DESCĂRCAREA CONTROLATĂ A ACUMULATORILOR NiCd

În prezent alimentarea stațiilor de telecomandă se realizează aproape exclusiv cu baterii de acumulatori; în special acumulatori alcalini NiCd. Utilizarea bateriilor uscate la aceste stații este de domeniul trecutului, datorită unor impedimente ca: - Siguranță în funcționare scăzută - Autodescărcare - Curenți debitați mici în raport cu acumulatorii - Rezistență internă mare - Curgerea lichidului extrem de coroziv din interiorul bateriilor - Preț de cost ridicat raportat la durata de funcționare.

Pentru sportivi și în special pentru cei de performanță, utilizarea acestor baterii este de neconceput.

Datorită calităților lor: - Curenți debitați mari - Posibilitatea de a fi reîncărcați de foarte multe ori - Siguranță mare în exploatare - Preț de cost relativ scăzut raportat la durata totală de exploatare.

Acumulatorii și în special cei "uscați" NiCd sunt utilizați în exclusivitate atât pentru alimentarea stațiilor de radiotelecomandă, cât și pentru electromotoarele de acționare a modelelor, instalații de automatizare și control, simulatoare de zgomot, sirene navale etc.

Utilizatorii știu însă că acumulatorii alcalini, cu toate calitățile lor prezintă și două deficiențe, pentru a analiza mai bine aceste deficiențe, precum și modul de remediere a lor, vom lua un exemplu practic.

Un radioreceptor de telecomandă, superheterodinul este alimentat de regulă dintr-o baterie (grup) de patru acumulatori NiCd 0,5 Ah inseriați. Întrucât fiecare acumulator are la borne o tensiune de 1,2-1,25 V, tensiunea cu care se alimentează receptorul implicit servourile aferente este de 4,8-5 V.

Firma constructoare (Saft, Sanyo, Varta etc), recomandă încărcarea acestor acumulatori sub un curent continuu, constant, de 50 mA, timp de 14 ore. Să presupunem că acești acumulatori sunt utilizați în timpul unui concurs circa 30 minute. Este evident că în condiții normale, acumulatorii sursei de alimentare a aparaturii de radiorecepție și execuție de pe model, nu se descarcă complet. Ei se descarcă până la un anumit prag, practic necunoscut, deoarece nu se poate ști precis de câte ori și pe ce durată au fost acționate servourile modelului, în timpul respectivului concurs. Se pune întrebarea: în aceste condiții cât trebuie să fie ținuți la încărcat, evident tot sub curentul constant de 50 mA, cei pentru acumulatori? Nu se poate răspunde la această întrebare, deoarece prin măsurători de tensiune și curent, nu se poate determina acest prag de descărcare; acumulatorii prezintă aceeași tensiune la borne de 1,2 V și când sunt descărcați pe sfert și când sunt descărcați la jumătate sau mai mult. A-i încărca 14 ore cu 50 mA, este evident o greșeală, deoarece ei nu sunt complet descărcați. Mai mult: s-a constatat că descărcând și încărcând parțial acumulatorii NiCd, după câteva cicluri capacitatea acestora scade semnificativ; este vorba de acel fenomen "de memorie". Corect este să descărcăm acumulatorii până la pragul inferior admisibil și apoi să-i încărcăm sub curent constant, numărul de ore indicat de firma constructoare (14 ore). În felul acesta se păstrează integral capacitatea inițială a bateriei de acumulatori și totodată se evită suprasolicitarea acestora din cauza unei încărcări excesive. Aplicând această metodă, durata medie de viață a acumulatorilor de regulă se triplează. În felul acesta și după 8 ani de folosire, nu apar căderi și nici micșorări semnificative ale capacității.

Montajul propus în fig. 1 este foarte simplu, construcția lui fiind la îndemâna oricărui amator cu dotare și cunoștințe medii.

Schema cuprinde în principal doi tranzistori dintre care unul "npn" de mică putere, iar al doilea "pnp" de putere medie. Ambele tranzistoare sunt cu siliciu. Tranzistorul T1 (npn) poate fi un BC 107; 108; 171; 172 (A,B sau C) cu β = 80-120. Tranzistorul T2 (pnp) este un BD 136; 138; 140; 2N1613; 2N2219 etc., cu un β = 60-100. Dioda electroluminescentă, va fi un LED uzual, preferabil de culoare verde sau roșie cu corp cilindric. Cele patru rezistențe (R1-R4) sunt chimice cu puterea de 0,1-0,5 W. Excepție face rezistența R3 care va fi de 0,5-1 W.

Funcționarea aparaturii

Conectând bateria de acumulatori (în cazul acesta patru acumulatori CdNi 1,2 V/0,5 Ah) între bornele A (+4,8 V) și B (masa) tranzistorul T1 comandat în bază prin divizorul potențiometric R1-P, se deschide. La rândul său, polarizându-i direct baza, tranzistorul T1 deschide finalul T2. În această situație, sursa formată din cei patru acumulatori inseriați, începe să se descarce prin rezistența R3 și prin ramificația R4-LED. Dioda electroluminescentă se aprinde, indicând astfel derularea procesului de descărcare a bateriei de acumulatori. Când tensiunea la bornele acesteia atinge pragul inferior, reglat prin semireglabilul P, cei doi tranzistori se blochează, descărcarea se întrerupe și LED-ul se stinge. Pragul de blocare-deschidere, deci de descărcare-oprire este în cazul prezentului montaj de maximum 0,025 V. El nu depășește trei sutimi de volt. După stingerea LED-ului, bateria de acumulatori se decuplează și se pune imediat la încărcat. O variantă practică a unui încărcător cu generator de curent constant, a fost descrisă într-un număr anterior al revistei Modelism.

Acum știm exact care va fi timpul de încărcare și anume 14 ore, timp indicat de firma producătoare. În felul acesta acumulatorii respectivi nici nu se supraîncarcă și nici nu rămân parțial încărcați. După terminarea ciclului de descărcare-încărcare, bateria de acumulatori poate fi utilizată în deplină siguranță la alimentarea aparaturii de telecomandă; în cazul de față aparatura de radiorecepție-execuție. Este indicat ca acest ciclu de descărcare-încărcare să fie realizat în preziua fiecărui concurs.

Reglarea aparaturii

Se știe că un acumulator Cd Ni este descărcat la limita inferioară atunci când tensiunea la bornele sale ajunge la 0,8-0,85 V. Din motive de siguranță, în cazul de față, este recomandabil să se aleagă ca prag inferior, valoarea de 1 V. Alegerea acestei valori nu scade semnificativ capacitatea acumulatorului (practic sub 3%) dar permite evitarea descărcării excesive a acestuia, și depistarea rapidă a acumulatorilor defecți (scurtcircuitați sau întrerupți). Să luăm din nou în considerație exemplul de mai sus, cu patru acumulatori inseriați. Dacă unul din cei patru acumulatori este defect, indiferent de gradul de încărcare a celorlalți trei, tensiunea la bornele sursei nu va atinge 4 V (1,2-1,25×3=3,6-3,75 V). În această situație LED-ul va rămâne stins, cu toate că cel puțin trei dintre acumulatori sunt încărcați (chiar cu 100%).

Un al doilea element esențial care trebuie luat în considerație este modul de descărcare. Astfel, pentru acumulatori CdNi 0,5 Ah/1,2 V curentul optim de descărcare este de 0,1 A; pentru 1,2 Ah/1,2 V de 0,2 A; pentru 1,7 Ah/1,2 V de 0,3 A și pentru 2 Ah/1,2 V de 0,4 A. Acumulatorii CdNi de 4 Ah/1,2 V vor fi descărcați sub un curent de 0,6-0,7 A.

Pe baza acestor considerente, vom trece acum la reglarea propriu-zisă a aparatului de descărcare controlată a acumulatorilor de tip NiCd, vom lua același exemplu de patru acumulatori NiCd 0,5 Ah/1,2 V, inseriați.

1. Pragul minim al acestei surse, după cum am văzut mai sus va fi de 4 V, iar curentul de descărcare de 100 mA. (Variații între 90 și 110 mA sunt acceptabile în practică).

2. Se încarcă cei patru acumulatori inseriați, sub un curent constant de 50 mA, timp de 10-14 ore.

3. Se decuplează acumulatorii și se leagă apoi la bornele A și B ale descărcătorului din fig. 1, prin intermediul unui miliampermetru (mA) de circa 250-300 mA, valoare maximă la cap de scală, și al unui voltmetru de 15-20 V (fig.2). Ambele vor fi evident pentru curent continuu.

4. Se reglează semireglabilul P, până când dioda LED se aprinde ferm.

5. Se tatonează valoarea rezistenței R3 în jurul valorii de 47 ohmi, până când miliampermetrul mA indică aproximativ 100 mA. În locul rezistenței R3 se poate utiliza un semireglabil cu valoarea de 100 ohmi care se reglează (pornind de la valoarea ohmică maximă a acestuia) până când curentul de descărcare indicat de miliampermetrul mA (fig.2) va fi de 100 mA. Se măsoară cu un avometru valoarea semireglabilului și se înlocuiește acesta din urmă cu o rezistență chimică fixă de aceeași valoare ohmică. În felul acesta se stabilește (reglează) valoarea curentului de descărcare.

6. Se lasă în continuare acumulatorii respectivi să se descarce (sub curent de 100 mA) până când voltmetrul (fig.2) indică valoarea de 4 V.

7. Se rotește cursorul semireglabilului P, până în momentul în care dioda LED se stinge. Cu aceasta reglajul aparatului este terminat. Se pot face, dacă este cazul, mici retușuri dar în general nu este nevoie.

8. Se încasează întregul montaj într-o cutie adecvată din material plastic. În capacul cutiei se practică un orificiu de 5 mm, în care se încastrează LED-ul, astfel încât partea luminoasă a acestuia să poată fi văzută din exteriorul cutiei. Bornele A și B se leagă la bateria de acumulatori printr-o cuplă complementară. Este recomandabilă o cuplă de servomecanism. Se va lega plusul la plus și minusul la minus.

În fig. 3 este prezentată o variantă la care tranzistorul T1 este "pnp" iar T2 este "npn". Și în acest caz, ambele tranzistoare vor fi cu siliciu.

Ion Piscatti

În încheiere se menționează că pentru fiecare treaptă de tensiune este necesar câte un astfel de descărcător. Mai corect, descărcătorul unui grup de 4 acumulatori NiCd nu poate fi utilizat pentru 3, 5, 7, 8 sau mai mulți acumulatori, chiar dacă aceștia sunt de același tip și mărime.

Astfel, în cazul unei stații de telecomandă la care emitatorul se alimentează dintr-o sursă de 8 acumulatori NiCd 0,5 Ah/1,2 V, iar receptorul dintr-o sursă de 4 acumulatori de același tip, vor fi necesare două astfel de descărcătoare: unul reglat pentru pragul minim de 8 V și la un curent de descărcare de 10 mA, iar celălalt pentru un prag minim de 4 V, la același curent de descărcare. Dacă în locul acumulatorilor NiCd 0,5 Ah/1,2 V, se folosesc alții de capacitate mai mare (de exemplu de 1,2 Ah/1,2 V) grupați tot câte 8 și respectiv 4, se pot folosi descărcătoarele de mai sus, dar timpul de descărcare va fi evident mai lung.

Descărcarea acumulatorilor de capacitate mai mică cu descărcătoare pentru acumulatori de capacitate mai mare nu este posibilă, din cauza curenților prea mari de descărcare, curenți ce suprasolicită acumulatorii în cauză, ducând în ultimă instanță la scoaterea prematură din uz a acestora.

T1 = BC 107 T2 = BD 136 R1 = 11 K R2 = 330 R3 = 47-68/1W R4 = 82-100 P = 10K liniar

T1 = BC 177 T2 = BD 135 R1 = 11 K R2 = 330 R3 = 47-68/1W R4 = 82-100 P = 10K liniar