Apro questa discussione per descrivere un progetto completo riguardante un formatore automatico per piastre Plantè.
Chiunque si è cimentato sulla sperimentazione di questa tipologia di accumulatori, sa bene che il processo di formazione richiede molto tempo e molta attenzione, inoltre è di fondamentale importanza per il raggiungimento della capacità nominale dagli elementi.
In cosa consiste il formatore automatico?
In pratica è un dispositivo elettronico gestito da microcontrollore che gestisce la carica, la scarica e il riposo della cella. Esso può essere diviso in due blocchi funzionali:
1) Il controllore
2) Il regolatore di carica
Per semplicità tratteremo un formatore utilizzato per un solo elemento di un accumulatore Plantè, se si decidesse di utilizzarlo per formare più elementi (quindi accumulatori da 12V, 24V, 48V, ecc...) basta semplicemente apportare qualche semplicissima modifica hardware che consiste nell'aggiunta di qualche resistenza (come vedremo nel seguito).
IL CONTROLLORE
Il controllore gestisce la fase di carica, di scarica, o di riposo in funzione della tensione raggiunta dalla cella; pertanto è necessario che lo stesso monitori costantemente la tensione.
Per completezza e comodità ho preferito monitorare anche la corrente erogata dalla cella al fine di ricavare la capacità effettivamente raggiunta, ciclo dopo ciclo, e visualizzarla su un display LCD.
Di seguito riporto lo schema elettrico.
- schema formatore.jpg (75.35 KiB) Visto 6770 volte
DESCRIZIONE
Il cuore del controllore è un microcontrollore ad 8 bit della Microchip serie PIC. Nella fattispecie è un PIC 16F870 (che molti già conosceranno).
Attraverso l'ingresso analogico AN0, il micro controlla la tensione della cella ogni 5ms. Un filtro RC provvede ad eliminare eventuali disturbi indotti sulla cella da commutazioni o interferenze esterne. Questo filtro è costituito dalla resistenza R6 da 10k e il condensatore C1 da 100n.
Siccome una sola cella non raggiunge mai una tensione maggiore di 5V, nessun partitore resistivo è stato adottato. Qualora si volesse utilizzare questo circuito per formare delle batterie di celle, occorre introdurre un partitore di tensione costituito da due resistenze, una (Rp) collegata al posto della R6 ed una (Rm) collegata tra il pin 2 (AN0) e massa (il condensatore C1 resta così com'è).
Di seguito riporto i valori che dovranno avere queste resistenze in funzione della tensione della batteria:
Vbatt=6V
Rp=10k
Rm=5k
Vbatt=12V
Rp=47k
Rm=9,4k
Vbatt=24V
Rp=47k
Rm=4,27k
Consiglio di utilizzare un trimmer multigiri da 10k per la Rm.
Fatto questo, il micro riesce già a monitorare correttamente la tensione della batteria/cella.
Sul pin 22 (uscita RB1) è collegato un BJT tipo BC337 che pilota un relè a doppio scambio. La cella o batteria entra con il positivo sul comune dei contatti del relè attraverso una resistenza di piccolo valore che è la R5. Il contatto normalmente chiuso è collegato sul regolatore di carica (che vedremo nella prossima discussione) e il contatto normalmente aperto è collegato a massa tramite una resistenza di carico R4.
Al posto di questa resistenza è possibile collegarci una lampada o qualsiasi altro carico di valore adeguato alla corrente di scarica desiderata.
Quando il micro comanda la scarica della batteria, una corrente scorre sulla R5 e determina una caduta di tensione ai suoi capi. Siccome la R5 è di piccolo valore (per evitare perdite di potenza non volute) anche la caduta di tensione sarà piccola, pertanto un amplificatore differenziale dovrà innalzarla ad un valore accettabile.
Nel mio caso, con corrente di scarica di 700mA, sulla R5 ho una c.d.t. di 70mV che amplifico 33 volte per portarla al valore di 2,31V circa.
Questa tensione viene letta dal secondo canale analogico del micro che è il pin 3 (AN1) ogni 5ms. L'algoritmo integra nel tempo questo valore di corrente ed ogni secondo mi visualizza l'incremento sulla seconda riga di un display LCD intelligente (decodifica Hitachi) 16X2. Appena la batteria raggiunge il valore di tensione di 0,3 Volt, la scarica viene arrestata e il valore di capacità appena raggiunto viene memorizzato e visualizzato sulla prima riga del display con la dicitura xxxmAh last.
Per chi volesse modificare il valore della corrente di scarica, bisogna tener conto del fatto che 0,7A corrispondono ad una tensione di 2,31V, quindi agendo sulle resistenze R5,R7,R8,R9 ed R10, si può mantenere la proporzione senza agire sul firmware.
Le resistenze R7 ed R8 sono di identico valore (nel mio circuito da 1k) così come lo sono le resistenze R9 ed R10 (nel mio circuito da 33k). L'amplificazione così ottenuta è pari a 33; in pratica la caduta di tensione proporzionale alla corrente che scorre sulla R5 viene amplificata 33 volte.
Se si volesse aumentare la corrente di scarica fino al valore di 1,5A, il circuito rimarrebbe così com'è. Se si volesse arrivare a 3A allora bisognerebbe o dimezzare la R5 e portarla al valore di 0,05 ohm o dimezzare l'amplificazione. Per valori di corrente maggiori si può agire su entrambi questi parametri.
Nello schema mi sono accorto che manca il quarzo da 16MHz tra il pin 9 e il pin 10 del micro. Vanno aggiunti anche due condensatori ceramici da 22pF collegati uno sul pin 9 e massa e uno sul pin 10 e massa.
Resta un' ultima funzione...
Il pin 26 (RB5) è stato chiamato enable, questo infatti va ad inibire (agendo su un comando logico) il regolatore di carica, bloccando eventualmente la carica nel caso si voglia dare un periodo di riposo alla batteria.
Eventuali modifiche e migliorie si possono effettuare senza troppi problemi, quindi mi aspetto suggerimenti.
Restando a disposizione per chiarimenti, rimando al prossimo argomento che vedrà la realizzazione del regolatore switching a corrente costante utilizzato come regolatore di carica per il formatore.
