Cargador de baterías de NiCd/NiMh

Baterías de NiMh

Indice

 

 

Cargador de baterías de NiCd/NiMh

 


 

  • Introducción:

    El cargador de baterías lo utilizaremos para que el microbot tenga autonomía y no dependamos de pilas. Simplemente lo conectamos al adaptador de corriente y su batería se recargará. Utilizaremos en nuestro caso baterías de NiMh, aunque también puede recargar baterías de NiCd.

    No es un cargador rápido, porque trabaja con corriente de carga estándar de una décima parte de la capacidad de la batería en combinación con un tiempo de carga de 10 a 14 horas, sin que exista riesgo de sobre-carga por lo que no importa si, por descuido, dejamos la carga durante 20 horas. Si estamos seguros de que la batería está solo a media carga, podemos restablecer su capacidad completamente cargándola alrededor de 6 o 7 horas.

 

  • Principio de funcionamiento:

    Las pilas tipo AA tienen una capacidad de 1500 a 1800mAh (miliamperios-hora), por lo que la corriente de carga debe ser de 150 a 180 mA. Si queremos cargar varias pilas al mismo tiempo, simplemente las conectaremos en serie, porque la misma corriente de carga circulará a través de todas las pilas, lo que hará que se cargen de forma simultanea.

    La cuestión ahora es como obtener una corriente de 180 mA. La solución más elegante y precisa es usar una fuente de corriente. Aquí hemos usado un regulador de tensión tipo LM317 como regulador de corriente. Este archiconocido regulador de tres terminales está diseñado para ajustar su resistencia interna entre los terminales IN y OUT para mantener una tensión constante de 1.25 V entre los terminales OUT y ADJ. Si elegimos un valor de (1.25/0.180)=6.94 Ohmnios para R1, circulará exactamente una corriente de 180 mA. En la práctica no podemos comprar una resistencia con este valor por lo que elegiremos un valor de 6.8 Ohmnios. que sí está disponible. Por conveniencia, se ha añadido un indicador LED al cargador. Este LED se ilumina sólo cuando la corriente de carga está circulando, por lo que lo podemos usar para verificar que las baterías están haciendo un buen contacto.

    Para conseguir que circule una corriente de 180 mA necesitarémos una cierta tensión. La másxima tensión en una pila durante la carga es de 1.5 V y la fuente de corriente necesita unos 3 V. Si sólo cargamos una pila, una tensión de alimentación de 4.5 V puede ser adecuada. Si cargamos varias pilas en serie, necesitaremos 1.5 V por el número de pilas más 3 V. Para cuatro pilas esto significa una tensión de alimentación de 9 V. Si esta tensión de alimentación es demasiado baja, la corriente de carga será demasiado baja. Una tensión de alimentación grande no será mucho problema porque el circuito asegura que la carga no exceda de 180 mA.

    La tensión requerida se puede obtener de forma conveniente desde un adaptador de red no estabilizado (o eliminador de batería) de unos 300mA, ya que necesitamos 180 mA. Normalmente es posible seleccionar varias tensiones diferentes con un mismo adaptador por lo que recomendamos elegir la tensión más baja para la cual el LED indicador de la fuente de corriente se ilumine bien.

    Deberíamos mencionar un par de puntos prácticos. Primero podemos usar cualquier color de LED , pero lo que si debe ser es de alta eficiencia (bajo consumo), porque dicho LED se ilumina con una corriente de 2 mA, que es la que se utiliza aquí. Cuando cargamos varias pilas en serie, las pilas se deben colocar de forma natural en el soporte de pilas. Aunque esto no es importante para este cargador, deberíamos apuntar que la mayoría de los soportes de pilas no son de muy buena calidad. Los puntos de conexión a veces tienen una resistencia de al menois 1 Ohmnio, lo cual da lugar a unas perdidas considerables (una pila cargada a 1 A proporcionará una tensión de solo 0.2 V)

    Por ultimo, notar que el LM317T (la "T" se refiere al tipo de encapsulado) se debe fijar con un disipador. Aunque no hay peligro de que se destruya por sobrecalentamiento, no es conveniente tocar con los dedos porque estará caliente y nos podremos quemar. Un disipador de tipo SK104 (de unos 10 K/W) será adecuado aquí.

 
  • Esquema

    Pincha sobre la imagen para ampliar.

  • Esquema para Eagle.

    Aquí el esquema de eagle:

        

 

 

Baterías

 

 
  • Introducción:

    Muchas de las características de operación de las baterías de NiMh son similares a las de las baterías de Ni-Cd (Níquel Cadmio). Sin embargo, las baterías de NiMh (Níquel Metal Hydride) tienen como ventaja la alta densidad de energía (o capacidad) que implica un mayor tiempo de vida. Además , el NiMh (Níquel Metal Hydride) es ambientalmente mas amigable que el NiCd y otras sistemas por no contener adiciones de Cadmio ni plomo.

    Si desea saber mas vea la información técnica de los fabricantes como.

    http://www.duracell.com/

    http://www.panasonic.com/

 

 
  • Principales características:

    1.     Mayor Capacidad: Hasta el 40 por ciento mas de capacidad o tiempo y tiempo de servicio que una batería estándar de NiCd de tamaño equivalente.

    2.     Altas Ratas de descarga: Como la resistencia interna de las baterías de NiMh (Níquel Metal Hydride) es baja, altas ratas de descarga son posibles de 2 y hasta 3 veces su capacidad.

    3.     Carga Rápida: Las baterías de NiMh (Níquel Metal Hydride) pueden cargarse rápidamente en aproximadamente 1 hora usando para ello un sistema cargador especialmente diseñado.

    4.     Desempeño en altas temperaturas: Las baterías NiMh (Níquel Metal Hydride) son capaces de operar en descarga con temperaturas desde 20 ºC hasta 50 ºC y en carga desde 0 ºC hasta 45 ºC.

 
 

 
  • Carga de baterías de NiMh

    La recarga es el proceso por el cual se reestablece la energía que ha sido descargada de la batería. La vida útil de una batería depende de los ciclos de carga y descarga a la que sea sometida.

    Los principales criterios para una carga efectiva son:

    ·Seleccionar la rata apropiada de carga

    ·Limitar la temperatura

    ·Seleccionar una técnica apropiada para la terminación de la carga.

    Las características de recarga de las baterías de NiMh (Níquel Metal Hydride) son generalmente similares a las de Ni-Cd (Níquel Cadmio). Sin embargo, existen algunas diferencias particularmente en los requerimientos para el control de carga, dado que las baterías de NiMh (Níquel Metal Hydride) son mas sensibles a las sobrecargas (Se deterioran significativamente con sobrecargas).

    Se debe ser muy cuidadoso en el uso de cargadores para baterías de Ni-Cd (Níquel Cadmio) para cargar baterías de NiMh (Níquel Metal Hydride).

    El método de carga mas común para NiMh (Níquel Metal Hydride) es el uso de una corriente constante, con una corriente limitada para impedir incrementos altos en la temperatura.

    La baterías de NiMh (Níquel Metal Hydride) son mas sensibles a alas sobrecargas, a su vez la carga genera en ellas aumentos mas rápidos en la temperatura lo cual también la deteriora.

    Las baterías de NiMh (Níquel Metal Hydride) pueden cargarse rápidamente en periodos de 1 hora con ratas de carga de 1C, sin embargo para evitar el deterioro de las baterías, debe utilizarse para ello equipos cargadores especialmente diseñados que protejan la batería las sobrecargas y los excesos de temperatura.

    Carga Lenta

    Cargar baterías con una corriente constante a una rata de C/10 con una terminación de carga delimitada por tiempo (12 Horas) , es un método conveniente para cargar completamente las baterías de NiMh (Níquel Metal Hydride) .

    La carga deberá detenerse después 12 horas para una batería completamente descargada. Sí la batería no esta completamente descargada, la aplicación de 12 horas de carga , sobrecargará la batería.

    Carga Rápida (4 Horas)

    Una batería NiMh (Níquel Metal Hydride) puede ser cargada con eficiencia y seguridad utilizando corrientes superiores alas descritas anteriormente. Es necesario sin embargo un control de carga para terminar la carga antes de que la batería alcance los limites de temperatura recomendados por el fabricante.

    Una batería completamente descargada puede cargarse con una rata de C/3 con un temporizador que corte la carga en 3.6 horas. La temperatura de las baterías no puede exceder los 55 ºC por celda.

    Carga Súper Rápida (1 Hora)

    Para lograr cargar completamente una baterías NiMh en 1 hora sin sobrecargarla y sin que esta sufra deterioro por la temperatura, es necesario que el sistema de carga este equipado con sistemas de terminación de carga combinados (Temperatura dT/dt, Voltaje rV, Tiempo).

    Los fabricantes recomiendan hacer la carga en tres pasos:

    1.Cargar con una rata de carga de 1C hasta detectar un incremento en la temperatura por celda de 1 ºC por minuto.

    2.Aplicar una rata de carga de C/10 terminada por temporizador en ½ hora.

    3.Aplicar una corriente de sostenimiento de C/300 por el tiempo que se requiera.