle métallique : poubelle galvanisée, caisse à munitions en acier, boîte à biscuits.
- Isoler entièrement l'intérieur : carton ou mousse, pour qu'aucun appareil ne touche le métal.
- Fermer la fente du couvercle de façon conductrice : ruban adhésif aluminium tout autour, sans laisser d'interstice.
- Test : placer une radio FM allumée à l'intérieur et fermer. Si le souffle ou la station se tait complètement, la boîte isole bien. (Avec un téléphone, un appel passe souvent quand même — c'est un test peu fiable.)
Honnêtement : on ne sait pas avec certitude si et à quel point une IEM nucléaire endommage les appareils domestiques. La boîte coûte peu et protège en plus contre les surtensions dues à la foudre et l'humidité.
7. Améliorer la réception radio (ondes courtes)
- Antenne filaire lancée : tendre 5 à 15 m de fil isolé aussi haut que possible (arbre, grenier), fixer une extrémité avec une pince crocodile à l'antenne télescopique du récepteur multibande. En ondes courtes, on capte nettement plus de stations, y compris étrangères, pour recouper l'information comme dans la comparaison des gouvernements.
- Par orage, débrancher l'antenne et la poser dehors.
- Ondes moyennes (Allemagne) : en Allemagne, la plupart des émetteurs en ondes moyennes ont été arrêtés ; un récepteur à galène fait maison n'y vaut donc guère la peine — mieux vaut un récepteur multibande à manivelle ou solaire avec FM, ondes courtes et DAB+. Vérifiez la situation dans votre pays.
8. Réparer plutôt que jeter
- Vérifier d'abord les fusibles (multimètre en mode continuité). « Panne » la plus fréquente dans les installations 12 V : borne desserrée, contact oxydé, fusible grillé.
- Nettoyer les contacts : pinceau en fibre de verre ou papier émeri, puis graisse pour bornes.
- Guides : iFixit (hors ligne) pour téléphones, radios, outils ; questions d'électronique hors ligne dans electronics.stackexchange.