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Autocostruirsi un ottimo caricabatterie dal sito Seven Segments
In questa pagina è presentata la realizzazione di 2 esemplari di carica batterie dal sito Seven Segments. La prima realizzazione si basa sul progetto "ADVANCED CHARGER HV" mentre la seconda è una realizzazione del progetto "UNIVERSAL CHARGER" che utilizza gli stessi materiali del sito dell' ideatore (che ringrazio per avermi fornito). In entrambe i miei prototipi si utilizza lo stesso firmware (versione UNIVERSAL) al momento, che è anche quella più adatta alle esigenze generiche. Se necessitano funzioni particolari quali esecuzione di cicli di scarica-carica e alimentatore variabile da 0 a 5 V (per rodaggio motori a spazzole) è consigliabile utilizzare la versione ADVANCED. La descrizione del software e del funzionamento di riferisce al solo modello UNIVERSAL.
Il carica batterie è un apparecchio indispensabile per un modellista, durante le mia esperienza di un decennio di modellismo ne ho costruiti di diversi modelli, un po ispirandomi a quanto c'era sul mercato ed un po di mia iniziativa. Tutti oggi utilizziamo batterie ricaricabili, poichè sono moltissimi i dispositivi portatili che ne fanno uso ed è vantaggioso economicamente farlo, quindi più o meno tutti abbiamo in casa delle batterie ricaricabili e uno o più caricabatterie. Le mie esperienze sulle batterie riguardano più che altro la tipologia NiCd (Nichel-cadmio), una generazione di batterie molto robuste e facili da trattare, ma soprattutto disponibili a essere maltrattate. Il progresso e la tecnologia ci hanno dato ora nuovi tipi di batterie, con rapporti peso potenza più alti, infatti ora le batterie più comunemente usate sono quelle NiMh (nichel-metal-idrato), le quali permettono un contenuto energetico unitario che è circa 3 volte superiore a quello delle NiCd. Sono solo 2 anni che utilizzo le batterie Nimh, ma sono stati sufficienti per capire che sono più delicate e purtroppo per le nostre tasche...meno durature della precedente generazione. Conservo infatti molti pacchi batterie NiCd del 1990 che ancora danno tranquillamente il 70-80 % della capacità dichiarata, mentre ho batterie NiMh, anche di marca, dopo 2-3 anni sono da buttare. Questa non durabilità delle NiMh mi ha incuriosito ed ho così incominciato a chiedermi se fosse mia la colpa della loro morte prematura. Io ho sempre caricato in maniera rapida le batterie, vuoi per comodità, vuoi per il fatto che quando ne compro un nuovo set ho raggiunto si e no un quinto/decimo del numero di cicli che le batterie potrebbero sopportare...quindi non vedo perchè utilizzare il metodo lento.
Da alcune ricerche in rete ho scoperto che per le batterie NiMh è meglio utilizzare cariche rapide, dell'ordine di un ora, mentre sono sconsigliate le cariche lente, sono sconsigliati i caricabatterie a tempo che possono non arrivare a caricare pienamente le batterie oppure a sovracaricarle se vengono introdotte con una carica residua. E' consigliato inoltre effettuare ogni tanto una scarica piena della batteria (e questo non per il famoso effetto memoria di cui non soffrono, ma per una migliore conservazione delle stesse) così come non lasciarle troppo a lungo in mantenimento nei caricatori una volta cariche. Appena acquistate dovrebbero essere caricate lentamente solo la prima volta, poi caricandole rapidamente acquistano piano piano la loro reale capacità, pare che ci vogliano in alcuni casi anche 50 cicli per raggiungere la massima capacità. Importantissimo comunque non sovraccaricarle facendone innalzare troppo la temperatura, nel qual caso vanno sconnesse e lasciate riposare.
Per contro non ho trovato dati dichiaranti la loro longevità intesa non come numero di cicli carica-scarica ma di durata fisica temporale. Ultimamente sono usciti dei nuovi modelli di batterie NiMh, dichiarate all'avanguardia, sia per il fatto che non soffrono dell'effetto di autoscarica e sia perchè si promette una loro vita media fino a 3-5 anni. Se quindi con i nuovi modelli si promettono 3-5 anni di durata, presumo che quelli in commercio finora possano arrivare a 2 - 3 anni.....un po quello che sta succedendo infatti alle prime batterie che ho comprato. Allo scopo di tesatre le batterie a fondo mi sono messo alla riceca quindi sul mercato di un valido caricabatterie interfacciabile al PC per poter determinare con certezza lo stato di salute delle stesse, ma ho trovato solo modelli il cui costo superava abbondantemente i 250 euro...cosa non conveniente economicamente, tanto vale allora comprare batterie usa e getta...
Poi una sera casualmente su un newsgroup mi è stato suggerito dall'amico Corrado (nonno felice), che ringrazio molto per la dritta e per i consigli che mi ha dato, di realizzare il caricabatterie che il sito Seven-segments ha messo a disposizione di tutti coloro che lo vogliono autocostruire.
Dopo avere dato una occhiata alle caratteristiche tecniche non ho potuto che constatare che si trattava di quello che stavo cercando.
E' un caso più unico che raro trovare un progetto così ben fatto e disponibile a tutti, con codice sorgente pubblico e automodificabile, rigrazio per questo Davide, l'autore di tale progetto (il sito è in inglese ma l'autore è italiano), che ha anche cortesemente risposto ad alcuni miei quesiti riguardo alla costruzione.
Le caratteristiche salienti dell'esemplare realizzato seguendo i progetti del modello HV (-fino 19 celle) sono le seguenti:
_Gestione tramite microcontrollore PIC16F876 funzionante a 20 Mhz
_Accurata taratura del sistema (Ampere e Volts) grazie alla specifica funzione
_17 parametri di regolazione per ogni batteria, di cui 5 modificabili dal caricatore stesso + 12 modificabili da PC
_carica di batterie NiCd-NiMh-LiPo-Liion-A123-ValvePB(cars)-PBgel
_NiCd e NiMh con rilevamento del picco programmabile, LiPo-Liion-A123-ValvePB(cars)-PBgel con corrente costante + tensione costante + massima capacità di carica
_Messaggio personalizzato di avvio editabile
_Carica da 1 a 19 celle con corrente selezionabile fra 0.1 e 5 A (modificabile) Ampere
_12 profili memorizzabili per 12 diversi tipi di carica/N°celle/tipi di batterie
_scarica da 1 a 19 celle con corrente regolabile fra 0.1 e 20 A (modificabile)
_Interfacciabile al pc tramite porta seriale, 5Volt RS232, 9600baud, no parity, 1 stop bit
_Display a 2X16 righe per la lettura e la programmazione, utilizza dispaly compatibile standard HD44780
_segnalatore sonoro eventi a tonalità programmabile
_pilotaggio ventola di raffreddamento durante le operazioni di carica scarica
_Funzioni di interfacciamento PC per programmare i profili e visualizzare i grafici di carica/scarica
_Alimentazione 12-32V Max (19 celle)
_4 pulsanti permettono tutte le funzioni
_Costo approssimativo di realizzazione fra 70 e 100 euri a seconda dei componenti utilizzati/spese spedizione ecc...
NOTA: questa nuova versione non dispone più della funzione "alimentatore" e della possibilità di effettuare un ciclo di scarica-carica
La cosa più complessa per realizzare il caricabatterie è senza dubbio la realizzazione del circuito stampato, il quale è un doppia faccia dalle piste piuttosto sottili. Ho trovato molto buono per l'allineamento delle 2 facciate il metodo in figura. Una volta fissati con del nastro i lucidi stampati basta inserire la basetta nella sede senza pericoli di disallineamento. La nuova versione UNIVERSAL disporrà di uno stampato a singola faccia che contiene anche un convertitore di tensione per utilizzare in qualsiasi condizione il caricatore con una tensione di 12 volt.
Il percloruro ferrico in mio possesso non ha svolto un buon lavoro, ho dovuto togliere il circuito un po prima del definitivo scioglimento del rame poichè iniziava a corrodere dove non doveva, perfetto invece l'allineamento.
Il circuito del pannello LCD richiede molta precisione nell'allineamento ed anche in questo è andato tutto bene. Per lo stampato è stato necessario ripassare con un ago un breve tratto per separare 2 piste.
Una volta montati i componenti sul circuito stampato il tutto si presenta in questo modo. E' stato necessario riprendere alcune piste poichè interrotte. La difficoltà di montaggio senza l'ausilio dei fori metallizzati è stata notevole, occorre montare ponderatamente ogni componente in modo da poter riuscire a saldarlo qualora richieda una saldatuta anche dal lato componenti.
Ecco la parte del pannello lcd montata. Ci sono molti punti da unire fra le 2 faccie e 13 punti del display. ma nulla di impossibile, solo un lavoro paziente.
Una volta montati e collaudati i circuiti, mi sono guardato intorno in officina per vedere come potevo realizzare il mobile per contenerlo...addocchiato un vecchio radiatore per pentium 4 e constatato che i circuiti potevano avere misure compatibili ho deciso di utilizzare questo radiatore come punto di partenza per il mobile.
Ho quindi realizzato prima le pareti poi il fondo, tutti fissati al radiatore in modo da potere smontare le varie parti a seconda delle necessità. Il circuito principale assemblato nel mobile. Si noti il piccolo radiatore necessario all'integrato stabilizzatore nella versione HV.
Sia il circuito principale che il display sono fissati indipendentemente dalle pareti solo sul radiatore. Il componente fissato sul fondo in primo piano è lo stabilizzatore 7812 per la ventola (vedi modifica al circuito a fondo pagina).
La ventola che ho utilizzato è una ventola originale intel, quella in dotazione con il P4 all'epoca in cui lo comprai, è una buona ventola che consente un rapido smalimento del calore fino a potenze in gioco di 100 W.
Ecco finalmente finito il caricatore, 4 piccoli pezzetti di plastica permettono di raggiungere il comando dei pulsanti. La foto non rende bene la bellezza del blu ed il contrasto del display, perfettamente visibile anche lateralmente. Ho realizzato 2 adesivi che danno anche una nota di colore.
Tutto sommato non è stato difficile costurire il caricatore anche se a causa del fatto che il circuito stampato non ha i fori comunicanti ho dovuto procedere alle saldature con molta calma e attenzione. La nuova versione dell'universal charger prevede uno stampato ad una sola faccia, molto più facile da realizzare.
L'autore consiglia di utilizzare resistenze di precisione, non avendole trovate dalle mie parti, ne ho acquistate 20 per tipo e selezionate quelle di valore esatto.
Il circuito non ha funzionato al primo colpo, ci sono state alcune difficoltà che ho dovuto superare con molta pazienza. Innanzi tutto Il primo esemplare di PIC utilizzato non ne ha voluto sapere di programmarsi, in seguito a questo ho realizzato un secondo programmatore con il quale il risultato è stato ancora negativo. Preso dallo sconforto ho quasi pensato di abbandonare il progetto, ma poi ho ordinato un altro esemplare di pic e la programmazione è andata subito a buon fine. Evidentemente il primo Pic era un esemplare difettoso.
Una volta avviato il circuito con il pic funzionante mi sono accorto di un valore sballato nella segnalazione del voltaggio. Con pazienza seguendo lo schema ho trovato una piccola pista interrotta, così anche questo problema è stato superato.
Un altra cosa che non funzionava a dovere era il segnalatore acustico, probabilmente il mio buzz è di un tipo diverso da quello necessario ed ho dovuto quindi sostituire la resistenza da 1000 ohm che lo pilota con una da 100 ohm.
L'ultima cosa che ho dovuto modificare è stato il circuito di pilotaggio della ventola, la quale infatti marciava a una velocità troppo bassa, circa 6 volt, ed il piccolo transistor che la pilotava scaldava eccessivamente. Io ho costruito la versione HV del caricatore per il quale occorrerebbe utilizzare una ventola a 24 volt, ma non avendola in casa dovevo per forza utilizzare quella da 12. Ho effettuato allora una variante al circuito che alimenta la ventola, in modo che posso utilizzare il caricabatterie a tutte le tensioni di alimentazione ed utilizzando una ventola a 12 volt.
In pratica non ho utilizzato il circuito di pilotaggio ventola presente sul circuito ma ho utilizzato il segnale positivo del PIC sul pin 21 per mandare in conduzione un Mosfet IRFZ44, il quale da la massa al circuito integrato regolatore da 12 Volt che pilota la ventola. Il 7812 va adeguatamente raffreddato.
Per la costruzione del cavo di interfaccia con il PC sono necessarie oltre alle 2 prese (maschio sul pc e femmina sul caricatore nel mio caso), un pezzo di filo schermato (ma penso funzioni anche il normale) a 3 conduttori.
Mentre sulla presa del caricatore collegheremo i conduttori ai pins 2-3-5, dovremo ricordarci poi però di invertire il pin 2 ed il 3 fra loro sulla presa del PC, questo perchè è necessario un cavo in configurazione null-modem.
Per quanto riguarda la presa seriale, essa va configurata con i seguenti parametri:
9600 baud, nessuna parità, 1 bit di stop
Sul mio PC ho riscontrato questi parametri come default.
Una volta costruito il cavo ed impostata correttamente la porta possiamo connettere il PC al caricatore in qualsiasi momento. Andiamo a selezionare "Pc Management" dal caricabatterie, confermiamolo, ed il display ci mostrerà la dicitura "Inizializing". Ora possiamo avviare il programma fornito, GENERAL MANEGER, scegliere la porta che utilizziamo ed effettuare le varie impostazioni dei parametri che intendiamo utilizzare e dei profili di carica.
Il programma consente di memorizzare con facilità 12 profili di carica/scarica delle proprie batterie, una volta settato un profilo è sufficiente premere il tasto "WRITE TO CHARGER" per memorizzarlo permanentemente nel caricabatterie.
Nella scheda CHARGER PARAMETERS potremo invece fissare i parametri generali del caricabatterie, compreso il messaggio iniziale che il caricabatterie mostra quando viene acceso.
Nella scheda BACKUP/RESTORE potremo salvare tutti i nostri settaggi in un file....o viceversa ripristinarli da un file salvato.
L'altro programma fornito, UNIVERSAL DISPLAY, ci permette di tenere sotto controllo 3 parametri importanti, la corrente di carica, la capacità immagazzinata o ceduta d/alla batteria, ma soprattutto il voltaggio, il tutto in tempo reale.
Uno shot dell'interfaccia che mostra i valori di una carica, in questo caso l'andamento è perfetto, le batterie sono in buona salute (è un pacco da 1500 mA - 15 celle di una elettrosega). E' possibile ingrandire a piacere ogni zona del grafico selezionandola con il tasto sinistro del mouse. Dopo la visualizzazione di una selezione, per tornare alla normale visualizzazione del grafico dobbiamo fare una selezione "al contrario" sull'area, del grafico stesso. In pratica effettuiamo una selezione di un area a caso del grafico ma con direzione da destra verso sinistra del cursore.
Uno shot con i dati e l'andamento di una scarica....
Uno shot della fase finale di una carica di batteria al piombo-gel, la corrente di carica è passata da costante a discendente mentre la tensione è costante.
Il pulsante RECORD A FILE, registra in formato .txt compatibile con l'importazione in Excel i valori dei dati di carica/scarica. La registrazione viene attivata nel momento in cui il tasto è premuto e finisce quando il tasto viene premuto di nuovo. Possiamo ottenere quindi i dati totali di una carica o quelli parziali che ci interessano.
Alla fine di questa pagina porgo di nuovo un grande elogio a Davide per il lavoro svolto, non ho trovato al momento difetti in questo caricatore...peccato averlo scoperto solo ora.
Sul sito Seven-segments troverete tutto al riguardo, compresi i nuovi manuali di utilizzo del software ed il nuovo UNIVERSAL firmware. Mi scuso per eventuali inesattezze riportate in questa pagina che sto aggiornando continuamente mentre testo il caricatore...presto sarà tutto esatto !!
Al seguente indirizzo potete scaricare alcune note che la panasonic fornisce per l'utilizzo delle batterie NiMh.
Dopo un periodo di utilizzo di quasi un anno senza alcun inconveniente con il caricatore appena descritto e considerando che me ne serviva un altro ho deciso di realizzarne un secondo esemplare, questa volta con elementi forniti direttamente dal sito dell'ideatore che ringrazio. La parte più difficile del primo prototipo era stata la realizzazione del circuito stampato a doppia faccia, impresa sempre non facile da farsi in casa con precisione, con l'ulteriore inghippo che poi i fori di comunicazione fra i piani non sono metallizzati. La nuova versione/evoluzione del progetto del sito Seven Segments o oscilloscopio.it prevede invece uno stampato a singola faccia, che a scapito di dimensioni maggiori degli stampati, ne permette una facile realizzazione casalinga, sia del telaio di base che di quello display.
Per questo nuovo progetto è possibile richiedere al sito i materiali più difficili da reperire. Nelle foto seguenti potete vedere l'assemblaggio di un esemplare che utilizza le seguenti parti fornite: stampati, mobile, pulsanti, connettore 20 poli, pulsanti colorati, sensore di corrente, mosfets, diodo veloce. In sostanza comunque le componenti non standard o difficili da reperire si possono ricondurre al solo mobile, pulsanti e connettore a basso profilo. Per il resto tutti i rimanenti materiali sono reperibili comunemente dai normali rivenditori online quali RS o Distrelect. Nel corso della descrizione della realizzazione preciserò ulteriori informazioni sulla reperibilità dei materiali. Bene, iniziamo !!!
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Una volta in possesso di tutto quanto serve alla realizzazione iniziamo come prima cosa a saldare i 2 ponticelli sullo stampato principale, così corriamo il rischio di non dimenticarceli. Dopo i ponticelli possiamo passare al montaggio di tutte le resistenze che sono da 1/4 di W, in questa realizzazione non importa che siano di precisione. 3 di esse sono montate in verticale ed alcune in posizione non parallela ai lati. Nella foto sono già stati montati anche i 2 diodi necessari. La serigrafia sullo stampato fornito facilita il montaggio e rende impossibili gli errori.
Si prosegue montando via via i componenti più bassi come profilo e si finisce di solito con i condensatori elettrolitici più grossi.
Praticamente tutti i componenti sono stati montati tranne i connettori, i mosfet e il grosso condensatore elettrolitico. Facciamo attenzione durante il montaggio degli elettrolitici di cui dobbiamo rispettare la polarità ed inseriamo nel verso giusto gli integrati negli zoccoli.
Anche il montaggio della sezione display non presenta difficoltà in quanto i componenti sono pochi e senza polarità da rispettare, anche il display non può essere montato al contrario, eseguiamo la sua saldatura con ponticelli di reofori saldandoli dal lato display e dal lato dello stampato.
Il connettore a 20 poli va realizzato come in figura, da una parte serve un connettore a basso profilo altrimenti sarà difficile tenere il telaio del display vicino al frontale in modo che i pulsanti siano all'altezza giusta, io ho utilizzato il connettore azzurro in foto che mi è stato fornito dal sito Seven Segments. Dall'altro lato va bene un connettore di qualsiasi altezza. Prima di utilizzarlo controllare che i 20 contatti siano efficienti con un tester.
Ecco il telaio display dal lato saldature ultimato. Non avendo trovato un connettore com diritto a stampato ho utilizzato la parte interna di una presa mettendola in posizione con le viti e poi saldandogli i terminali necessari. Al posto delle boccole per spine a banana ho utilizzato dei passacavi per passare direttamente il filo proveniente dallo stampato.
Per il raffreddamento dei mosfet del caricatore ho impiegato un radiatore da cpu di normali dimensioni con relativa ventola. Questa soluzione è in grado di raffreddare notevoli potenze in aria libera, nel nostro caso se impiegato entro un mobile occorre essere un po prudenti e effettuare qualche prova per non raggiungere temperature troppo elevate. Chi desidera sfruttare la notevole capacità di corrente di scarica raggiungibile con questo caricatore è meglio che preveda un dissipatore più grande e in posizione meno chiusa.
Sul radiatore ho preso le misure in larghezza ad occhio posizionando l'alluminio sopra lo stampato...
Una volta praticati i fori da 2,5 mm ed il filetto da 3MA si posizionano i mosfet. Non è necessario interporre alcun isolante sui mosfet, è bene applicare invece uno strato di pasta conduttiva per un trasferimento più veloce del calore. L'isolante invece è necessario per il diodo veloce MBR, controlliamo anche con un tester che il suo isolamento sia effettivo. Teniamo comunque conto che sul radiatore sarà sempre presente il positivo delle batterie in carica.
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Il dissipatore viene tenuto in posizione oltre che dai mosfet, anche da una barretta in alluminio che passa fra le viti posteriori di fissaggio dello stampato, quando si serrano le viti viene anche serrato il radiatore allo stampato. La ventola posizionata sul retro del radiatore dispone della classica spinetta per connessioni a scheda madre, nel nostro caso siccome servono i 2 pin estremi per alimentarla invertiremo il filo negativo centrale con il riferimento tachimetrico, in modo che l'alimentazione risulti nei contatti esterni.
Ecco il tutto assemblato compresi i cavi di connessione. I cavi sono da 4mm e sono piuttosto morbidi, si trovano facilmente a buon prezzo nei negozi di montaggio di impianti auto. Il grosso condensatore elettrolitico viene fissato alla fine, e lasciato un po storto (a mo di torre di pisa) in modo da poter accedere facilmente in caso di bisogno al diodo veloce fissato sul radiatore.
Montiamo il pannello frontale ed il caricatore è pronto alla prima accensione. Programmiamo il pic e inseriamolo nello zoccolo. Ora non rimane che accendere il circuito !!!
Pronti per l'uso ? Purtroppo no......
Come potete vedere dalla foto il display è stato sostituito con uno azzurro, e questo non per motivi estetici ma perchè quello montato in precedenza durante l'assemblaggio è risultato difettoso, non si accendeva ne la retroilluminazione e nemmeno i caratteri. Ho provveduto quindi a metterci un azzurro preso su ebay da hong kong per 6 euri spedito.Si noterà anche la presenza di un interuttore senza etichettatura sul pannello frontale: esso serve a spegnere la ventola che nella maggioranza delle operazioni che faccio io e soprattutto di notte in camera da letto non serve... Le serigrafie sono fatte stampando con stampante inkjet su foglio trasparente adesivo, ricoperto poi da una ulteriore pellicola trasparente adesiva...lo scopo era fare una etichettona intera ritagliando i fori necessari, ma le proporzioni non sono venute bene allora ho ritagliato le scritte e le ho incollate una ad una. Ricordo che alla prima accensione è ESSENZIALE PER IL CORRETTO FUNZIONAMENTO DEL CARICATORE lasciare che il firmware esegua una sua particolare inizializzazione. Potrebbe succedere (come è successo a me) che fornendo alimentazione al circuito la prima volta non si riesca a visualizzare nulla sui display, e per paura di avere commesso errori si tolga subito corrente. La causa della non visualizzazione di alcun carattere dipende dal fatto che il trimmer P2 del contrasto caratteri è ancora da tarare. Accendiamo il circuito quindi e lasciamolo acceso anche se non vediamo nulla, regoliamo il trimmer P2 ed avremo modo di leggere i caratteri e regolarli come meglio ci aggrada. In questo caso trascorrerà un po di tempo fra l'accensione e la visualizzazione del display, quindi nel frattempo il firmware si sarà inizializzato e siamo a posto. Se invece il trimmer fosse regolato per il massimo contrasto fin dall'accensione dovremo ATTENDERE PRIMA DI PREMERE QUALSIASI PULSANTE che la scritta INITIALIZING scompaia per dare appunto il tempo al caricatore di inizializzarsi. Passiamo quindi alla prima operazione da compiere la taratura:
TARATURA TENSIONE (Volt). La taratura della tensione avviene utilizzando la specifica funzione del menù, accessibile scorrendo il menù principale fino a evidenziare la funzione VOLT CALIBRATION, posizioniamoci quindi su questa funzione e attacchiamo ai morsetti di uscita del caricatore ad una batteria che abbia una tensione stabile (caricata da un po di tempo...meglio anche il giorno prima), e agli stessi morsetti colleghiamo un tester impostato per la misura del voltaggio. Premeiamo il tasto OK e il caricatore entrerà nella funzione di taratura della tensione. A questo punto non rimane che fare coincidere il valore dei volt del tester con quello del caricatore, e per farlo utilizziamo i tasti + e - del caricatore. Se il valore è molto diverso occorrerà avere un po di pazienza essendo necessario un po di tempo per raggiungere il valore coincidente.
TARATURA CORRENTE (Ampere). La taratura della corrente avviene utilizzando la specifica funzione del menù, accessibile scorrendo il menù principale fino a evidenziare la funzione AMPERE CALIBRATION, posizioniamoci quindi su questa funzione e attacchiamo ai morsetti di uscita del caricatore agli stessi morsetti del tester impostato per la misura di 10 A fondo scala in corrente continua. Premeiamo il tasto OK e il caricatore entrerà nella funzione di taratura della corrente. A questo punto non rimane che fare coincidere il valore degli ampere indicati dal tester con quelli indicati dal caricatore, e per farlo utilizziamo i tasti + e - del caricatore. Se il valore è molto diverso occorrerà avere un po di pazienza essendo necessario un po di tempo per raggiungere il valore coincidente. Una volta fatte le 2 tarature il caricatore è pronto per funzionare.
Come qualcuno avrà notato nelle 2 precedenti immagini relative alla taratura del caricabatterie, dalla presa seriale del caricatore esce un cavo con su scritto: ONLY UNIVERSAL. Il cavo necessario pèr il funzionamento della comunicazione fra caricatore e PC è infatti in questo caso un cavo PIN To PIN e non incrociato come nel precedente caricatore. Ho scoperto ciò dopo un pomeriggio di lavoro impiegato a cercare di capire come mai il software non funzionava, sostituendo alcuni Max232, riprogrammando un pic, ricontrollando schema e piste....e solo dopo suggerimento del progettista, io non avevo minimamente pensato al cavo !!
Piccole modifiche
Il caricatore è di per se perfetto e non necessita di nessuna modifica particolare. Le piccole migliorie qui descritte sono nate durante le prove di utilizzo e funzionamento e spero possano essere utili a chi vuole costruire l'apparecchio e ottenere il massimo da esso. Nel mio caso l'utilizzo principale è la carica di pacchi da 15 celle per trapani ed elettroseghe e nel corso dei test sono state effettuate alcune modifiche per permettere un più ampio impiego del caricatore.
Una modifica che ho effettuato è stata quella di mettere un interuttore sul pannello frontale per il disinserimento manuale della ventola, questo perchè io utilizzo spesso il caricatore anche durante la notte in camera ed il rumore della ventola non è di compagnia. Sconsiglio comunque questa modifica e penso che toglierò sicuramente l'interuttore poichè già in 2 occasioni mi sono ritrovato con il radiatore bollente per dimenticanza...in caso lo sostituirò con un piccolo termostato che comanda la ventola.
Una seconda modifica che invece consiglio è quella di modificare l'alimentazione della retroilluminazione del display. Nello schema originale infatti la retroilluminazione è alimentata direttamente dalla tensione di alimentazione generale, e fino a che stiamo entro valori massimi di alimentazione di 15 volt va tutto bene, poi se invece dovessimo caricare un numero superiore di celle la luminosità che emette il display e il calore che sprigiona la resistenza R1 diventano eccessivi.
ATTENZIONE !!! Grazie ad una segnalazione di Giorgio che ha realizzato un esemplare del caricatore segnalo che sul PCB la serigrafia dei connettori J1-J3 è invertita rispetto allo schema elettrico, ricordiamoci quindi di alimentare il circuito con la CC nei punti J3 dello stampato e di collegare i cavi di carica nei punti J1.
Ho provveduto quindi a prelevare la tensione per alimentare la retroilluminazione dall'uscita dell'integrato stabilizzatore 7812 (U54), così qualsiasi tensione superiore a 14 volt non fa variare la retroilluminazione. Per contro il 7812 (U54) in questo modo scalderà molto e necessiterà come si vede nella foto precedente di un discreto radiatore. Il radiatore in figura è un ex radiatore di 486 e raggiunge circa 50° con alimentazione a 30 volt.
Per completare la modifica alla stabilizzazione della retroilluminazione del display dovremo ASSOLUTAMENTE RICORDARE DI TAGLIARE la pista nel punto indicato in rosso in figura nel circuito stampato del dispaly stesso. La modifica della retroilluminazione è praticabile senza smontare il circuito principale dal mobile, in quanto dopo avere troncato la pista del pin 15 del display basta saldare un filo fra il pin 3 (out) dell'integrato 7812 (U54) e il pin 15 stesso del display ormai isolato. Il negativo di alimentazione del display continuerà a essere prelevato dalla resistenza R1 che lasceremo al suo posto.
Un altra modifica che ho effettuato su suggerimento del progettista del caricatore è stata la variazione dei valori delle resistenze R5-R6-R25-R26 presenti nel circuito di ingresso del caricatore (figura sopra). Queste 4 resistenze determinano la massima dinamica di segnale rilevabile e visualizzabile dal software e dal display. In parole povere con i valori standard di 12k e 47k presenti nello schema elettrico si riescono a leggere tensioni massime di circa 19,5 volt. Se la tensione delle batterie in carica andasse oltre questo valore la lettura rimarrebbe sempre su 19,5 Volt, dal canto suo il caricatore funzionerebbe regolarmente (lettura del picco) ma non ci indicherebbe i valori corretti di tensione ed il grafico di carica in quel momento diverrebbe piatto. Chi come me utilizza il caricatore per caricare fino o oltre 15 celle è tenuto quindi a sostituire i valori delle resistenze come in figura con: R25-R5 = 68k e R26-R6 = 8,2k. In questo modo si potranno leggere tensioni fino ad oltre 30 volt.
Software caricatore UNIVERSAL
Il software del caricatore Universal è prelevabile sul sito www.seven-segments.com nella apposita sezione download dei file relativi a questo progetto.
Si tratta di 2 applicativi STANDALONE che non richiedono installazione, funzionano con requisiti hardware minimi ed anche tramite adattatori USB-COM se il pc non dispone di presa seriale RS232.
Il nome degli applicativi è : UNIVERSAL MANAGER e UNIVERSAL DISPLAY, il primo serve a settare i parametri ed i profili del caricatore, il secondo a produrre grafici di quello che il caricatore sta facendo. La prima operazione da fare dopo l'avvio dei programmi è il settaggio della porta di comunicazione altrimenti non ci sarà comunicazione fra caricatore e PC. Per l'utilizzo del MANAGER è previsto un apposito manuale, prelevabile sul sito www.seven-segments.com nella apposita sezione download, ma il suo uso con un attimo di pratica è molto intuibile, si raccomanda comunque la massima attenzione poichè settando male i parametri di carica quali le tensioni e le correnti ed i mV dei valori del picco di carica si può arrivare anche a causare lo scoppio delle batterie.
Per quanto riguarda l'utilizzo del software UNIVERSAL DISPLAY occorre precisare che esso necessita di una impostazione per poter funzionare correttamente. L'impostazione da fare è la seguente:
- effettuare in primo luogo la taratura della tensione e della corrente sul caricatore, come descritto in precedenza.
- collegare il caricatore con il cavo seriale e avviare il programma MANAGER
- andare nella scheda "chargher parameters" e premere il tasto "READ from CHARGER"
- da questa finestra dobbiamo prelevare i valori dei campi R6 - R5 - Current pick-up sens. e andarli a sostituire nel file Universal_Charger.ini.
- il file Universal_Charger.ini si produce all'avvio del programma UNIVERSAL DISPLAY e si posiziona nella stessa cartella in cui si trova l'eseguibile. Dovremo aprire il Universal_Charger.ini con un programma quale notepad ed editarlo sostituendo i valori presenti nel file originale con quelli che il MANAGER ci ha rilevato. Facendo riferimento alle immagini sopra il nostro file Universal_Charger.ini dovrà quindi diventare:
- Salvare il file ed uscire. Ora il programma UNIVERSAL DISPLAY è in grado di funzionare perfettamente. Ricordare che in caso di nuova taratura del caricatore occorre ripetere la correzione del file Universal_Charger.ini
...ed ora un po di screenshot...
Un test di carica effettuato in 2 fasi, una prima fase con corrente 1,7 A ed una seconda a 3,4 A, la batteria è una sanyo-scr 1900mA del 1997.
La scarica di una batteria già utilizzata su trapano e la sua successiva carica. Si tratta di 15 celle sanyo-scr 1700mA del 2007
L'ingrandimento del grafico tramite selezione di una porzione permette una notevole risoluzione dei valori di voltaggio.
Una batteria appena caricata viene risottoposta a carica, il notevole abbassamento di tensione superiore ai valori di delta-peack impostato prima della interruzione della carica dimostra che il ritardo del rilevamento del picco impostato funziona.
Un grafico quando si presenta in questo modo non è buon segno....qualche elemento va a zero volt prima della fine della scarica...
Per finire l'angolo dei test appositamente allestito per questo caricatore.
-Aggiornamenti e segnalazioni utenti-
Mi è stato segnalato cortesemente da un amico che ha realizzato il caricabatterie (grazie Gianluca), che con i Pic in vendita attualmete, in particolare le versioni prodotte dopo il 2009 e attualmente nel 2010 c'è un BUG nella visualizzazione delle informazioni sul display. In particolare si tratta di un errore nella visualizzazione del primo carattere a sinistra della prima riga che esula da quanto dovrebbe indicare correttamente, mostrando un carattere casuale. Il problema si è verificato finora con PIC16F876A-I/SP con lotto di produzione 0937D34 e 1006D34 cioè prodotti nel 2009 e 2010. Tutto regolare invece con i pic prodotti prima di tali date. Ho controllato di persona uno di questi pic inviatomi sempre da Gianluca e per il momento posso dire che oltre a questo errore di indicazione non ci sono comunque malfunzionamenti da parte di tutte le funzioni del caricatore che vengono svolte correttamente. Ho ordinato un pic recente che dovrebbe arrivarmi a breve per studiare il problema.
PROVA PIC PRODUZIONE 2010: il pic che attendevo di produzione 2010 mi è arrivato, di diverso ho riscontrato che è stato impossibile programmarlo con il mio solito PC + ludipipo, il pic viene scritto per qualche riga e poi la programmazione si interrompe. Pensavo inizialmente a un esemplare difettoso (cosa già capitata), ma poi cambiando pc si è risolto tutto ed il pic una volta montato sul caricatore e tarato risulta perfettamente funzionante in ogni condizione, tanto che ho lasciato montato proprio il nuovo esemplare.
ALTRA SEGNALAZIONE: durante la taratura della corrente o in particolare quando ci sono forti assorbimenti di corrente da parte di una batteria in carica a volte succede che il caricatore si resetti. Questo problema è dovuto al fatto che la tensione che va ad alimentare U1 tramite la resistenza R22 da 10 ohm potrebbe scendere ad un valore troppo basso non permettendo più di erogare 5 volt in questo punto del circuito. Accertatevi quindi che il vostro alimentatore sia in grado di erogare la corrente e la tensione che state richiedendo e se utilizzate il caricatore con tensioni inferiori a 15 volt potete sostituire questa resistenza con una da 4,7 ohm.
CARICA BATTERIE LITIO: ho eseguito negli ultimi tempi cariche di batterie Li-Ion, LiPo, LifePo4 con estrema correttezza da parte di questo caricatore. Per maggiore sicurezza ho utilizzato in serie all'uscita un bilanciatore commerciale in occasione di carica di più celle in serie. Ricordatevi comunque di andare a settare con il programma manager gli oppurtuni voltaggi di fine carica e limite di scarica per ogni tipologia di chimica della batteria da caricare.
MODIFICA IN CORSO: sto modificando un esemplare di questo caricatore per poter caricare 12 celle LiPo - LiFePO4, è necessario fare gestire al caricatore quindi tensioni elevate, oltre i 50 volt, con di conseguenza un bilanciatore di carica a 12 canali..il tutto servirà per le batteria della bici elettrica. Ho già in avanzata fase di realizzazione un sistema BMS semplificato che monitorizza la scarica della batteria, in questo modo non sarà piu necessario montare sulla batteria un vero e proprio BMS poichè avremo già il bilanciatore di carica nel caricatore, semplificando notevolmente la complessità del circuito.
By tittopower 7 ott 2008... Ultimo agg. 5 mag 2010
Le modifiche trattate negli articoli possono provocare danni notevoli all'hardware e alla persona qualora chi le esegue non abbia una certa familiarità con l'elettricità, la meccanica, l'elettronica ecc.. ci si astenga quindi eventualmente dal metterle in pratica qualora non si abbia affinità con le materie predette. In ogni caso lo scrivente non si ritiene responsabile di eventuali danni provocati dai progetti e dal loro utilizzo a cose e/o persone.
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