CARICATORE PER PILE NI-CD E NI-MH

NE555   Schema di un Caricatore per Pile Ni-Cd e Ni-MH in grado di Caricare con Corrente regolabile una o più Pile Contemporaneamente…

 

 

 
 




 

INTRO

Come descritto nell’articolo sulle celle con chimica Ni-Cd e Ni-MH questo tipo di pile vanno ricaricate con una corrente costate. Per rilevare la fine della carica servirebbe un algoritmo controllato da microcontrollore che trova il punto di massima carica. In questo schema però si utilizza un algoritmo che stoppa la carica quando la cella raggiunge una determinata tensione. Questo algoritmo non danneggia le pile, però non garantisce un livello di carica del 100% anche se ci si avvicina molto. Molti caricatori in commercio usano lo stesso sistema, solo quelli di fascia alta permettono una ricarica piena, quindi si può dire che questo schema è ottimo per la ricarica delle pile sia con chimica Ni-Cd che Ni-MH.

La corrente di carica può essere scelta tra 70mA e 200mA. Per quanto riguarda il tempo di carica esso dipende dalla dimensione della pila. Se si ricaricano pile da 1000mA/h bisogna usare una corrente di 70mA e il tempo impiegato è di circa 13 ore. Si potrebbe usare la corrente a 200mA ma si rischia di danneggiare la cella. La corrente di ricarica deve essere 1/10 della corrente della cella. Se invece ho una cella a 2200mA/h posso settare la corrente di 200mA e ricaricare le pile in circa 12 ore.

Il circuito dispone di un LED di fine carica per avvisare quando si è raggiunta la carica delle celle. Visto che si ricaricano le celle in serie è necessario un circuito di controllo, per evitare che una pila raggiunta la carica vada in inversione mentre l’altra rimane scarica.
 


 

SCHEMA

Lo schema è il seguente:

NE555

Per rilevare la fine della carica si utilizza un comparatore (LM311D) che riceve sul pin invertente una tensione di riferimento pari a 1.5V ovvero circa la tensione che si raggiunge a piena carica. Sul pin non invertente riceve la tensione ai capi della cella mentre in uscita restituisce un livello pari a GND quando la tensione di riferimento è maggiore di quella della cella, mentre rimane un nodo ad alta impedenza quando si raggiunge la carica , ovvero Vpila = 1.5V.

Quando in uscita dal comparatore vi è GND il LED2 è acceso e inoltre la corrente di base di Q1 può andare verso massa. Q1 è un generatore costante di corrente e in particolare il valore di corrente dipende da R1 e R7. Essendo un transistor Darlington ha una  VBE pari a circa 1.7V, i tre diodi in serie generano una caduta di circa 2.1V, quindi la corrente in uscita sarà data da (2.1-1.7)/R1. Con 4.7 Ohm si raggiuge una corrente di 70mA, chiudendo lo switch R1 e R7 sono in parallelo con un valore totale di 1.5 Ohm e quindi l corrente diventa di circa 200mA.  Lo schema può anche essere usato per una cella sola utilizzando al posto di D4 2 diodi 1N4007 in serie.

Se si vogliono caricare due celle bisogna raddoppiare lo schema, lo stadio di alimentazione rimane uguale ma lo stadio in corrente costante e il controllo vanno raddoppiati. Si potrebbe pensare anche di caricare due celle in serie, utilizzando R5 con un valore di 220 Ohm in modo tale da avere una tensione di piena carica a 3.15V , la somma di due celle. Se si utilizza una soluzione serie però vi è la necessità di un BMS ovvero un battery managment system che scolleghi una delle due pile nel caso una fosse carica e l’altra no.

La tensione può andare da un minimo di 6V ad un massimo anche di 24V anche se questa tensione richiede un dissipatore su Q1 maggiore. Se si usano i 12V il valore della resistenza termica del dissipatore deve essere:

R_termica_dissipatore = ((Tjmax-Tamb)/Pd – Rjc – Rcs) = ((150-30)/1.8 – 3 – 1) = 60°C/W

Mentre se si usano i 24V deve essere da 20°C/W. Nel primo caso basta anche un lamierino di alluminio. Nel caso si varino i valori di R1 e R7 bisogna anche cambiare il valore del dissipatore.

Il circuito realizzato su breadboard è il seguente:

NE555

 

DOWNLOAD

Potete scaricare la simulazione del circuito con MULTISIM14 al seguente LINK!!!



 

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