Proyecto descargador "casi-inteligente" de baterias NiMh
Resulta que una cosa es que las baterías NiMh no tengan efecto memoria y otra diferente que el algortimo de carga rápida o semi rápida que usan los cargadores, se lleve bien con cargas desde estados intermedios de descarga.
En concreto la detección de fin de carga depende de la evolución de la temperatura y tensión las cuales pueden no ser y de hecho no son, las que espera el cargador si se te ocurre meter la pila semidescargada, o "adormecida" pero no gastada, tras un almacenamiento etc. Y resulta que las NiMh son muy sensibles a la sobrecarga, una sentencia de muerte de hecho.
Total que para solventar esta papeleta he diseñado y montado el aparatejo que aquí os presento: Es un descargador "casi-inteligente" que no requiere alimentación externa y que protege a las pilas contra sobredescargas y por ende garantiza una carga en buenas condiciones.
ES DECIR CUANDO PONES A CARGAR PILAS QUE NO ESTAN COMPLETAMENTE DESCARGADAS ESTAN REDUCEN SU VIDA UTIL ,AUNQUE ESTAS TE LAS VENDAN DICIENDO QUE NO TIENEN EFECTO MEMORIA
Lo que hace es esto:
Al principio descarga la batería a una corriente de 0.2C para un acumulaor típico de 2800 mAh (unos 550-750 mA) un régimen suficientemente rápido como para que no se extienda mucho más de 3-4 horas pero no demasiado rápido para causar daños. Al final del ciclo de descarga, reduce la corriente automáticamente a valores muy bajos ( del orden de 4-5 mA y siempre con tensiones de de batería rondando los 0.7V como mínimo. (Si se baja demasiado se producen daños por efectos de la inversión de polaridad, por lo que una simple resistencia queda descartada)
Aunque te olvides la batería todo el día no se daña, aunque no es la mejor idea.
Descripción del circuito.
POR representa la batería a descargar. El circuito está formado por 4 bloques idénticos de manera que sólo comentaré uno de ellos.
El objetivo es lograr una corriente de descarga de unos 500-700 mA para una tensión de batería nominal de 1.20V de manera que no se permita que la tensión de la misma baje de 0.70V. Si una batería NiMh o NiCd entra en régimen de descarga profunda, por ejemplo conectando una simple resistencia es muy probable que se produzca el efecto de inversión de polaridad lo que destruye la batería.
Por otro lado deseamos que el circuito no requiera alimentación externa, para que pueda ser utilizado en cualquier lugar y situación y sea lo más barato posible. Asumimos que el 100% de los usuarios de baterías NiMh ya disponen de un cargador rápido o semi rápido por lo que el descargador será un complemento ideal para proteger las pilas del proceso de carga a partir de estados de descarga intermedios.
El transistor Q1 BD237, en configuración emisor común, es el elemento de control, el cual, a través de R1 y R2 como carga de colector, crean la corriente de descarga de la batería. La mayor parte de la energía se disipa en el transistor que alcanzará temperaturas considerables.
Pero es necesario un elemento de control que corte la descarga cuando la tensión de la batería se reduce por debajo de un umbral seguro. El diodo de barrera Schottky D1 junto a la tensión base-emisor de Q1 forman un conjunto que comienza a conducir sólo cuando la tensión de la batería es superior a la tensión de las dos uniones polarizadas en sentido directo. La medidas sobre el prototipo indican unos valores típicos de 170mV para el diodo y de 574 mV para la tensión de base de Q1. En total 0.744 mV que será la tensión de fin de descarga.
Es interesante ajustar al máximo esta tensión puesto que valores superiores limitan demasiado la corriente de descarga, lo que alarga el proceso en exceso. Igualmente la tensión de la batería es muy escasa y teniendo en cuenta la tensión de colector-emisor en saturación de Q1, del orden de 847mV es necesario asegurarnos que Q1 está en saturación y elegir el transistor con la mayor beta posible. La caída de tensión en contactos y pistas es del orden de 60mV a corriente de descarga nominal.
La corriente de base es del orden de 3.37mA para una descarga media de 642mA.
En la tabla Excel se muestran varios valores de tensiones y corrientes de fin de descarga y de descarga de una batería cargada. La temperatura de los transistores alcanza 90ºC lo cual sugiere el uso de un pequeño disipador en el próximo diseño.
Respecto a la construcción. Se emplea una placa de tiras de fibra de vidrio material FR4. El esquema está diseñado con KiCad (Open Source) y el C.I con Veecad (comercial).
