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Batterie
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TABELLA DI LETTURA DELLE TENSIONI
FORNITE DAI PACCHI BATTERIE IN FUNZIONE DEL NUMERO DEGLI ELEMENTI CHE
COMPONGONO LA BATTERIE |
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NUMERO CELLE |
1 |
4 |
5 |
6 |
NUMERO CELLE |
1 |
4 |
5 |
6 |
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Se usando il tester Digitale leggete questi valori di
tensione il pacco batterie è da considerarsi SCARICO |
1,10 |
4,40 |
5,50 |
6,60 |
Se usando il tester Digitale leggete questi valori di
tensione il pacco batterie è da considerarsi MEZZO
SCARICO |
1,26 |
5,04 |
6,30 |
7,56 |
| 1,11 |
4,44 |
5,55 |
6,66 |
1,27 |
5,08 |
6,35 |
7,62 |
| 1,12 |
4,48 |
5,60 |
6,72 |
1,28 |
5,12 |
6,40 |
7,68 |
| 1,13 |
4,52 |
5,65 |
6,78 |
1,29 |
5,16 |
6,45 |
7,74 |
| 1,14 |
4,56 |
5,70 |
6,84 |
1,30 |
5,20 |
6,50 |
7,80 |
| 1,15 |
4,60 |
5,75 |
6,90 |
1,31 |
5,24 |
6,55 |
7,86 |
| 1,16 |
4,64 |
5,80 |
6,96 |
1,32 |
5,28 |
6,60 |
7,92 |
| 1,17 |
4,68 |
5,85 |
7,02 |
Se usando il tester Digitale leggete questi valori di
tensione il pacco batterie è da considerarsi CARICO |
1,33 |
5,32 |
6,65 |
7,98 |
| 1,18 |
4,72 |
5,90 |
7,08 |
1,34 |
5,36 |
6,70 |
8,04 |
| 1,19 |
4,76 |
5,95 |
7,14 |
1,35 |
5,40 |
6,75 |
8,10 |
| 1,20 |
4,80 |
6,00 |
7,20 |
1,36 |
5,44 |
6,80 |
8,16 |
| 1,21 |
4,84 |
6,05 |
7,26 |
1,37 |
5,48 |
6,85 |
8,22 |
| 1,22 |
4,88 |
6,10 |
7,32 |
1,38 |
5,52 |
6,90 |
8,28 |
| 1,23 |
4,92 |
6,15 |
7,38 |
1,39 |
5,56 |
6,95 |
8,34 |
| 1,24 |
4,96 |
6,20 |
7,44 |
1,40 |
5,60 |
7,00 |
8,40 |
| 1,25 |
5,00 |
6,25 |
7,50 |
1,41 |
5,64 |
7,05 |
8,46 |
| |
1,42 |
5,68 |
7,10 |
8,52 |
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COME USARE LA TABELLA
I tre blocchi: scarico, mezzo
scarico e carico sono tre soglie abbastanza elastiche e sono dettate da una
serie di esperienze pratiche. per cui ricordate che la soglia più bassa (a
batterie cariche) indica che vi è un elemento difettoso (od anche due con
rendimento sotto la norma). |
| Le differenze e il comportamento delle
Batterie al NiCd e NiMH. Argomento tratto da
RCBAZAR realizzato da Mauro58
Batterie
NiCd e NiMH
Nickel
Cadmio
(NiCd) —
Ben conosciute e robuste, hanno una densità di energia
piuttosto bassa. Hanno una vita lunga in termini di cicli
carica/scarica. Soffrono l’effetto chiamato “memoria”, che
consiste nel ricordare quanta energia si chiede alla
batteria e riduce la propria capacità durante il suo
utilizzo. Per evitare questo effetto le NiCd vanno
periodicamente scaricate.
Le NiCd
hanno un tempo di carica che può essere anche molto basso,
visto che possono essere caricate con correnti piuttosto
alte, forniscono la più alta corrente di scarica ed hanno un
costo per ciclo inferiore, ma richiedono maggiore
manutenzione (devono essere periodicamente scaricate). Nota:
Le NiCd sono costruite con metalli tossici e sono per cui
altamente inquinanti, evitare di gettarle sconsideratamente
nel cestino dei rifiuti quando sono “morte”.
Nickel-Metal Idrato
(NiMH) —
Hanno un’alta densità di energia in rapporto alle NiCd e
soffrono molto meno dell’effetto “memoria”. Il fatto che
abbiano un’alta densità d’energia, sono molto indicate nel
modellismo perché a parità di energia richiesta, pesano meno
e sono meno ingombranti. Il costo è più elevato delle NiCd,
ma non di molto. Per contro hanno una vita più limitata in
termini di cicli di carica/scarica e richiedono un
procedimento di carica più sofisticato.
L’”autoscarica”
è un fenomeno naturale presente in qualsiasi tipo di
batteria. Non è dovuto a difetti di fabbricazione, e si
presenta in modo più o meno accentuato a seconda
dell’anzianità delle batterie e della temperatura: con
l’aumentare della temperatura l’autoscarica aumenta. Sia le
NiMH che le NiCd hanno una proprietà di autoscarica
piuttosto elevate. Le NiCd perdono circa il 10 % della loro
capacità entro le 24 ore dopodiché l’autoscarica si attesta
intorno al 10-20% / mese: le NiMH hanno un’autoscarica 1.5
volte quella delle NiCd.
Nota: La
densità di energia si esprime in Wh/Kg e da un’indicazione
della capacità di carica in funzione del peso. Più è alto il
valore più le batterie pesano meno a parità di capacità.
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NiCd
|
NiMh
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Densità di Energia (Wh/Kg)
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45-80
|
60-120
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Longevità (Numero di cicli)
|
1500
|
Da 300 a 500
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Tempo
per “carica rapida”
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1 ora (tipica)
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2 ÷ 4 ore
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Tolleranza alla sovraccarica
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Moderata
|
Bassa
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Autoscarica / mese
|
20 %
|
30 %
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Corrente del carico:
Di picco:
Suggerito:
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20 x Capacità
≤ 1 x Capacità
|
5 x Capacità
≤ 0.5 x Capacità
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Temperatura di funzionamento
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- 40°C ÷ +60°C
|
- 20°C ÷ +60°C
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Costo
/ ciclo €
|
0.04
|
0.12
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Batterie al Nickel Cadmio (NiCd)
|
Vantaggi
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Carica semplice e veloce,
anche dopo una conservazione prolungata.
Elevato numero di cicli di
carica/scarica (se periodicamente scaricate con “manutenzione”): il numero
dei cicli possono essere oltre 1000.
Tollerano correnti di
scarica elevate
Possibilità di carica e
funzionamento garantito anche a basse temperature (fino a – 40°C),
ricordatevelo se andate a correre il trofeo “pinguino d’oro” in Alaska…:-)
Elevata possibilità di
conservazione (possono essere conservate per lungo tempo senza rovinarsi
anche in condizione “scariche”).
Buona tolleranza alle
“cariche selvagge” - Le NiCd sono forse la categoria di batterie
ricaricabili più robuste.
Economiche – Le NiCd hanno
un basso costo per ciclo
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Limitazioni e svantaggi
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Relativamente bassa
densità di energia
Effetto “memoria” – Le
NiCd devono essere periodicamente scaricare per prevenire l’effetto
“memoria”
Inquinanti : Le NiCd
contengono metalli tossici
Hanno una “autoscarica”
che non consente di conservarle cariche per lungo tempo
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Batterie al Nickel Metal
Idrato (NiMH)
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Vantaggi
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Dal 30 al 40 % superiori
in termini di densità d’energia: pesano meno delle NiCd a parità di
capacità. Hanno energia leggera…e quindi il modello pesa meno.
Effetto memoria quasi
inesistente: richiedono cicli di scarica completa meno frequentemente.
Sono poco inquinanti:
contengono sostanze poco tossiche e sono quindi meno dannose per l’ambiente.
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Limitazioni e svantaggi
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Vita limitata – specie se
“trattate male”, le prestazioni cominciano a degradare dopo 200 ÷ 300 cicli.
E’ preferibile non sfruttare mai la loro capacità massima se gli si vuole
allungare la vita.
Non tollera le elevate
correnti di scarica. Anche se le NiMH sono in grado di fornire elevate
correnti di scarica, l’utilizzo ripetuto in queste condizioni riduce la vita
in termine di cicli. Le correnti di scarica ottimali sono da 0.2 a 0.5 x C
(da 1/5 ad ½ della capacità nominale): quindi se abbiamo delle 1000 mAH
verifichiamo che l’assorbimento massimo dei servi e radio non raggiunga i
500 mA.
Tipologia di carica più
complicata rispetto alle NiCd. Le NiMH, durante la carica generano maggior
quantità di calore ed il tempo di carica è tipicamente più lungo delle NiCd.
La carica deve essere controllata accuratamente e richiede caricatori più
complicati delle NiCd.
Elevata autoscarica, hanno
circa il 50% di maggiore autoscarica rispetto alle NiCd. Non pensiamo di
conservarle cariche a lungo
Maggiore criticità di
conservazione. Le NiMh dovrebbero non essere conservate in luoghi con
temperature elevate. Conservarle in luogo fresco con uno stato di carica
residua.
Anche se l’effetto memoria
è minore delle NiCd, saltuariamente vanno comunque mantenute con cicli di
scarica.
Le NiMH sono più costose
delle NiCd.
|
CARICA DELLE BATTERIE: In
generale le batterie NiCd e NiMH, possono essere associate a dei contenitori che
vanno riempiti di energia, e questi poi sono in grado di restituirla quando
richiesta. Il rapporto fra l’energia restituita dalle batterie e l’energia con
cui devono venire caricate viene detto “rendimento di carica”. In pratica se il
rendimento di carica fosse il 100% avremmo l’energia di carica uguale a quella
restituita dalle batterie. Purtroppo il rendimento di carica non è mai il 100% e
comunque varia in funzione del valore della corrente di carica (vedremo più
avanti come). I costruttori di batterie raccomandano di caricare inizialmente le
batterie con una corrente limitata prima del loro uso, questo consente di
portare il livello di carica degli elementi di ogni pacco allo stesso livello.
Durante l’immagazzinamento delle batterie, l’elettrolita in esso contenuto tende
a depositarsi all’interno dell’elemento, ed occorre quindi ridistribuire l’elettrolita
con questo processo di carica lenta iniziale. Alcuni carica batterie
“intelligenti” hanno infatti il processo di carica diviso in tre fasi: fase con
bassa corrente ad impulsi, fase con corrente di carica a regime costante, fase
di bassa corrente di mantenimento.
In commercio esistono diversi
tipi di caricabatteria: alcuni possono essere utilizzati solo per le batterie al
NiCd ed altri sia per le NiMH che per le NiCd. La regola dice che un
caricabatteria che va bene per le NiMH va sicuramente bene anche per le NiMH ma
non è detto che lo sia viceversa. In ogni caso per poter caricare correttamente
le batterie al NiMH deve essere usato un caricabatteria che lo consente. Il
motivo di questo, è che le NiMH sono più delicate ed è necessario l’interruzione
della carica quando hanno immagazzinato la massima energia che esse possono
contenere. Sia le NiCd che le NiMH quando hanno raggiunto la massima carica
iniziano a scaldare, ma la temperatura nelle NiMH sale molto più rapidamente
delle NiCd e quindi sono più soggette a deteriorarsi: le alte temperature sono
poco tollerate dalle batterie. L’andamento della tensione ai capi della batteria
durante il processo di carica può essere vista nella “figura 1”: la tensione
sale fino a che la batteria non ha raggiunto la massima carica, dopodiché
incomincia a scendere.
Figura 1
Questo cambiamento di tendenza
denominato “Delta-Peak” o NDV (Negative Delta Voltage) può essere rilevato dai
caricabatteria “intelligenti” che provvedono a staccare o ridurre la corrente di
carica portandola alla corrente di mantenimento come si può vedere in figura 2
dove viene evidenziato un dettaglio dell’andamento della tensione nella fase NDV.
Figura 2
Nelle batterie al NiCd la
differenza di tensione per ogni cella è di circa 10 ÷ 30 mV, quindi per un pacco
da 5 elementi è di circa 50 ÷ 150 mV totali. Per le batterie al NiMH l’NDV è
inferiore ed è di circa 10 ÷ 15 mV per ogni cella. Questi valori sono
influenzati dalla corrente di carica; maggiore è la corrente di carica e più
alto è il valore NDV. Per questo motivo è abbastanza critico riuscire a caricare
le NiMH con bassi valori di corrente di carica perché il valore di NDV da
rilevare risulta essere molto basso e quindi i caricabatteria possono esser
ingannati da eventuali disturbi e dare una batteria carica quando ancora non lo
è.
Per consentire cariche più
precise alcuni caricabatteria utilizzano il metodo combinato per rilevare sia l’NDV
che l’aumento di temperatura della batteria. Per ottenere significativi valori
di NDV occorre andare con dei valori di carica di 0.3 ÷ 0.5C (da 0.3C significa
0.3 x la Capacità nominale della batteria. Per esempio 300mA di carica per una
batteria da 1000 mAh) o meglio ad 1C. Bisogna pero tener presente che mentre le
NiCd gestiscono senza problemi alte correnti di carica, nelle NiMH un valore di
0.5C è già molto.
L’efficienza di carica già
descritta precedentemente è in funzione della corrente di carica della batteria:
maggiore è la corrente di carica e maggiore è l’efficienza. In una batteria al
NiCd l’efficienza è di circa 1.1 (91%) con una corrente di carica di 1C, ma si
riduce a 1.4 (71%) per una corrente di carica più tranquilla di 0.1C. La
corrente di carica di 1C può essere utilizzata solo controllando il tempo di
carica o monitorando l’NDV o la temperatura delle batterie. La corrente di 0.1C
è la tipica corrente di carica per le batterie al NiCd senza “controllo” che si
utilizzano per 14 ÷ 16 ore di carica. Utilizzando correnti di carica molto basse
< di 0.05C l’efficienza di carica è molto bassa e si corre il rischio di non
arrivare addirittura alla carica della batteria.
Per calcolare il tempo
necessario alla carica delle batterie occorre applicare la semplice formuletta:
Tcarica = Capacità (in mAH) /
Corrente di carica in mA * “coefficiente efficienza”
Per esempio con una batteria
da 600 mAh ed un caricabatteria che fornisce 50 mA di corrente, il tempo da
tenere sotto carica è:
600 (Capacità) / 50 (Corrente
di carica) * 1,4 (coefficiente) = 17ore circa
Se con lo stesso
caricabatteria pretendiamo di caricare una batterie da 1000 mA dovremmo tenere
le batterie in carica per un tempo maggiore:
1000 (Capacità) / 50 (Corrente
di carica) * 1,6 (l’efficienza si riduce per correnti di carica di 20C) = 32 ore
!!!
I caricabatteria a corrente
costante senza controllo di temperatura ed NDV, possono essere utilizzati solo
per le batterie al NiCd: questi forniscono una “corrente costante” per cui
l’unica cosa da tenere controllato è solo il tempo di carica, in ogni caso per
correnti di carica basse (0.1C) le NiCd tollerano tranquillamente anche tempi di
carica maggiori. Occorre tener presente che i tempi di carica sono da
considerare per batterie scariche. In teoria se scaricassimo le batterie al NiMH
e controllassimo in modo preciso il tempo di carica potremmo utilizzare anche i
comuni caricatori a corrente costante, ma la comodità di non dover
necessariamente scaricare le NiMH fa si che si preferisce ricorrere a caricatori
più sofisticati che danno meno preoccupazioni.
Come detto in precedenza le
batterie al NiCd dovrebbero essere scaricate abbastanza frequentemente se
intendiamo avere sempre la loro massima capacità. Tuttavia se abbiamo delle
batterie “ridondanti” questa preoccupazione viene meno. Per esempio se abbiamo
una batteria da 1850 mAh e solitamente per una gara utilizziamo un terzo della
sua capacità, possiamo anche ridurre i cicli di scarica o addirittura
eliminarli.
Il procedimento di scarica
delle batterie deve essere fatto in modo da non portare completamente a zero la
tensione ai capi della batteria: si dovrebbe quindi evitare di collegare un
carico e lasciarlo collegato per un tempo considerevole (per esempio evitare di
collegare una lampadina e tenerla collegata per giorni interi !!!). La tensione
ai capi della batteria durante il procedimento di scarica non dovrebbe scendere
meno di 0.7÷ 0.8 V per ogni elemento: quindi per una batteria da 5 elementi
occorre non far andare la tensione totale meno di 3.5 V.
Un semplice circuito per
scaricare le batterie può essere costruito anche senza essere elettronici
esperti: basta un saldatore, pochi componenti ed eventualmente uno “scatolino”
per inserire il tutto. Poi dallo scatolino facciamo uscire una spinetta dove
colleghiamo la batteria. Da notare che il circuito consente di scaricare la
batteria con una corrente di circa 100mA e che lo possiamo tenere collegato alla
batteria senza la preoccupazione di far scendere troppo la tensione ai suoi
capi: la scarica avviene solo fino ad una tensione di circa 3.5 V per il
circuito a 5 elementi e di circa 2.8 V per il circuito a 4 elementi. Quì sotto
tre schemi per scaricare le batterie con un Led che indica lo stato di scarica:
finchè è illuminato significa che la batteria si sta scaricando, quando la luce
incomincia ad affievolirsi fino a spegnersi significa che la batteria è scarica.
Il circuitino per scaricare un singolo elemento non può avere il Led perché la
tensione ai capi della resistenza di scarica è troppo bassa per poterlo far
funzionare e bisogna rinunciarvi.
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