problema circuito caricabatterie Ni-Cd avvitatore

[seve91]

Salve a tutti,
ho un problema con il caricabatterie dell'avvitatore.
Utilizzavo l'alimentatore 18V 400mA fornito in dotazione, che purtroppo si è rotto. Lo ho sostituito con l'unico disponibile che avevano in negozio, cioè un 18V 1500mA.
Ovviamente la schedina interna del caricabatterie si è bruciata, e ora non si legge più il valore di una resistenza, che sembra essere da 1W.
Questo è il semplice schema elettrico:

 

 

Se ho ben capito il led rosso indica solo che l'alimentazione è collegata, mentre il led verde indica lo stato di carica in corso.
Quando la batteria raggiunge i 18V non c'è praticamente DDP tra alimentatore e batteria, quindi il led verde non si accende. Molto molto "spartano".
La resistenza che si è bruciata credo che si occupi solo di limitare la corrente, dimensionata opportunamente per quell'alimentatore da 400mA.
Mettendone uno con più mA, servirebbe una resistenza più potente giusto?

In ogni caso questo circuito non mi piace affatto, troppo rudimentale, e se non si scollega l'alimentatore nel momento opportuno si rischia di rovinare le batterie Ni-Cd.
Ho provato a creare un circuitino simile ma con un LM317, che vedete in figura:

 

 

La formula per calcolare la resistenza (15 ohm) l'ho trovata sul datasheet dell'LM317, nella sezione limitatore di corrente.
Ho letto che essendo le batterie Ni-Cd da 800mA, bisogna fornire una corrente costante di 80mA, per questo ho optato per una R da 15ohm.
Per il resto dei componenti ho preso spunto dal circuito che si trovava nel caricabatterie.
Il problema è che con l'amperometro misuro 0mA, la batteria non si carica, e l'LM317 non si scalda nemmeno. Ho provato ad escludere (cortocircuitare) il led verde con la sua resistenza, stesso risultato.
Dove sbaglio?
Grazie e scusate per il lungo post

[Ctec]

No, l'alimentatore con maggiore corrente in uscita non può bruciare la resistenza, se le tensioni sono corrette. La corrente che scorre nella resistenza dipende dalla tensione dell'alimentatore meno quella della batteria (che non è costante) meno la caduta sul diodo in serie (circa 1,2V normalmente).

Anche se tu mettessi un alimentatore da 18V con 500A disponibili, sempre i soliti consumeresti, e pertanto sempre il solito scalderebbe la resistenza.

Essendo le batterie delle NiCd da 800mAh (non mA che misurano una corrente, ma mAh che misurano la carica) normalmente le si ricaricano a un decimo della carica nominale per 10 ore, quindi a 80mA. Al massimo non superare le 11-12 ore, poiché una volta cariche il resto dell'energia va tutto in calore.

Ma non avendo te indicato la tensione nominale delle batterie, non posso andare oltre. Faccio solo una supposizione.

Mettiamo che il tuo pacco sia da 12V (10 batterie in serie) e 80mA in ricarica. Supponiamo non siano troppo scariche (altrimenti consumano assai di più) e quindi abbiamo 18-12-1.2 = 5,8V ai capi della tua resistenza. Considero per ora nulla o poco influente la corrente che passa dal ramo led verde e resistenza da 100 ohm (presumibilmente tra 5 e 10mA) e considero che tutti gli 80mA passino dalla nostra resistenza. Per la legge di ohm, R=V/I espressi in V e A,  pertanto R=5,8/0,08= 72 ohm, che non essendo standard probabilmente avranno messo da 68 ohm, considerando che parte della corrente va comunque verso il led verde.

Poi, per la legge di Joule P=V*I=I*I*R=0.08*0.08*68=0,43W quindi un mezzo watt, ma io ci scaraventerei almeno una 2W ceramica (dissipa molto meglio).

Per finire, dato lo schema non c'è ddp tra i poli positivi di alimentatore e batteria, questo è normale, ma se il diodo è buono e la 100 ohm pure, sono passati quasi 60mA (ma ben di più con batteria scarica) nel led verde e probabilmente questo è andato. Pertanto supponendo che il rosso sia acceso, la ddp tra i poli negativi di alimentatore e batteria sarà di 6V o più a seconda dello stato di carica...

Scusa per la lunghissima risposta...

[seve91]

Grazie Andrea per la risposta.
Non scusarti assolutamente, sono qui per imparare più possibile.

Anzi scusami tu se sono stato poco chiaro e ho fatto alcuni errori (come dici tu ho scritto che le batterie sono da 800mA anziché 800mAh).

Nel primo circuito, quello originale, si è bruciata la sola resistenza che limita la corrente, le altre, il diodo e i led sono funzionanti.

Io ho ragionato in questo modo nel primo circuito (probabilmente sbagliando):

Ho un alimentatore 18V da 400mA, per cui dato che la corrente la decide il carico (in questo caso la batteria del trapano da 18V, composta da 15 celle Ni-Cd da 1.2V l'una, che essendo scarica misura 14.9V, quindi per caricarsi assorbe tutta la corrente fornita dall'alimentatore) suppongo che sia massima, ovvero 400mA.
Io voglio limitarla a 80mA, per cui dimensiono un'opportuna resistenza limitatrice. Deve avere ai suoi capi una caduta di tensione più bassa possibile, in modo che i 18V dell'alimentatore (18.35V misurati) arrivino alla batteria. Supponiamo quindi V=18.35-18=0.35V, e voglio fissare la corrente a 80mA, perciò la resistenza bruciata sarà R=0.35V/0.08A = 4.375 ohm

Per dimensionare la sua potenza, faccio P= V*I alimentatore = 0.35V*0.4A= 0.875W quindi metto una R da 1W.

Ma sicuramente, come ti dicevo, ho sbagliato proprio a ragionare.

 

Per il secondo circuito, che sto utilizzando ora, ho sbagliato ad utilizzare lo stesso alimentatore del primo circuito.

Ho voluto fare un mix tra primo e secondo circuito, sbagliando. Innanzitutto ho cortocircuitato D1 (led verde) e R2.

La R2 l'ho dimensionata x non far bruciare il led verde, ma in questo modo limito anche la corrente della batteria, che scorre sullo stesso ramo.

Volevo solo inserire un LED verde che indicasse lo stato di carica in corso, o ancora meglio che indicasse la carica completata.

Ho letto che quando si utilizza un LM317, bisogna fornire almeno 4V in più in ingresso, rispetto alla tensione che si vuole ottenere in uscita.

Io devo caricare la batteria del trapano a 18V. Le batterie sono da 1.2V ma quando sono cariche dovrebbero misurare 1.4V se non sbaglio, quindi 1.4V x 15 celle = 21V, perciò devo fornire circa 25V. Non avendo un 25V ho optato per un alimentatore da 24V, e al momento sembra caricare.

[Ctec]

Beh, con 18V in ingresso, non ce la puoi fare. Probabilmente l'originale ne dava parecchi di più, almeno 5V in più direi...

Considera che una NiCd ben carica arriva anche a 1,3V, per il pacco da 15 avremmo anche 19.5V, cioè la batteria si scaricherebbe sull'alimentatore...

I sistemi a corrente costante non possono fermarsi a fine carica, a meno che tu non faccia un coso complicato che ogni tanto va a vedere lo stato di batteria, ecc. Meglio un sano timer da 11-12h e batterie ben scariche (occhio all'effetto memoria...).

[seve91]

ho messo anche due diodi 1N4007, uno in serie all'alimentatore (catodo in direzione dell'LM317) e uno in serie alla batteria (catodo in direzione della batteria).

[seve91]

stamattina la batteria misura 20.8V, credo sia carica a questo punto.