Carregador inteligente para baterias alcalinas: 9 etapas (com fotos)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:37

Você já calculou o número de pilhas alcalinas que jogamos todos os anos, em todo o mundo. É enorme…!

O mercado de baterias na França é de 600 milhões de unidades vendidas a cada ano, 25.000 toneladas e 0,5% de lixo doméstico. De acordo com a Ademe, esse número é de 1 bilhão e 90 milhões para baterias… 80% das baterias não são recicladas na Europa em 2009.

Na França, em 2006, 2 em cada 3 pilhas acabaram no lixo: apenas 9.000 toneladas de pilhas usadas foram recolhidas e, ao mesmo tempo, 30.000 toneladas de pilhas novas foram vendidas. 80% das baterias usadas na Europa em 2009 não são recicladas!

Todos nós precisamos fazer algo para fazer essa mudança…. por exemplo, para começar reduzindo o número de pilhas alcalinas usadas.

Há alguns anos, encontrei um documento de um fabricante francês "Wonder" de pilhas alcalinas que me surpreendeu. Ele explicou como recarregá-los várias vezes … alucinando. Aqui está.

Em resumo, aqui está o que você deve respeitar para recarregar uma bateria alcalina:

• A tensão do terminal deve ser superior a 1,25 V para uma bateria de 1,5 V.
• A bateria deve ser descarregada apenas parcialmente (20-30%) para aumentar esta vida útil e é possível recarregar o número.
• Ao carregar, a tensão nos terminais da bateria não deve exceder 1,7 V.
• A corrente de carga não deve exceder C / 15. "C" é a capacidade teórica da bateria. por exemplo, C = 1100mAh para uma bateria R6.

• Uma dúzia de recargas possíveis se este ponto for respeitado.

Em 2017, já tive o suficiente para jogar fora as pilhas usadas nos brinquedos dos meus filhos pequenos. Então, comecei a testar as baterias dos carregadores (nº 1 e nº 2) para as chamadas pilhas alcalinas. Mas nenhum deles atendeu às condições de carga explicadas no documento do fabricante do Wonder. No final das contas, as baterias recarregadas por esses carregadores eram boas de jogar.

Eu não tive escolha então. Eu mesmo tive que projetar um.

Etapa 1: as funções que ele deve cumprir

• Carregue 4 pilhas alcalinas AA e AAA 1,5 V de 1,5 V.
• Limite a carga a 1,7 V por elemento.
• Corrente de carga de C / 15, cerca de 80mAh para uma bateria de 1200mAh / 1,5V.
• Detecte se a bateria pode ser recarregada.
• Detecte se a bateria está totalmente carregada.
• Como bônus, transmita as tensões das baterias por link serial.

Etapa 2: a caixa

Usei uma caixa de 4 baterias o mais barata possível, encontrada no Aliexpress para usar seu sistema mecânico de fixação de baterias e LEDs.

O PCB eletrônico consiste apenas em 5 resistores para os LEDs e a carga da bateria. Eu modifico este cartão ultra simples cortando trilhas para isolar fontes de alimentação de LED e contatos mecânicos para usá-los. Para poder integrar o cartão eletrônico, imprimi uma extensão da caixa, que se cola na parte alta da caixa e é aparafusada no fundo da caixa. O arquivo STL está disponível aqui.

Etapa 3: Eletrônica

O carregador foi projetado em torno de um dsPIC30F2010 de 28 pinos. Essas entradas / saídas permitirão:

• Meça as tensões da bateria.
• Controle a carga de cada bateria.
• Controle os LEDs de estado de carga das baterias.
• Transmite tensões por link serial.

A carga de cada bateria de 1,5 V é obtida pelo controle PWM de um transistor 2N2222 (T1 a T4) e um resistor (R2, R5, R8, R11) limitando a corrente a C / 15, 83mAh. Um diodo 1N4148 (D1 a D4) protege a bateria e o circuito de carga de um possível erro de configuração da bateria no case.

Os valores dos resistores R2, R5, R8 e R11 podem ser alterados para carregar mais + ou - baterias significativas. Mas tome cuidado para não exceder a potência de dissipação de calor dos transistores T1 a T4.

A placa é equipada com um conector ICSP para programar o dsPIC30F2010.

Um regulador LM317 é fornecido para carregar baterias de 9 V a 38 mAh a 10,2 V. Mas os testes mostraram que não funcionou. Eu não uso esta função.

As entradas analógicas do dsPIC medem a tensão na bateria quando os transistores (T1 a T4) estão desligados. Assim, sabemos a tensão em seus terminais.

Os LEDs (DS1 a DS5) indicam o status de carga / descarga de cada bateria de 1,5 V (DS1 a DS4) e 9 V (DS5).

A placa é alimentada por uma fonte de alimentação de 12V / 1,6Ah.

O 5V é produzido por uma placa de comutação 12v-5V DC / DC.

Etapa 4: esquemático

Etapa 5: Operação

O status dos LEDs indica se a bateria está carregada / descarregada / não recarregável. LED apagado: sem bateria ou bateria não recarregável LED piscando: bateria carregada LED aceso: bateria carregando

Se o LED permanecer estável após 12 horas de carregamento, a bateria é considerada carregada. Ele deve ser removido do carregador.

Etapa 6: o PCB

Eles são projetados para carregar 4 baterias de 1,5V e uma bateria de 9V. Infelizmente, os testes de carga da bateria de 9 V foram inconclusivos: as baterias de 9 V estão descarregando em vez de carregar. Então não usei essa função depois, mesmo sabendo que o programa mede a tensão da bateria de 9V e transmite por link serial.

Suas dimensões são: 68x38mm.

O adaptador de energia DC / DC deve ser configurado da seguinte maneira: soldar os conectores ADJ juntos. Em seguida, ajuste o potenciômetro para uma tensão de saída de 5V. A pré-configuração "5V" da placa não funciona corretamente.

Etapa 7: Nomenclatura

• 1 estojo para 4 baterias
• 1 PCB + componentes
• 1 placa de alimentação 12vDC / 5Vdc 0,8Ah
• 1 bloco de tomada 220Vac (ou 110Vac) a 12V / 1,6Ah
• 1 extensão de caso (impressão 3D)

A nomenclatura completa dos componentes está disponível aqui.

Etapa 8: Comunicação serial

A configuração da comunicação é a seguinte: 9600 bauds, 1 bit de início, 1 bit de parada, sem paridade.

Os níveis de tensão de saída são TTL.

Etapa 9: faça você mesmo

Queira fazer, não se preocupe, proponho vários kits dependendo do orçamento que pretende colocar. Eles estão disponíveis na loja do meu site.

Todos os arquivos estão disponíveis aqui.