Audio Bluetooth alimenté par un accumulateur LiFePO4

Olivier Leman

https://wiki.lowtechlab.org/wiki/Audio_Bluetooth_aliment%C3%A9_par_un_accumulateur_LiFePO4

Dernière modification le 05/03/2024

Difficulté

Easy Facile

Durée

2 hour(s) heure(s)

Coût

5 EUR (€)

Description

Restauration et amélioration d'un module de poche audio Bluetooth pour casque filaire. Augmentation de l'autonomie + accumulateur remplaçable.

Sommaire

accumulateur, LiFePO4, Bluetooth, boîtier de piles

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Introduction

Un module audio Bluetooth miniature pour casque filaire (prise jack 3.5mm) a subitement cessé de fonctionner. Je l'ai ouvert et me suis aperçu que l'accumulateur Lithium-polymère était défaillant. J'ai donc entrepris de récupérer le module et de l'assembler dans un boîtier pour trois piles AA. Un accumulateur LiFePO4 au format AA (IFR14500) trouve place dans ce boitier pour alimenter le module Bluetooth. Un module miniature de gestion de batterie (BMS 1S 4A) pour accumulateur Li-Ion protège l'accumulateur LiFePO4 de la décharge profonde afin d'éviter son endommagement. Cependant un premier essai montre un problème : la tension nominale de l'accumulateur LiFePO4 (3.2V) est inférieure à celle de l'accumulateur original Li-Po (3.7V) et le module Bluetooth émet des bips sonores car sa tension d'alimentation est trop faible. Pour corriger ceci, un module convertisseur DC-DC élévateur (MT3608) est inséré entre le module BMS et le module Bluetooth dont il régule la tension d'alimentation à 3.7V. Ce module consomme environ 100µA à vide lorsque le module Bluetooth est éteint : le petit interrupteur du boîtier de piles est employé pour couper l'alimentation du MT3608 lorsqu'on ne se sert pas du Bluetooth.

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Matériaux

Module Bluetooth miniature pour casque filaire, module miniature BMS 1S 4A pour accumulateur Li-Ion, module convertisseur DC-DC MT3608, boîtier de piles 3xAA avec interrupteur, fil de wrapping, scotch électricien, marqueur permanent

Outils

Fer à souder, pistolet à colle, mèches de perçeuse (bois, métal), cutter

Étape 1 - Démonter le module audio Bluetooth original

Le boîtier original de mon module était simplement maintenu fermé par des clips, il s'est ouvert en glissant un ongle entre les deux parties du boîtier.

Étape 2 - Identifier les pôles + et - d'alimentation du module Bluetooth

à l'aide d'un multimètre, identifier les pôles + et - de l'accumulateur Li-Po d'origine, et les marquer sur la platine du module Bluetooth au marqueur permanent. Si vous n'avez pas de marqueur vous pouvez employer du vernis à ongles bleu ou noir (-) et rouge (+). N'hésitez pas à prendre une photo du module car lors des manipulations ces marquages pourraient s'effacer. Dans mon cas, l'accumulateur présentait une tension de 1.6V seulement, il était donc endommagé et on utilisation aurait pu être dangereuse, car l'emballement thermique peut survenir lors d'une recharge par exemple, et les accumulateurs Li-Po sont caractérisés par un emballement thermique très exothermique présentant un risque d'incendie. Les accumulateurs LiFePO4 tels que celui que nous allons mettre en œuvre sont comparativement peu dangereux, même s'ils sont capables de délivrer un courant intense en cas de court-circuit ce qu'il faudra éviter. Notez l'antenne Bluetooth indiquée par l'absence de plan de masse dans le coin supérieur droit du circuit imprimé : dans la mesure du possible il faut éviter de placer des objets métalliques à toute proximité. La prise jack est en haut à gauche. La prise USB de recharge originale est en bas à gauche : elle ne sera dorénavant plus utilisée.

Étape 3 - Anticiper l'assemblage dans le boîtier de piles

J'ai prévu d'installer le module Bluetooth de telle sorte que le corps de la prise jack soit enfoncé dans le boîtier de piles. De cette façon les contraintes mécaniques reportées sur la prise sont amoindries et je m'attends à ce que l'embase jack du module Bluetooth dure plus longtemps. Penser au placement du module par rapport à l'accumulateur, et au fait que l'antenne Bluetooth ne doit pas se trouver trop près d'un élément métallique. Ici l'accumulateur se trouvera derrière le module Bluetooth dans un des logements du boîtier de piles.

Étape 4 - Modifier les cloisons du boîtier de piles pour positionner le module Bluetooth

J'ai découpé une cloison au cutter pour pouvoir positionner le module tel qu'anticipé à l'étape précédente. J'ai ôté les une partie des contacts / fils du boîtier de piles dont je n'avais pas besoin.

Étape 5 - Perçages : bouton poussoir et microphone

Si le module Bluetooth disposait d'un bouton poussoir flottant : identifier son diamètre et sa position puis percer le boîtier de piles. Si le module Bluetooth comporte un microphone, percer à son emplacement un trou d'environ 2mm avec une mèche à métal.

Étape 6 - Percer l'entrée du jack dans le boîtier de piles

Mettre en place le bouton et le module dans le boîtier et identifier le positionnement qui permet un bon actionnement du bouton sans qu'il risque de sortir de son logement. Estimer et marquer l'emplacement du centre du trou de passage de la prise jack à l'aide d'une pointe. Identifier le diamètre du corps de la prise jack : percer le trou au bon diamètre à l'aide de la mêche à étages ou d'un forêt à bois.

Étape 7 - Collage du module Bluetooth dans le boîtier de piles

Avant toute chose, anticiper les endroits où de la colle au pistolet sera appliquée et rayer la surface du plastique à ces endroits là avec le cutter : ceci rendra le collage plus solide. Placer le bouton poussoir dans son trou puis le module Bluetooth dessus à sa place et brancher la prise jack. Bien positionner le module : vérifier que le poussoir peut être correctement actionné / ne risque pas de quitter son logement, et que la prise jack peut être branchée sans efforts, sinon retoucher avec le cutter. Appliquer de la colle au pistolet, en prenant garde de ne pas coller le bouton poussoir ni occulter le microphone.

Étape 8 - Préparer le câblage

Couper les fils en prévoyant 2cm de marge. Couper la lamelle de contact du pôle positif de l'accumulateur en deux.

Étape 9 - Première tentative d'assemblage électrique (au plus simple)

Souder le pôle B+ du BMS avec le pôle + du boitier de piles (lamelle) avec un fil rouge, le pôle B- avec le - (ressort). Le + du Bluetooth va au P+ ou B+ avec un fil rouge. Le - va au P- du BMS. Cette solution a pose problème car la tension nominale de cellule LiFePO4 est de 3.2V tandis que celle d'une LiPo est 3.7V : le module Bluetooth fonctionne mais il émet des bips pour car il détecte une tension d'alimentation trop faible : il n'est pas exploitable. Peut être cependant que d'autres Bluetooth pourraient tolérer une alimentation compatible avec la tension d'un accu LiFePO4.

Étape 10 - Seconde tentative d'assemblage électrique (avec MT3608)

Attention : le réglage par défaut du module MT3608 peut détruire le module Bluetooth : dans mon cas il était de 11.5V ! Il faut d'abord souder le MT3608 en sortie du BMS à la place du Bluetooth, régler sa tension de sortie à 3.7V (tension nominale d'un accu LiPo) . Ensuite souder le module Bluetooth.

Étape 11 - Finalisation

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