Remplacer les Piles AA Jetables par des Accus LiFePO4 Rechargeables : Guide Pratique

Un appareil alimenté par des piles peut s'avérer coûteux et contraignant à l'usage. Il faut s'approvisionner, les déposer dans un point de collecte dédié lorsqu'elles sont usagées, surveiller leur date de péremption, et parfois elles fuient de l'électrolyte corrosif, produisant des résidus poussiéreux potentiellement toxiques.

Je propose une alternative aux piles jetables (alcalines ou salines) où deux ou trois de ces piles sont remplacées par un seul accu et un circuit de protection contre la décharge profonde afin de prolonger sa durée de vie (nombre de cycles charge - décharge). Ceci permet de se simplifier la vie et de gagner de la place car il faut deux à trois fois moins d'accus LiFePO4 qu'il n'était nécessaire de piles ou d'accus NiMH.

Cette solution permet aussi des économies substantielles d'argent, en particulier dans des régions du monde où les piles jetables peuvent représenter une denrée chère comparativement au niveau de vie. L'accu LiFePO4 est plus léger qu'une pile ou qu'un accu NiMH, il contribue à réduire le poids de l'appareil.

Comme alternative, il existe certes des accus NiMH, parfois appelés "piles rechargeables", mais leur tension nominale inférieure (1.2V contre 1.5V pour une pile) les rend parfois incompatibles avec l'appareil. Il existe aussi des accus NiZn, de tension nominale compatible avec celle des piles. La solution que je propose dans ce tutoriel emploie un accu LiFePO4, dont je fais l'expérience depuis plusieurs années.

L'accu LiFePO4 se montre fiable dans la durée et simple d'utilisation, il est plus sûr que d'autres technologies d'accus lithium-ion. Voici donc une solution simple pour modifier un appareil conçu pour être alimenté par deux piles jetables AA ou AAA afin de l'alimenter avec un accu LiFePO4 qui peut être rechargé plus de 2000 fois. Exemple d'application à une souris sans fils.

De plus, l'accu LiFePO4 garantit une tension stable au cours de sa décharge, il alimentera correctement des appareils qui peuvent ne pas fonctionner avec des accus NiMH du fait de la tension plus faible que celle d'une pile jetable.

Étape 1: Préparation et identification

1. Placer des piles jetables dans les logements.
2. Employer un multimètre numérique en fonction voltmètre tel que dans l'illustration.
3. Faire un dessin du schéma de câblage et le prendre en photo avec l'appareil à côté (documentation utile pour la suite).

Remarque : je suppose que l'interrupteur marche/arrêt n'est pas câblé entre les deux piles, je n'ai d'ailleurs jamais rencontré ce cas de figure.

Étape 2: Informations techniques et sécurité

• Un appareil alimenté par deux piles, tension nominale : 3V, 3.3V max avec des piles neuves.
• Sûreté : ne pas significativement dépasser 3.3V.
• Accu LiFePO4 chargé : jusqu'à 3.6V mais baisse rapidement à 3.4V après fin de charge, donc risque d'endommager l'appareil limité.

Pour ne prendre aucun risque, une diode Schottky (SB140) en série a une tension de chute directe d'environ 0.1V à 0.4V pour un courant de 10uA à 300mA, contribue à ramener la tension dans une plage sûre de 2.7V à 3.3V au cours de la décharge de l'accu.

Étape 3: Assemblage et soudure

À l'aide de la polarité identifiée à l'étape 1, souder le module BMS, la diode Schottky et le poussoir d'initialisation dans le boîtier de piles.

Remarque : le poussoir n'a pas été assemblé, il n'est pas forcément nécessaire mais je recommande de l'installer. J'ai réussi à souder les fils de wrapping aux contacts du boîtier de piles sans démonter la souris.

Une fois soudé, insérer l'accu et vérifier le bon fonctionnement, les tensions au voltmètre.

Étape 4: Isolation et vérification

Avec du ruban adhésif électricien, en prenant soin de bien isoler les soudures et parties dénudées des fils, et en prenant garde à ce qu'aucun élément ne risque de percer l'adhésif.

Ce type de modification est réversible : il est possible de tout retirer et retrouver l'appareil dans son état initial, alimenté par des piles jetables.

Cas particulier : Appareil à trois piles

Le principe peut aussi fonctionner avec un appareil conçu pour être alimenté par trois piles jetables, dans ce cas l'appareil aura tendance à être sous-volté et il ne faut pas utiliser de diode Schottky, comme montré sur le schéma.

Les photos montrent la modification du boîtier de piles d'un réveil matin conçu pour fonctionner avec trois piles AAA, mais que j'ai transformé pour utiliser un accu LiFePO4 IFR14500, ce qui représente une modification lourde et irréversible. Ceci est justifié par la consommation élevée de l'appareil : en fonction de l'utilisation, un accu IFR14500 chargé alimente le réveil pendant environ deux semaines, tandis que les piles AAA duraient deux mois.

Autres alternatives d'alimentation

Il existe plusieurs alternatives pour alimenter vos appareils électroniques, chacune ayant ses propres avantages et inconvénients. Voici quelques options à considérer :

Coupleurs de piles

Les coupleurs de piles permettent d'alimenter électriquement un montage avec des piles. C'est une alternative au montage à batteries pour ceux qui ne souhaitent pas utiliser une batterie. Ils existent de nombreux modèles selon le type de piles que vous souhaitez utiliser.

Le choix du type de pile va être guidé par la tension nécessaire à votre montage et la taille disponible. Le nombre de piles peut vous permettre de rehausser la tension ou d'augmenter l'autonomie de votre système.

Exemple : Coupleur de piles 4 AA (R6)

• Description : Support de pile noir.
• Connectique : Jack alimentation compatible avec les ports d'alimentation Arduino.

Connecteurs d’alimentation par secteur

Les connecteurs d’alimentation par secteur utilisent l’électricité générale pour alimenter vos petits appareils. Si vous connectez un seul appareil, optez pour un bloc d’alimentation fixe de 12V. Si vous connectez plusieurs appareils de tension différentes, choisissez un bloc d’alimentation de sortie variable.

Si le courant (exprimé en ampères) est noté sur l’appareil, adaptez le courant de sortie en fonction de l’appareil à brancher. Par exemple, si la charge de l’appareil nécessite 800 mA, le bloc d’alimentation doit pouvoir fonctionner en continu à 800 mA.

Si le courant (exprimé en ampères) n’est pas noté sur l’appareil, calculez le courant des sortie (I) avec les informations de puissance (W) et de tension de fonctionnement (V) de l’appareil et suivant la formule : I = W / V, soit le courant = la tension V / la puissance W.

Batteries de secours (Powerbanks)

Les batteries de secours, aussi appelées powerbanks, sont des petites stations de rechargement puissantes et stables, qui gardent opérationnels tous vos appareils mobiles (téléphones portables, ordinateurs portables ou autres). Optez pour une batterie de secours ou powerbank. Si vous ne l’utilisez que pour un seul appareil, optez pour un modèle avec une prise USB de sortie.

Plusieurs critères de choix sont à prendre en compte :

• L’encombrement (taille et poids) : la batterie doit être adaptée à votre usage et votre besoin.
• La charge maximale : exprimée en mA/h, elle indique la quantité d’énergie stockée dans la batterie de secours.

Chargeurs solaires

C’est la technologie du futur : le solaire ! Désormais, elle peut être considérée comme une réelle alternative écologique aux piles ou accus. Mobile, le chargeur solaire permet d’alimenter en énergie les petits appareils mobiles (téléphone, ordinateur…). Sans connexion nécessaire, il alimente les appareils électriques difficiles d’accès ou protégés (distributeurs automatiques, témoins d’alerte en montagne…).

Facile ! Le chargeur solaire est généralement prêt à l’emploi et facile à installer… sans outil. Préservez le chargeur solaire de l’humidité, des chocs, des rayures, de la saleté et des températures extrêmes. Les chargeurs solaires sont fragiles, optez pour un modèle adapté à vos usages. Utilisez toujours les câbles d’origine recommandés par le fabricant et sélectionnez la valeur correcte de tension.

Tableau comparatif des solutions d'alimentation

tags: #alimentation #alternative #piles #AA

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