L'ONDA ELETTRICA
Questo
circuito è stato progettato specificamente per ricaricare batterie
alcaline. La strana connessione del transistor in ciascun circuito di
carica lo porterà ad oscillare, chiuso o aperto, trasferendo in questo
modo la carica accumulata nel condensatore alla batteria. Il LED
arancione lampeggia circa 5 volte al secondo con una batteria di
1,37V. Lampeggerà più velocemente con una batteria totalmente scarica
ma smetterà di lampeggiare quando la batteria sarà completamente
carica. Potete lasciare la batteria nel caricatore poiché il
caricatore provvederà a mantenere la tensione a circa 1,6V. Per tarare
il circuito è necessario collegare una batteria nuova, mai usata, e
regolare il trimmer fino a quando si hanno le oscillazioni, Quindi
tornare un po' indietro fino a quando non si hanno più oscillazioni e
il circuito è pronto. Occorre usare solo i componenti specificati: i
transistor, il colore dei LED, la tensione e potenza dei zener
concorrono alla tensione finale ai capi della batteria da caricare. E'
stato incluso anche un semplice circuito di ricarica a 9V: caricherà
la batteria fino a 9,3V per poi mantenerla indefinitivamente: il LED
verde è spento durante la carica e sarà completamente acceso quando la
batteria sarà vicino alla sua tensione finale.
Un trasformatore da 2,5VA è in grado di alimentare fino a 4 circuiti di carica anche se solo due sono mostrati nello schema. I circuiti sono tutti indipendenti così da minimizzare le reciproche interferenze e non hanno niente in comune tranne il trasformatore, inoltre, per avere un carico bilanciato si è preferito mettere metà dei circuiti su di una semionda e l'altra metà sull'altra semionda. Assicuratevi che i transistor siano del tipo ad alto beta come il BC337-25 o meglio BC337-40. Data la dispersione dei parametri del transistor, potrebbe accadere di non avere l'oscillazione del transistor: in questo caso occorre utilizzare uno zener con una tensione leggermente più alta, per esempio da 7,5V anziché 6,8V oppure utilizzare un led verde al posto di quello arancione.
Tutti
i
tipi di batterie alcaline da 1,5 nominali possono essere ricaricate:
occorre circa un giorno per una batteria di tipo AA o per una da 9V ma
servono diversi giorni per una batteria di grande capacità tipo D. Il
miglior sistema è quello di non scaricare completamente la batteria ma
piuttosto di fornirgli una breve carica ogni tanto anche se questo
risulta un po' scomodo.
Ho provato a ricaricare con successo anche gli accumulatori al NiMH. Sebbene il profilo di carica sia abbastanza diverso dalle batterie alcaline, il circuito sembra funzionare bene anche se è opportuno non lasciare le batterie per sempre nel caricatore a causa della possibilità di sovraccarico specialmente per le batterie più piccole.
Il primario del trasformatore di alimentazione deve essere naturalmente adatto alla tensione di rete: in Italia è di 220-230Vac.
Un unico transistor è tutto quello che vi serve per questo
semplice inverter. Il principale scopo di questo circuito è quello di
fornire una corretta alimentazione per tutti i tipi di caricabatterie
che normalmente si collegano alla rete come quelli per cellulari,
rasoi elettrici, ecc, perfino una lampadina elettronica al neon da 5W
ha funzionato regolarmente. Sono stati usati solo componenti
facilmente reperibili. Il trasformatore è un comune trasformatore
d'alimentazione da 10VA con due secondari da 6 V collegati come
mostrati nello schema. La frequenza di funzionamento va da 70 a 190Hz
secondo la natura del carico. Questa frequenza è accettabile per la
maggior parte dei carichi ma ovviamente non va bene per alimentare
dispositivi il cui funzionamento corretto dipende dalla frequenza come
orologi e alcuni tipi di piccoli motori elettrici. Il transistor non
richiede alcun dissipatore se è montato sulla scatola metallica che
contiene l'inverter. La piccola lampadina al neon all'uscita fornirà
un'utile indicazione sulla presenza di una tensione pericolosa. E'
consigliabile l'aggiunta di un fusibile da 2.5A sulla linea
d'ingresso. Il funzionamento è semplice: accendere l'unità e collegare
il carico tenendo d'occhio che la lampadina al neon rimanga sempre
accesa: certi caricatori di tipo switching richiedono una corrente di
picco iniziale che potrebbero apparire come un corto circuito
all'uscita e quindi spegnere il neon; in questo caso occorre provare a
connettere il carico ripetutamente finché funziona in maniera
corretta. Un corto circuito temporaneo all'uscita o un'inversione
momentanea della tensione all'ingresso non danneggia l'inverter.
L'efficienza non è stato uno dei parametri di progettazione comunque è
stata misurata tra il 50 e 60%. L'onda è solo vagamente sinusoidale.
Provare a invertire il collegamento di uno degli avvolgimenti a 6V se
avete difficoltà a farlo oscillare.
Controllare l'accumulatore della
macchina dovrebbe essere più facile con questo circuito che misura la resistenza interna dell'accumulatore stesso.
Gli impulsi generati dal 555 sono utilizzati per pilotare un carico
fittizio e la tensione alternata che si genera ai capi
dell'accumulatore fornisce un'indicazione della sua resistenza
interna: più bassa è la tensione più è buona la batteria. La tensione
alternata viene letta per mezzo di uno strumento digitale connesso
all'uscita e in grado di leggere i pochi millivolt generati. Fili
separati sono utilizzati per il carico fittizio e per la sezione di
misura. I fili devono essere connessi ai rispettivi capi della
batteria ma non dovrebbero toccarsi tra di loro. Questo evita delle
letture erronee causate dall'imperfetto contatto del carico fittizio.
La resistenza interna dipende anche dalla temperatura; questo è il
motivo dell'interruttore: hot si applica per una temperatura
della batteria (non ambiente) compresa tra 35 e 52 gradi centigradi, normal
vale per una temperatura compresa tra 16 and 34 gradi e cold
va bene per una temperatura da -4 a 15. Oltre questi limiti la
lettura diventa inaffidabile. La resistenza interna dipende anche
dalla capacità della batteria. Il potenziometro da 100 ohm seleziona
la capacità della batteria: tutto ruotato verso il positivo per
batterie da 100Ah e tutto ruotato verso il negativo per batterie da
32Ah. Nel prototipo è stata usata una scala graduata contrassegnata
uniformemente da 32 a 100. Questo significa che possiamo misurare
batterie con una capacità da 32 a 100Ah. Poiché ci sono anche un certo numero di
batterie più piccole da 12V, specialmente per i sistemi di allarme,
è stato pensato ad un interruttore che, nella posizione X1, cambia
la portata coprendo così il campo da 3,2 a 10Ah. L'unità ha 6 fili
che vengono fuori dalla scatola: due per il carico fittizio, due per
la sezione di misura e due che vanno allo strumento digitale. Il
funzionamento è semplice: fissate la portata, la temperatura e la
capacità della batteria, quindi collegate il carico fittizio e i
fili della sezione di misura ai capi della batteria e leggete la
tensione in alternata: si è al sicuro se si leggono sotto i 10-12mV
altrimenti è meglio fare una buona ricarica e se risultano ancora
oltre i 10-12mV allora probabilmente avete bisogno di una nuova
batteria. Un luminoso LED arancione indica che l'unita è connessa e
funzionante.
Protezione contro i corto circuiti e
i sovraccarichi sono dati da questo circuito che trova impiego sui
tavoli da lavoro nelle scuole tecniche e presso i laboratori dove c'è
bisogno di lavorare direttamente con la tensione di rete.
Caratteristiche addizionali sono una lampada rossa ben visibile che
indica che vi è tensione; un buon isolamento del circuito d'uscita
quando il circuito è disattivato, solo alcuni millivolt sono stati
misurati senza carico; soglia di corrente regolabile entro un campo
limitato e la possibilità di disattivazione remota: i 6V del
secondario possono essere portati ovunque, normalmente dove state
lavorando, anche lontano dal circuito di protezione. Premendo il
pulsante si mette in corto circuito l'avvolgimento bloccando così il
funzionamento e la tensione in uscita viene rimossa. Un led è
posizionato accanto al pulsante per indicare se il circuito è in
funzione o meno. Ulteriori circuiti di blocco remoti possono essere
collegati in parallelo se richiesto. Il circuito si disattiva se un
corto è applicato all'uscita senza che salti il fusibile, tuttavia il
fusibile salta se si attiva il circuito mentre un corto circuito è già
presente.
Questo
circuito
converte un relay standard in un relay passo-passo detto anche a
impulsi: Se si preme il tasto si attiva e se lo si preme di nuovo si
disattiva. Per questo scopo occorre un relay con 2 scambi: uno è usato
per il circuito stesso ed il secondo è utilizzato per un circuito
esterno. Qualche volta è difficile se non impossibile trovare relay ad
impulsi, usati talvolta nei cablaggi elettrici, e questa è una
possibile soluzione. Il relay usato in questo circuito è di potenza
con i contatti da 10A ed una resistenza della bobina di 28Ω.
Il circuito non assorbe corrente quando è a riposo ed è possibile
scalarlo per circuiti operanti a tensioni più alte. Il relay deve
essere sempre di una tensione metà della tensione di alimentazione,
nel nostro caso è un relay da 6V per una tensione di alimentazione di
12V. La resistenza in serie con la bobina deve avere una resistenza
uguale o leggermente più alta di quella della bobina stessa e l'altra
resistenza dovrebbe essere all'incirca il doppio della resistenza
della bobina. I condensatori sono tutti da 25V. Il valore dei
condensatori dipende dalla resistenza del relay: più è alta la
resistenza più è basso il valore dei condensatori. Poiché i
condensatori hanno bisogno di un certo tempo per caricarsi o
scaricarsi, occorre un intervallo di circa 0,5-1sec tra un operazione
e l'altra del pulsante. Un semplice alimentatore non stabilizzato è
più che adeguato per alimentare uno o più di questi circuiti.
Se volete avere un LED che
fa bella figura sul pannello del vostro apparato, potete provare
questo accorgimento: passate ripetutamente una carta vetrata fine
sulla superficie di qualsiasi LED trasparente e chiaro fino ad avere
una
superficie
biancastra.
Altro non c'è da
fare e rimane solo da accenderlo e vedere il risultato. Non usate carta vetrata extra fine poiché
non incide abbastanza sulla superficie plastica del LED, in altre
parole, non va bene la carta vetrata normalmente usata per i metalli.
Poiché la differenza con un LED tradizionale era abbastanza vistosa,
sono stati fatti alcuni test di
comparazione: le
foto 2 e 5 si riferiscono rispettivamente ad un normale LED
trasparente, di colore rosso nel nostro test, che illumina
frontalmente uno schermo e poi inclinato a circa 60°. I risultati sono
stati quelli che ci si aspettava: molto luminoso se visto frontalmente
e più debole se visto fuori asse. Lo stesso LED (foto 1 and 4) dopo il
"trattamento": è leggermente più debole se visto direttamente di
fronte ma è molto più luminoso quando è fuori asse e fornisce
un'apparenza globale migliore. Le foto 3 e 6 si riferiscono ad un LED
standard a luce diffusa e, da come si può vedere, è nettamente più
debole. La parte bianca delle foto è dove la luce è più intensa e con
un contenuto alto di raggi infrarossi. Dal momento che molte macchine
fotografiche digitali sono molto sensibili ai raggi infrarossi, essi
vengono registrati come una macchia bianca. Questo non è propriamente
un circuito ma ho pensato di condividerlo e a meno che non
necessitiate della piena luminosità frontale di un LED potete usare
questo accorgimento con qualsiasi LED trasparente, in particolare con
i LED blu dove si ha un effetto molto gradevole.
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