Raffaele Ilardo


Caricabatteria automatico di mantenimento


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Il caricabatteria descritto in questa pagina ha una funzione particolare: serve a mantenere nel tempo lo stato di carica di una batteria a 12V, di quelle comunemente usate nelle automobili.
Considerando tale funzione, il caricabatteria è stato dimensionato per erogare una corrente piuttosto modesta, di circa 2A, e non è quindi adatto ad una ricarica rapida, di quelle cui si ricorre nelle situazioni di emergenza.
Il caricabatteria deve essere permanentemente collegato alla rete, ma in realtà si accende automaticamente solo quando occorre. Tutto il circuito di regolazione funziona grazie alla tensione della stessa batteria che si desidera mantenere sotto carica. Quando la tensione ai morsetti di tale batteria scende al di sotto di un certo livello, liberamente impostabile dall'utente, un apposito relè scatta e collega il caricabatteria alla rete.
La batteria comincia a ricaricarsi lentamente e, quando la sua tensione raggiunge un livello prestabilito, il relè si diseccita, scollegando tutto li circuito dalla rete.
Questo aspetto è molto importante, perchè non è mai prudente lasciare un trasformatore perennemente sotto tensione, sia per il possibile surriscaldamento, sia per motivi di sicurezza.
schema di caricabatteria automatico di mantenimento
figura 1
Ma vediamo subito lo schema del circuito (figura 1). A sinistra troviamo il solito trasformatore, che, come detto, viene collegato alla rete solo quando si chiude il contatto del relè REL.
I diodi D1 e D2 raddrizzano la tensione alternata, insieme ad un condensatore elettrolitico da 2200 µF, mentre il diodo D3 impedisce che, a circuito spento, la batteria si scarichi sugli altri componenti.
Il relè, sulla cui bobina è posto il solito diodo di protezione D4, viene azionato dal transistor TR1, a sua volta comandato dall'uscita dell'amplificatore operazionale OP.
Tale operazionale riceve sull'ingresso non invertente una tensione di riferimento di 8V, generata dall'integrato VREG.
Sull'ingresso invertente arriva invece, tramite il partitore costituito dal trimmer TRM1, la tensione della batteria.
Quando tale tensione scende al di sotto di quella di riferimento, l'uscita di OP va a livello alto, e tramite R1 e DZEN porta in conduzione il transistor TR1, facendo scattare il relè.

Osserviamo che la resistenza R2 ed il trimmer TRM2 costituiscono una rete di reazione positiva, che determina la presenza di un'isteresi nel funzionamento dell'operazionale. Di conseguenza, solo dopo un certo tempo di ricarica, quando la tensione della batteria avrà raggiunto il giusto livello, l'uscita scenderà a livello basso, diseccitando il relè e scollegando tutto il circuito dalla rete.

Descrizione dei componenti

piccolo manuale di elettronica applicata
Poiché il caricabatteria è destinato solo al mantenimento della carica, si userà un trasformatore della potenza di circa 30VA, con secondario a presa centrale 12-0-12. Naturalmente nulla vieta di usare una configurazione con secondario 0-12 unito al classico ponte di 4 diodi.
I diodi D1 e D2 devono essere adatti a correnti di almeno 3A, quindi si potranno usare diodi della famiglia 1N5406, oppure BY252; gli atri, D3 e D4, sono dei comuni diodi tipo 1N4007
Il relè ha una bobina adatta a 12V, ed un contatto che si chiude a relè eccitato.
Il transistor TR1 è un comune npn tipo BC547, e viene pilotato dall'operazionale attraverso la resistenza R1 da 10kohm ed il diodo zener DZEN da 3,3V
Come amplificatore operazionale si può usare un uA741 (datato, ma sempre valido), oppure un più moderno MCP6241
VREG è un regolatore di tensione tipo TL750L08; fornisce in uscita 8 V ed è LDO (cioè accetta una tensione di ingresso di poco superiore a quella di uscita)
Le resistenze R2 ed R3 sono da 10 kohm; il trimmer TRM1 è a variazione lineare, di valore 20 kohm, mentre TRM2, anch'esso lineare, è da 100 kohm.

Ricordiamo che è sempre bene inserire dei fusibili nel circuito, specialmente prima della batteria; quello che è indicato come "fuse" è da 4A, ma è bene inserirne anche uno sul primario del trasformatore, in questo caso tarato per una corrente di 0,5A

Taratura del circuito

La taratura richiede una certa dose di pazienza e diversi tentavivi, fino ad ottenere il funzionamento desiderato.
Il trimmer TRM1 regola il livello di intervento, ovvero stabilisce a quale tensione il caricabatteria deve attivarsi, dando inizio alla ricarica. Occorre fare varie prove, magari con batterie in diverse condizioni di carica.
TRM2 regola invece l'intervallo fra le due soglie; in altre parole, con un valore di TRM2 più basso, la ricarica dura di più, fino a raggiungere un valore superiore più lontano da quello di partenza.
Viceversa, regolando TRM2 su valori alti, la ricarica è più breve e il relè si diseccita quando la tensione diventa di poco superiore a quella di partenza. Occorre, anche in questo caso, trovare sperimentalmente la giusta regolazione.





 raffaele ilardo