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Il circuito in oggetto è a metà strada tra un alimentatore ed un caricabetterie.
Nasce dall'esigenza di avere un qualcosa di molto versatile, in modo da non trovarsi tagliati fuori se un nuovo tipo di batterie si rendono disponibili, il riferimento è alle nuove celle LiFe A123.
Nei dettagli il circuito è in grado di funzionare come un generatore di corrente costante ma con un clamp di tensione variabile a piacimento. E' semplicemente dotato di 2 potenziometri da 10 giri, un display 2x16 caratteri e 2 LED, nessun pulsante è presente.
Dati di targa:
Tensione alimentazione: da 6 a 20V;
Corrente: da 0 a 5A, a step di 20mA;
Tensione: da 0 a 20V, a step di 20mV;
dati nel dispaly: tensione ingresso, tensione batteria, tensione del clamp, corrente di uscita.
2 LED: rosso per la fase a CC, verde per quella a CV.
La differenza rispetto ad un alimentatore da laboratorio è che il Batt-Power è pensato per la ricarica delle celle ad algoritmo CC/CV, ovvero corrente costante-tensione costante, perché intanto la corrente cresce in maniera soft, evitando possibili problemi spiacevoli.
E' poi utilizzabile anche al campo, alimentandolo a 12V, anche se al momento può caricare batterie con tensione <12V, ma come vedremo ha qualche altro uso non-convenzionale interessante.
Ma quali e quante celle può caricare?
Carica le Piombo-gel, le LiIon, LiPo e LiFe (A123).
Inoltre ricarica anche le NiCad e le NiMh, ma senza il delta-peak, quindi o a ricarica lenta a 1/10C o ad es. a 1C ma usando un termometro esterno sul pacco e staccando la corrente manualmente.
Con alimentazione a 12V può caricare fino a 3 celle Pb (6V), 2 celle LiPo (7.4V) e 3 celle A123, uso principale per cui è stato pensato.
Usato con un alimentatore in grado di fornire 20V (max.) e più di 5 ampere può caricare pacchi ben più grandi, lascio a voi il calcolo del numero di celle, vi preciso soltanto che il circuito è in grado di funzionare fino a quando la tensione del pacco è inferiore a quella di alimentazione di 200mV, quindi la tensione di ingresso è ben sfruttabile.
Quello che il circuito non ha è la misura della carica (in mAh) e il tempo, ma non si tratta infatti di un caricabatterie tradizionale,diciamo che è pensato per gli elettricari smanettoni desiderosi della massima libertà.
Chi vuole sapere altri dati può sempre inserire tra l'uscita e il pacco da caricare uno di quegli strumenti tipo il Watt's UP, in grado di rilevare la carica appunto.
Cos'altro fa?
Volendo è possibile scaricare un dato pacco a corrente costante, basta connettere stavolta il suddetto all'ingresso e cortocircuitare i puntali dell'uscita o meglio connettere un carico, tipo una resistenza di potenza o una batteria con meno celle e/o tensione più bassa.
Altra cosa possibile è ad esempio testare le candele dei nostri motori glow (se non addirittura alimentarle durante l'avviamento...): è possibile sapere il punto di lavoro di una data candela, ovvero la corrente e la tensione ottimali. |
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Qualche parola sul circuito:
è molto semplice ed usa componenti di facilissima reperibilità, chi è abituato a smanettare spesso con saldatore e PIC potrebbe avere già tutto l'occorrente.
Ho usato il PIC 16F876 a 4 Mhz; di esso vengono usate un'uscita PWM (per ora a 8bit) per pilotare il generatore di corrente costante, il quale è lineare e non switching.
Questo è formato dalla classica configurazione operazionale-mosfet con resistenza di shunt da 0.05 Ohm; tutti e 5 gli ADC sono usati (a 10bit) per le misure delle grandezze da visualizzare e per leggere la partizione di tensione dei potenziometri.
Nello schema ho indicato delle resistenze all'1%, questo è importante per la precisione, ma per lo shunt la cosa non è facile.
Io nel mio prototipo che vedete in foto in realtà non ho usato resistenze di precisione ma 4 trimmer a 20 giri, se le tarature non vi piacciono usate le resistenze, ma il mio consiglio è quello di montare dei trimmer multigiri da 20K al posto delle resistenze 1K-19K.
Il mosfet di potenza va adeguatamente raffreddato con un'aletta decente, potreste usare ad esempio un dissipatore per CPU stile Pentium anche con ventola, ovviamente il calore generato dipende da cosa caricate ed a quale corrente.
Non ho ancora previsto un circuito stampato, avendo pazienza e cura lo si riesce a montare in una millefiori, comunque ogni forma di aiuto è ben accetta.
Veniamo al software: è scritto in C usando l'ambiente MikroC della Mikroelettronika ed è molto semplice, non ho usato nemmeno degli interrupt.
Gli sviluppi futuri più interessanti di questo circuito saranno quelli di gestire l'uscita PWM a 10bit, cosicché si potranno erogare 10 ampere con step di 10mV, cosa a mio parere notevole; inoltre (e qui la cosa si fa un attimo più complessa) sarebbe bene avere anche 10mV di risoluzione per le tensioni.
Infine sto già pensando ad un convertitore step-up 12V->20V per alimentare al campo il Batt-Power.
Per tarare i 2 trimmer multigiri (montati al posto delle resistenze di precisione da 1K-19K), ecco come tararli: date loro una regolata prima di saldarli in modo da avere lo stesso fattore di partizione delle resistenze, ovvero 1/20. Montato il circuito, alimentatelo e connettete una batteria in uscita con in serie un multimetro (il comune tester digitale); girate il potenziometro della corrente di 2 giri, aspettate che la corrente si assesti (mettete anche al massimo il potenziometro del clamp della tensione, in modo da lavorare a corrente costante) e dovete settare il trimmer connesso all'operazionale 2 in modo da leggere sul dispaly la stessa corrente che vi segna il multimetro.
Provate con più valori di corrente per essere sicuri della taratura.
L'altro trimmer va tarato in modo da avere, col pot. della corrente al massimo, 4.99A; per questo vi occorrerà un batteria cavia in grado di sopportare una tale corrente di ricarica.
Fatto cio' le tarature son finite e potete quindi cominciare a pensare ad un possibile case per il Batt-Power.
Riporto un paio di esempi di settaggi per la ricarica:
al campo con alimentazione a 12V, ricarica di 3 celle LiFe:
corrente: 5 ampere (tempo di ricarica <30min)
tensione: 10.8V
Alimentazione a 13V-20V e ricarica di 3 celle Lipo da 2200mAh:
corrente: 2.2A
tensione: 12.60V
E' chiaro che la flessibilità va contro la sicurezza: chi non ha esperienza o non sa bene ciò che fa corre seri rischi (soprattutto con le LiPo), rischi di cui io non mi ritengo responsabile.
Buone ricariche a tutti,
GUGOL |
File:
Schema, Hex di programmazione e sorgenti V1.0 |
Nota Importante:
L'autore non si assume nessuna responsabilità per
eventuali danni, diretti o indiretti, che dovessero verificarsi come conseguenza
dell'utilizzo del presente circuito. |
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