vendredi 11 juillet 2025

Batteries : Recharge et décharge

 

Batteries : Recharge et décharge


Je suis utilisateur de batteries NI-MH depuis plus de dix ans, sur différents appareils :

  • souris
  • clavier
  • détecteurs de fumée
  • lampe torche
  • éclairage de vélo
  • capteurs de température
  • etc.

Ces batteries sont en général bien acceptées par les appareils prévus pour fonctionner avec des piles 1.5V.

Certains appareils rechargeables récents utilisent des batteries LITHIUM-ION, 18650 en général, comme certaines lampes torches par exemple.

1. Batteries NI-MH à faible auto-décharge

Depuis quelques années, il existe sur le marché des batteries NI-MH à faible auto-décharge. Leur emballage peut porter l’indication "Déjà chargées" ou "Pré-chargées". Elles peuvent être stockées durant une longue période après recharge, ce qui est un atout de taille si l'on en possède un petit stock.

2. Décharge

Certains appareils sont capables de signaler que la ou les piles arrivent en fin de vie, comme mes détecteurs de fumée Bosch qui émettent un bip à intervalle régulier dans ce cas, ce qui semble assez normal, étant donné qu'il s'agit d'un élément de sécurité.

D'autres appareils se contentent de ne plus fonctionner. Dans ce cas, il peut arriver que la tension des batteries descendent un peu trop bas, si l'on oublie de les recharger à temps (la limite étant de 0.9V). Cette situation est assez ingérable, et je ne vois pas comment je pourrais résoudre ce problème sans faire une mesure régulière.

Suite à une décharge profonde il arrive de temps en temps qu'une batterie soit impossible à recharger.

3. Recharge

J'utilise pour la recharge un Voltcraft IPC-1L :

Ce chargeur a un gros avantage : il ne se contente pas d'allumer une LED indiquant que le recharge est en cours. Il affiche clairement le courant de charge pour chaque batterie. Il indique également "NULL" si une batterie HS est insérée.

On trouve bien sûr d'autres modèles, d'autres marques, SkyRc par exemple. Ces chargeurs évolués ont un coût : entre 30€ et 50€.

Jusqu'à présent j'utilisais deux bacs (AA et AAA) pour les batteries sortant du chargeur, mais cela pose un problème de gestion. Il faut ranger les batteries par ordre chronologique de recharge.

Récemment j'ai trouvé un distributeur : 

Avec ce bidule capable de stocker 10 piles AA et 10 piles AAA, acheté à pas cher sur Amazon, AliExpress ou Temu, les batteries rechargées le plus récemment se retrouvent nécessairement en haut de la pile. Cela évite de laisser en stock une batterie rechargée pendant trop longtemps.

4. Incidents

Malgré une gestion rigoureuse il peut arriver qu'une batterie arrive en fin de vie, même après avoir été rechargée avec succès.

Récemment j'ai été obligé de changer les deux batteries d'un téléphone DECT qui ne s'allumait plus. Cet appareil embarque deux batteries NI-MH qu'il est capable de recharger lui-même.

Après remplacement des batteries le téléphone démarre, mais redémarre au bout de quelques secondes, et ceci sans arrêt, probablement suite à un appel de courant plus important (ouverture de la ligne ?).

Le DECT est il mort ? Je décide de remplacer à nouveau les batteries, et le démarrage se passe bien. Il s'avère que la tension mesurée sur une des deux batteries précédentes est de ZÉRO volts ! Elle est donc morte après avoir été rechargée et placée dans le bac prévu à cet effet.

Le téléphone est donc capable de démarrer avec une seule batterie en état, ce qui est remarquable, mais ne peut poursuivre son démarrage.

Une des deux batteries est donc entrée en décharge profonde après avoir été rechargée. Cette décharge profonde peut être provoquée par exemple par un léger courant de fuite de la batterie, sur une période relativement longue.

Méfiance donc :

Ce n'est pas parce qu'un appareil ne démarre pas après remplacement de ses batteries qu'il est HS.

Ce n'est pas parce que l'on prend une batterie dans le stock de batteries rechargées qu'elle est forcément en état.

Avant de l'insérer dans un appareil, il vaut mieux la tester. Il existe un grand nombre de testeurs de piles dans le commerce. Ces petits appareils sont prévus pour tester des piles 1.5V mais donnent tout de même une bonne indication de l'état de charge d'une batterie 1.2V.

4. Conclusion

On peut tirer quelques leçons évidentes :

  • utiliser un chargeur haut de gamme
  • ranger les batteries par ordre de recharge
  • tester les batteries avant utilisation
  • ne pas stocker un nombre important de batteries chargées, surtout si elles ne sont pas à faible auto-décharge

On peut ajouter à cela un petit détail pratique : coller sur chaque batterie une étiquette indiquant la date d'achat, ce que je fais sur mes grosses batteries LITHIUM ION 21700, soumises à des courant de décharge importants, et qui ont donc une durée de vie limitée.


Cordialement

Henri


Juin 2025 : Actualité des Blogs du Mois

   


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Cordialement

Henri 


mercredi 11 juin 2025

Eclairage : Philips Hue

 


Eclairage : Philips Hue


Dans ma maison achetée récemment, on peut accéder au séjour par 3 portes. Malheureusement l'une d'entre elles est dépourvue d'interrupteur, et c'est la plus utilisée !

J'ai besoin donc d'ajouter un interrupteur si je ne veux pas entrer dans la pièce de nuit à l'aveuglette. Deux choix sont possibles : 

  • installer un télérupteur et 3 poussoirs, ce qui réclamerait pas mal de travail
  • installer un va et vient piloté par radio

Il va sans dire que j'ai opté pour la deuxième solution.

1. Réalisation personnelle ou pas ?

Il serait possible de réaliser soi-même un interrupteur connecté à l'aide d'un bouton poussoir, d'un  ATMEGA328 et d'un module radio NRF24L01 alimentés par pile, mais j'ai jugé qu'il serait difficile de développer une carte aux dimensions suffisamment restreintes pour pouvoir être logée dans une boîte d'encastrement. De plus, le temps manque. Cela fera peut être l'objet d'un futur projet.

Parmi tous les systèmes existants, après avoir consulté pas mal d'avis et de documentations, j'ai finalement choisi un pack de démarrage Philips Hue, comprenant un pont (bridge), 3 ampoules et une télécommande gradateur, auquel j'ai ajouté deux télécommandes supplémentaires.

Le protocole radio utilisé est Zigbee, qui apporte certains avantages :

  • portée étendue et stabilité
  • réseau maillé : chaque dispositif agit comme un répéteur
  • faibles besoins en énergie
  • sécurité renforcée

On peut ajouter à cela qu'il existe sur le marché une grande variété d'ampoules et de luminaires compatibles, y compris d'autres marques, dont Ikéa et Osram.

2. Câblage

Les ampoules connectées doivent bien entendu être alimentées en permanence afin de pouvoir recevoir les ordres par radio. Il est donc nécessaire de démonter les interrupteurs d'origine et de les shunter :

Une fois le câblage modifié et l'ampoule mise en place, celle-ci s'allume aussitôt. Cela permet de vérifier que le câblage est correct.

Il y a toutefois un petit inconvénient : en cas de coupure secteur, les lampes Hue s'allument lorsque le secteur revient. Il vaut mieux ne pas les installer dans une chambre si l'on veut éviter d'être réveillé en pleine nuit en cas de coupure secteur.

3. Installation

Il est tout à fait possible de se passer du bridge Hue dans le cas où l'on ne désire pas utiliser de fonctions avancées, par exemple la connexion à un système domotique. Les ampoules et interrupteurs fonctionnent alors en Bluetooth, et l'éclairage peut être piloté à l'aide d'un téléphone mobile.

Pour ma part j'ai l'intention d'intégrer mon éclairage à mon système DOMOTICZ. J'ai donc installé le pont à l'aide de mon téléphone mobile et d'une des nombreuses documentations et tutoriels disponibles sur le WEB.

Côté DOMOTICZ, il suffit d'ajouter le plugin "Philips Hue Bridge" à l'aide du menu Configuration / Matériel : 

L'adresse IP du pont est à récupérer via l'interface WEB de votre box Internet. Ensuite c'est très simple, comme dit sur la page :

Laissez l'identifiant vide et appuyez sur le boutton LINK du pont Philips Hue. Puis appuyez sur le bouton "Register on Bridge"

Il sera possible après cela de piloter les ampoules Philips en passant par mon serveur DOMOTICZ, à l'aide d'une simple télécommande infrarouge, qui reste ma solution préférée pour piloter certains de mes dispositifs :

  • allumage / extinction home-cinema
  • allumage / extinction éclairages d'appoint

4. Conclusion

La réactivité de l'éclairage Philips Hue est excellente. La puissance des ampoules 1100 lumens est suffisante pour éclairer un séjour. D'autres modèles 400, 800 et 1600 lumens existent.

Bien sûr j'aurais préféré développer mon propre interrupteur connecté MYSENSORS, mais actuellement le temps manque pour achever un tel projet.

Philips Hue constitue donc pour moi une alternative tout à fait acceptable pour le moment.


Cordialement

Henri


mardi 4 février 2025

UPS : Le super-condensateur



UPS : Le super-condensateur


Dans cet article nous allons évaluer la possibilité d'utiliser un super-condensateur comme solution d'alimentation de secours (UPS : Uninterruptible Power Supply).

Les super-condensateur sont des condensateurs de très forte capacité. Celle-ci peut dépasser le millier de Farads ! Ces composants sont principalement utilisés comme réserve d'énergie dans les systèmes d'alimentation de secours, y compris dans certains onduleurs UPS du commerce.

1. Batterie vs super-condensateur

Quelles sont les principales différences entre une batterie et un super-condensateur ?

1.1. Tension

La tension de service d'une batterie dépend de sa technologie : 

  • plomb : 2V par élément
  • NI-MH : 1.2V par élément
  • LITHIUM-ION ou LIPO : 3.7V par élément

Il existe une grande diversité de super-condensateurs et leur tension de service peut varier de 2.7V à plus de 48V. Les super-condensateurs ayant une tension de service élevée sont en fait des assemblages de super-condensateur 2.7V en série.

1.2. Recharge

Le super-condensateur se charge comme un condensateur, c'est à dire instantanément, ou presque, et ceci sans chargeur, à l'aide d'une simple alimentation. La seule limitation est la capacité de l'alimentation à fournir l'ampérage nécessaire, qui peut dépasser plusieurs ampères ou dizaines d'ampères.

Comparativement, la recharge d'une batterie prend beaucoup plus de temps, au minimum 30 minutes pour celles qui sont capables de supporter un courant de charge important.

1.3. Décharge

La courbe de décharge d'un super-condensateur a la forme classique de celle d'un condensateur :

La décharge d'une batterie LITHIUM-ION est beaucoup plus plate :

2. Utilisation du super-condensateur

On pourrait penser que la décharge d'un super-condensateur est trop rapide pour que la solution puisse être exploitable pour alimenter un microcontrôleur. Mais il faut tenir compte de la capacité, qui est énorme.

Un microcontrôleur 5V par exemple peut continuer à fonctionner jusqu'à environ 3.8V. Si nous utilisons un super-condensateurs de 5.5V nous allons pouvoir alimenter une carte ARDUINO sans problème pendant un certain temps.

Pour rappel une NANO consomme environ 25mA et sa LED consomme 5mA. Cela correspond à une résistance de 200Ω sous 5V.

Dans un article précédent j'avais déterminé que la NANO allait fonctionner jusqu'à 85% de la tension d'alimentation. La tension va donc pouvoir chuter de 15%.

Considérons un condensateur de 5 Farads :

T = C * R * 0.15 = 5F * 200Ω * 0.15 = 150s = 2 minutes 30s

J'ai réalisé un petit montage d'essai avec une carte ARDUINO NANO chargée avec un programme blink.

En parallèle sur l'alimentation 5V j'ai placé deux super-condensateurs 10F / 2.7V en série. Deux résistances de 100KΩ en parallèle sur chaque condensateur permettent d'équilibrer la charge / décharge :

Comme deux condensateurs de 10F en série sont équivalents à un condensateur de 5F. Nous devrions donc obtenir le temps de fonctionnement prévu.

Lorsque je coupe l'alimentation 5V le montage continue à fonctionner durant pratiquement 3 minutes. La NANO que j'ai utilisé cesse donc de fonctionner un peu plus tard que prévu. Plusieurs raisons sont possibles :

  • elle a une plage de fonctionnement en tension plus large
  • elle consomme moins que prévu
  • les super-condensateurs ont une capacité réelle plus élevée

Le résultat est donc très satisfaisant.

Si l'on alimentait une carte ARDUINO PRO MINI modifiée, en utilisant la veille profonde, l'autonomie serait très largement supérieure.

2.1. Tension de service

Le montage précédent est il sérieusement envisageable ?

Je dirais que non. En effet, équilibrer la charge / décharge de deux super-condensateurs à l'aide de simples résistances peut paraître illusoire, et l'est probablement. Pour que la solution soit efficace il faudrait appairer les super-condensateurs pour que leurs capacités soient très voisines, ou alors utiliser des résistances de plus faible valeur, ce qui réduirait l'autonomie.

Par contre il existe des super-condensateurs ayant une tension de service de 5.5V, qui à mon avis seraient certainement plus adaptés.

On pourrait aussi envisager l'utilisation d'un convertisseur STEP-UP spécialisé du type MAX38889, qui à partir d'un seul super-condensateur de 2.7V sera capable de fournir une tension de 5V.

2.2. Temps de charge

Le montage précédent est branché sur une alimentation 5V capable de débiter 3A. En le mettant sous tension, avec des super-condensateurs préalablement vidés, le programme met environ 10 secondes à démarrer, ce qui est assez conséquent.

2.3. Alimentation par l'USB

L'alimentation d'un tel montage par le cordon USB est à proscrire. Le courant demandé à la mise sous tension est trop important.

S'il s'agit d'un port USB classique, limité à 500mA, il y a un risque pour le port USB du PC, si celui-ci n'est pas suffisamment bien protégé.

S'il s'agit d'un port USB C, limité à 3A ou 5A, la diode de protection de la NANO, située entre le 5V USB et le 5V du microcontrôleur, serait détruite.

3. Conclusion

Un super-condensateur Viking 5.5V 15F coûte environ 5€, ce qui me paraît très raisonnable pour bâtir une solution UPS simple et économique. Avec ce modèle on obtiendrait un temps de fonctionnement 3 fois supérieur, soit 9 minutes. On peut bien entendu en placer plusieurs en parallèle pour obtenir plus d'autonomie.

On peut également combiner cette solution avec une sauvegarde automatique des données sensibles en cas de coupure de courant trop longue.


Cordialement

Henri


Janvier 2025 : Actualité des Blogs du Mois

 


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Cordialement

Henri