Remplacer une pile AA par une 18650

[bigdream2]

Bonjour le forum !

J'ai décidé de remplacer la pile AA 1.5V d'une grosse horloge dont le remplacement des piles n'est pas pratique (horloge lourde), par une 18650 3.7V .
J'ai fait un petit montage très simple avec un Step Down DC/DC qui rabaisse la tension à 1.5V et ça fonctionne plutôt bien pour le moment.

J'ai deux petite questions ducoup :

-Dois-je ajouter un module de sécurité (BMS) pour palier au risque de décharge profonde de la Li-on sachant que de ce que j'ai pu lire ces modules sont utilisé lors du branchement de plusieurs accus 18650 en série ?

-Niveau autonomie comment calculer théoriquement le gain de longévité de mon montage comparé à l'utilisation d'une pile AA 1.5V ? Concernant cette question je ne sais pas si il suffit de prendre la capacité en mAh de chaque source (à savoir 2000mAh pour la pile et 3500mAh pour l'accu) et de les comparer directement ou faut il prendre en compte le fait que la tension soit rabaissé à 1.5V pour l'une d'entre elle (consommation du step down) ?

Merci de m'avoir lu !
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[jiherve]

bonjour
oui il faudra surveiller la tension, un BMS cela existe aussi pour une seule cellule.
Pour la durée il faut tenir compte du buck et donc de son rendement qui ne doit pas être fameux car là la consommation de l'horloge doit être plus faible ou du même ordre de grandeur que celle intrinsèque du buck.
JR

[Jeryko]

Bonjour,

Le plus simple serait d'utiliser des piles R20
et même d'en mettre 2 ou + en parallèle si nécessaire.

Avec des accus il faudra gérer la charge en plus mais si cela t'amuse, ....
ou mettre un charge de floating très très faible.

Ne connaissant pas tous les tenants et aboutissants du problème, difficile d'en dire plus.

[jiherve]

re
+1 réponse frappée au coin du bon sens!
JR

[A voir en vidéo sur Futura]

[bigdream2]

Merci pour vos réponses rapides !
Pour la recharge je sortirais la 18650 pour la mettre dans un chargeur approprié donc à ce niveau je ne serait pas embêté .
Je ne connais pas les R20 je voit des capacités de 4600mAh ce qui semble intéressant et sans avoir à utiliser un buck et un BMS en effet.

Concernant l'autonomie en fait je me demandais si à capacité égale la tension de la pile ou de l'accu joue sur la durée ou pas du tout ? Par exemple une pile 1.5V de 1000mAh durera elle aussi longtemps qu'un accu 3.7V de 1000mAh (qu'on rabaisse ou non la tension derrière cette dernière) ?

EDIT : Les spécification technique du Buck sont les suivantes :
Spécifications:
Modèle: LM2596
Tension d'entrée: 3.2V ~ 40V
La tension de sortie: 1.25V ~ 35V
Courant de sortie: 3A (Max)
Efficacité de conversion: 92% (le plus haut)
Ondulation de sortie: <30mV
Température de fonctionnement: -45 ℃ ~ + 85 ℃
Propriété du module: module buck non isolé
Taille: 43 * 21 * 14mm / 1.69 * 0.83 * 0.55in (L * W * H)

Introductions:
L'entrée positive IN +, entrée négative IN-!
La sortie positive OUT +, sortie négative OUT!
L'entrée et la sortie ne peuvent pas être inversées.
Entrée: 3V à 40V DC (la tension d'entrée doit être supérieure de 1,5 V à la sortie).
La tension de sortie est toujours inférieure à la tension d'entrée après la conversion.

Emballage Inclus:
5 x LM2596 DC à DC Abaisseur Module

L'accu de mémoire est une VTC6

[Jeryko]

Bonjour,

Par exemple une pile 1.5V de 1000mAh durera elle aussi longtemps qu'un accu 3.7V de 1000mAh

Oui dans un monde parfait, lorsqu'il n'y a aucune perte par ailleurs.

Mais dans ton cas, le convertisseur à lui seul, et même à vide, va consommer un peu.
Dans le meilleur des cas, en charge, il aura un rendement 90/95%
Le convertisseur va consommer autant (voire plus) que ton horloge ? 50% de perte.

Au lieu de changer de pile tous les ans tu rechargeras la batterie tous les mois.

[jiherve]

bonsoir
le LM2596 est spécifié pour un Vin > 4.5V (rendement vers 60% !!) donc avec 3.7 cela tombe en marche, par ailleurs son courant de fonctionnement est entre 4mA et 20ma soit un ou deux ordres de grandeur supérieur à la circuiterie de la pendule.
La R20 ou R14 s'impose d'elle même.
JR

[trebor]

bonsoir
le LM2596 est spécifié pour un Vin > 4.5V (rendement vers 60% !!) donc avec 3.7 cela tombe en marche, par ailleurs son courant de fonctionnement est entre 4mA et 20ma soit un ou deux ordres de grandeur supérieur à la circuiterie de la pendule.
La R20 ou R14 s'impose d'elle même.
JR

Bonjour à tous,
Il semble impossible de ne pas perdre d'énergie lorsqu'on souhaites diminuer une tension continue.
Une idée, mais peut être mauvaise, donc merci pour vos avis.
Une charge par impulsions brèves d'un gros condensateur chimique d'on la tension est mesurée avec un AOP qui bloque les impulsions de charge du condensateur afin de ne pas dépasser la tension souhaitée de sortie.
Évidement la consommation ne sera pas nul, mais peut être faible.

[jiherve]

bonjour
c'est presque le principe d'un buck mais avec une faible tension d'entrée il faut optimiser le transfert d’énergie donc minimiser les pertes de commutation, cela existe ex:
https://www.google.com/url?sa=t&rct=...8&opi=89978449
JR

[bigdream2]

Alors petit retour d'expérience deux semaines après la mise en place de la 18650 et de son buck : L'horloge ne tourne plus ! La tension de l'accu est descendu à 3.16V et fatalement 0V en sortie du LM2596 puisque il faut minimum 3.2V en entrée .

@jeriko tu as tapé dans le mile niveau estimation puisque jusqu'à présent je changeais la pile tout les 6 mois
Ce que je ne comprend pas c'est que niveau capacité je suis à 3500mAh contre 2000mAh avec la pile AA donc +75%, et si je prend tes estimations de pertes (50% au total si j'ai bien compris) cela devrait me laisser la moitié de 3500 à savoir 1750mAh soit 5 mois et une semaine si je fais un produit en croix . Comment en es-tu arrivé à la conclusion (qui se vérifie parfaitement) que l'autonomie serait divisée par 12 ?

@jihervé comment sais-tu que le Vin optimal pour le LM2596 est 4.5V ? Sur la fiche technique je ne trouve qu'une plage allant de 3.2V à 40V

En tout cas au vu des résultats je vais suivre vos précieux conseils et m'orienter vers des R20 en parallèles, encore un grand merci à tous pour le partage de vos connaissances

[bigdream2]

EDIT :Et sinon une batterie rechargeable type "power bank" ne serait t'elle pas une bonne solution ?

[Kondelec]

Bonjour

La powerbank serait encore pire. A mon avis le plus judicieux serait d'ajouter une zener pour provoquer une chute de tension adaptée (environ 2.4V).
Même si 60% de l’énergie sera dissipée dans le vide le rendement sera meilleur qu'avec un convertisseur DC.

[jiherve]

Bonsoir,
Dans la data shhet il n'y a aucune sepecification en dessous de 4,5V:
https://www.google.com/url?sa=t&rct=...W&opi=89978449
paragraphe 7.3
JR

[gextor]

Ce que je ne comprend pas c'est que niveau capacité je suis à 3500mAh contre 2000mAh avec la pile AA donc +75%, et si je prend tes estimations de pertes (50% au total si j'ai bien compris) cela devrait me laisser la moitié de 3500 à savoir 1750mAh soit 5 mois et une semaine si je fais un produit en croix .

Les tensions ne sont pas les mêmes et l'on ne peut comparer directement les capacités. Il faut passer en énergie :

• NiMH ; 1,2 x 2000 = 2400 mWh
• Li-Ion : 3,7 x 3500 = 12950 mWh, soit 5 fois plus.

Il n'est pas normal d'obtenir une autonomie si réduite. C'est soit un pb de module buck, soit un accu qui n'a pas la capacité indiquée. Quel est la marque et le modèle ?

[jiherve]

bonjour
comme déjà écrit son buck n'est pas spécifié en dessous de 4.5V et la le rendement est d'environ 50% avec pente décroissante très raide, lire les datasheet qui ne sont pas là uniquement pour faire joli.
JR

[gextor]

L'ambiguïté vient du fait que la plupart des vendeurs présentent le module LM2596 pour une tension d'entrée de 3,2 à 35 V. Il semble fonctionner jusqu'à 3,2 V mais à priori, avec un rendement très très mauvais, pour ne pas dire autre chose. Ca doit bien chauffer avec un rendement inférieur à 20% d'après l'autonomie annoncée ! J'y crois moyen, mais admettons.

Un datasheet, même joli, ne couvre pas toujours tous les domaines d'application d'un composant.

En Li-Ion, Il reste la solution de mettre 2 accus en série mais dans ce cas, il est important de surveiller la tension pour ne pas atteindre le seuil de décharge profonde.

Un autre module buck plus efficient peut aussi être une piste. Je connais le TPS63020 mais sa tension de sortie minimale est de 2,5 V.

Mettre des piles R20 en parallèle, pourquoi pas ? Mais les jetables, c'est pas mon truc.

[jiherve]

re
si l'on sort des spécifications de la datasheet alors c'est à l'utilisateur d'apporter la preuve que cela ne tombe pas en marche et ce sur toute la gamme d'emploi du montage et sur plusieurs exemplaires!
En aéro c'est une pratique proscrite.
JR

[gextor]

100% d'accord avec toi JR.

Là, on est dans le domaine du bricolage avec des modules chinois à pas cher. Il faut espérer que le fabricant de la carte ait vérifié ses propres specs.

Avant de les remettre en cause et d'incriminer le module, j'ai tendance à me méfier des accus de récup ou de premier prix avec des capacités annoncées très exagérées, et également de la façon de les charger.

Je possède un de ces modules. L'envie de comparer l'énergie restituée à 1,5 V avec la nominale me titille tellement ça me parait gros. Mais je peux me tromper. Un courant de décharge de 100 mA pour ne pas faire trop long, mais au-dessus de ce que prend l'horloge, pourrait donner une idée.

[jiherve]

re
d’après l'un de ses messages l'accu est un VTC6 Sony (3000mAh) donc une bonne marque.
Mais la datasheet dit que le buck consomme en typique 5mA en fonctionnement et donc 3000mAh/5 = 25 jours max!
retour à la solution R20!
JR

[gextor]

Ok, ok !

Oui, solution R20

[jiherve]

re
en ayant un peu farfouillé j'ai trouvé un composant qui ferait le job:

rendement >70% @ 100µA de charge, 30% à 10µA.
coupure en cas de décharge trop prononcée
mais boitier DFN10
JR

[bigdream2]

Alors la VTC 6 de Sony est une bonne accu cependant elle à déjà pas mal vécu dans une cigarette électronique, elle était chargé avec un chargeur de marque Efest adapté mais je pense que les années ont eu raison de son autonomie, de plus cela faisait un moment que je la stockait avec une charge pleine ce qui n'est pas forcement bon de ce que j'ai pu lire pour les Li-on.

Étant un néophyte en électricité je vais jouer la simplicité avec les LR20 (je viens d'en recevoir 12 aujourd'hui et ça pèse leur poids !), je me dit que 4 de ces beaux bébé en parallèles devrait donner une autonomie conséquente, cependant impossible de trouver la data sheet pour avoir les capacités (marque Amazon basic). Je vais imprimer un beau support en 3D avec des connecteur plaque et ressort pour piles. Dommage pour le coté jetable en effet je préfère le rechargeable d'habitude...

@jiherve la lecture du shéma est trop intimidante pour mes connaissances mais merci d'avoir cherché pour moi une solution adapté

@gextor j'avais pensé à la solution Li-on en série pour augmenter la tension, et utiliser un module BMS 2S pour ne pas descendre en dessous de 2.5V... Mais au vu des capacité des LR20 je vais choisir la solution simple

[bobflux]

C'est que déjà un vrai LM2596 a une consommation à vide de 5-10mA soit largement plus que l'horloge, mais tu as probablement un des nombreux modules "LM2596" contrefaits qui traînent sur internet...

Perso je mettrais plein de LR6 en parallèle, c'est plus plat et moins cher que des LR20. Si elles sont neuves elles seront à la même tension, on peut donc les câbler en parallèle sans problème. En cas de paranoïa, mettre des résistances.