Chargeur intelligent de piles Alcalines
- Ludovic
- 23 mars 2019
- 4 min de lecture
Dernière mise à jour : 15 avr. 2019
Avez-vous calculé le nombre de piles alcaline que nous jetons tous chaque année, à travers le monde. C'est énorme... !
Le marché des piles en France, c'est 600 millions d'unités vendues chaque année, soit 25 000 Tonnes et 0.5 % des déchets ménagers. Selon l'Ademe, ce nombre est de 1 milliards et de 90 millions pour les accumulateurs... 80% des piles ne sont pas recyclées en Europe en 2009.
En France, en 2006, 2 piles sur 3 ont fini à la poubelle : seulement 9 000 tonnes de piles usagées ont été collectées alors que dans le même temps on a vendu 30 000 tonnes de piles neuve. 80% des piles utilisées en Europe en 2009 ne sont pas recyclées !
Nous devons tous faire quelque chose pour que cela change.... par exemple à commencer par réduire le nombre de piles alcalines utilisées.
Il y a quelques années, j'avais trouvé un document d'un fabriquant Français "Wonder" de piles alcalines qui m'avais surprit. Il expliquait comment les recharger plusieurs fois...hallucinant. Le voici.
En résumé, voici ce qu'il faut respecter pour recharger une pile alcaline :
La tension aux bornes doit être supérieur à 1.25V pour une pile 1.5V.
La pile ne doit être déchargée que partiellement (20-30%) pour augmenter ça durée de vie et sont nombre de recharge possible. Une dizaine de recharge possible si ce point est respecté.
Lors de la recharge, la tension aux bornes de la pile ne doit pas dépasser 1.7V.
Le courant de charge ne doit pas dépasser C/15. "C" est la capacité théorique de la pile. par exemple C=1100mAh pour une pile R6)
En 2017, j'en ais eu assez de jeter les piles utilisées dans les jouets de mes jeunes enfants. Je me suis donc mis à tester des chargeurs (n°1 et n°2) de piles soit-disant pour piles alcalines. Mais aucun ne respectait les conditions de charge expliquées dans le document du fabriquant Wonder. En final, les piles rechargées par ces chargeurs étaient bonnes à jeter.
Je n'avais alors plus le choix. Je devais en concevoir un moi-même.
Les fonctions qu'il doit remplir :
Charger 4 piles alcalines à 1 élément 1.5v de taille AA et AAA.
Limiter la charge à 1.7V par élément.
Courant de charge de C/15, soit environ 80mAh pour une pile de 1200mAh/1.5V.
Détecter si la pile peut être rechargée.
Détecter si la pile est entièrement chargée.
En bonus, transmettre par liaison série les tensions des piles.
Le boitier :
J'ai utilisé un boitier 4 piles le moins chère possible, trouvé sur Aliexpress pour utiliser son système mécanique de fixation des piles et les LED.
La carte électronique n'est composée que de 5 résistances pour les LED et la charge des piles. J'ai modifier cette carte ultra simple en coupant les pistes pour isoler les alimentations des LED et des contactes mécaniques pour les utiliser.
Pour pouvoir intégrer la carte électronique, j'ai imprimé une rehausse de boitier, qui se colle sur la partie haute du boitier et se visse sur le fond du boitier.Le fichier STL est disponible ici.
L'électronique :
Le chargeur est conçu autour d'un dsPIC30F2010 à 28 broches.
Ces entrées/sorties vont permettre de :
Mesurer les tensions des piles.
Commander la charge de chaque pile.
Commander les LED d'état de charge des piles.
Transmettre les tensions par liaison série.
La charge de chaque pile 1.5V est réalisée grâce à la commande en PWM d'un transistor 2N2222 (T1 à T4) et d'une résistance (R2, R5, R8, R11) limitant le courant à C/15, soit 83mAh. Une diode 1N4148 (D1 à D4) protège la pile et le circuit de charge d'une éventuelle erreur de mise en place de la pile dans le boitier.
Les valeurs des résistances R2, R5, R8 et R11 peuvent être changées pour s'adapter à des piles plus aux capacités + ou - importantes. Mais attention à ne pas dépasser le pouvoir de dissipation thermique des transistors T1 à T4.
Le carte est équipée d'un connecteur ICSP afin de programmer le dsPIC30F2010.
Un régulateur LM317 est prévu pour recharger les piles 9V sous 38mAh @ 10.2V. Mais les essais ont démontré que cela ne fonctionnait pas. Je n'utilise donc pas cette fonction.
Les entrées analogiques du dsPIC mesurent la tension aux bornes de la pile lorsque les transistors (T1 à T4) sont à l'état bloqué. Ainsi, on connais la tension à leurs bornes.
Les LED (DS1 à DS5) indiquent l'état de charge/décharge de chaque pile 1.5V (DS1 à DS4) et 9V (DS5).
La carte est alimentée par un bloc d'alimentation 12V/1.6Ah.
Le 5V est produit par une carte DC/DC 12v->5V à découpage.
Le fonctionnement :
L'état des LED indiquent si la pile est chargée/déchargée/inchargeable.
LED éteinte : pas de pile ou pile inchargeable
LED clignotante : pile chargée
LED allumée : pile en charge
Si la LED reste allumée fixe après 12 heurs de charge, la pile est considérée comme chargée. Elle doit être enlevée du chargeur.
La carte :
Elles est prévue pour charger 4 piles 1.5V et une pile 9V.
Malheureusement les tests de recharge des piles 9V n'ont pas été concluant : les piles 9 V se déchargent au lieu de ce charger. Je n'ai donc pas utilisé cette fonction par la suite, même si le programme mesure la tension de la pile 9V et la transmet par liaison série.
Elle a pour dimensions : 68x38mm.
La carte d'alimentation DC/DC doit être configuré comme suivant : souder les connecteur ADJ ensemble. Puis, ajuster le potentiomètre pour avoir en sortie une tension de 5V. Le pré-réglage "5V" de la carte ne fonctionne pas correctement.
Nomenclature :
1 Boitier pour 4 piles
1 carte PCB + composants
1 carte alimentation 12vDC / 5Vdc 0.8Ah
1 bloc prise 220Vac (ou 110Vac) vers 12V/1.6Ah
1 rehausse de boitier (impression 3D)
La nomenclature complète des composants est disponible ici.
Le programme informatique :
Il est disponible ici.
La communication série:
La configuration de la communication est comme suivant : 9600 bauds, 1 bit start, 1 bit stop, pas de parité.
Les niveaux de tension en sortie sont TTL.
Le faire vous-même
Vous souhaitez le faire, aucun soucis, je vous propose plusieurs kits possibles suivant le budget que vous désirez y mettre.
Ils sont disponible dans la boutique du site.
Tous les fichiers sont disponibles ici.
Commentaires