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Cargador automático de baterías (ART747S)

Las baterías de plomo-ácido no se utilizan sólo en vehículos, sino también en sistemas de alarma, iluminación de emergencia, iluminación de remolques, lugares en los que no se dispone de energía de la red e incluso en la alimentación de retransmisores, ordenadores y otros equipos. Para la carga de estas baterías es necesario utilizar una fuente dotada de características especiales. El circuito propuesto es automático, avisando, por el accionamiento de LED o sistema de aviso, que la batería está cargada. El circuito es para baterías de 12V, pero puede ser fácilmente modificado para operar con otros tipos de baterías.

La carga de acumuladores (o baterías) de plomo-ácido se realiza a través del paso de una corriente en sentido contrario al suministro normal durante cierto tiempo.

La intensidad de esta corriente determina la velocidad de carga y normalmente se limita a los valores que el fabricante fija como seguros para la integridad de la batería.

En principio, una simple fuente de corriente continua, que puede proporcionar una tensión un poco mayor que la de la batería es un cargador, como vemos figura 1.

 

Figura 1 - Cargadores sencillos
Figura 1 - Cargadores sencillos

 

El primer circuito utiliza un diodo para rectificar la corriente alterna de la red y una lámpara incandescente común como limitador de corriente con una lámpara de 100 W en la red de 110 V obtenemos una corriente de carga poco inferior a 1A, lo que representa una carga lenta para un acumulador de 12 V en coche.

El segundo circuito, que es más eficiente, pues no tenemos casi el 90% de la energía perdida en la forma de que el calor de la lámpara utiliza un transformador.

Este transformador tiene devanado de 3 a 5 A típicamente y los diodos rectifican la corriente del secundario.

La tensión obtenida en el valor de pico puede quedar entre 17 y 20 V y se aplica a la batería por medio de un resistor limitador.

El circuito que proponemos tiene mejoras electrónicas muy importantes, siendo básicamente utilizado un transformador con rectificadores en el suministro de la corriente de carga.

Este perfeccionamiento consiste en un sensor de tensión de la batería, que sube a medida que se carga, hasta el instante en que, llegando al máximo previsto, interrumpe la carga y activa un sistema de aviso, tanto luminoso como sonoro.

La intensidad de la corriente de carga prevista en el diseño original es de 5 A, lo que representa una "carga media", pero existen componentes que pueden ser cambiados para obtener corrientes de acuerdo con las especificaciones de la batería

Las características del cargador son:

Tensión de entrada: 110 V o 220 V CA

Corriente de carga: 5 A

Tensión de la batería: 6 o 12 V

Indicación de carga: visual y sonora

 

EL CIRCUITO

La tensión alterna de la red de alimentación se aplica al devanado primario de un transformador, pasando por un fusible de protección y por una llave selectora de tensiones.

En el secundario del transformador tenemos una tensión alternada de 15 V, rectificada en onda completa por dos diodos.

Como cada diodo sólo conduce la mitad del CÍRCULO a una corriente de 5 A tenemos una corriente media de sólo 2,5 A, lo que significa que los diodos de 4 A soportan perfectamente este servicio.

No filtramos esta tensión, pues con una tensión continua pulsante el SCR puede ser apagado al cortar la tensión de su conducto, lo que no ocurrir con una tensión continua pura, si se muestra en la figura 2.

 

Figura 2 - Forma de onda de la corriente en el circuito
Figura 2 - Forma de onda de la corriente en el circuito

 

La batería se conecta en serie con esta fuente, y además tenemos un SCR para control y un amperímetro (opcional) para medir la intensidad de la corriente de carga.

El SCR se polariza por medio de R3 y D3, en el sentido de conducir la corriente siempre que la tensión en cada semiciclo alcance aproximadamente 1 V.

En la conducción de este SCR1 tenemos el circuito sensor de carga, formado básicamente por un divisor de tensión, un diodo zener y un segundo SCR (SCR2).

Su funcionamiento es simple de ser entendido.

Ajustamos el trimpot P1 para obtener la tensión de disparo del SCR2 que, en este caso, corresponde a la tensión zener de D4 cuando la batería está completamente cargada.

Para una batería de 6 V, el diodo zener debe ser de 2V o 2V4.

Cuando la batería presenta entre sus terminales la tensión que corresponde a la carga completa, el diodo D4 conduce y el SCR2 se dispara.

En estas condiciones, prácticamente aterriza la compuerta de SCR1, impidiendo el disparo de este componente y, por lo tanto, interrumpiendo la carga.

Al mismo tiempo, la conducción completa de SCR2 hace que el LED2 sea alimentado, así como el circuito oscilador de advertencia.

Como la fuente no se filtra, para el oscilador de advertencia necesitamos una alimentación separada, pero este circuito es opcional.

La resistencia Rx se puede añadir si la corriente inicial de carga de los acumuladores supera el valor deseado o limitado por el fabricante.

Se debe utilizar típicamente un resistor de alambre de 1 a 10 ohmios con disipación de 10 W.

 

MONTAJE

En la figura 3 tenemos el diagrama completo del cargador.

 

Figura 3 - Diagrama del cargador
Figura 3 - Diagrama del cargador

 

La mayoría de los componentes son de gran tamaño y las corrientes en muchos puntos del circuito son intensas, lo que requiere el empleo de placa de circuito impreso apropiada.

El dibujo de esta placa se da en la figura 4.

 

Figura 4 - Placa para el montaje
Figura 4 - Placa para el montaje

 

El SCR1 debe ser un diodo controlado de silicio para al menos 6 A de corriente y tensión mínima de 50 V.

Los tipos TIC116 y TIC126 sirven para esta aplicación.

El radiador de calor usado debe ser de buena calidad.

El transformador tiene devanado primario de 110 y 220 V y secundario de 15 +15 V con corriente de 5 A o más.

Los diodos rectificadores deben ser de al menos 50 V con 3 A de corriente o más.

Diodos como el BYM56A y equivalentes de mayor tensión para 3,5 A sirven

El diodo zener D4 es del tipo BZX7905V1 o BZX7905V6 y el SCR2 puede ser el TIC106 con tensión a partir de 50 V o equivalentes.

Los LEDs son comunes, pudiendo ser de cualquier color.

El instrumento es un amperímetro de hierro móvil (de menor costo) o de bobina móvil (más preciso), con fondo de escala en 5 A o más.

Los resistores son de ½ W y los fusibles deben montarse en soportes apropiados.

El trimpot es común y para la conexión a la batería se deben utilizar cables gruesos dotados de garras.

El capacitor electrolítico C1 es de 10 uF con tensión de trabajo de 12V o más.

El oscilador de advertencia se muestra en la figura 5.

 

Figura 5 - El circuito de advertencia
Figura 5 - El circuito de advertencia

 

 

El altavoz es pequeño, de 4 o 89, y los transistores, excepto el unijunción, admiten equivalentes.

Los resistores son de 1/8 W y el electrolítico es de 16 V o más.

El transistor PNP debe estar dotado de un radiador de calor.

 

PRUEBA Y USO

Conecte una batería cargada al circuito y ajuste el trimpot P1 para que el sistema de alarma toque y el LED2 se encienda.

La corriente en el amperímetro, al tocar la alarma, debe caer a cero.

A continuación, conecte una batería descargada o con carga parcial.

El LED2 no debe encenderse y la alarma debe ajustarse para no tocar su trimpot (no en el trimpot del cargador).

Si la corriente sube más allá de 5 A, se debe utilizar la resistencia Rx con su valor aumentado.

Si se desea una corriente de carga menor, se debe cambiar el valor de Rx para obtener esta corriente.

El tiempo de carga depende del tipo de batería, debiendo ser consultado por el fabricante.

Para utilizar el cargador, basta con conectar la batería al circuito y conectar la unidad.

Cuando la batería se encuentra cargada, el LED se enciende, la carga se interrumpe y, si se utiliza el circuito de alarma, emitirá un silbato.

Para baterías de 6 V el mismo circuito puede ser usado, pero el ajuste del trimpot debe ser rehecho.

Este circuito no admite la carga en serie o paralelo de las baterías, pero sólo una a la vez.

 

SCR1 - TIC116 o TIC126 - SCR de 8 A x 5 A V o más

SCR2 - TIC106 - SCR de 3 o 4 A

D1, D2 - diodos de 50 V x 3 A o más

D3 - 1N4002 - diodo de silicio

D4 - 5V6 x 400 mW _ diodo zener

LED1, LED2 - LEDs comunes (se puede utilizar un rojo y un verde)

F1 - 2 A - fusible

F2 - 5 A o más - fusible

S1 - interruptor simple

M1 - 0 - 5 A - amperímetro - ver texto

T1 - transformador con primario de 110/220 V y secundario de 15 + 15 V x 5 A

P1 - 4k7 - trimpot común

R1, R2 - 1k - resistores (marrón, negro, rojo)

R3 - 560 ohms - resistor (verde, azul, marrón)

R4 - 470 ohms - resistor (amarillo, violeta, marrón)

RS - 10 k - resistor (marrón, negro, naranja)

Rx - 10 x 10 W - resistor de hilo

C1 - 10 uF x 12 V - capacitor electrolítico

Varios: caja para montaje, soporte para fusibles, cable de alimentación, placa de circuito impreso, garras para conexión a la batería, radiador de calor para el SCR1, soporte para LEDs, interruptor de tensión 110/220 V (S2), componentes para el sistema aviso de sonido, hilos, soldadura, etc.

 

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