Fa poc, he rebut un conjunt de bateries recarregables de níquel-metàl·lic (NiMH) per al destornillador Bosch 14.4V, 2.6Ah. Les bateries tenien una capacitat petita, tot i que només es feien funcionar sota càrrega durant poc temps i tenien un petit nombre de cicles de càrrega de descàrrega (de treball). Per aquest motiu, vaig decidir desmuntar les bateries, realitzar les seves mesures element per element per determinar les característiques i la possible recuperació, utilitzar els elements "supervivents" en altres casolans requerint una sortida de corrent gran en poc temps. Aquest treball es descriu en fases a la nota “Dispositiu de descàrrega automàtica de la bateria».
Després de desmuntar la bateria
Es va realitzar una descàrrega preparatòria dels elements del dispositiu especificat, amb un control sobre la tensió residual mínima de 0,9 ... 1,0 volts, per excloure una descàrrega profunda. A continuació, es requeria un carregador simple i fiable per carregar-los completament.
Requisits del carregador
Els fabricants de bateries NiMH recomanen realitzar una càrrega amb un valor actual en el rang de 0,75-1,0C. En aquestes condicions, l’eficiència del procés de càrrega, la major part del cicle, és el més alta possible. Però, al final del procés de càrrega, l'eficiència disminueix bruscament i l'energia entra en la generació de calor. A l’interior de l’element, la temperatura i la pressió augmenten bruscament. Les bateries tenen una vàlvula d’emergència que es pot obrir quan augmenta la pressió. En aquest cas, les propietats de la bateria es perdran irremeiablement. Sí, i la temperatura mateixa té un efecte negatiu en l'estructura dels elèctrodes de la bateria.
Per aquest motiu, per a les bateries d’hidrur de níquel-metall, és molt important supervisar els modes i l’estat de la bateria quan es carrega, en el moment que finalitzi el procés de càrrega, per evitar la sobrecàrrega o la destrucció de la bateria.
Tal com s’ha indicat, al final del procés de càrrega de la bateria NiMH, la temperatura comença a pujar. Aquest és el paràmetre principal per desactivar la càrrega. Normalment, es considera un augment de la temperatura superior a 1 grau per minut com a criteri per acabar la càrrega. Però, a corrents de càrrega baixa (menys de 0,5 ° C), quan la temperatura puja lentament, és difícil de detectar. Es pot utilitzar un valor de temperatura absoluta per a això. Aquest valor es pren entre 45 i 50 ºC. En aquest cas, s’ha d’interrompre la càrrega i renovar-la (si cal) després de refredar l’element.
També és necessari establir un límit de temps de càrrega. Es pot calcular segons la capacitat de la bateria, la quantitat de corrent de càrrega i l'eficiència del procés, més un 5-10 per cent. En aquest cas, a la temperatura normal del procés, el carregador s’apaga a l’hora establerta.
Amb una descàrrega profunda de la bateria NiMH (inferior a 0,8V), el corrent de càrrega es fixa de manera preliminar en 0,1 ... 0,3C. Aquesta etapa és limitada en el temps i triga uns 30 minuts. Si durant aquest temps la bateria no restableix la tensió de 0,9 ... 1,0 V, la cèl·lula és poc prometedora. En el cas positiu, la càrrega es realitza a continuació amb un augment del corrent entre 0,5-1,0C.
I tot i així, sobre la càrrega de la bateria ultra ràpida. Se sap que quan carrega fins a un 70% de la seva capacitat, la bateria d’hidrur de níquel-metall té una eficiència de càrrega propera al 100 per cent. Per tant, en aquesta etapa és possible augmentar el corrent per accelerar el seu pas. Els corrents en aquests casos estan limitats a 10 ºC. El corrent elevat pot conduir fàcilment a un sobreescalfament de la bateria i a la destrucció de l'estructura dels seus elèctrodes. Per tant, l’ús de càrrega ultra ràpida només es recomana amb un control constant del procés de càrrega.
Procés de fabricació del carregador de bateries NiMH revisat a continuació
1. Establiment de dades de referència.
- Càrrega de la cel·la amb un valor de corrent constant de 0,5 ... 1,0C a la capacitat nominal.
- Corrent de sortida (ajustable) - 20 ... 400 (800) ma.
- Estabilització del corrent de sortida.
- Tensió de sortida 1,3 ... 1,8 V.
- Tensió d’entrada - 9 ... 12 V.
- Corrent d’entrada - 400 (1000) ma.
2. Com a font d’alimentació per a la memòria, seleccionem un adaptador mòbil de 220/9 volts, 400 ma. Es pot substituir per un de més potent (per exemple, 220 / 1,6 ... 12V, 1000 ma). No seran necessaris canvis en el disseny de la memòria.
3. Considereu el circuit del carregador
Una variant de disseny del carregador de bateries és una unitat d’estabilització i limitació de corrent i està feta en un element d’un amplificador operatiu (OA) i un potent transistor compost n-p-n KT829A. El carregador permet ajustar el corrent de càrrega. L’estabilització del corrent establert es produeix augmentant o disminuint la tensió de sortida.
Al punt d’unió de la resistència R1 i del díode zener VD1, es genera una tensió de referència estable. Canviant el valor de tensió pres del potenciòmetre R2 del divisor de resistència a l’entrada no inversora de l’amplificador operatiu (pin 3), canviem el valor de la tensió de sortida (pin 6), i per tant de la corrent mitjançant VT1. La resistència R5 limita el corrent al circuit de la bateria recarregable. El canvi de la caiguda de tensió a R5 quan el corrent de càrrega es desvia a través del feedback (OOS) cap a l’entrada inversora de l’amperi op (pin 2), corregeix i estabilitza el corrent de sortida del carregador. El corrent R2 instal·lat serà estable fins que finalitzi la càrrega d’aquestes i posteriors bateries del mateix tipus.
Aquest circuit estabilitzador de corrent és molt versàtil i es pot utilitzar per limitar el corrent en diversos dissenys. El circuit és fàcil de repetir, consta de components de ràdio senzills i assequibles i, quan s’instal·len correctament, comencen a funcionar immediatament.
Una característica d’aquest circuit és la possibilitat d’utilitzar amplificadors de funcionament disponibles amb una tensió d’alimentació de 12V, per exemple, K140UD6, K140UD608, K140UD12, K140UD1208, LM358, LM324, TL071 / 081. El transistor KT829A és l’element principal d’alimentació i tot el corrent hi passa, per tant s’instal·la necessàriament al dissipador de calor. L'elecció del transistor és determinada pel corrent de càrrega que es requereix per carregar la bateria.
4. Seleccioneu l’allotjament del carregador. Determinarà la forma, el disseny, les condicions d’eliminació de calor i l’aparença de la memòria. En aquest cas, es va seleccionar un aerosol d'alumini. Retirem la seva part superior.
5. Retallem de la placa de muntatge universal una part igualada d’amplada amb el diàmetre interior del cilindre. És preferible ajustar, sense llançar, l'entrada del tauler al cilindre.
6. Completem la memòria amb parts segons l’esquema. La tapa d'aerosol té una mida adequada com a potenciómetre.
7. Fixem el transistor al radiador i instal·lem el radiador a la vora del tauler, segons la foto.
8. Soldar el transistor condueix a les pastilles de la pissarra.
9. Soldar la resistència, limitant el màxim de corrent de càrrega de bateria possible. Atès que tot el corrent de càrrega passa per la resistència R5, per obtenir el millor refredament de la resistència, es treu de les quatre resistències de 22 ohms connectades paral·lelament amb una potència d'1 W cadascuna (MLT-1). A més, a la sèrie s’instal·la un resistor de 5 watts de 1,8 ohms. La resistència total de R5 va ser d’uns 7 ohms (potència mitjana de 4 watts). La resistència i els equips de les resistències depenen del corrent de càrrega previst i de la disponibilitat de peces del fabricant.
10. Muntar la part de control de la memòria en una placa de circuit de taula. Connectem la unitat d’energia fabricada del carregador i connectem la càrrega: una bateria recarregable. Per comprovar el funcionament i depurar els modes, connecteu la memòria a una font d’alimentació regulable. Comprovem l’interior d’ajust del corrent de càrrega, si cal, seleccionem el valor de les resistències R2 i R3.
11. Transferiu la part de control de la memòria a la bufanda de treball
i connecteu-lo a la unitat d’alimentació.
12. A la placa, al costat, instal·leu la presa per connectar l'alimentació del carregador (adaptador o una altra font d'alimentació).
13. Instal·leu la memòria a la carcassa, situant el radiador a la seva part superior (oberta).
Pre-perfora una sèrie de forats amb un diàmetre de 6 mm a la part cilíndrica inferior de la carcassa. La posició de treball de la carcassa del carregador és vertical, per tant, de forma similar a una xemeneia, es crea una tracció natural. L’aire escalfat per resistències i un radiador puja des de la carcassa cap amunt, arribant fred als forats inferiors. Aquesta ventilació funciona eficaçment, ja que l'escalfament de la caixa no es deixa sentir pràcticament per un escalfament important del radiador amb 2 o 3 hores de funcionament del carregador.
14. El carregador està muntat amb un conjunt de treball i provat en càrrega, carregant completament una dotzena de bateries. La memòria funciona de manera estable. Al mateix temps, es controla periòdicament el temps de càrrega estimat, així com la temperatura de la bateria, per desactivar el carregador amb valors crítics. L'ús de "cocodrils" per connectar la bateria permet connectar-se a l'amplímetre de control de memòria (multímetre) per ajustar el corrent de càrrega. Per carregar elements posteriors del mateix tipus, no cal un amperímetre.
