Caricabatterie intelligente per batterie alcaline: 9 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:02

Hai calcolato il numero di batterie alcaline che buttiamo ogni anno, in tutto il mondo. È enorme…!

Il mercato delle batterie in Francia è di 600 milioni di unità vendute ogni anno, 25.000 tonnellate e lo 0,5% dei rifiuti domestici. Secondo Ademe, questo numero è di 1 miliardo e 90 milioni per le batterie… L'80% delle batterie non viene riciclato in Europa nel 2009.

In Francia, nel 2006, 2 pile su 3 sono finite nella spazzatura: sono state raccolte solo 9.000 tonnellate di batterie usate mentre contemporaneamente sono state vendute 30.000 tonnellate di batterie nuove. L'80% delle batterie utilizzate in Europa nel 2009 non vengono riciclate!

Tutti dobbiamo fare qualcosa per fare questo cambiamento…. ad esempio, per iniziare riducendo il numero di batterie alcaline utilizzate.

Qualche anno fa ho trovato un documento di un produttore francese "Wonder" di batterie alcaline che mi aveva sorpreso. Ha spiegato come ricaricarle più volte…allucinante. Ecco qui.

In sintesi, ecco cosa devi rispettare per ricaricare una batteria alcalina:

• La tensione del terminale deve essere maggiore di 1,25 V per una batteria da 1,5 V.
• La batteria deve essere scaricata solo parzialmente (20-30%) per aumentare questa durata e sono possibili ricariche.
• Durante la ricarica, la tensione ai terminali della batteria non deve superare 1,7V.
• La corrente di carica non deve superare C/15. "C" è la capacità teorica della batteria. per esempio C = 1100mAh per una batteria R6.

• Una dozzina di ricariche possibili se questo punto viene rispettato.

Nel 2017 ho avuto abbastanza da buttare via le batterie usate nei giocattoli dei miei bambini piccoli. Così ho iniziato a testare le batterie dei caricabatterie (n. 1 e n. 2) per le cosiddette batterie alcaline. Ma nessuno di loro ha soddisfatto le condizioni di carico spiegate nel documento del produttore Wonder. Alla fine, le batterie ricaricate da questi caricabatterie erano buone da buttare.

Non avevo scelta allora. Ho dovuto progettarne uno io stesso.

Passaggio 1: le funzioni che deve adempiere

• Carica 4 batterie alcaline AA da 1,5 V e AAA da 1,5 V.
• Limitare il carico a 1,7 V per elemento.
• Corrente di carica di C/15, circa 80mAh per una batteria da 1200mAh/1.5V.
• Rileva se la batteria può essere ricaricata.
• Rileva se la batteria è completamente carica.
• Come bonus, trasmettere le tensioni delle batterie tramite collegamento seriale.

Passaggio 2: La scatola

Ho usato un box 4 batterie il più economico possibile, trovato su Aliexpress per utilizzare il suo sistema meccanico di fissaggio batterie e led.

La scheda elettronica è composta da sole 5 resistenze per i led e per la carica della batteria. Modifico questa scheda ultra semplice tagliando le tracce per isolare gli alimentatori LED e i contatti meccanici per usarli. Per poter integrare la scheda elettronica, ho stampato una prolunga della scatola, che si attacca sulla parte alta della scatola e si avvita sul fondo della scatola. Il file STL è disponibile qui.

Passaggio 3: elettronica

Il caricabatterie è progettato attorno a un dsPIC30F2010 a 28 pin. Questi ingressi/uscite permetteranno di:

• Misurare le tensioni della batteria.
• Controlla la carica di ogni batteria.
• Controlla i LED dello stato di carica delle batterie.
• Trasmettere le tensioni tramite collegamento seriale.

La carica di ciascuna batteria da 1,5 V è ottenuta tramite il controllo PWM di un transistor 2N2222 (da T1 a T4) e un resistore (R2, R5, R8, R11) che limita la corrente a C/15, 83 mAh. Un diodo 1N4148 (da D1 a D4) protegge la batteria e il circuito di carica da un possibile errore di installazione della batteria nella custodia.

I valori dei resistori R2, R5, R8 e R11 possono essere modificati per caricare più batterie + o - significative. Ma attenzione a non superare la potenza di dissipazione del calore dei transistor da T1 a T4.

La scheda è dotata di un connettore ICSP per programmare il dsPIC30F2010.

Viene fornito un regolatore LM317 per caricare batterie da 9 V a 38 mAh @ 10,2 V. Ma i test hanno dimostrato che non ha funzionato. Non uso questa funzione.

Gli ingressi analogici del dsPIC misurano la tensione ai capi della batteria quando i transistor (da T1 a T4) sono spenti. Quindi, conosciamo la tensione ai loro terminali.

I LED (da DS1 a DS5) indicano lo stato di carica/scarica di ciascuna batteria da 1,5 V (da DS1 a DS4) e da 9 V (DS5).

La scheda è alimentata da un alimentatore 12V / 1.6Ah.

Il 5V è prodotto da una scheda di commutazione 12v-5V DC / DC.

Passaggio 4: Schema

Passaggio 5: operazione

Lo stato dei LED indica se la batteria è carica/scaricata/non ricaricabile. LED spento: batteria assente o batteria non ricaricabile LED lampeggiante: batteria carica LED acceso: batteria in carica

Se il LED rimane fisso dopo 12 ore di carica, la batteria è considerata carica. Deve essere rimosso dal caricabatterie.

Passaggio 6: il PCB

Sono progettati per caricare 4 batterie da 1,5V e una batteria da 9V. Sfortunatamente i test di carica della batteria da 9V sono stati inconcludenti: le batterie da 9V si scaricano invece di caricarsi. Quindi non ho utilizzato questa funzione in seguito, anche se il programma misura la tensione della batteria da 9V e la trasmette tramite collegamento seriale.

Le sue dimensioni sono: 68x38mm.

L'adattatore di alimentazione DC/DC deve essere configurato come segue: saldare tra loro i connettori ADJ. Quindi regolare il potenziometro per emettere una tensione di 5V. La preimpostazione "5V" della scheda non funziona correttamente.

Passaggio 7: nomenclatura

• 1 custodia per 4 batterie
• 1 PCB + componenti
• 1 scheda di alimentazione 12vDC / 5Vdc 0.8Ah
• 1 blocco presa 220Vac (o 110Vac) a 12V / 1.6Ah
• 1 estensione della custodia (stampa 3D)

La nomenclatura completa dei componenti è disponibile qui.

Passaggio 8: comunicazione seriale

La configurazione della comunicazione è la seguente: 9600 baud, 1 bit di start, 1 bit di stop, nessuna parità.

I livelli di tensione di uscita sono TTL.

Passaggio 9: fai da te

Se vuoi farlo, non preoccuparti, ti propongo diversi kit a seconda del budget che vuoi mettere. Sono disponibili nello shop del mio sito web.

Tutti i file sono disponibili qui.