Dificultățile de procurare a bateriilor au determinat pe mulți electroniști amatori să apeleze la diferite soluții, cum ar fi sursele de tip alimentator-stabilizator, care nu întotdeauna se dovedeau a fi compatibile cu cerințele crescânde ale noilor componente electronice. De aceea s-a apelat la o rezolvare mai ieftină, prin construirea unui tip de regenerator pentru astfel de surse de curent (elemente galvanice). Pentru a permite utilizarea în continuare a bateriilor (cele uscate), este necesară încărcarea la fel ca un acumulator. La rezolvarea acestei cerințe au contribuit multe soluții, ținând cont că o încărcare în curent continuu nu dă rezultate, utilizându-se curentul alternativ nesimetric: într-o perioadă de timp bateria se încarcă, iar în următoarea se descarcă. Această metodă este folosită ținând cont că în elemente pot apărea reacții chimice nedorite. Pentru a preîntâmpina această deficiență se impune ca energia furnizată în ciclul de încărcare să fie mai mare decât cea din perioada ciclului de descărcare. Metoda se caracterizează prin largi posibilități de utilizare, prin plaja mare de reglare a parametrilor de ieșire, putând fi utilizată și la încărcarea acumulatorilor miniaturali.
Date tehnice:
- tensiunea maximă a bateriilor destinate regenerării: 8 V
- domeniul de reglare a curentului de încărcare: 1,5-30 mA (potențiometrul P2)
- domeniul de reglare al raportului dintre durata ciclului de descărcare și durata întregului ciclu (factor de umplere): 10-90%
- frecvența ciclului de regenerare: 50 Hz
- puterea absorbită: max. 220 V x 0,3 mA = 66 mW
Descriere generală:
Aparatul are în componența sa un dublor de tensiune (D1, D3, C1, C2), transformatorul utilizat fiind de sonerie, folosindu-se înfășurarea ce debitează 8 V, și un circuit basculant monostabil (realizat cu circuitul integrat CI1-CDB 4121, acesta fiind excitat cu frecvența rețelei de alimentare prin divizorul R1, R2 care comandă sursa de curent, forțând trecerea curentului prin baterie în sensul corespunzător). Dioda D2 protejează la apariția unei tensiuni negative la intrarea circuitului CDB 4121. Tranzistorul T6 cu sistemul tensiunii de referință (dioda D4 cu tranzistorul T1) este sursa curentului de încărcare.
Aparatul are în componența sa un dublor de tensiune (D1, D3, C1, C2), transformatorul utilizat fiind de sonerie, folosindu-se înfășurarea ce debitează 8 V, și un circuit basculant monostabil (realizat cu circuitul integrat CI1-CDB 4121, acesta fiind excitat cu frecvența rețelei de alimentare prin divizorul R1, R2 care comandă sursa de curent, forțând trecerea curentului prin baterie în sensul corespunzător). Dioda D2 protejează la apariția unei tensiuni negative la intrarea circuitului CDB 4121. Tranzistorul T6 cu sistemul tensiunii de referință (dioda D4 cu tranzistorul T1) este sursa curentului de încărcare.
Curentul este reglat cu potențiometrul P2. Tranzistorul T5 cu sistemul tensiunii de referință (T3, T4 și cuplat cu tranzistorul T2, dioda D6) este sursa curentului de descărcare. Acest curent se reglează din potențiometrul P3.
Reglarea raportului dintre ciclul de descărcare și durata întregului ciclu (20 ms), t2 : T (fig. 1), se face cu potențiometrul P1.
Curentul în ciclul de încărcare se utilizează din redresorul format din D1 și C1. Curentul în ciclul de descărcare se utilizează din redresorul format din D3 și condensatorul C2. Acesta este necesar pentru a produce o descărcare în baterii, în vederea preîntâmpinării unor scurtcircuitări în elementul galvanic, datorită reacțiilor electrochimice ce apar în urma încărcării. Descărcarea se produce sub o tensiune mică, iar ciclul este de scurtă durată.
ETALONARE
Punerea în funcțiune a generatorului este simplă. Vom prezenta două metode de etalonare, în funcție de posibilități (fig. 2).
Punerea în funcțiune a generatorului este simplă. Vom prezenta două metode de etalonare, în funcție de posibilități (fig. 2).
a) Metoda osciloscopului
Se utilizează un osciloscop (fie și de tip didactic) cuplat la ieșirea generatorului. În paralel cu ieșirea aparatului se cuplează și o rezistență de 100 Ω, 1%. Citind căderea de tensiune, se determină valoarea curentului la ieșirea regeneratorului. Calibrarea curenților de încărcare și descărcare se realizează citind valorile lor direct pe osciloscop, prin manevrarea potențiometrelor P2, P3. De asemenea se realizează calibrarea raportului de participare procentuală, din P1.
Se utilizează un osciloscop (fie și de tip didactic) cuplat la ieșirea generatorului. În paralel cu ieșirea aparatului se cuplează și o rezistență de 100 Ω, 1%. Citind căderea de tensiune, se determină valoarea curentului la ieșirea regeneratorului. Calibrarea curenților de încărcare și descărcare se realizează citind valorile lor direct pe osciloscop, prin manevrarea potențiometrelor P2, P3. De asemenea se realizează calibrarea raportului de participare procentuală, din P1.
b) Metoda AVO-metrică
În locul bateriei de regenerat se cuplează un miliampermetru, la început cu domeniul 100 mA alternativ, cu polaritatea adecvată. Se decuplează R1, se cuplează regeneratorul de rețea, rotind potențiometrul P2 se calibrează curentul de încărcare.
În locul bateriei de regenerat se cuplează un miliampermetru, la început cu domeniul 100 mA alternativ, cu polaritatea adecvată. Se decuplează R1, se cuplează regeneratorul de rețea, rotind potențiometrul P2 se calibrează curentul de încărcare.
Pentru calibrarea curentului de descărcare, se cuplează miliampermetrul invers ca mai înainte, se cuplează R1 la loc și se decuplează R7, R8, după care se conectează la rețea. Prin manevrarea potențiometrului P3, se urmărește calibrarea.
Ultima etapă este calibrarea participării procentuale a curentului de descărcare într-un singur ciclu. În acest scop, prin metoda descrisă mai sus se stabilește mărimea curentului de descărcare și de încărcare, la o valoare oarecare (aprox. 20 mA) iar miliampermetru se lasă cuplat mai departe la ieșire.
Între curenții de încărcare și descărcare, între durata lor și a curentului mediu există dependența:
Imed. = (t1 / T) * I1 – (t2 / T) * I2
Pentru I1 = I2 și t1 = T – t2 :
t2 / T (%) = [1 – (Imed. / 2I)] * 100, unde t2 / T = raportul dintre durata curentului de descărcare și durata ciclului; I = curentul celor două surse (aceeași valoare); Imed. = curentul mediu indicat de aparatul de măsurat, sensul acestuia corespunzător curentului de încărcare trebuie să fie pozitiv și negativ celui de descărcare.
Timpul de regenerare este de 24 ore, rezultatul regenerării depinde de gradul de uzură a bateriei. În general se vor regenera numai elemente a căror tensiune n-a scăzut sub 80% din valoarea nominală. De preferat ca bateria regenerată să nu fie utilizată imediat ci după o perioadă de timp (aprox. o oră); aceasta va trebui să înroșească filamentul unui bec cu incandescență de 3,5 V / 0,2 A.
Detalii despre componentele din schema din imagine (Fig. 2)
Privind schema electrică completă din imaginea atașată, iată lista pieselor utilizate în epocă și modul în care se pot decodifica sau înlocui:
- CI1 (CDB 4121 – Circuit integrat monostabil): Cipul românesc din familia TTL standard reprezintă echivalentul direct pentru 74121 (One-Shot Monostabil Multivibrator). Poate fi înlocuit în schemele actuale cu versiunile sale moderne mult mai rapide și eficiente, precum 74LS121 sau utilizând o jumătate dintr-un cip dublu monostabil foarte comun de tip 74HC123 / 74HCT123.
- Tranzistoarele din montaj (T1, T6): Textul din imagine nu menționează direct toate codurile, dar conform standardelor din Tehnium pentru acea epocă, pe post de tranzistoare de uz general se foloseau serii BC (NPN/PNP) și BD pentru etajele finale. Se pot înlocui direct cu universalele moderne BC547B (pentru NPN) și BC557B (pentru PNP), respectiv BD139 sau BD140 dacă sursa de curent finală necesită disiparea unei puteri mai mari la curenți de vârf.
- Diodele (D1 ÷ D4): Diodele redresoare mici din dublorul de tensiune și din sistemul de referință pot fi înlocuite direct cu modelul universal din siliciu 1N4007 (sau 1N4148 pentru diodele de semnal rapid din jurul integratului).
- Transformatorul de rețea (8 V): În locul vechiului transformator de sonerie cu tole de fier, poți folosi orice transformator modern de rețea mic cu un secundar capabil să livreze 9 V~ sau 12 V~ la un curent de minimum 100-200 mA, tensiunea fiind apoi stabilizată de circuit.
- Abordarea modernă radicală (Alternativă): Încercarea de a regenera baterii primare zinc-carbon sau alcaline cu montaje complexe din anii ’90 nu mai este recomandată astăzi din motive de siguranță (risc major de scurgere a electrolitului coroziv sau explozie a capsulei sigilate moderne). Tehnologia actuală a pus la dispoziție acumulatori reîncărcabili moderni de tip NiMH (Nickel-Metal Hydride) sau Li-ion (Litiu-Ion) în aceleași formate standard (AA, AAA, R6, R3). Aceștia oferă o capacitate de stocare uriașă, pot fi reîncărcați în siguranță de peste 500-1000 de ori și sunt deserviți de cipurile încărcătoare inteligente moderne dedicate (cum ar fi cele din seria TP4056 sau MAX712), care monitorizează temperatura și tensiunea celulei automat, eliminând complet riscurile și complexitatea reglajelor manuale cu potențiometre
