Sfax, 3h du matin, FabLab. Yassine, étudiant en 2ème année à l’ISET Sfax, fixe son robot Arduino qui vient de mourir pour la cinquième fois en moins de 20 minutes. Le projet doit être présenté demain. Le code est parfait, les capteurs fonctionnent, mais dès que les deux moteurs DC tirent ensemble, l’Arduino UNO redémarre. Diagnostic ? Une pile 9V alcaline neuve, déjà à plat. Yassine a commis l’erreur classique : croire qu’une pile 9V “de qualité” peut alimenter un robot. Avec ses 500 mAh théoriques et ses 100 mA de courant de pic, c’est l’équivalent énergétique d’un café serré pour un marathonien.

Cette histoire, on l’entend toutes les semaines à la boutique Didactico de Sfax. L’alimentation est le sujet le plus négligé en électronique amateur, alors qu’elle cause à elle seule 60% des échecs de projets. Dans ce guide complet, vous allez apprendre à choisir, dimensionner et sécuriser l’alimentation de n’importe quel projet Arduino, ESP32 ou Raspberry Pi, depuis le simple blinky de TP jusqu’au capteur IoT outdoor qui doit tenir 6 mois sur batterie.

Les 7 types d’alimentation à connaître

Avant de choisir, il faut comprendre l’offre. Voici les sources d’énergie qui passent par notre comptoir à Didactico Sfax chaque semaine, classées par usage.

1. Adaptateur mural 9V/12V à jack 5.5×2.1mm

C’est l’alimentation “de bureau” par excellence. On la branche au mur, on connecte le jack à l’Arduino, c’est fini. L’Arduino UNO accepte 7 à 12V en entrée jack (théoriquement jusqu’à 20V mais le régulateur AMS1117 chauffe énormément au-delà de 9V). Pour un projet stationnaire — station météo de bureau, contrôleur d’aquarium, horloge OLED — c’est la solution la plus simple et la plus fiable. Comptez 12-20 DT pour un adaptateur 9V/2A de qualité chez Didactico.

2. Power bank USB 5V

La solution mobile la plus sous-estimée. Une power bank de 10 000 mAh à 50 DT alimente un Arduino pendant 20-40 heures via le port USB. Avantages : protection intégrée, indicateur de charge, recharge USB-C, formats compacts. Inconvénient majeur : la plupart se coupent automatiquement si le courant tiré descend sous 50-100 mA (mode “économie de batterie”). Pour un Arduino en sommeil profond qui consomme 1 mA, votre power bank coupera après 30 secondes. Solution : utiliser une power bank “toujours allumée” (always-on) ou ajouter une résistance de charge fictive.

3. Pile 9V alcaline

La pile que tout le monde achète d’instinct. Erreur 90% du temps. Une pile 9V alcaline contient seulement 500-600 mAh utilisables. À 50 mA de consommation (Arduino + un capteur), elle dure 10-12h. Sur un projet avec moteurs (200+ mA), elle est morte en 2h. Réservez-la aux multimètres et détecteurs de fumée.

4. Pack 4×AA ou 6×AA (NiMH ou alcaline)

Beaucoup mieux. 4 piles AA NiMH 2000 mAh (1.2V chacune) en série donnent 4.8V à 2000 mAh, soit 3 à 4× plus d’énergie qu’une pile 9V, à coût comparable, et rechargeables. Idéal pour robots débutants : le pack 4×AA alimente directement L298N (qui accepte 5-12V) tout en restant transportable. Boîtier porte-piles avec interrupteur à 4 DT chez Didactico.

5. Batterie Li-ion 18650 rechargeable

La superstar de l’électronique amateur depuis 10 ans. Cylindre 18 mm × 65 mm, 3.7V nominal, 1500-3500 mAh selon la qualité. Sa densité énergétique écrase tout : une seule 18650 de 3000 mAh contient autant d’énergie utile que 6 piles AA alcalines, dans 1/4 du volume. Section dédiée plus bas.

6. Batterie LiPo 3.7V (lithium polymère)

Cousin de la Li-ion, format plat et souple. Utilisée dans drones, smartphones, projets ultra-compacts. Très puissante (10-50C de décharge), mais très dangereuse si maltraitée : gonfle, prend feu, voire explose. À réserver aux utilisateurs avertis avec chargeur balanceur dédié.

7. Supercondensateurs

Énergie modeste mais charge/décharge en quelques secondes, durée de vie 500 000+ cycles. Niche : maintien d’horloge RTC pendant changement de batterie, pic de courant à l’allumage d’un moteur, récupération d’énergie. Coût élevé (15-30 DT pour 10F/2.7V) qui en limite l’usage.

Comparaison coût/mAh : qui gagne vraiment ?

Voici un tableau comparatif réalisé sur des prix réels du marché tunisien (mai 2026), normalisé en millidinar par Wh utile (énergie réellement extractible). Le Wh = mAh × V / 1000.

Source                | Capacité    | Tension | Wh utile | Prix DT | Coût/Wh
----------------------|-------------|---------|----------|---------|--------
Pile 9V alcaline      | 500 mAh     | 9V      | 4.5 Wh   | 4 DT    | 889 mDT/Wh
Pile AA alcaline (×4) | 2500 mAh    | 6V      | 15 Wh    | 6 DT    | 400 mDT/Wh
AA NiMH rech. (×4)    | 2000 mAh    | 4.8V    | 9.6 Wh   | 25 DT*  | 26 mDT/Wh**
Li-ion 18650 (×1)     | 2600 mAh    | 3.7V    | 9.6 Wh   | 20 DT*  | 21 mDT/Wh**
LiPo 3.7V 1000 mAh    | 1000 mAh    | 3.7V    | 3.7 Wh   | 25 DT   | 6757 mDT/Wh
Power bank 10000 mAh  | 6700 mAh utiles (5V) | 5V | 33.5 Wh | 50 DT* | 7 mDT/Wh**

* Avec coût chargeur amorti sur durée de vie
** Amorti sur 500 cycles de charge

Le constat est brutal : la pile 9V alcaline coûte 42× plus cher au Wh que la Li-ion 18650 rechargeable. C’est pour cela qu’aucun projet professionnel ne l’utilise. La power bank arrive en tête en coût/Wh, mais sa contrainte du 5V fixe limite les usages.

Batteries Li-ion 18650 : la référence amateur

Les 18650 méritent leur propre section parce qu’elles équipent 70% des projets sérieux qu’on voit passer à l’atelier. Voici tout ce qu’il faut savoir.

Caractéristiques électriques fondamentales

• Tension nominale : 3.7V (point milieu de la courbe de décharge)
• Tension pleine charge : 4.20V ± 0.05V (au-delà = danger)
• Tension de coupure (déchargée) : 2.5V à 3.0V selon le fabricant. Sous 2.5V, la cellule est endommagée définitivement
• Capacité réelle : 1500 à 3500 mAh (méfiez-vous des annonces “9900 mAh”, c’est physiquement impossible)
• Courant de décharge continu : 5A à 30A selon le modèle (cellules “high drain” comme la Samsung 30Q ou Sony VTC6)
• Durée de vie : 300 à 500 cycles avant que la capacité tombe à 80%

Comment reconnaître une vraie cellule de qualité

La contrefaçon est massive sur le marché mondial. Une vraie Samsung INR18650-30Q (la référence) pèse ~46 g, livre réellement 3000 mAh à 15A, et coûte 12-18 DT pièce. Si vous voyez une 18650 à 5 DT annoncée “6000 mAh”, c’est une cellule recyclée d’ordinateur portable avec une étiquette mensongère, capacité réelle 800-1200 mAh, déjà à mi-vie. Chez Didactico nous ne distribuons que des cellules de marques tracées (Samsung, LG, Sony, Panasonic).

Modules TP4056 et BMS : charger sans danger

Le module TP4056 : votre meilleur ami pour 1 cellule

Le TP4056 est un petit circuit (15 × 25 mm, 2 DT chez Didactico) qui transforme un port micro-USB ou USB-C en chargeur Li-ion 1 cellule, en respectant le protocole CC/CV (Constant Current / Constant Voltage) obligatoire pour les cellules lithium.

Phases de charge orchestrées par le TP4056 :

1. Phase CC (Constant Current) : Tant que la cellule est sous 4.20V, le TP4056 injecte un courant constant (typiquement 1A, réglable par résistance Rprog). La tension monte progressivement.
2. Phase CV (Constant Voltage) : Une fois 4.20V atteint, le module maintient cette tension fixe et laisse le courant baisser naturellement.
3. Fin de charge : Quand le courant tombe sous 1/10 du courant initial (typiquement 100 mA), le TP4056 coupe et allume la LED bleue “chargé”.

Préférez la version TP4056 avec puce de protection DW01 (3 broches sur le module, contre 2 sur la version basique). Elle ajoute la protection contre la sur-décharge sous 2.5V, le court-circuit en sortie, et la surintensité de décharge. Pour 50 millimes de plus, ne vous en privez pas.

Les BMS multi-cellules : 2S, 3S, 4S

Dès qu’on monte plusieurs Li-ion en série pour obtenir 7.4V, 11.1V ou 14.8V, un BMS (Battery Management System) devient obligatoire — pas optionnel, obligatoire. Pourquoi ? Parce que deux cellules même neuves n’ont jamais exactement la même capacité. À chaque charge, l’une se remplit légèrement plus vite que l’autre. Sans équilibrage, après 20-30 cycles, l’une atteint 4.30V (danger d’explosion) pendant que l’autre stagne à 4.05V.

Un BMS effectue trois protections critiques :

• Équilibrage passif : Dérive vers une résistance le surplus de la cellule la plus chargée pour laisser les autres rattraper
• Protection sur-charge : Coupe la charge si une cellule dépasse 4.25V
• Protection sous-décharge et court-circuit : Coupe la sortie en cas de surintensité ou tension trop basse

Un BMS 3S 25A pour pack 11.1V coûte 8-12 DT. Indispensable pour packs de drones, robots autonomes, vélos électriques bricolés.

Solaire pour IoT en Tunisie : calcul énergétique

La Tunisie est gâtée : 6 à 8 heures d’ensoleillement utile par jour en moyenne annuelle, plus de 3000h/an dans le sud (Tozeur, Gabès). Le solaire devient économiquement et techniquement viable même sur un mini-panneau de 1W.

Les formats de panneaux qu’on utilise au FabLab Sfax

• Mini-panneau 5V 0.5W (60×60 mm) : 8 DT. Charge une cellule Li-ion via TP4056 (lentement, 100 mA crête). Suffisant pour capteur basse consommation en deep sleep
• Panneau standard 6V 3.5W (165×135 mm) : 25 DT. Le bon compromis pour station météo IoT, ruche connectée, capteur agricole. Charge 1 cellule Li-ion en 6-8h de plein soleil
• Panneau flexible monocristallin 50W ou 100W : 180-350 DT. Pour systèmes plus ambitieux : caméra de surveillance, Raspberry Pi outdoor, station Wi-Fi de jardin

Calcul énergétique : la règle des 4-5 Wh/jour/W

Règle d’ingénieur valide pour la Tunisie : un panneau de 1W produit en moyenne 4 Wh par jour en hiver, 5 Wh par jour en été (en tenant compte des pertes de conversion, nuages, salissures, angle non optimal sans tracker).

Procédure de dimensionnement en 4 étapes :

1. Mesurez votre consommation moyenne sur 24h. Exemple capteur LoRa : 50 mA pendant 5 secondes d’émission toutes les 10 minutes (= 144 émissions/jour) + 50 µA en sommeil. Énergie : (50 mA × 5 s × 144) / 3600 = 10 mAh + (0.05 mA × 23.8h) = 11.2 mAh/jour
2. Convertissez en Wh. 11.2 mAh × 3.7V = 41 mWh/jour
3. Ajoutez 50% de marge sécurité (pluie, ombre, vieillissement) : 62 mWh/jour
4. Divisez par 4 Wh/W/jour (hiver pire cas). Panneau nécessaire : 62 / 4000 = 0.016 W. Un mini-panneau de 0.5W est largement surdimensionné

Convertisseurs DC-DC : MT3608, LM2596, XL6009

Trois petits modules à 3-5 DT pièce qui résolvent 95% des problèmes de conversion de tension. À connaître par cœur.

MT3608 — Step-up (boost)

Élève la tension. Entrée 2-24V, sortie réglable 5-28V par potentiomètre multitours, courant max 2A (1A continu réaliste). Usage typique : faire monter une cellule Li-ion 3.7V à 5V pour alimenter un Arduino Nano via VIN, ou à 9V pour un servo de puissance.

LM2596 — Step-down (buck)

Abaisse la tension. Entrée 7-35V, sortie réglable 1.25-30V (toujours inférieure à l’entrée moins ~2V), courant 2A continu, 3A pic. Rendement 80-92%. Usage : abaisser 12V de batterie de moto à 5V stable pour Arduino. Existe aussi en version avec affichage voltmètre intégré pour 4 DT de plus, très pratique en prototypage.

XL6009 — Buck-Boost

Élève OU abaisse la tension selon la consigne. Plus polyvalent mais légèrement moins efficient. Idéal pour applications avec batterie qui se vide (Li-ion qui passe de 4.2V à 3.0V) tout en alimentant un consommateur 5V fixe.

// Câblage type : Li-ion 1S + MT3608 + Arduino Nano
//
//   Li-ion 18650 (3.0-4.2V)
//        |
//   [TP4056] <-- USB pour recharger
//        |
//   [MT3608] (réglé sortie 5.0V)
//        |
//   Arduino Nano (VIN)
//
// Toujours mesurer la sortie au multimètre AVANT
// de connecter l'Arduino. Une erreur de potentiomètre
// peut envoyer 12V dans une puce 5V = fumée garantie.

3 cas pratiques calculés

Cas 1 — Capteur IoT outdoor LoRa (autonomie 6 mois cible)

Architecture : ESP32 + capteur BME280 + module LoRa SX1278. Mesure toutes les 15 minutes, envoi LoRa, puis deep sleep.

• Consommation active (3 secondes) : ESP32 = 160 mA, LoRa TX = 120 mA, BME280 = 1 mA → ~280 mA
• Consommation sommeil : ESP32 deep sleep = 10 µA, BME280 sleep = 0.1 µA → 10 µA
• Énergie / 24h : (0.28 A × 3s × 96 cycles) / 3600 + (10 µA × 23.92h) ≈ 22.4 mAh + 0.24 mAh = 22.6 mAh/jour
• Pour 6 mois (180 jours) : 22.6 × 180 = 4068 mAh théoriques. Avec marge 20% : 4882 mAh

Solution : 2× cellules 18650 3500 mAh en parallèle (=7000 mAh, marge confortable) + TP4056 + mini-panneau solaire 1W. Coût total : 65 DT, durée de vie 3-5 ans.

Cas 2 — Robot Arduino UNO avec 4 servos SG90 et 2 moteurs DC

• Consommation moteurs DC sous charge : 2 × 400 mA = 800 mA
• Consommation servos SG90 actifs (deux en mouvement simultané maxi en pratique) : 2 × 250 mA = 500 mA
• Consommation Arduino + capteurs : 80 mA
• Total pire cas : ~1380 mA. Cible autonomie : 1h de fonctionnement
• Capacité requise : 1380 mAh + 30% marge = 1800 mAh à 6-9V

Solution : 2× cellules 18650 en série (7.4V nominal) + BMS 2S + alim séparée 5V pour les servos via LM2596. Pourquoi alim séparée pour les servos ? Parce qu’un pic de servo qui démarre fait chuter la tension de 200-300 mV instantanément, ce qui fait redémarrer l’Arduino si tout partage la même alim.

Cas 3 — Caméra Raspberry Pi Zero W + streaming Wi-Fi

• Consommation moyenne Pi Zero W + caméra + Wi-Fi actif : 250-350 mA à 5V (~1.5W)
• Cible : journée d’usage continu (10h)
• Énergie : 1.5W × 10h = 15 Wh

Solution : Power bank 10 000 mAh (33 Wh utiles) ou pack 3× 18650 en parallèle + step-up MT3608 réglé à 5.1V. Pour usage outdoor permanent, ajouter panneau 10W. Le Pi Zero étant gourmand, un mini-panneau ne suffit pas.

Sécurité Li-ion/LiPo : règles non-négociables

Chaque année, des dizaines d’incendies amateurs sont causés par une mauvaise manipulation de batteries lithium. Quelques règles absolues, transmises par les équipes du FabLab Sfax aux étudiants en première séance :

1. Jamais de LiPo nue sans BMS au-delà de 1 cellule. Toujours équilibrer.
2. Jamais charger sans surveillance la première fois d’une cellule neuve ou inconnue. Posez-la sur un sol non-inflammable (carrelage, plaque métallique), pas sur du bois ou un tapis.
3. Jamais court-circuiter les bornes. Stockez les 18650 dans des étuis plastiques individuels.
4. Ne dépassez jamais 4.20V/cellule en charge. Si votre chargeur n’est pas marqué “4.20V CC/CV”, ne l’utilisez pas pour du lithium.
5. Surveillez la température. Une cellule qui dépasse 60°C en charge ou décharge est anormale. Stoppez immédiatement.
6. Une cellule qui gonfle, percée, fissurée = poubelle dédiée. Ne la rechargez plus jamais. À Sfax, les déchets électroniques se déposent à l’ANGED ou aux points de collecte des grandes surfaces.
7. Jamais en avion en soute, toujours en cabine, et déclarées.

FAQ — Questions fréquentes

Conclusion : choisissez bien dès le début

L’alimentation, c’est 30% du temps de conception d’un projet réussi, et c’est aussi ce qui distingue un prototype amateur (“ça marche sur la table”) d’un produit fini (“ça tient 6 mois en condition réelle”). En appliquant la règle simple Li-ion 18650 + TP4056 + step-up pour la majorité des projets, et en respectant les règles de sécurité, vous éviterez 90% des galères que rencontrent les étudiants de l’ENIT, INSAT, ISBS, ISET Sfax et ENSI.

Pour aller plus loin, lisez aussi notre guide Construire son Premier Robot Arduino, où nous appliquons concrètement ces principes de dimensionnement énergétique. Et pour toute question, l’équipe Didactico Sfax est disponible en boutique du lundi au samedi — ou par WhatsApp pour les commandes en ligne avec livraison 24-48h dans toute la Tunisie.