Raffaele Ilardo


Costruire un caricabatteria per auto completamente automatico


© La parziale riproduzione dei contenuti di questa pagina è consentita a patto di citare l'indirizzo del sito e l'autore.

Utilità di una carica di mantenimento per la batteria

reading boy
Ho l'abitudine di acquistare sempre auto usate, un pò perchè mi sembra di risparmiare (ma forse, a conti fatti, non è vero), un pò perchè mi dispiace lasciare in strada un'auto nuova fiammante, con tutto quello che può derivarne. Spesso così mi trovo alle prese con batterie non proprio di primo pelo; sono quei casi in cui, per evitare di restare a piedi, è bene dare ogni tanto una ricaricatina. Soprattutto poi se, come me, si usa l'auto molto di rado.
Il problema è che non mi fido a lasciare la macchina sotto carica per troppo tempo, perchè temo che un qualunque guasto o un eccessivo riscaldamento del caricabatteria possano costituire un pericolo.
Ho pensato allora di progettare un apparecchio che si potesse lasciare completamente incustodito, in grado si staccarsi da solo a carica finita, o anche nel caso di un aumento eccessivo della temperatura del trasformatore.

Schema, funzionamento e regolazione del caricabatterie automatico

Passo quindi a descrivere il progetto, il cui schema è illustrato nella figura che segue.

schema di caricabatteria completamente automatico
Figura 1 - Schema completo del caricabatteria

Per essere sicuro, volevo che tutto l'apparato, a carica finita, si staccasse realmente dalla rete; per tale motivo ho usato un relè (RL). Dopo aver collegato la batteria, per dare inizio alla carica occorre premere il pulsante P; in tal modo, se tutto funziona regolarmente, si eccita il relè RL, chiudendo il contatto Na. A relè eccitato, il pulsante non ha più alcuna funzione, perchè risulta bypassato dal contatto del relè.
Notiamo che il relè è comandato dal transistor T1, portato in conduzione dalla resistenza R1. Alla base di T1 fanno capo anche due diodi (D6 e, D7) che provengono dalle uscite degli amplificatori operazionali Amp1 e Amp2. Questi due operazionali fanno parte del circuito integrato LM358 ed hanno ciascuno la propria funzione.

piccolo manuale di elettronica applicata
Amp1 controlla la temperatura del trasformatore, tramite il termistore NTC, montato a stretto contatto col trasformatore stesso. Se la temperatura diventa eccessiva, il valore di NTC diminuisce, e con esso cala anche la tensione sull'ingresso (+); l'uscita pertanto commuta a livello basso, bloccando la conduzione del transistor T1; il relè, non più eccitato, apre il contatto Na, staccando l'apparecchio dalla rete. E' opportuno che la NTC abbia un valore non inferiore a 5 kohm; il valore di Trim1 va scelto in funzione della NTC, e il suo valore deve essere pari più o meno a una volta e mezzo quello della NTC (se per esempio la NTC è da 10 kohm, si userà un trimmer da circa 15 kohm)

Amp2 legge la tensione sulla batteria; quando il valore è tale da far ritenere la carica completata, l'operazionale commuta a livello basso e, come per il caso precedente, stacca l'apparecchio dalla rete.

Si tratta pertanto di un caricabatterie piuttosto versatile, che ognuno può tararsi come crede, con un pò di pazienza.
La prima taratura va effettuata regolando il trimmer Trim2, che permetterà di definire il valore di tensione della batteria raggiunto il quale l'apparecchio deve staccarsi dalla rete.
La seconda taratura si effettua regolando il trimmer Trim1, per impostare la temperatura a cui il caricabatteria deve staccarsi dalla rete; si può procedere sperimentalmente, provando a scaldare il termistore NTC con una qualsiasi sorgente di calore e verificando se e quando il relè si diseccita.
Entrambi gli operazionali Amp1 e Amp2 utilizzano, come tensione di riferimento per l'ingresso non invertente la tensione di 5V stabilizzata tramite il regolatore L78L05.
Naturalmente l'integrato LM358 necessita di una propria alimentazione, che si ottiene collegando il pin 8 al polo positivo dell'alimentazione ed il pin 4 al polo negativo (come indicato nello schema).

Elenco dei componenti:

trimmer multigiri bourns
Figura 2
trimmer multigiri
Trasformatore: la scelta del trasformatore dipende dal tipo di carica che si desidera: con un 230/12 V, di potenza non inferiore a 30 VA, si ottiene una carica lenta, con una corrente limitata; tale corrente può eventualmente essere incrementata aggiungendo il condensatore CX.
Con un trasformatore 230/15 V di almeno 45 VA si ottiene una carica più rapida.
D1, D2, D3, D4, D5 sono cinque diodi da almeno 4 A; è opportuno che siano di tipo Schottky, poichè presentano una minore caduta di tensione e scaldano meno
D6, D7, D8: sono dei comuni diodi della serie 1N4001 ecc.
Relè: dotato di bobina a 12 V e di un contatto Na (normalmente aperto e da almeno 1A) che chiude quando il relè si eccita
R1: resistenza di base di T1, 150 kohm, 1/4 di W
NTC: resistenza NTC (termistore); deve avere un valore compreso fra 5 e 12 kohm a temperatura ambiente
TRIM1: trimmer; deve avere un valore pari a circa 1,5 volte quello della NTC
TRIM2: trimmer da 10 kohm
L78L05: integrato regolatore di tensione
C1: condensatore da 0,1 µF
T1: transistor npn tipo BC517 o equivalenti
Amp1 e Amp2: usare i due operazionali dell'integrato LM358
CX: condensatore elettrolitico opzionale, valore da 2200 a 4700 µF
amplificatore operazionale LM358 con pinout
Figura 3
LM358
Fuse: fusibile da 500 mA, da inserire sul primario del trasformatore

Il circuito può sembrare alquanto complesso ma, se realizzato con metodo, ci si accorge che in realtà risulta semplice da montare.
Trattandosi di un apparecchio destinato soprattutto ad una carica di mantenimento, non è stata prevista la regolazione della corrente di carica, nè una strumentazione di controllo. In effetti, se il trasformatore fornisce la tensione giusta, si noterà che la carica procede in modo regolare e progressivo, senza necessità di altri interventi.
Nel caso si notasse che la corrente di carica tende a essere sempre piuttosto bassa, si può aggiungere, in uscita dal ponte di diodi, il condensatore elettrolitico CX, allo scopo di elevare leggermente la tensione di uscita.

Realizzazione del progetto da parte di un lettore del sito:

Ho il piacere di pubblicare alcune foto inviatemi da un lettore che ha brillantemente realizzato il progetto descritto, dandomi anche l'opportunità di apportare qualche piccola modifica utile a renderne più affidabile il funzionamento.

realizzazione di caricabatteria in laboratorio






raffaele ilardo