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Introduzione
Nel processo di ricarica delle batterie occorre stabilire il metodo di terminazione della ricarica. Esistono diverse tecniche, ciascuna con vantaggi e svantaggi. Questo circuito si basa sulla ricarica a corrente costante con controllo della temperatura. Funziona con batterie NICD e NIMH.
Questo circuito funziona sul principio che la maggior parte delle
batterie manifesta un incremento della temperatura quando le celle giungono in
prossimità della carica completa.
Temperature
La temperatura ambiente e la temperatura delle batterie sono misurate da due NTC (Negative
Temperature Coefficient) identici. Sono dispositivi che diminuiscono la loro
resistenza all'aumentare della temperatura. Il sensore della temperatura
ambiente è posto in basso a destra del PCB, in una posizione tale da non
lasciarsi influenzare dall'eventuale calore prodotto dagli altri componenti. Il
sensore delle batterie è stato incollato al centro del porta batterie, in modo
da essere il più vicino possibile alle celle da ricaricare. Il circuito
provvede ala misura della differenza delle due temperature e su questa base
determina se è necessario o meno disattivare il generatore
di corrente costante.
Funzionamento
Per iniziare il ciclo di carica è sufficiente premere il pulsante di start. Il LED rosso si accende
e contestualmente si ha l'attivazione del generatore di corrente. Quando le batterie raggiungono lo stato di
piena carica, il differenziale di temperatura con l'ambiente, provoca
l'accensione del LED verde e viene disattivato il generatore di corrente.
Taratura
Tramite il trimmer è possibile fissare
qual'è la
differenza di temperatura tra le batterie e l'ambiente tale da interrompere la
ricarica. Una differenza troppo piccola provoca l'interruzione prematura della ricarica con la
conseguenza che non tutta la capacità di immagazzinare energia è sfruttata a
pieno. Per contro se si lascia aumentare troppo la temperatura delle batterie si
ottiene il loro surriscaldamento che, alla lunga, porta ad una riduzione della loro
vita intesa come numero massimo di cicli di
ricarica ottenibili. I limiti sulla massima corrente di carica e sulla massima
temperatura di funzionamento delle batterie dovrebbe essere indicata dal
costruttore.
Utilizzo
Inserite le batterie ricaricabili nel
porta batterie. Per iniziare la ricarica, le celle devono avere una temperatura
inferiore a quella dell'ambiente. Fare attenzione che il sensore di temperatura
delle batterie sia in prossimità delle celle.
Il sensore di temperatura ambiente non deve essere influenzato da nessuna sorgente di calore.
Premere il pulsante di start. Si accende il LED rosso per segnalare l'inizio del processo di ricarica. Nota: se le batterie sono calde perchè state utilizzate in un dispositivo ad alto assorbimento, oppure sono state rimosse da un luogo caldo, allora il circuito non inizia la ricarica. Occorre lasciare raffreddare le celle ricaricate sino alla temperatura ambiente.
Quando la temperatura delle celle supera la temperatura ambiente per il margine impostato, si accende il LED verde per segnalare la fine della ricarica.
Montaggio in scatola
Il
layout del circuito per la terminazione della carica è pensato per essere
montato "a castello",
sopra al generatore di corrente costante.
Quattro viti a colonna permettono l'unione
dei due circuiti e il loro fissaggio al pannello superiore della scatola. I
circuiti sono accoppiati da due collegamenti bifilari: uno per prelevare la
tensione di alimentazione a 5V, un secondo per l'abilitazione della corrente di
carica. Come
contenitore del circuito ho utilizzato una scatola stagna per impianti elettrici
esterni. Occorre in questo caso praticare dei fori per garantire una corretta
ventilazione interna.
Sopra
il coperchio della scatola è possibile montare il porta batterie. Al centro di
questo spunta la capocchia della sonda NTC, fissata nella parte sottostante con
della colla a caldo. Il sensore dovrà stare il più
vicino possibile al corpo delle batterie. In basso destra si nota uscire
leggermente dalla scatola, il sensore di temperatura ambiente. Anche i LED e il
tasto di start sporgono leggermente dalla superficie del coperchio. Si vedono
poi i 4 dadi che terminano le viti a colonna per fissaggio della struttura a
sandwich costituita da regolatore di corrente, circuito terminazione carica,
coperchio scatola.
Per eseguire una corretta foratura del coperchio consiglio di aprire, col programma EAGLE, il file *.brd contenuto nell'archivio. Dal menù View > Display/Hide Layers... selezionate solo i livelli Dimension, tPlace, tOrigins. Fate una stampa in scala 1:1 su foglio lucido o trasparenza. Ritagliate la stampa e applicatela sul coperchio della scatola con del nastro adesivo. In questo modo identificate in modo preciso i punti in corrispondenza dei quali eseguire i fori di montaggio.
Attenzione
all' Overcharging
La ricarica delle batterie con questo
circuito è molto molto rapida. Non lasciate mai incustodito il circuito per più di
1 ora. L'overcharging ovvero la carica delle celle oltre il loro limite massimo può causare
il surriscaldamento delle celle con la conseguente formazione di gas in
pressione al loro interno.
Miglioramenti
possibili
Un metodo di terminazione migliore è costituito dalla misura dell'incremento
di temperatura ad intervalli costanti di tempo. Per fare questo è richiesto un circuito più
complesso,
ad esempio utilizzando un microcontrolllore provvisto di ADC.
Link
Sui siti dei principali produttori di
batterie trovate preziose informazioni sulla tecnologia di costruzione e sui
metodi di interruzione della ricarica comunemente utilizzati.
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