Incarcator automat pentru acumulatori mici (II)
Incarcator automat pentru acumulatori mici (II)
Incarcator automat pentru elemente Ni-Cd


   Desi am mai prezentat scheme diverse de incarcatoare de acumulatori mici cu curent constant, dintre care si varianta automatizata (vezi Incarcator automat pentru acumulatori mici), prezint in continuare o schema care a fost publicat de fiz. Gh. BALUTA si fiz. Eugenia CARBUNESCU:

Acumulatoarele Ni-Cd etanse de format R6 sunt adesea folosite in aparatura radio portabila, casetofoane miniatura, blitzuri foto, modele telecomandate s.a.m.d. Pentru a le prelungi durata de viata este necesara exploatarea cat mai rationala a lor.

   Montajul descris in continuare asigura incarcarea individuala a elementelor de acumulator mai sus mentionate (500 mAh), pana la atingerea tensiunii finale, dupa care decupleaza automat elementul. Este prevazuta corectia tensiunii de decuplare, in functie de temperatura la care se lucreaza.

   Utilitatea schemei este evidenta in situatiile cand trebuie incarcate simultan elemente aflate in stari de descarcare diferite si/sau necunoscute. In aceste cazuri, conectarea clasica (in serie) a elementelor conduce la supraincarcarea unor acumulatoare.

   Curbele tipice de evolutie a tensiunii la incarcarea unui element Ni-Cd sunt date in figura 1. Se observa ca pentru fiecare temperatura exista o valuare a tensiunii la care elementul a stocat o cantitate de energie egala cu capacitatea sa nominala (500 mAh); la aceasta valuare trebuie interupta incarcarea.

   In figura 2 este prezentata schema unui modul electronic ce realizeaza incarcarea cu un curent de 50 mA a acumulatorului Ac si decuplarea acestuia de la redresor atunci cand tensiunea la borne atinge valoarea nominala pentru temperatura la care se lucreaza.

   Se remarca amplificatorul operationalul Cl1, montat in configuratie de comparator. La intrarea inversoare se aplica o tensiune de referita Uref, iar pe intrarea neinversoare se gaseste practic intreaga tensiune de la borna + a acumulatorului Ac supus incarcarii. In faza initiala, Uac   Cand incarcarea este terminata, Uac>Uref, iesirea lui CI1 basculeaza "sus'' la un potential de circa +11V. El se regaseste pe anodul lui DZ1 a carui conductie este impiedicata de dioda D1 cu care este inseriata. T1 se blocheaza si incarcarea inceteaza. D2 previne descarcarea acumulatorului prin T1. Numai un curent infim (10mA) de descarcare subzista, asigurand testarea permanenta a tensiunii de la bornele acumulatorului.

   Bascularea brusca a comparatorului este asigurata de reactia pozitiva introdusa prin R2 . Pragul de basculare jos-sus este fix datorita valorii precise a tensiunii pe anodul lui DZ1. Tensiunea de strapungere a acesteia este stabilizata termic prin inserierea cu D1 care are coeficient de variatie a tensiunii cu temperatura de semn contrar.

   De indata ce a incetat incarcarea, tensiunea la bornele acumulatorului incepe sa scada si, dupa un interval de ordinul minutelor, montajul sesizeaza scaderea (histerezis de circa 50 mV), comparatorul basculeaza din nou si reia incarcarea. Fenomenul se repeta periodic; prin aprinderea cu intermitenta a lui LED1 (perioada de cateva minute), utilizatorul este avertizat ca elementul respectiv poate fi scos din incarcator.

   Intrerupatorul I (facultativ) permite trecerea manuala a comparatorului in starea "incarcare'', chiar daca tensionea acumulatorului se afla in intervalul de histerezis. Manevra este utila la reglaze.

   Mai multe module de tipul celui din figura 2 pot asigura incarcarea simultana a unui numar corespunzator de elemente Ni-Cd. Practic, s-a realizat un ansamblu de patru module.

   Figura 3 reprezinta redresoarele care furnizeaza +12V, -12V, +6V si tensiunea de referinta pentru 4 module ca acela din figura 2. Transformatorul debiteaza ~12V/300mA pe infasurarea II si cate ~20V/30mA pe fiecare din secundarele III si IV. Tensiunea de referinta se obtine de la un stabilizator cu 3 trepte (doua diode Zener si un LED). EI furnizeaza maximum 1,5V/0,3mA, cu un coeficient de variatie cu temperatura de -2,5 mv/grad. De remarcat ca LED2, nu are rol de semnalizare optica (la curentul redus care il stabilizeaza el lumineaza extrem de slab), ci este folosit ca element de referinta pentru obtinerea coeficientului mentionat mai sus.

   Dupa realizarea practica si verificarea redresoarelor, se trece la re glaje. Se conecteaza mai intai un singur acumulator (preferabil deja incarcat pentru economic de timp) intr-unul din module. La bornele acumulatorului se cupleaza un voltmetru digital pe care sa se poata citi 1,500V cu o resolutie de 1mV sau mai buna. Se regleaza pentru inceput Uref, la valoarea maxima (circa 1,5V) si se urmareste pe voltmetru cresterea lenta a tensiunii pe acumulator. Cand s-a atins valoarea corespunzatoare incarcarii maxime la temperatura la care se lucreaza (de exemplu 1,44V pentru 20OC, conform figurii 1) se scade Uref pana cand comparatorul basculeaza si LED-ul de semnalizare se stinge.

   Fare a modifica Uref reglata ca mai sus, se verifica apoi toate modulele de incarcate, cu cate un acumulator. Daca ele deconecteaza la tensiuni diferite cu mai mult de 5-6 mV fate de primul modu1, se schimba diodele Zener de la iesirea amplificatoarelor operationale cu alte exemplare avand tensiuni de strapungere putin diferite.

   lncarcarea sub curent de 50mA se recomanda in intervalul de temperatura 10-400C. Daca se lucreaza in intervalul 0-100C, trebuie folosit un curent de 30mA si incarcarea va dura mai mult. Practic se va mari R6 pana la obtinerea acestei valori reduse a curentului, Eventual se prevede un comutator pentru selectarea curentului de 50 sau 30mA, functie de domeniul de temperatura la care va avea loc incarcarea.

   O mentiune speciala privind elementele de accumulator aflate intr-o stare de deteriorate avansata tensiunea la borne in cursul incarcarii evolueaza in salturi mai mari decat cele indicate in figura 1, de aceea se va regla Uref in consecinta sau se va renunta la acest mod de incarcare pentru elementele deteriorate.





Vechiul meu colaborator Lucian a realizat montajul:






Intoarcere la pagina principala