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Tutoriel Piles - Part 3 : les piles

Dernier volet de nos tutoriels consacré aux piles, accus, accu Lithium Ion, Lithium Polymère, etc.

Cette partie 3 du tutoriel concerne les piles et accus - et quel modèle sera le mieux adapté à votre projet! nous allons nous attarder sur les deux types de piles - les piles rechargeables et le piles à usage unique - en essayant de couvrir tout les points importants concernant ces éléments électroniques plus complexes qu'il n'y parait!

Les caractéristiques

Les caractéristiques sont ces valeurs que l'on peut mesurer et qui nous apprennent des choses utiles sur ces piles que nous avons justement en main. Il y a différents façons de "mesurer" des piles. En voici quelque-unes que nous allons comparer
  • La taille
    Cela semble couler de source "La grandeur de la pile"? Les piles acide/plomb sont généralement plus grandes que des piles LR14 (taille C). Les piles boutons sont généralement plus petites qu'une pièce de 20 cents d'Euro cents. Il existe aussi des tailles standards comme AA et 9V qui seraient plus convenable suivant les situations.
  • Poids et densité de puissance
    qui sont des caractéristiques relatives aux performances. Les piles de plus grande qualité (et aussi plus chère) disposerons d'une densité d'énergie plus élevée. Si le poids est un point important de votre projet, vous voudrez avoir des piles aussi légères que possible et haute densité. Cette densité est souvent exprimée en Watts-heure par kilogramme.
  • Prix
    Le prix est souvent intimement lié à la densité de puissance (les piles à plus haute densité sont plus chères) et proportionnel à la capacité de puissance (vous payez plus pour une capacité plus élevé). Plus vous aurez besoin de puissance dans une pile petite et légère et plus cette pile sera chère.
  • Tension
    La tension délivrée par une pile (ou une cellule d'un pack de pile) est déterminé par sa composition chimique. Par exemple, une pile Alkaline fait 1.5V, toutes les piles acide/plomb font 2V et les pile Lithium font 3V. Une pile peut être constitué de plusieurs cellules, par exemple, vous trouverez rarement une pile acide/plomb de 2V (car ces piles sont composées de plusieurs cellules). Les cellules sont connectées ensembles pour créer une pile de 6V, 12V ou 24V. Un peu comme dans cela se fait dans de nombreux projets électroniques où plusieurs piles Alkalines sont utilisées pour générer la tension nécessaire au fonctionnement.
    N'oubliez pas que cette tension est une mesure 'nominale', une pile AA "1.5V" AA à une tension de 1.6V qui chute rapidement à 1.5 puis diminue lentement jusqu'à 1.0V, point où l'on considère la pile comme 'morte'.
  • Re-utilisation
    Certaines piles sont rechargeable. Il est habituellement possible de les recharger plusieurs centaines de fois.

La puissance: sa quantité et sa capacité de décharge

Ou la petite histoire de C.

Etant donné qu'il s'agit ici de points de mesure des piles souvent confus, nous allons en discuter plus en détail.
Si une pile est capable d’emmagasiner une grande quantité de puissance, cela ne signifie pas pour autant qu'elle à la capacité de vous délivrer toute cette énergie en un temps record. Il est donc important de de faire la différence entre la notion de quantité de puissance et la notion de capacité de puissance.

La quantité de puissance (Power capacity) représente la quantité d'énergie stockée dans une pile. Cette puissance est souvent exprimée en Watt-heure (le symbole Wh). Un Watt-heure est la tention (V) fourni par la pile multiplié par la quantité de courant (Ampères) que la pile peut fournir pendant un certain temps (generallement en heures).
Tension * Ampères * heures = Wh.
Les milliAmpère*Heure étant donné que la tension d'une pile est plutôt fixe (à cause de sa composition chimique interne: alkaline, lithium, acide/plomb, etc), la plupart des constructeurs mentionnent uniquement la mesure Ampères*heures, exprimé en Ah ou mAh (milliampère*heure, 1000mAh = 1Ah).
Pour obtenir les Wh, il faut multiplier les Ah par la tension nominale. Par exemple, disons que nous avons une pile ayant une tension nominale de 3V avec une capacité de 1000mAh (1Ampère-heure), cette pile à une capacité de de 3 Wh.
1 Ah signifie, en théorie, que nous pouvons soutirer un courant de 1 ampère pendant 1 heure OU 0.1A pendant 10 heures OU 0.01A (soit 10 mA) pendant 100 heures.

Capacité de puissance -> sa capacité de décharge
Cependant, la quantité de courant que nous pouvons vraiment obtenir d'une pile (la power capability ou l'aptitude de la pile à délivrer son courant ou encore sa capacité à délivrer sa puissance) est souvent limité. Par exemple, une pile bouton évaluée à 1 Ah n'est pas capable de délivrer un courant de 1 Amp pendant une heure, dans la réalité, une telle pile ne peut même pas réaliser l'exploit de fournir 0.1 ampère. C'est comme un humain qui à la capacité de parcourir 50 Km: courir 50 Km est fort différent que de marcher ces 50 Km! A l'identique, une pile bouton de 1 Ah n'a aucun problème à fournir un courant 1mA pendant 1000 heures mais sera incapable de fournir 100mA, elle rendra hors service bien avant 10 heures.


Dans l'image ci-dessous, une pile bouton est déchargée par l'intermédiaire d'une résistance de 3.9Kohm et fournit 230mAh (ce pour quoi elle est conçue) avant de chuter à une tension de 2V. Cependant, si l'on utiliser une résistance de décharge de 1 KOhm (le courant sera plus élevé) et la pile fournira seulement 125mAh
C -> Mesure la capacité de puissance
La façon de mesurer cette capacité de puissance (ou capacité de décharge) se fait en C. Un C est la capacité de puissance Ampère-heure divisé par 1 heure.
Donc le C d'une pile de 2Ah est 2A. Ce C c'est la mesure de la quantité de courant que la pile 'est disposée' à fournir (ou recevoir pour une pile/Accu rechargeable).
Une pile de 2000mAh avec un 0.3C signifie qu'il est possible de la décharger avec un courant de 2000mAh * 0.3C = 600mA (donc 0.6 Ampère).
Une valeur plus élevée de C indique qu'il est possible d'obtenir plus de courant de la pile sans l'épuiser prématurément.
Les piles plomb/acide disposent d'une valeur C très élevée (10C ou plus) raison pour laquelle elles sont utilisées pour démarrer les voitures (les "batteries" sont au plomb/acide).
Les piles boutons au Lithium ont une valeur C très très basse (0.01C) cela signifiant qu'elles peuvent fournir très peu de courant mais pendant très-très longtemps. C'est pour cela qu'elle sont très appréciée pour les systèmes en veilles comme les horloges PC, les montres, ....

Les types de piles

Maintenant que nous en savons assez sur les caractéristiques importantes des piles, je vous propose de passer en revue les types de pile les plus répandu.
Je vous assure que la lecture est loin d'être superflue.

Comment choisir la bonne pile pour mon projet?

Nous y sommes. Vous avez un projet que vous voulez alimenter à l'aide de pile. Comment allez vous faire votre sélection?


Les deux cas les plus simples sont aussi les plus extrêmes:
  • Votre projet est-il gourmand en énergie? Projecteurs, système audio imposant et projet motorisés consomment tous un ampère ou plus! Vous pouvez opter pour une pile carrée (de lampe de poche, utilisation unique) ou une pile/batterie plomb/acide (rechargeable). Si vous envisagez être plus exigeant avec votre alimentation (disons abuser de ses possibilités, usage intensif, fonctionnement constant) vous devriez opter pour une batterie navale ("marine deep cycle".
  • Votre projet est super-petit, du genre un carré de 3cm de coté? Vous devrez alors opter pour une pile bouton au Lithium (à usage unique) ou un petit accu Lithium-Polymère (LiPo) tels que ceux utilisés dans les petits avions radio-télécommandés.

Voici quelques autres cas d'utilisation populaire:
  • Vous voulez utiliser des tonnes de piles, dans des tonnes de projets? Optez pour les populaires piles Alkalines de taille standard>.
  • La source d'alimentation soit être remplacée par l'utilisateur? Optez pour des piles AA ou 9V, elles sont universelles!
  • Besoin d'une tension de ~5V? 3 piles Alkaline (4.5V) ou 4 piles NiMH (4.8V) fourniront une tension de très proche - faite une vérification dans votre montage pour voir s'il n'accepterait pas une tension légèrement inférieure.
  • Besoin de réaliser 'un pack rechargeable'? Utiliser un support pour piles que vous remplirez avec des piles NiMH que vous rechargerez avec à l'aide d'un chargeur de bonne facture.
  • Besoin de remplacer des Alkalines avec des piles rechargeables? Vérifiez d'abord si votre périphérique supportera une tension légèrement plus faible.
  • Besoin d'empiler des piles? Souvenez vous de mettre des piles en série uniquement si elles disposent de la même capacité de décharge C et la même quantité de puissance.
    Ne faite pas cela avec des accus LiPo ou LiIon sans consulter ce tutoriel.
    Pour en revenir à nos piles, si vous placez une pile de 9V en série avec une pile AA pour obtenir 10.5V, la pile 9V se déchargera en 1/10 du temps de la pile AA et vous obtiendrez rapidement une tension de 1.5V.
  • Vous voulez préserver vos piles rechargeables pendant longtemps? Alors utilisez un chargeur de haute-qualité qui utilise un senseur pour maintenir une charge optimale et surtout arrêter la charge lorsque la pile est chargée. Un chargeur bon marché va littéralement flinguer vos piles.
Tutoriel
Voyez notre tutoriel sur les piles
Mais aussi nos précédents tutoriels sur le sujet
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