Di recente ho ricevuto una serie di batterie ricaricabili all'idruro di nichel-metallo (NiMH) per il cacciavite Bosch 14,4 V, 2,6 Ah. Le batterie in realtà avevano una capacità ridotta, sebbene funzionassero sotto carico solo per un breve periodo e presentassero un numero limitato di cicli di scarica (lavoro) - carica. Per questo motivo, ho deciso di smontare le batterie, eseguire le misurazioni elemento per elemento per determinare le caratteristiche e l'eventuale recupero, utilizzare gli elementi "sopravvissuti" in altri prodotti fatti in casa che richiede una grande corrente in breve tempo. Questo lavoro è descritto per gradi nella nota "Dispositivo di scarica automatica della batteria».
Dopo aver smontato la batteria
è stata eseguita una scarica preparatoria degli elementi sul dispositivo specificato, con un controllo sulla tensione residua minima di 0,9 ... 1,0 volt, per escludere una scarica profonda. Successivamente, è stato richiesto un caricatore semplice e affidabile per caricarli completamente.
Requisiti del caricatore
I produttori di batterie NiMH raccomandano di eseguire una carica con un valore corrente compreso tra 0,75 e 1,0 C. In queste condizioni, l'efficienza del processo di ricarica, la maggior parte del ciclo, è il più elevata possibile. Ma alla fine del processo di ricarica, l'efficienza diminuisce drasticamente e l'energia passa alla generazione di calore. All'interno dell'elemento, la temperatura e la pressione aumentano bruscamente. Le batterie hanno una valvola di emergenza che può aprirsi quando la pressione aumenta. In questo caso, le proprietà della batteria andranno irrimediabilmente perse. Sì, e la stessa temperatura ha un effetto negativo sulla struttura degli elettrodi della batteria.
Per questo motivo, per le batterie al nichel-metallo idruro è molto importante controllare le modalità e le condizioni della batteria durante la ricarica, al momento in cui termina il processo di ricarica, per evitare il sovraccarico o la distruzione della batteria.
Come indicato, al termine del processo di ricarica della batteria NiMH, la sua temperatura inizia a salire. Questo è il parametro principale per disattivare la carica. Di solito, un aumento della temperatura di oltre 1 grado al minuto viene preso come criterio per la cessazione della carica. Ma a basse correnti di carica (meno di 0,5 ° C), quando la temperatura aumenta abbastanza lentamente, è difficile da rilevare. A tale scopo è possibile utilizzare un valore di temperatura assoluta. Questo valore è preso 45-50 ° C. In questo caso, la carica deve essere interrotta e rinnovata (se necessario) dopo il raffreddamento dell'elemento.
È inoltre necessario impostare un limite di tempo di ricarica. Può essere calcolato in base alla capacità della batteria, alla quantità di corrente di carica e all'efficienza del processo, oltre al 5-10 percento. In questo caso, alla normale temperatura di processo, il caricabatterie viene spento all'ora impostata.
Con una scarica profonda della batteria NiMH (inferiore a 0,8 V), la corrente di carica viene impostata preliminarmente a 0,1 ... 0,3 C. Questa fase è limitata nel tempo e dura circa 30 minuti. Se durante questo periodo la batteria non ripristina la tensione di 0,9 ... 1,0 V, la cella non promette nulla. In caso positivo, la carica viene quindi eseguita con una corrente aumentata nell'intervallo 0,5-1,0 ° C.
Eppure, circa la carica della batteria ultraveloce. È noto che quando si carica fino al 70% della sua capacità, la batteria all'idruro di nichel metallico ha un'efficienza di carica vicina al 100 percento. Pertanto, in questa fase è possibile aumentare la corrente per accelerarne il passaggio. Le correnti in questi casi sono limitate a 10C. L'alta corrente può facilmente portare al surriscaldamento della batteria e alla distruzione della struttura dei suoi elettrodi. Pertanto, l'uso della carica ultraveloce è raccomandato solo con un monitoraggio costante del processo di carica.
Processo di fabbricazione del caricabatterie per batteria NiMH rivisto di seguito.
1. Determinazione dei dati di base.
- Carica della cella con un valore di corrente costante di 0,5 ... 1,0 C alla capacità nominale.
- Corrente di uscita (regolabile) - 20 ... 400 (800) ma.
- Stabilizzazione della corrente di uscita.
- Tensione di uscita 1,3 ... 1,8 V.
- Tensione di ingresso - 9 ... 12 V.
- Corrente d'ingresso - 400 (1000) ma.
2. Come fonte di alimentazione per la memoria, selezioniamo un adattatore mobile 220/9 volt, 400 ma. È possibile sostituirlo con uno più potente (ad esempio, 220 / 1.6 ... 12V, 1000 ma). Non saranno richiesti cambiamenti nel design della memoria.
3. Considerare il circuito del caricatore
Una variante di progettazione del caricabatterie è un'unità di stabilizzazione e limitazione della corrente ed è realizzata su un elemento di un amplificatore operazionale (OA) e un potente transistor composito n-p-n KT829A. Il caricabatterie consente di regolare la corrente di carica. La stabilizzazione della corrente impostata si verifica aumentando o diminuendo la tensione di uscita.
Nel punto di giunzione del resistore R1 e del diodo zener VD1, viene generata una tensione di riferimento stabile. Cambiando l'ampiezza della tensione presa dal potenziometro R2 del partitore di resistenza all'ingresso non invertente dell'amplificatore operazionale (pin 3), cambiamo l'ampiezza della tensione di uscita (pin 6), e quindi la corrente attraverso VT1. Il resistore R5 limita la corrente nel circuito della batteria ricaricabile. La variazione della caduta di tensione su R5 quando la corrente di carica si discosta attraverso il feedback (OOS) all'ingresso invertente dell'amplificatore operazionale (pin 2), corregge e stabilizza la corrente di uscita del caricatore. La corrente R2 installata sarà stabile fino alla fine della carica di questa e delle successive batterie dello stesso tipo.
Questo circuito stabilizzatore di corrente è molto versatile e può essere utilizzato per limitare la corrente in vari progetti. Il circuito è facile da ripetere, è costituito da componenti radio semplici e convenienti e, se installati correttamente, iniziano immediatamente a funzionare.
Una caratteristica di questo circuito è la capacità di utilizzare gli amplificatori operazionali disponibili con una tensione di alimentazione di 12V, ad esempio K140UD6, K140UD608, K140UD12, K140UD1208, LM358, LM324, TL071 / 081. Il transistor KT829A è l'elemento di potenza principale e tutta la corrente lo attraversa, quindi è necessariamente installato sul dissipatore di calore. La scelta del transistor è determinata dalla corrente di carica richiesta impostata per caricare la batteria.
4. Selezionare l'alloggiamento per il caricabatterie. Determinerà la forma, il design, le condizioni di rimozione del calore e l'aspetto della memoria. In questo caso, è stata selezionata una bomboletta spray di alluminio. Rimuoviamo la sua parte superiore.
5. Tagliamo dalla piastra di montaggio universale una parte uguale in larghezza al diametro interno del cilindro. È preferibile serrare, senza inclinazione, l'ingresso della scheda nel cilindro.
6. Completiamo la memoria con parti secondo lo schema. Il cappuccio dell'aerosol è ben dimensionato come una manopola del potenziometro.
7. Fissiamo il transistor sul radiatore e installiamo il radiatore sul bordo della scheda, secondo la foto.
8. Saldare il transistor conduce ai pad della scheda.
9. Saldare la resistenza, limitando la massima corrente di carica possibile della batteria. Poiché l'intera corrente di carica passa attraverso il resistore R5, per il miglior raffreddamento del resistore, viene attinto dai quattro resistori collegati in parallelo ampiamente usati (MLT-1) da 22 ohm con una potenza di 1 W ciascuno. Inoltre, un resistore da 1,8 ohm da 5 watt è installato in serie. La resistenza totale di R5 era di circa 7 ohm (potenza media 4 watt). La resistenza e l'equipaggiamento dei resistori dipendono dalla corrente di carica pianificata e dalla disponibilità di parti dal produttore.
10. Montare la parte di controllo della memoria su un circuito stampato. Colleghiamo l'alimentatore prodotto dal caricatore e colleghiamo il carico: una batteria ricaricabile. Per verificare il funzionamento e le modalità di debug, collegare la memoria a un alimentatore regolabile. Controlliamo il campo di regolazione della corrente di carica, se necessario, selezioniamo il valore dei resistori R2 e R3.
11. Trasferire la parte di controllo della memoria sulla sciarpa funzionante
e collegarlo all'alimentatore.
12. Sulla scheda, sul lato, installare la presa per il collegamento dell'alimentatore del caricabatterie (adattatore o altro alimentatore).
13. Installare la memoria nell'alloggiamento, posizionando il radiatore nella parte superiore (aperta).
Praticare una serie di fori con un diametro di 6 mm nella parte cilindrica inferiore dell'alloggiamento. La posizione di lavoro dell'alloggiamento del caricatore è verticale, quindi, in esso, simile a un camino, viene creata una trazione naturale. L'aria riscaldata dai resistori e un radiatore sale dall'alloggiamento verso l'alto, attirando il freddo nei fori inferiori. Tale ventilazione funziona in modo efficace, poiché il riscaldamento della custodia non provoca praticamente un significativo riscaldamento del radiatore con un funzionamento di 2, 3 ore del caricatore.
14. Il caricabatterie è assemblato con un set funzionante e testato sotto carico, caricando completamente una dozzina di batterie. La memoria funziona stabilmente. Allo stesso tempo, il tempo di ricarica stimato, così come la temperatura della batteria, viene periodicamente monitorato per disabilitare il caricabatterie a valori critici. L'uso di "coccodrilli" per collegare la batteria consente di collegarsi all'amperometro di controllo della memoria (multimetro) per regolare la corrente di carica. Quando si caricano elementi successivi dello stesso tipo, non è necessario un amperometro.
