Cum construim un incarcator rapid "low cost" pentru elemente NiCd si NiMH?

Timp de citit: 2 minute

Un incarcator ieftin, pentru incarcarea acumulatoarelor cu elemente Ni-Cd sau NiMH, se construieste usor utilizand timer-ul 555 si cateva tranzistoare. Incarcarea se face rapid, iar schema electronica asigura eliminarea efectului nedorit de memorie in celulele NiCd.

Ce este efectul de memorie la acumulatori?

Lucrurile stau in felul urmator: in momentul in care un acumulator NIMH sau NICd este pus la incarcat inainte de descarcarea completa, el "memoreaza" nivelul pe care-l avea in momentul in care este pus la reincarcat. Acesta devine "un prag fals", acumulatorul "solicitand" apoi reincarcarea in momentul in care atinge pragul de descarcare incomplet, "fals", atins la anterior.

Ce este interesant in acest caz este faptul ca utilizarea peste acest prag fals de descarcare o sa duca, asa cum te si astepti, la stingerea echipamentului alimentat. Dar, daca mai fortezi o oprire si o pornire o sa ai surpriza sa vezi ca el mai functioneaza ceea ce demonstreaza ca oprirea (adica scaderea tensiunii la borne) a fost prematura si "falsa".

In mod general, acumulatoarele NiCd se incarca protejat (trickle charge), la un curent de 1/10C timp de 14h.

Insa, urmarind curbele de incarcare de mai jos, elementele se pot incarca rapid, urmarindu-se panta dV/dt sau monitorizandu-se temperatura limita a bateriilor (38°C pentru NiMH sau 35°C pentru NiCd).

Curbele de incarcare pentru acumulatorii NiCd si NiMH

Cum functioneaza schema electronica?

Schema electronica este proiectata pentru 4 elemente, model "AA", cu timp efectiv de incarcare 1h. Pentru incarcare se utilizeaza un semnal dreptunghiular cu 3s incarcare si 10ms descarcare.

Incarcarea se face la un curent de 70mA. SW1 permite demararea procesului de incarcare rapida de aproximativ 1 – 1.2h. LED1 semnalizeaza incarcare rapida in curs, LED2 inceperea incarcarii normale (la 1/10C) la conectarea alimentarii.

Elementele Q7- ZD1 – termistorul TH1 si R14 sunt optionale; acestea monitorizeaza temperatura bateriilor. R14 se alege pentru cca. 37°C. Q5 este un tranzistor care suporta cel putin un curent de 250mA. Se poate inlocui cu BC639 sau BD135 de exemplu, caz in care se recomanda montarea unui rezistor in serie cu baza (de 4k7…10k).

Lista de componente necesare (cu echivalente)

R1 = 10M
R2 = 470 Ohm;
R3 = 100k;
R4, R5 = 4k7;
R6 = 390 Ohm;
R7 = 100 Ohm / 0.5W;
R8 = 10k;
R9 = 3.3 Ohm / 2.5W
R10 = 33 Ohm / 2.5W
R11 = 1k5;
R12 = 33k;
R13 = 1k;
R14 = se alege pentru cca. 37C (pentru calcul vezi graficele de incarcare);
C1 = 47 uF/16V
C2 = 470 uF;
C3 = 0.1uF;
D1, D2, D3 = 1N4148;
1 x LED1 = verde (indicator incarcare rapida);
1 x LED2 = albastru (indicator incarcare normala);
ZD1 = dioda zenner 2.7V;
TH1 = termistor;
Q1 = ZVN4206G (BS170, BS250 sau BS108);
Q2, Q3, Q6 = ZTX107 (sau BC547, 2N2222);
Q4 = TIP141 (sau BDW83C);
Q5 = tranzistor care suporta cel putin 250mA (BC337, BC817W, 2N3391A etc.);
2 x contacte terminale (pentru alimentarea de 12V si pentru iesire);
1 x soclu 4 baterii AA.

Bibliografie:

https://www.easylight.ro/
Revista Conex Club – nr.7-8 – 2006
Applications Handbook Zetex