CIRCUITO PROBADO

Diciembre de 2007

Aunque las condiciones de carga de las baterías de Niquel-Cadmio (Ni-Cd) y las de Niquel-Metal hidruro (Ni-Mh) no son exactamente las mismas, siendo estas últimas algo mas delicadas en cuanto al control del tiempo de carga y la temperatura alcanzada por las baterías durante la carga, es posible disponer de un cargador que se pueda utilizar con los dos tipos de baterías y es conveniente ya que las baterías de Ni-Cd aún siguen usándose hasta que sean completamente reemplazadas por las de Ni-Mh, cuyo uso va en aumento.

Ambos tipos de baterias tienen en común el hecho de que el proceso de carga normal y óptimo para el mejor aprovechamiento de su capacidad máxima de carga ha de realizarse durante unas 10 o 12 horas a una intensidad de carga de aproximadamente un décimo de su máxima capacidad, por ejemplo a 100 mA para una capacidad máxima de 1000 mA.h.

También sería útil que el cargador pudiera utilizarse indistintamente para un número variable de baterias, por ejemplo entre 1 y 8, pues así no estaríamos limitados por el número de baterías que tengamos que cargar cada vez.
El circuito de un cargador que cumple con estos requisitos es el que se presenta en la figura, cuyo funcionamiento se describe a continuación.

La tensión de la red eléctrica se aplica al primario del transformador T1 que entrega en su secundario una tensión alterna con valor eficaz de 12v y con una potencia máxima de 2.4 VA.
Ésta tensión se rectifica con el puente de diodos B80 y se filtra con el condensador electrolítico C1 de 1000mF/25v obteniéndose a su salida una tensión contínua de unos 15.5v aproximadamente.
Las baterías que queremos cargar tienen cada unidad una tensión nominal de 1.2v y una capacidad de carga máxima de entre 700 mA.h y 2500 mA.h para la mayoría de los tipos y modelos existentes en el mercado, por ello elegiremos una intensidad de carga media de entre 100 mA y 125mA y ajustaremos el tiempo de carga dependiendo del modelo concreto que estemos cargando, así por ejemplo cargaremos durante 8 horas las de 700 mA.h y durante 30 horas las de 2500 mA.h.
Como es habitual en este tipo de baterías, las recomendaciones más importantes son no sobrepasar el tiempo máximo de carga y cuidar que cuando se carguen varias unidades conjuntamente, todas ellas sean de la misma capacidad de carga.

Así pues la tensión contínua de 15.5v debe regularse para proporcionar una intensidad de 100 mA - 125 mA a la salida con tensiones de entre 1.2v y 9.6v según que se carguen al mismo tiempo entre 1 y 8 unidades respectivamente.
Para ello, consideremos primero el caso en que se cargan 8 unidades y que por tanto se conecta a la salida del cargador una tensión contínua que puede llegar a ser de unos 9.6v aproximadamente y tendremos que tener en este caso circulando una intensidad de 100 mA hacía la salida a través del transistor Q1, un NPN del tipo BD135 y de las resistencias R2 en serie con el paralelo de R3 y R4 en las que se producen caidas de tensión de 0.56v y 4v respectivamente por lo que en este caso la caida de tensión entre colector y emisor de Q1 deberá ser de 15.5-4.56-9.6=1.34v lo que se consigue polarizando su base a través de la resistencia R1 de 10KW, permaneciendo en este caso el transistor Q2 al corte al ser su tensión base emisor de sólo 0.56v.
Cuando las baterías estén más descargadas o el número de unidades a cargar que conectemos sea menor, la tensión conectada a la salida será menor y se forzará la circulación de una intensidad de corriente mayor hacía la salida y cuando esta corriente alcance el valor de 125 mA la caída de tensión en la resistencia R2 alcanzará los 0.7v con lo que el transistor Q2, un NPN del tipo BC549B, entrará en conducción derivando parte de la corriente que llega a la base de Q1 a través de R1 con lo que aumentará la tensión colector-emisor de Q1 , impidiendo que aumente más la corriente que circula hacía la salida.

El cargador es por lo tanto cortocircuitable puesto que la intensidad máxima no subirá nunca por encima de unos 150 mA y por ello podemos conectar un número variable, entre 1 y 8, de baterías a cargar en su salida, siendo las corrientes de carga ligeramente superiores cuando se conectan pocas unidades pero manteniéndose siempre en el entorno de 100 -125 mA con lo que podremos estimar de forma adecuada el tiempo necesario para su carga.
El LED1, del tipo ssl4955 o similar, se conecta en serie con el resistor R4 y ambos en paralelo con R2 para así obtener una indicación luminosa del proceso de carga, siendo la intensidad de la corriente de carga que circula la que determina la luminosidad del diodo led.

Para hacer el montaje realizaremos un pequeño circuito impreso, utilizando para ello una placa de fibra de vidrio recubierta de cobre por una de sus caras y podemos incluir el conjunto de transformador, placa de circuito impreso, un interruptor de red y un piloto que indique el encendido, en una caja y añadir un cable y clavija bifilares para conectar a la toma de red y un cable con el conector, pinzas cocodrilo, etc., adecuado al uso que vayamos a dar al cargador.
Montaremos los componentes en el circuito impreso, siempre teniendo cuidado de respetar las polaridades y las conexiones de diodos y transistores de acuerdo con lo especificado en la descripción de sus encapsulados y recordando que es muy importante que cualquier prueba o medición que se realice con el circuito conectado a la red de energía eléctrica debe realizarse con la máxima precaución, pues existen en el circuito tensiones que podrían resultar peligrosas para la vida y la salud de las personas.