presenta:
Caricabatterie automatico
...si spegne da solo a carica ultimata
a cura di IZ1TQI Aldo
Anche se in commercio esistono caricabatterie a basso costo e funzionali, il marchingegno, che vi presento, ancorchè obsoleto, è molto utile per tutti coloro che usano pile a stilo o a saponetta ricaricabili e, pertanto, ne hanno sempre un certo numero da ricaricare.
La tensione e la corrente sono regolabili fino alla tensione di 15 V e alla corrente di 1 A e, volendo, anche oltre, vi dirò come.
Lo schema è dovuto all'estro dell'Ingener Mulassano Marcello di Oderzo (TV) e risale al Luglio 1995. Lo realizzai all'epoca e me ne sono sempre trovato bene, ed ora ne ho costruito un altro per intervenute nuove esigenze.
Il funzionamento è semplice: l'LM741 lavora come comparatore di tensione e preleva, sul piedino non invertente 3, la tensione stabilizzata di riferimento dal diodo zener DZ1, regolata dal potenziometro R2.
Sul partitore R8, R9 è presente un'altra tensione che varia in funzione della carica raggiunta dalle batterie inserite e viene applicta al pedino invertende 2 dell'LM741.
Finche la tensione sul piedino 2 non supera quella sul piedino 3 dell'integrato, la realtiva uscita è a livello alto, pertanto polarizza TR1 che, a sua volta, mantine in conduzione TR2, che carica la batteria; il diodo led resta acceso per la corrente che scorre in TR1. Man mano che la tensione sulle batterie sale a seguito della carica, sale anche quella presente sul partitore R8, R9, quando la stessa supera di poci millesimi di Volt quella di riferimento determinata preventivamente con il potenziometro R2, l'integrato commuta la sua uscita a livello basso interrompendo la conduzione di TR1 e quindi di TR2; il diodo led si spegne e la batteria, grazie a DS1, resta carica e isolata dal resto del circuito. Può succedere che batterie molto usate, che hanno delle piccole perdite, non consentano "all'arnese" di raggiungere la tensione di spegnimento, per cui esso arnese continua a fornire corrente, in verità irrisoria.
Come avrete intuito si tratta di tarare il potenziometro R2 a secondo del pacco di batterie da ricaricare, segnado su di un indice i valori relativi. La tensione minima di ricarica con l'alimentazione di 17 volt c.c., (cursore del potenziometro tutto verso R3) e di 2,6 V circa, mentre quella massima (con il cursore tutto verso R1) e di 15,5 V circa. Nulla vieta di alimentare con un trasformatore da 9 Volt alternati, che raddrizzati e livellati diverranno 12,7 Volti circa, o con trasformatore da 12 V alternati, che raddrizzati e livellati diverranno 16,9 V c.c,,naturalmente quanto detto, in apertura., cambierà proporzionalmente.
Ogni elemento ricaricabile conta 1,2 V nominali e va ricaricato con una tensione superiore di 0,2 - 0,3 V, ossia 1,4 - 1,5 V, quindi pacchi da quattrro elementi, per un totale di 4,8 V, vanno ricaricati con 4 x 1,5 V, ossia 6 V; pacchi da otto elementi con 12 V; e pacchi da 10 elementi con 15 V, pertanto possono essere ricaricate contemporaneamente fino a un massimo di dieci batterie ed un minimo di due. .
La tensione e la corrente sono regolabili fino alla tensione di 15 V e alla corrente di 1 A e, volendo, anche oltre, vi dirò come.
Lo schema è dovuto all'estro dell'Ingener Mulassano Marcello di Oderzo (TV) e risale al Luglio 1995. Lo realizzai all'epoca e me ne sono sempre trovato bene, ed ora ne ho costruito un altro per intervenute nuove esigenze.
Il funzionamento è semplice: l'LM741 lavora come comparatore di tensione e preleva, sul piedino non invertente 3, la tensione stabilizzata di riferimento dal diodo zener DZ1, regolata dal potenziometro R2.
Sul partitore R8, R9 è presente un'altra tensione che varia in funzione della carica raggiunta dalle batterie inserite e viene applicta al pedino invertende 2 dell'LM741.
Finche la tensione sul piedino 2 non supera quella sul piedino 3 dell'integrato, la realtiva uscita è a livello alto, pertanto polarizza TR1 che, a sua volta, mantine in conduzione TR2, che carica la batteria; il diodo led resta acceso per la corrente che scorre in TR1. Man mano che la tensione sulle batterie sale a seguito della carica, sale anche quella presente sul partitore R8, R9, quando la stessa supera di poci millesimi di Volt quella di riferimento determinata preventivamente con il potenziometro R2, l'integrato commuta la sua uscita a livello basso interrompendo la conduzione di TR1 e quindi di TR2; il diodo led si spegne e la batteria, grazie a DS1, resta carica e isolata dal resto del circuito. Può succedere che batterie molto usate, che hanno delle piccole perdite, non consentano "all'arnese" di raggiungere la tensione di spegnimento, per cui esso arnese continua a fornire corrente, in verità irrisoria.
Come avrete intuito si tratta di tarare il potenziometro R2 a secondo del pacco di batterie da ricaricare, segnado su di un indice i valori relativi. La tensione minima di ricarica con l'alimentazione di 17 volt c.c., (cursore del potenziometro tutto verso R3) e di 2,6 V circa, mentre quella massima (con il cursore tutto verso R1) e di 15,5 V circa. Nulla vieta di alimentare con un trasformatore da 9 Volt alternati, che raddrizzati e livellati diverranno 12,7 Volti circa, o con trasformatore da 12 V alternati, che raddrizzati e livellati diverranno 16,9 V c.c,,naturalmente quanto detto, in apertura., cambierà proporzionalmente.
Ogni elemento ricaricabile conta 1,2 V nominali e va ricaricato con una tensione superiore di 0,2 - 0,3 V, ossia 1,4 - 1,5 V, quindi pacchi da quattrro elementi, per un totale di 4,8 V, vanno ricaricati con 4 x 1,5 V, ossia 6 V; pacchi da otto elementi con 12 V; e pacchi da 10 elementi con 15 V, pertanto possono essere ricaricate contemporaneamente fino a un massimo di dieci batterie ed un minimo di due. .
Taratura
E' estremamente facile: collegate sull'uscita dell'alimentatore, al posto delle batterie, un condensatore elettrolitico di alta capacità 2200 - 10000 uF e ponetegli in parallelo una resitenza da 5,6 K- 10 KOhm poi, dopo aver ruotato il cursore di R2 tutto verso R3, date tensione all'apparecchio: si accenderà per un istante il Led.
Applicate il tester, portata Volt continui, sul condensatore elettrolitico, vedrete la tensione ferma sui 2,6 V circa; se vi serve che la tensione giunga a 6 V, ruotare lentamente il potenziometro R2 verso R1 e vedrete salire la tensione, quando sarete giunti a leggere 6 V, potrete segnare il punto relativo, di cui vi servirete, poi, alla "bisogna". Se per qualsiasi motivo supererete quella tensione, ruotate lentamente in senso contrario verso R3; il condensatore elettrolitico tenderà a perdere l'eccesso di tensione per opera della scarica attraverso la resistenza posta in parallelo all'elettrolitico stesso, allora ruotando nuovamente verso R1 cercherete di essere più precisi. Lo stesso discorso vale per tutte le altre tensioni che vorrete impostare.
Naturalmente nulla osta la realizzazione per una sola tensione di ricarica, nel qual caso sostituite il potenziometro R2 con un trimmer regolabile, da tarare e non toccare più, mentre regolare la corrente di carica mi sembra indispensabile.
La corrente di carica
Potrete regolare la corrente costante di carica con la seguente formuletta
I = 0,4 : R7
Pertanto R7 assumerà il valore di 0,5 Ohm per una corrente di 800 mA; 1 Ohm per una corrente di 400 mA; 2 Ohm per una corrente di 200 mA; 4 Ohm per una corrente di 100 mA e così via.
la potenza della R7 può essere calcolata:
W = I x I x R7
nel caso di 400 mA, R7 sarà da 1 Ohm e 1W.
Chiaramentre per mezzo di un commutatore potrete avere la possibilità di selezionare varie correnti come mostra lo schema 2 della Figura 1.
Quando dovrete ricaricare, posizionate il potenziometro sulla tensione che serve e il commutatore della corrente sulla posizione più idonea, il marchingegno si spegnerà da solo a carica ultimata, o fornirà, al massimo, una corrente irrisoria di mantenimento, che non puo danneggiare la batteria.
Poichè giungendo presso la tensione di riferimento impostata con R2 la carica rallenta, con diminuzione progressiva di corrente, e lo spegnimento avviene quindi lentamente, consiglio la modifica mostrata in Figura 2, con l'aggiunta delle resistenze Ra e Rb, che fanno funzione l'integrato a trigger di Smith. Tale modifica rende più decido il passaggio fra la fase di carica e lo spegnimento.
Il diodo Led
Può accadere, con alcuni tipi di diodi led vecchio tipo, che il loro spegnimento avvenga prima che la carica sia ultimata, pertanto consiglio di usare quelli trasparenti ad alto rendimento, naturalmente del colore che preferite.
Essi si manterranno accesi, anche se con luminosità molto ridotta, fino al momento del disinserimento per fine carica.
Un cenno sul mistero delle capacità espresse in mA/h
La capacità delle batterie ricaricabili è espressa in mA/ora, cioè i mA massimi fruibili per un'ora, traducendo in relazione matematica:
Capacità = mA : ore
ossia una batteria da 2500 mA/ora puo fornire (2500 : 1) 2500 mA per un'ora, oppure (2500 : 2) 1250 mA per due ore, o ancora (2500 : 3) 833,3 mA per tre ore, etc..
In maniera più completa nel caso di scarica:
Capacità in mA/h = mA prelevati * tempo di scarica in ore
pertanto t di scarica = Capacità in mA/h : mA prelevati
quindi se si prelevano 250 mA continuativamente da una batteria da 2500 mA/h, potremo usare la batteria per
t di scarica = (2500 : 250), t = 10 ore
Nel caso della ricarica:
capacità in mA/h = mA forniti * tempo necessario in ore per la ricarica
Pertanto qualora vogliate conoscere il tempo necessario per effettuare una ricarica, oppure la corrente da fornire per ottenere la ricarica in un tempo prestabilito:
tempo in ore di carica = Capacità della batteria in mA/h : mA forniti
e di conseguenza
mA da fornire = capacità della batteria in mA/h : tempo in ore di ricarica
Per esempio se desidero saper il tempo di ricarica di una batteria da 2500 mA/h, fornendo una corrente di ricarica di 250 mA oppure di 325 mA: tempo di carica = (2500 : 250), t = 10 ore; oppure tempo di ricarica = (2500 : 325), t = 7, 69 ore ossia 7h, 41m circa.
Oppure avete fretta e desiderate ricaricare, in due sole ore, 10 elementi da 2500 mA/h ciascuno; la tensione da fornire sarà 15 V e la corrente mA = 2500 : 2 ore, mA = 1250.
Per due motivi è buona norma, per quasi tutte le batterie, fornire una corrente di carica che sia 1/10 della sua capacità: in primo luogo si allunga la vita della batteria e la si fa scaldare poco, in secondo luogo la carica avviene in maniera più completa.
Un esempio per comprendere meglio: se riempite una bottiglia con un getto d'acqua uniforme e lento riempirete la bottiglia fino all'orlo, se invece userete un getto rapido e tumultuoso, l'acqua traboccherà prima d'averla riempita completamente e, dopo aver chiuso il getto, vi accorgerete che non è piena.
Tornando alla corrente che fluisce in TR2: tenete conto che per correnti oltre i 400 mA sarà necessario un dissipatore.
Naturalmente, con piccoli dissipatori, non esagerate e non oltrepassate la corrente di 800 mA.
L'LM741 è sostituibile da qualsiasi operazionale compresi quelli a Fet come il TL 081 e simili.
Altrettanto sostituibile Tr1 con altri NPN al silicio tipo BC107-108 etc; nenache il Darlington dovrebbe presentare difficoltà di sostituzione basta che sia PNP (tutta roba che troverete nel cassetto della paccottiglia se avete lavorato, in passato, con componenti discreti, ma che esiste ancora in commercio). I valori di resistenza e condensatori saranno pressocchè gli stessi, salvo forse R6: aumentatela, se noterete una eccessiva luminosità del diodo Led; viceversa diminuitela, insomma sulla base del Darlingiton dovrebbe esserci una tensione di circa 1,4 V rispetto all'alimentazione positiva.
Per porre in serie le batterie da ricaricare esistono in commercio i pertabatterie a 2,3,4 e più posti, oppure ponete più portabatterie in serie: due da 4 posti (otto batterie), uno da 2 posti e due da 4 posti (10 batterie).
Qui finisce il palo e la narrazione, sperando di essere stato utile ed esauriente, nel caso così non fosse perdonatemi, perchè non l'ho fatto volutamente.