Il rinfresca-pile USB
Le prestazioni delle pile ricaricabili sono migliorate significativamente nel corso degli anni. I primi elementi formato stilo al nickel-cadmio avevano capacità di 4-500mAh, aumentate nel tempo fino a 8-900. L'avvento della tecnologia nickel-metallo idruro ha portato la capacità per elemento a 2700-2800 mAh (reali o presunti) tuttavia queste ultime hanno una autoscarica non proprio trascurabile, tanto che, se utilizzate saltuariamente, quando servono sono regolarmente scariche. L'idea mi è venuta mentre ero in coda alla cassa del ferramenta. Accanto avevo un espositore di pile ricaricabili, disposte in blister da quattro con una scritta "pronte all'uso". Il blister in questione ha due lamelle metalliche; quando inserito in una delle fessure dell'espositore, un circuito mantiene la carica delle pile, probabilmente facendovi scorrere qualche mA a compensare il normale processo di autoscarica. Un led verde segnala la presenza del blister nella fessura. Nonostante le innumerevoli soluzioni disponibili in commercio, probabilmente migliori di questa, ho deciso di costruire un aggeggio adatto a mantenere la carica degli elementi. Allo scopo ho previsto di utilizzare una presa USB del computer: funzionamento discontinuo giornaliero o quasi, da pochi minuti a qualche ora. La tensione disponibile sulla presa USB è di 5 volt, con corrente limitata a circa 500 mA, più che sufficienti allo scopo. Mi sono anche imposto di riciclare tutto l'occorrente o quasi dal cassetto dei componenti recuperati, cercando una soluzione minimale, modulare, pratica; alla fine sono giunto a questo risultato.
Lo schema rappresentato è nella versione per due elementi tipo ministilo ed è composto da due sezioni identiche ed indipendenti. Il circuito può essere espanso aggiungendo altre sezioni, limitate solo dall'assorbimento massimo complessivo che non deve superare i 500mA. In questo modo è possibile mantenere in carica una o più pile, ovviando nel contempo al limite dei 5 volt forniti dalla USB che non permetterebbero la carica di più elementi in serie fra loro.. Ciascuna sezione non è altro che un regolatore a corrente costante unito ad un circuito di segnalazione del funzionamento. Considerando la sezione a sinistra, il transistor Q1 è portato in conduzione dalla resistenza di polarizzazione R2; la corrente di emettitore attraversa R1, D2 e la pila connessa ai terminali a+ e a-. R1 ha la funzione di impostare la corrente regolata: quando la differenza di potenziale ai suoi capi raggiunge la soglia di conduzione della giunzione b-e di Q2, questo comincia a sottrarre polarizzazione a Q1, così che la corrente regolata rimane costante. Il valore di R1 si determina con la formula R=0.7/Ir, dove Ir sta per corrente regolata. Con 12 ohm si ottengono circa 55 mA. A completare il circuito rimane la parte relativa al led di segnalazione. Quando una pila è inserita nel circuito, la tensione sulla base di Q1 è più bassa rispetto a quella di alimentazione di quel tanto che basta a portare in conduzione Q3, accendendo il led connesso al suo collettore. In questo modo l'attivazione del led conferma non tanto l'accensione del circuito, ma l'effettivo passaggio di corrente attraverso la pila. Eventuali falsi contatti del portapile sono dunque visualizzati a colpo d'occhio. Quando la fonte di alimentazione viene spenta, il diodo D2 impedisce la scarica della pila attraverso il circuito. Per l'utilizzo proposto, è bene dimensionare la corrente di ricarica ad un valore tale da compensare "comodamente" l'autoscarica, ma senza raggiungere valori così alti da rovinare la pila in caso di uso prolungato. Dai dati in mio possesso risulta che un elemento ricaricabile Ni/Cd o Ni/Mh può sopportare senza danni a tempo indefinito una corrente di ricarica fino a circa un ventesimo della capacità nominale; considerato l'uso intermittente di una o due ore al giorno questo limite è largamente rispettato. Quindi con 50mA posso mantenere "fresche" pile da 1000 mAh in su; attualmente ho regolato il circuito a 40 mA per elementi ministilo da 800 mAh. Forse lo espanderò per ospitare altri elementi tipo stilo, magari con una corrente un po' più alta per gestire quelli da 2300 mAh.Lato rame | Disposizione componenti |
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