Carica-batterie d'emergenza per recupero LiPo

[Raggio]

Alcune delle informazioni qui riportate potrebbero generare situazioni di pericolo o danni.
Le informazioni hanno solo un fine illustrativo, non esortativo né didattico.
L'uso è a proprio rischio.

La storia è sempre la stessa più o meno,
nel mio caso la batteria non era usata in nessun mezzo ma il risultato è stato il medesimo, celle sotto i 2.6V e tanta rabbia nel vedere che il carica batterie si rifiuta di partire ( e come contraddirlo, mea culpa, mea culpa) ... vabbè andiamo alle notizie buone

Se percaso ance voi, come me, avete uno di quei carica-bilanciatori economici che fanno solo e soltanto LiPo ( e grazia divina che almeno facciano quello ), il metodo di usare il carica batterie in modalità NiMH o NiCd è ovviamente impraticabile.
Leggendo qua e la i datasheet degli integrati per la carica delle LiPo si nota come inizialmente la carica è effettivamente a corrente costante e un circuito per far ciò è veramente facile da realizzare a costo zero con un po' di elettronica da "discarica".

Il principio è molto semplice, usando un integrato tipo L78xx ( io ad esempio ho usato un L7808 recuperato da un vecchio lettore cd rotto e accantonato per anni nel ripostiglio di casa ) oppure anche uno della serie LM317 si possono costruire alimentatori a corrente costante piuttosto buoni per tensioni limitate ( come quelle di una cella litio ). D'ora in avanti mi riferisco all'uso del L7808.
Questi integrati funzionano in modo da mantenere costante la tensione tra i piedi di GND e VOUT , 8v, in questo modo interponendo tra essi una resistenza di opportuno valore è possibile far circolare nel circuito la quantità di corrente desiderata indipendentemente dalla contro-tensione generata sul carico. Un veloce schema elettrico sarà sicuramente di aiuto più delle mie parole:



Lo spannometro insegna che in questa fase di carica una corrente di circa 0,1 - 0,2 A è sufficiente per una carica "sicura" ( le LiPo ESPLODONO, non ne sono responsabile, leggi il disclaimer, proteggiti adeguatamente, svolgi la carica in ambiente sicuro e lontano da qualunque cosa infiammabile e all'aperto, i fumi liberati sono altamente tossici ), allora ora che sappiamo come funziona l'integrato è facile calcolare la resistenza:

R Imin = V/I = 8/0.1 = 80 OHM

R Imax = V/I = 8/0.2 = 40 OHM

Qualunque valore di resistenza compreso tra R Imin e R Imax è adeguato, meglio se si è più vicini a R Imin, 80 OHM
La dissipazione è piuttosto elevata e può arrivare fino a 2W con la resistenza da 40OHM.. sono quindi consigliabili resistenze da 5W oppure se proprio non si hanno è bene piazzare il circuito nel flusso diretto di una bella ventola.
Io, ho usato due resistenze da 30Ohm 1/2 W in serie ( quello che passa il convento)... totale 60Ohm 1/2 W per circa 0.133A di corrente e hanno funzionato alla grande.

Fatto questo è necessario aggiungere un diodo qualunque ( io l'ho recuperato da un ponte raddrizzatore ) per evitare che la corrente scorra nel verso sbagliato scaricando la batteria, collegare voltmetro e amperometro come indicato e preparare il cavetto con terminazione 2pin da connettere, una cella per volta, al connettore bilanciatore della batteria da recuperare.

Usare un filo Rosso e uno nero per tutti i cavi è molto molto utile per capire al volo il verso del connettore e non sbagliare a connettere la LiPo!

Gli step per verificare il circuito sono:

1. Verificare Molto ma Molto bene di aver collegato il tutto correttamente.

2. PROVA A VUOTO, alimentare a 12V il circuito, verificare che sia tutto freddo, di fatti essendo la connessione verso GND scollegata il circuito DEVE essere spento.

3. PROVA IN CORTO, alimentare a 12V il circito come si vede in figura sopra, e ponticellare i 2 pin di terminazione. Nell'amperometro si deve leggere la corrente di progetto (0.133A o li vicino) , nel voltmetro qualcosa molto vicino a zero.

4. PROVA CON FINTO CARICO, alimentare a 12V il circito come si vede in figura sopra, e collegare un potenziometro tra i 2 pin di terminazione, variando la resistenza indotta dal potenziometro la corrente letta dall'amperometro NON deve variare... dopo di tutto è questo lo scopo di un alimentatore a corrente costante!

5. Se fino a qua è andato tutto bene allora puoi considerare il tuo circuito ragionevolmente funzionante: è il momento di passare alla batteria ( le LiPo ESPLODONO, non ne sono responsabile, leggi il disclaimer, proteggiti adeguatamente, svolgi la carica in ambiente sicuro e lontano da qualunque cosa infiammabile e all'aperto, i fumi liberati sono altamente tossici ).

5A. Ad alimentazione STACCATA ma con i tester accesi sonda il connettore di bilancio della LiPo con la terminazione 2pin del carica batterie, per via del diodo non verrà consumata corrente dalla lipo ( amperometro deve leggere ZERO ) mentre il voltmetro segnerà la tensione della cella esaminata... tutte le celle sotto i 3V hanno bisogno di una caricatina.

5B. Predisponi la zona di carica in modo che sia sicura!
YouTube_Esplosioni_LiPo

5C. Cella per cella inizia la carica, in media non servono più di 20 minuti per caricare fino a 3.00V un cella scarica a 2.55V comunque la carica è da monitorare COSTANTEMENTE! se la batteria dovesse gonfiarsi o iniziare a fumare è necessario staccare l'alimentazione al carica batterie e allontanarsi per qualche ora.. la batteria rimane comunque pericolosa da maneggiare e va INATTIVATA.

5D. Una volta che si sono portate tutte le celle a 3.00V, è importante non andare oltre perché il rischio di rovinare la batteria aumente, non essendo un metodo di carica convenzionale, è possibile continuare la carica con il proprio carica-batterie convenzionale per LiPo, il gioco ancora non è fatto:
Se la batteria è stata fortemente danneggiata dalla sotto-tensione potrebbe non accettare la carica e ancora una volta esplodere... sarò ripetivo ma ricordo che:
le LiPo ESPLODONO, non ne sono responsabile, leggi il disclaimer, proteggiti adeguatamente, svolgi la carica in ambiente sicuro e lontano da qualunque cosa infiammabile e all'aperto, i fumi liberati sono altamente tossici

Vi lascio con qualche foto di come ho fatto io il circuito e della carica:









Spero che questa piccola guida vi sia utile.. mi piacerebbe sapere che ne pensate, sinceramente, mi vanno bene anche le infamate
Ciao,
Raggio

[TITANs]

ciao RAGGIO, mi complimenteo per la guida che hai postato,sicuramente utile a molti.
pero volevo darti alcune precisazioni,lo schema utilizzando un78xx è un generatore di tensione costante e non di corrente costante anche se per l'alto valore di resistenza inserito in serie un po gli assomiglia ma solo perche non si puo mai andare oltre la corrente imposta dal resistore stesso. se si vuole un vero generatore di corrente costante bisogna usare il 317.
poi un'altra cosa per il calcolo della corrente non è solo V/R ma V-Vbatt./R
ossia nel tuo caso 8-3circa/R ossia circa 5/R. questo solo nel caso che a qualcuno non tornassero i conti.tutto qui ciao stefano

[Raggio]

Ciao TITANs,
grazie per aver commentato, mi iniziavo a sentire solo

Vorrei giusto chiedere se potevi spiegare un po meglio il tuo concetto, sarà la sveglia presto di sta mattina ma non riesco a seguirti...
L78xx certamente è un generatore di tensione costante se usato "normalmente", ma collegato come ho mostrato, il che è pure suggerito dal datasheet con tanto di immagine e formula per calcolare la corrente generata è a tutti gli effetti un semplice, poco robusto ( il riscaldamento della resistenza causa una variazione del suo valore e quindi di corrente.. e tante altre cose ) generatore di corrente.



In questa configurazione forzi L78xx a mantenere costante la tensione sulla resistenza più o meno indipendentemente da ciò che viene a valle, da qui la generazione della corrente costante che poi si fa circolare sulla batteria. Il calcolo della resistenza va quindi effettuato sulla pura tensione di alimentazione ( come si vede nella formula proposta dal datasheet ) trascurando il contributo di della corrente di quiescenza erogata dall'ADJ. Questa cosa vale fintato che: V_alimentazione > Vxx + V_batteria.

O almeno così pensavo
Comunque dalle rilevazioni con i tester, e puoi verificare dalle foto, la corrente erogata è di esattamente 1.33A e rimane quella qualunque carico provi ad attaccare, corto circuito, una cella NiMh, resistenze etcetc.. basta non sforare V_alimentazione > Vxx + V_batteria... se vuoi posso fare foto con diversi carichi

Spero di non aver sparato troppe cavolate

[TITANs]

ciao RAGGIO, mi sa che devo decidermi a cambiare gli occhiali per leggere, giuro che avevo visto una configurazione tipica di stabilizzatore di tensione oppure me la sono immaginata quindi chiedo perdono ma è stato un mio errore. per cui rinnovo i complimenti e ciao a presto rileggerti. stefano

[CarloRoma63]

Originalmente inviato da TITANs

ciao RAGGIO, mi complimenteo per la guida che hai postato,sicuramente utile a molti.
pero volevo darti alcune precisazioni,lo schema utilizzando un78xx è un generatore di tensione costante e non di corrente costante anche se per l'alto valore di resistenza inserito in serie un po gli assomiglia ma solo perche non si puo mai andare oltre la corrente imposta dal resistore stesso. se si vuole un vero generatore di corrente costante bisogna usare il 317.
poi un'altra cosa per il calcolo della corrente non è solo V/R ma V-Vbatt./R
ossia nel tuo caso 8-3circa/R ossia circa 5/R. questo solo nel caso che a qualcuno non tornassero i conti.tutto qui ciao stefano

Come hai detto dopo, anche quella proposta con il 7808 è una configurazione a "corrente costante".
Essendo sia la scelta di usare un 78xx che un lm317 entrambe valide (di fatto, anche lm317 è uno stabilizzatore di tensione...), quale delle due si adatta meglio alle nostre esigenze?
Innanzitutto valutiamo la corrente massima erogabile, per entrambi siamo tranquillamente sull'Ampere, ben oltre le nostre necessità e quindi una soluzione vale l'altra.
La differenza importante riguarda invece la tensione di alimentazione e la potenza dissipata. I vari 78xx hanno una tensione di uscita pari proprio al valore xx, che è normalmente variabile tra i 5 ed i 15V, l'LM317 ha invece una tensione di uscita pari a 1,25V. Ne consegue che la resistenza da usare come carico sarà di valore molto diverso. usando la nota formula R=V/I , se vogliamo ottenere 0,1A (100mA) con un 7805 avremo 5/0,1=50 Ohm, mentre con un Lm317 avremo 1,25/0,1 =12,5 (arrotondati a 12) Ohm.
Inutile dire che la tensione di alimentazione si ripartirà tra il regolatore (78xx o Lm317), la resistenza di carico e la cella da caricare. Ignorando per un momento quest'ultima, vediamo che la potenza da dissipare sui due componenti del circuito varia notevolmente a seconda di quale dei due usiamo.
Se facciamo il circuito con il 7805 e lo alimentiamo a 12V, il 7805 avrà tra i sui capi ingresso e uscita una tensione di (12 - tensione della cella - tensione ai capi della resistenza di carico). La tensione della cella la ipotizziamo a 3V e la tensione ai capi della resistenza sarà di 5V, quindi il 7805 vedrà ai suoi capi una tensione di 12-3-5=4V, che moltiplicati per i 100mA fanno una potenza dissipata di 400mW. La resistenza di carico dissiperà invece 500mW.
Se facciamo gli stessi conti con lLM317, allora avremo una tensione ai capi del regolatore pari a 12-3-1,25=7,25V, che porta a dissipare 725 mW all'LM317 e solo 125mW alla resistenza di carico.
In pratica, usando l'LM317 dovremo raffreddarlo di più di quanto non dovremo raffreddare il 7805.
Perche usare allora l'Lm317? Perchè il circuito lo puoi alimentare anche con tensioni di 6-7V ed ancora funziona bene, mentre quello con il 7805 lo devi alimentare obbligatoriamente almeno con 10-11V.

spero di non avervi confuso le idee....

Carlo

[Raggio]

Ciao Carlo!
Nono anzi, ti sei spiegato molto meglio di me, non sono un gran che con le parole e sinceramente ci avevo dato con lo spannometro a fare il circuitino
Ottimi i calcoli delle dissipazioni, io non mi ero preoccupato troppo, dopo averci messo la ventola e qualche test con dei carichi resistivi/corto circuiti, l'affidabilissimo termometro a dito non si era bruciato e quindi non mi sono preoccupato troppo

Alla prossima,

Davide

[TITANs]

Originalmente inviato da CarloRoma63

Come hai detto dopo, anche quella proposta con il 7808 è una configurazione a "corrente costante".
Essendo sia la scelta di usare un 78xx che un lm317 entrambe valide (di fatto, anche lm317 è uno stabilizzatore di tensione...), quale delle due si adatta meglio alle nostre esigenze?
Innanzitutto valutiamo la corrente massima erogabile, per entrambi siamo tranquillamente sull'Ampere, ben oltre le nostre necessità e quindi una soluzione vale l'altra.
La differenza importante riguarda invece la tensione di alimentazione e la potenza dissipata. I vari 78xx hanno una tensione di uscita pari proprio al valore xx, che è normalmente variabile tra i 5 ed i 15V, l'LM317 ha invece una tensione di uscita pari a 1,25V. Ne consegue che la resistenza da usare come carico sarà di valore molto diverso. usando la nota formula R=V/I , se vogliamo ottenere 0,1A (100mA) con un 7805 avremo 5/0,1=50 Ohm, mentre con un Lm317 avremo 1,25/0,1 =12,5 (arrotondati a 12) Ohm.
Inutile dire che la tensione di alimentazione si ripartirà tra il regolatore (78xx o Lm317), la resistenza di carico e la cella da caricare. Ignorando per un momento quest'ultima, vediamo che la potenza da dissipare sui due componenti del circuito varia notevolmente a seconda di quale dei due usiamo.
Se facciamo il circuito con il 7805 e lo alimentiamo a 12V, il 7805 avrà tra i sui capi ingresso e uscita una tensione di (12 - tensione della cella - tensione ai capi della resistenza di carico). La tensione della cella la ipotizziamo a 3V e la tensione ai capi della resistenza sarà di 5V, quindi il 7805 vedrà ai suoi capi una tensione di 12-3-5=4V, che moltiplicati per i 100mA fanno una potenza dissipata di 400mW. La resistenza di carico dissiperà invece 500mW.
Se facciamo gli stessi conti con lLM317, allora avremo una tensione ai capi del regolatore pari a 12-3-1,25=7,25V, che porta a dissipare 725 mW all'LM317 e solo 125mW alla resistenza di carico.
In pratica, usando l'LM317 dovremo raffreddarlo di più di quanto non dovremo raffreddare il 7805.
Perche usare allora l'Lm317? Perchè il circuito lo puoi alimentare anche con tensioni di 6-7V ed ancora funziona bene, mentre quello con il 7805 lo devi alimentare obbligatoriamente almeno con 10-11V.

spero di non avervi confuso le idee....

Carlo

leggo ora quanto scritto da te, non posso che darti ragione. mi pare che su, sui forum ci sia una specie di gara ( a chi è più bravo) ed io non indosso una tuta da ginnastica, comunque per confondermi le idee ci vuole qualcosina in più. ciao stefano