Bon, forcément, s'il ne faut pas
acheter de piles alcalines parce qu'elles ne correspondent pas du
tout à l'utilisation que l'on en fait (un rêve de produit
commercial inutile), reste à tenter, quand même, de trouver une
solution. Parce qu'en vrai, l'appareil la, devant nous, il faut bien
le faire fonctionner!
Et mise à part la pile au lithium, quelle solution adopter?
PART 1 :
Commençons donc par l'inavouable :
la recharge des piles alcalines !
Mise en garde : la recharge des
piles alcalines est très fortement déconseillée par les fabricants
de piles, et ce à juste titre. Vous voilà avertis. Je ne pourrai en
aucun cas être tenu pour responsable d'une quelconque dégradation
d'un quelconque matériel suite à ce type de manipulation.
Il existe en effet sur certains marchés
'parallèles' (genre eBay), des appareils susceptibles de 'recharger'
les piles alcalines.
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| Exemple glané sur le Web. Avec des piles du genre Duracell : joie et bonheur en perspective! |
Il n'est pas inutile de re-préciser
que les piles ne se rechargent pas, elles ne sont pas faites pour
cela !
Mais alors... Et bien, il faut bien
prendre en considération la chose suivante : tant qu'une pile
se trouve dans sa zone de décharge naturelle, c'est à dire entre
1,3V et 1,1V, l'électrolyte la constituant possède encore/toujours
ses propriétés de décharge, et ses caractéristiques chimiques.
Lorsque la pile a dépassé, à la
baisse, le seuil de 1,1V, l'électrolyte est physiquement détériorée
et n'est plus à même d'assurer son processus de décharge. Il est
donc inutile de considérer ces éléments pour 'tenter' de les
recharger.
Reste alors les piles moyennement
déchargées, fournissant encore une tension d'environ 1,2V.
L'électrolyte les composant présente encore les caractéristiques
chimiques leur permettant une décharge.
Recharger ? En fait, il s'agit
plus de 'redonner' un coup de 'boost' à la pile, plutôt que
d'entrer dans un vrai processus de recharge. Pour se faire, les
'chargeurs' de ce type se contentent de soumettre les éléments
moyennement déchargés, à une tension légèrement supérieur aux
1,5V nominaux, sous une intensité très faible. En général, le
'chargeur' se contente de vérifier périodiquement que l'élément à
retrouvé une tension de service supérieur à 1,3 ou 1,4V au bout
d'un certain temps.
Attention, certaines piles ne
supportent absolument pas ce traitement et explosent en cours de
recharge. Bien évidemment, le terme exploser est à prendre au sens
technique et non pas catastrophique. C'est à dire que sur certaines
piles, la pression interne engendrée par la réaction chimique due à
la 'recharge', associée à un boîtier relativement peu étanche,
conduit soit à une fuite silencieuse d'électrolyte, soit un un
petit bruit d’explosion avec projection possible de substance
chimique sur quelques centimètres.
Malgré les précautions à prendre et
les risques liés à ce genre de manipulation, le jeu en vaut-il
vraiment la peine ? Clairement non. En voici la raison :
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| En noir, la moyenne des décharges de piles neuves. |
Il est simple de constater sur ce graphique que les deux piles fortement déchargées s'effondrent très rapidement. Il est évidemment possible de considérer que pendant un 'certain temps' ces deux piles ont été en mesure de fournir les 1,2V recherchés. Quelques minutes pour la pile déchargée à l'origine à 0,2V et une trentaine de minutes pour celle qui était déchargée à 0,7V.
Le fait intéressant concerne la troisième pile, celle déchargée à 1,2V. La 'recharger' permet effectivement d'obtenir un potentiel de débit à 1,2V et plus, de pratiquement 1 heure. A comparer aux presque 9 heures que sont, en moyenne, capables de tenir des piles neuves sur une résistance de 10 Ohms. Autre fait remarquable, la courbe de décharge de cette pile correspond à la courbe de décharge d'une pile neuve, mais avec beaucoup moins de capacité.
Autre considération : si l'on prend comme valeur limite une tension de 1,1V alors la pile 'rechargée' est capable de tenir pratiquement 50% du temps par rapport à une pile neuve. Deux conditions doivent cependant être respectées, que l'appareil censé être alimenté par cet élément soit capable de fonctionner encore correctement à 1,1V, et que l'électrolyte de la pile soit encore en mesure d'accepter la 'recharge'. Or 1,1V représente justement la tension à partir de laquelle les piles ne sont plus en mesure d'être 'régénérées' du fait, justement, d'une électrolyte irrémédiablement détériorée. Prendre aussi en considération qu'une pile 'rechargée' une fois, n'acceptera sans doute pas de l'être une deuxième fois et que si la deuxième recharge se passe à priori bien, l'énergie disponible sera encore bien moins importante que suite à la première 'recharge'!
A moins d'un gout du jeu extrêmement prononcé et/ou de beaucoup de temps à perdre, il peut être judicieux de se tourner vers des éléments rechargeables : les batteries.
PART 2 :
Cela peut effectivement paraitre incongru de vouloir alimenter des appareils prévus pour un certain nombre de fois 1,5V, par des batteries ne proposant une tension QUE DE 1,2V. Et pourtant, après avoir effectué quelques tests de décharge....
A priori, les batteries disponibles dans le commerce sont de type NiMh et présentent une tension de service de 1,2V. Il ne devrait donc pas être réellement possible d'alimenter correctement des appareils réclamant une tension de 1,2V au minimum, sauf que :
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| Décharge d'accumulateur NiMh de marque Clartech. |
Les courbes Clartech 1 et 2 représentent la décharge de deux accus de marque Clartech au sortir du blister, toujours dans une résistance de 10 Ohms. La courbe 'Clartech 1 recharge' représente la courbe de décharge de l'élément n°1 mais après avoir subi au préalable une première décharge PUIS une recharge avec le chargeur fourni dans le blister :
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Disponible dans les magasins de notre chantre national du bas prix!
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Que constate-ton? Et bien que ces accus proposent une courbe de décharge pratiquement rectiligne de 1,3V à 1,2V. Que, de plus, la tension de 1,2V est atteinte en moyenne près de 40% de temps plus tard qu'avec les piles alcalines!
A n'en pas douter, cette solution semble tout à fait intéressante. Elle l'est d'autant plus que ce type d'offre coute pratiquement le même prix qu'un blister de quatre piles au lithium! Même si ces accumulateurs ne fournissent pas une durée aussi importante à 1,2V que les piles lithium, ils se rechargent un certain nombre de fois. Ils sont même totalement prévus pour ça!
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| Un accumulateur NiMh comparé à une pile Lithium. |
La pile Lithium conserve cependant ses avantages en terme de tension puisqu'elle fourni son énergie sous 1,4V en moyennes alors que l'accumulateur NiMh le fera sous une tension moyenne inférieur à 1,3V.
PART 3 :
Critère de choix de la source d'énergie :
En fait, tout dépend de ce que réclame en tension minimal l'appareil fonctionnant à pile. La encore, cette indication n'est pratiquement jamais fournie (je ne peux pas dire jamais puisqu'il me faudrait avoir vérifié tous les appareils disponibles à la vente. Mais le fait est que je n'ai jamais vu cette indication). Seuls sont indiqués les types d'éléments à insérer dans l'appareil. Le plus souvent des éléments de type AA ou AAA, et la tension de 1,5V.
Cela ne veut absolument rien dire, si ce n'est qu'il faut éviter d'y insérer des éléments ayant une tension supérieur à 1,5V. De tels éléments existent aujourd'hui qui fournissent des tensions de 3,7V. Le consommateur se trouve donc dans l'incapacité de déterminer quelle stratégie adopter pour alimenter à moindre frais l'appareil.
Encore une fois, cette information, qui serait fort utile, est totalement cachée au consommateur qui ne doit sa considération qu'au seul fait qu'il est générateur de point de PIB. Le rendre compétent, ce qui pourrait le rapprocher de l'état de Citoyen, est jugé trop risqué par les détenteurs du pouvoir et des moyens.
Pour connaitre la tension minimum acceptable par un appareil, et bien il faut d'abord l'acheter, puis par la suite tester la tension minimum à partir de laquelle il cesse de fonctionner. Opération très facile à réaliser puisqu'il suffit de tester la tension des piles dès que l'appareil s'éteint, avec un multimètre de 'bonne' qualité.
Éviter les appareils de mesure à quelques Euros car les indications doivent être relativement précises. En ce qui me concerne, j'ai opté pour un appareil d'assez bonne précision, le UNI-T 61E (publicité gratuite). Il y en a d'autres. J'ai pu vérifier sa précision avec mon Fluke 289...
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| Entre 40 et 50 € sur la Bay... |
Le choix du type d'élément fournisseur d'énergie s'avère ensuite beaucoup moins difficile.
- - Si la tension résiduelle de la pile est comprise entre 1V et 1,25V (idéalement 1,2V), vous pourrez opter pour les accumulateurs qui seront en mesure d'alimenter l'appareil durant un bon nombre d'heure.
- - Si la tension résiduelle est supérieur à 1,25V, l'accumulateur ne servira à rien puisque très rapidement il ne sera plus en mesure de fournir cette tension. Le mieux sera donc de s'orienter vers les piles au lithium. Elles ne sont hélas pas rechargeables mais le cout réel de leur utilisation par rapport à des piles alcalines standard est bien inférieur, comme je l'ai démontré dans ce billet.
- - Si la tension est inférieur à 1V, vous pouvez utiliser des piles au lithium, des accumulateurs NiMh et des piles alcalines. Sauf que la majorité des appareils fonctionnant à basse tension sont des appareils consommant très peu. Il est donc tout à fait contre productif d'utiliser des accumulateurs ou des piles au lithium. Les piles les moins chères possibles vous offriront le meilleur rapport prix/performance, voir de nouveau les conclusions de ce billet.
- - Considération spéciale pour les piles au lithium : Dans le cas d'appareils devant fonctionner très longtemps et consommant très peu, cas des appareils de sécurité comme les DAAF (détecteurs de fumée) devenus obligatoires aujourd'hui, il peut être utile si vous en possédez un certain parc, de les alimenter par des piles au lithium.
En effet, financer l'intervention d'une journée pour changer les piles d'une centaine de DAAF éparpillés sur un site important représente un certain cout. Le faire une fois tous les dix ans si les DAAF sont alimentés par des piles au lithium coutera bien moins que de devoir effectuer cette opération tous les trois ans. Dans ce cas, le surcout représenté par l'utilisation de piles au lithium sera largement compensé par l'économie d'intervention.
- Considération spéciale (bis) sur certains type d'appareils qui consomment une grande énergie sous une tension élevée : c'est très souvent le cas des jouets qui comportent des moteurs. Ces actionneurs demandent beaucoup d'énergie pour fonctionner correctement. Il n'y a donc que la solution des piles au lithium qui, à l'utilisation s'avèrent la moins couteuse. Cependant il est de constater que le consommateur hésite grandement à investir des dizaines d'Euros en piles pour alimenter des... jouets. Il se rabat donc sur les piles alcalines qui, bien que moins chères à l'achat, s'avèrent bien plus dispendieuses à l'utilisation que les piles au lithium. De plus, très rapidement le jouet en question perd de sa vélocité puisque la caractéristique principale des piles alcalines est de tomber très rapidement sous 1,2V.
Le résultat ne se fait pas attendre. Après une période d'achat frénétique de piles alcalines pour alimenter ledit jouet, arrive le temps des restrictions et, par voie de conséquence, l'abandon du jouet.
Question développement durable, ce type d'achat représente une totale catastrophe. L'objet en lui-même n'est ni plus ni moins que du déchet en matière plastique provenant de l'autre bout de la planète, avec tout ce que cela comporte en terme d'énergie dépensée en production et acheminement de ce que sera très rapidement un objet inerte qui polluera plus ou moins le pays de destination. Rajouté à cela un certain poids de matières chimique contenu dans les piles, plus ou moins recyclées, qui ajoutera à la pollution locale. A remarquer que la encore, ce type d'objet correspond exactement à la doctrine économique : faire acheter au consommateur l'objet le plus inutile possible au prix le plus élevé possible!
Pour le moins, acheter ce type de jouet équipé de batteries internes et de son propre système de recharge...
Et, d'un simple point de vue philosophique, est-il logique d'acheter du déchet neuf? Mais ceci est une autre question...
- - Pour conclure cette partie, l'exemple du lecteur DAT de marque Sony TCD-D8 dont j'ai déjà fait mention dans cette série d'article sur ce sujet des piles :
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| Très bon produit mais... exigeant en alimentation pile. |
Et bien le contrôle des piles alcalines standards des l'apparition du message 'Low battery' indique des tensions résiduelles comprises entre 1,284V et 1,288V : catastrophique!
L'exploitation de l’énergie d'une alcaline ne dépasse pas le quart de sa capacité, voire encore moins s'il s'agit d'une pile de bas de gamme. Autrement dit, toute l’étude présentée en déchargeant ces piles sur une résistance de 10 Ohms, soit une intensité comprise entre 0,11 et 0,13 Ampères peut présenter une conclusion encore plus défavorable pour les éléments de type alcalins sous une intensité de décharge plus importante.
J'ai obtenu 45mn de fonctionnement avec les piles de plus bas de gamme, et environ 2 heures avec une pile moyenne que ce soit de marque Energizer, Varta ou Duracell.
Une unique solution : les piles au lithium puisque, d'autre part, des batteries de 1,2V présentant une tension d’à peine 1,25V a pleine charge risquent de ne fournir que quelques minutes de fonctionnement!
PART 4 :
Ou se cache l'embrouille?
Pour les appareils alimentés par pile, ayant une consommation moyenne et capable de fonctionner sous des tensions comprises entre 1V et 1,2V, les accumulateurs NiMh représentent le meilleur compromis entre le cout d'achat et la durée d'alimentation. A remarquer que je n'ai pas testé l'efficacité du chargeur. Recharger une batterie représente aussi un cout.
La bonne affaire? Oui, sans doute, mais alors que devient notre point de PIB?
Et bien ce point de PIB, il faut aller le chercher autrement. Il faut donc que cette apparente 'bonne affaire', ne soit pas aussi bonne qu'on pourrait le penser. Il faut donc devoir remplacer le plus souvent possible l'accumulateur : évidence!
L'intérêt de l'accumulateur est qu'il peut se recharger un certain nombre de fois. Et c'est évidemment sur ce 'nombre de fois' qu'il n'y aura aucune communication. En moyenne, il est dit une trentaine de fois avant que les caractéristiques de l'accumulateur ne se dégradent franchement.
Mais, et c'est la tout l'art de l'enfumage, tous les accumulateurs voient leur caractéristiques se dégrader au fur et à mesure des cycles de décharge et de charge. Certains types sont plus sensibles à certains paramètres que d'autres type d'accumulateurs, qui eux, seront sensibles à d'autres paramètres.
Mais pour schématiser il y a deux type de paramètres. Ceux susceptibles de dégrader rapidement les caractéristiques des accumulateurs, et les autres. En commençant par les paramètre relativement peu cruciaux on peut citer la tension minimal à ne pas atteindre sous peine de ne plus être du tout en mesure de recharger l'accumulateur. Ce phénomène n'affecte pas vraiment les accumulateurs NiMh. en général, ce sont d'autres type de batteries qui sont sensibles à ce phénomène et qui réclament des appareils avec contrôle de décharge et souvent chargeur intégré, ou des chargeurs 'externes' spécifiques.
L'accumulateur NiMh peut se recharger 'en gros' comme un ancien accumulateur Cadmium-nickel : en gros!
Parce qu'en réalité, non, bien évidemment. La détection de fin de charge et sa gestion est plus pointue et plus cruciale que pour un élément au Cadmium-nickel. Mais, ne pas prendre en considération cet aspect amène à ne pas considérer l'intensité sous laquelle est chargée l'accumulateur, ni sa température de recharge. Alors, 'en gros', cela peut fonctionner, mais au prix d'une grande dégradation des caractéristiques de la batterie et donc de sa fin de vie très prématurée. Ouf, sans en avoir l'air, ce qui est affiché ne pourra pas être respecté. Mieux, ça sera de la faute du consommateur qui n'aura sans doute pas respecté les préconisations d'utilisation.
Pour me faire une idée, j'ai donc démonté le chargeur fourni dans le blister, histoire de juger de la qualité de l'objet :
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| Chargeur fraichement ouvert : côté compartiment des piles. |
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| L'envers du décor. |
J'ai tenté de comprendre 'rapidement' le fonctionnement de ce chargeur, ou plutôt de comprendre les fonctions importantes que ne propose pas ce chargeur. Parce que si l'on veut fortement dégrader l'état des accumulateurs, il faut nécessairement ne pas en respecter à la lettre les condition de charge.
Pour commencer, les éléments simples à identifier (chiffres rouges sur les images) :
1- diodes de redressement du signal 220V alternatif.
2- condensateur de filtrage de l'alimentation redressée par les diodes. Fournissent donc une tension continue.
3- port USB disponible pour alimentation d'un appareil USB.
Il y aura des choses à dire sur ces 'simples' éléments, mais leur présence n'influe pas sur la qualité de charge des accumulateurs.
Les autres éléments :
4- générateur d'alimentation basse tension régulée: VIPER12A. Ce composant fabriqué par ST est une alimentation à découpage intégrée dont la plage d'alimentation se situe entre 9 et 38V. C'est lui qui va fournir la tension de 5V nécessaire à l'appareil. A noter qu'il y a de grandes chances que ce soit le condensateur chimique noté C13 juste au dessus du cercle bleu n°2 qui génère la chute de tension nécessaire pour ramener les plus de 200V continus à moins de 38V acceptés par ce composant. Le datasheet de ce circuit intégré peut se trouver
ici.
5- Self/transformateur nécessaire au fonctionnement du circuit intégré VIPER12A (voir schéma d'application).
6- Circuit intégré HCF4060. Il s'agit d'un composant standard de la famille CMOS proposant en son sein, un oscillateur suivit d'un compteur binaire à 14 étages. Le datasheet de ce circuit peut-être trouvé par exemple
ici, toujours chez ST.
7- Double amplificateur opérationnel de type AS358/358A fabriqué par
BCD Semiconductor dont le descriptif est téléchargeable ici.
8- Double MOSFET 20V/5A 9926. Les spécifications du composant :
ici.
En espérant que tous les liens indiqués ne changent pas rapidement. De toute façon, les caractéristiques peuvent être trouvées facilement sur le Net.
Supposition sur le fonctionnement de la charge des accumulateurs :
Je n'ai pas créé de banc de test pour cet appareil bien qu'il eusse fallu, en toute rigueur. Il était hors de question de le tester sur un coin de table étant donné les tensions dangereuses présentes sur le circuit imprimé autour de la zone de gestion de l'alimentation. Cependant, la vue des circuits intégrés présents me permet d'en déduire un fonctionnement possible, mais surtout la façon dont cet appareil ne fonctionne pas!
Il semblerait que le double amplificateur opérationnel soit utilisé en détecteur de présence d'accumulateurs. En effet, le chargeur est en mesure de charger deux packs de 2 accus en série, et non pas 4 accus de façon indépendante. Le rôle possible des ces amplificateurs consisterait donc à autoriser le départ d'un cycle de charge dès l'insertion de deux accumulateurs, cycle qui consiste tout simplement à soumettre les accus à une certaine tension, sous une certaine intensité. Intensité qui ne sera pas modifiée en fin de charge.
Le circuit 4060 serait donc utilisé en compteur de temps. Son oscillateur interne génère une horloge de base qui sert à incrémenter la suite des compteurs qu'il comporte. Une des sorties de ce compteur doit servir à arrêter le comptage et indiquer la fin de la charge. Ou alors le circuit compte de façon permanente, et seules une ou des sorties sont utilisées pour valider la charge des accus. De ce que j'ai pu constater, il ne serait pas impossible que ce soit ce deuxième type de fonctionnement qui soit implémenté.
Enfin, les deux transistors Mosfet servent à appliquer la tension de charge aux deux blocs d'accus.
Toujours est-il que cet appareil ne comporte absolument pas de circuits développé spécifiquement pour la recharge des accumulateurs NiMH tel que le
DS2715 de chez Maximintegrated, qui décharge les batteries avant de lancer un cycle de pleine charge, qui termine la charge par la technique dT/dt tout ceci en surveillant la température des batteries, fonction elle aussi totalement absente de ce chargeur.
Ici, bien au contraire, il ne semble pas y avoir de décharge d'accus, pas plus que de contrôle de l'intensité de charge, pas plus que de gestion de la fin de charge, pas plus que d''un quelconque contrôle de la température, aucune sonde n'étant implémenté sur le circuit (en tout cas je n'ai pas été en mesure d'en trouver).
Et force est de constater qu'après avoir inséré deux accumulateurs et mis l'appareil en charge en début de soirée, le lendemain matin j'ai récupéré des accumulateurs certes chargés, mais aussi très chauds, ainsi que le chargeur lui-même.
Non, cet appareil ne me semble absolument pas avoir été prévu pour charger correctement des accumulateurs NiMh. Il est même possible de penser que son utilisation est en mesure de réduire de façon drastique les qualités de charge et décharge des accumulateurs et donc de les rendre inutilisables bien plus rapidement que prévu.
Ce qui correspond à l'objectif commercial : vendre l'objet le plus inutile possible au prix le plus élevé possible.
Faux me direz-vous puisque le blister ne coute pas très cher (environ une quinzaine d'Euros).
Et que faites-vous de la réduction par deux ou trois, voire plus de la capacité de charge des accumulateurs qui vous fait augmenter d'autant le besoin d'achats de remplacement, achats qui n'auraient pas du être effectués si les accumulateurs avaient été correctement traités!
Il est donc préférable de ne pas utiliser cet appareil pour la recharge des éléments NiMh!
Et encore, que peut-on penser de la durée de vie du chargeur lui-même? parce qu'inutile de vous préciser que les condensateurs présents dans la partie alimentation, de marque inconnue et à la qualité subjective, ne supporteront pas très longtemps le régime de haute tension auquel ils sont soumis. Rajoutons à cela qu'en fonctionnement, le chargeurs monte allègrement en température, réduisant de façon drastique la durée de vie de ces condensateurs.
Encore une fois cela n'est pas grave me direz-vous puisque ce chargeur ne sera utilisé que quelques heures, de temps en temps. En êtes-vous sur? Un artifice à été implémenté sur cet appareil pour vous 'forcer' à l'utiliser au-delà du raisonnable : la prise USB.
Fantastique non? Bien pratique cette prise USB pour recharger tel ou tel appareil portable. Voire y brancher une petite veilleuse à LED dans la chambre des enfants. Et bien non, cet appareil n'a pas les qualité de durabilité pour ce type d'application.
Bref, ce chargeur mérite tout simplement de ne pas être utilisé, et donc de ne pas être acheté, même si l'argument commercial vous fait penser à un 'cadeau' : cadeau empoisonné!!!
Un chargeur disponible sous plusieurs marques et qui semble avoir bonne presse, le
La Crosse Technologie RS700 ou
Technoline BC 700 :
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| Source http://mysku.ru/blog/others/11064.html |
Cet appareil semble proposer tout le nécessaire à une charge correcte d'élément NiMh. Il est contrôlé par un processeur et laisse présager un fonctionnement plus durable avec notamment une alimentation externe qu'il sera toujours possible de remplacer en cas de défaillance. D'autre part cet appareil permet de garder un œil sur l'ensemble du processus de charge, et ce pour les quatre éléments individuellement. Je compte m'équiper de ce type d'appareil que l'on peut trouver entre 30 et 40€.
Certes, 30 ou 40€ pour un chargeur et autant pour un multimètre, cela revient à pratiquent 80€ d'équipement. Relativisons, cela ne représente que 7 ou 8 blisters de piles alcalines de type Duracell (les plus couteuses), pour ensuite être en mesure d'économiser très largement grâce à la lecture de mes articles sur le sujet et à l'efficience de votre choix. Je vous rappelle que sur les 8 blisters de piles Duracell, l'équivalent de 4 seront partis, neufs, directement à la poubelle cf.
mon post précédent sur le sujet : L'achat du multimètre est déjà rentabilisé!
N'hésitez pas à me contacter si quelque chose ne vous semble pas correcte dans ma suite d'articles sur le sujet. Il serait important de corriger mes erreurs, s'il y en a, ou d'apporter des précisions sur des points précis devant être développés :
