Chargeur intelligent pour piles alcalines : 9 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:08

Avez-vous calculé le nombre de piles alcalines que nous jetons chaque année dans le monde. C'est énorme… !

Le marché des batteries en France, c'est 600 millions d'unités vendues chaque année, 25 000 tonnes et 0,5 % de déchets ménagers. Selon l'Ademe, ce chiffre est de 1 milliard et 90 millions pour les batteries… 80% des batteries ne sont pas recyclées en Europe en 2009.

En France, en 2006, 2 tas sur 3 ont fini à la poubelle: seulement 9 000 tonnes de piles usagées ont été collectées alors que dans le même temps 30 000 tonnes de piles neuves ont été vendues. 80% des batteries utilisées en Europe en 2009 ne sont pas recyclées !

Nous devons tous faire quelque chose pour faire ce changement…. par exemple, pour commencer par réduire le nombre de piles alcalines utilisées.

Il y a quelques années, j'ai trouvé un document d'un fabricant français « Wonder » de piles alcalines qui m'avait surpris. Il m'a expliqué comment les recharger plusieurs fois… hallucinant. C'est ici.

En résumé, voici ce qu'il faut respecter pour recharger une pile alcaline:

• La tension aux bornes doit être supérieure à 1,25 V pour une batterie de 1,5 V.
• La batterie ne doit être déchargée que partiellement (20-30%) pour augmenter cette durée de vie et sont nombre de recharge possible.
• Lors de la charge, la tension aux bornes de la batterie ne doit pas dépasser 1,7V.
• Le courant de charge ne doit pas dépasser C/15. "C" est la capacité théorique de la batterie. par exemple C = 1100mAh pour une batterie R6.

• Une dizaine de recharge possible si ce point est respecté.

En 2017, j'en ai eu de quoi jeter les piles utilisées dans les jouets de mes jeunes enfants. J'ai donc commencé à tester des chargeurs (n°1 et n°2) de batteries pour les batteries dites alcalines. Mais aucun d'entre eux ne remplissait les conditions de charge expliquées dans le document du fabricant Wonder. Au final, les batteries rechargées par ces chargeurs étaient bonnes à jeter.

Je n'avais pas le choix alors. J'ai dû en concevoir un moi-même.

Étape 1: Les fonctions qu'il doit remplir

• Chargez 4 piles alcalines 1,5 V AA et AAA 1,5 V.
• Limitez la charge à 1,7 V par élément.
• Courant de charge de C/15, environ 80mAh pour une batterie 1200mAh/1.5V.
• Détectez si la batterie peut être rechargée.
• Détectez si la batterie est complètement chargée.
• En bonus, transmettre les tensions des batteries par liaison série.

Étape 2: La boîte

J'ai utilisé une box 4 piles la moins chère possible, trouvée sur Aliexpress pour utiliser son système mécanique de fixation des piles et des leds.

Le PCB électronique se compose uniquement de 5 résistances pour les LED et la charge de la batterie. Je modifie cette carte ultra simple en découpant des pistes pour isoler les alimentations LED et les contacts mécaniques pour les utiliser. Pour pouvoir intégrer la carte électronique, j'ai imprimé une rallonge 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.

Étape 3: Électronique

Le chargeur est conçu autour d'un dsPIC30F2010 28 broches. Ces entrées/sorties permettront de:

• Mesurez les tensions de la batterie.
• Contrôlez la charge de chaque batterie.
• Contrôler les LED d'état de charge des batteries.
• Transmettre les tensions par liaison série.

La charge de chaque batterie 1.5V est réalisée par la commande PWM d'un transistor 2N2222 (T1 à T4) et d'une résistance (R2, R5, R8, R11) limitant le courant à C/15, 83mAh. Une diode 1N4148 (D1 à D4) protège la batterie et le circuit de charge d'une éventuelle erreur de mise en place de la batterie dans le boîtier.

Les valeurs des résistances R2, R5, R8 et R11 peuvent être modifiées pour charger plus de batteries + ou - significatives. Mais attention à ne pas dépasser la puissance de dissipation thermique des transistors T1 à T4.

La carte est équipée d'un connecteur ICSP pour programmer le dsPIC30F2010.

Un régulateur LM317 est fourni pour charger les batteries 9V à 38mAh @ 10,2V. Mais les tests ont montré que cela ne fonctionnait pas. Je n'utilise pas cette fonction.

Les entrées analogiques du dsPIC mesurent la tension aux bornes de la batterie lorsque les transistors (T1 à T4) sont à l'état bloqué. Ainsi, on connaît la tension à leurs bornes.

Les LED (DS1 à DS5) indiquent l'état de charge/décharge de chaque batterie 1,5V (DS1 à DS4) et 9V (DS5).

La carte est alimentée par une alimentation 12V / 1.6Ah.

Le 5V est produit par une carte de commutation 12v-5V DC / DC.

Étape 4: Schéma

Étape 5: Opération

L'état des LED indique si la batterie est chargée / déchargée / non rechargeable. LED éteinte: pas de batterie ou batterie non rechargeable LED clignotante: batterie chargée LED allumée: batterie en charge

Si la LED reste fixe après 12 heures de charge, la batterie est considérée comme chargée. Il doit être retiré du chargeur.

Étape 6: Le PCB

Ils sont conçus pour charger 4 batteries 1.5V et une batterie 9V. Malheureusement les tests de charge des batteries 9V n'ont pas été concluants: les batteries 9V se déchargent au lieu de se 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.

Ses dimensions sont: 68x38mm.

L'adaptateur d'alimentation DC/DC doit être configuré comme suit: soudez les connecteurs ADJ entre eux. Réglez ensuite le potentiomètre pour produire une tension de 5V. Le préréglage "5V" de la carte ne fonctionne pas correctement.

Étape 7: Nomenclature

• 1 étui pour 4 piles
• 1 PCB + composants
• 1 carte d'alimentation 12vDC / 5Vdc 0.8Ah
• 1 prise bloc 220Vac (ou 110Vac) vers 12V / 1.6Ah
• 1 extension de boîtier (impression 3D)

La nomenclature complète des composants est disponible ici.

Étape 8: Communication série

La configuration de la communication est la suivante: 9600 bauds, 1 bit de start, 1 bit d'arrêt, pas de parité.

Les niveaux de tension de sortie sont TTL.

Étape 9: faites-le vous-même

Vous voulez le faire, pas de soucis, je vous propose plusieurs kits en fonction du budget que vous souhaitez mettre. Ils sont disponibles dans la boutique de mon site internet.

Tous les fichiers sont disponibles ici.