Carregador de NICAD para o celular (ART811)

As baterias de Nicad estão presentes numa quantidade cada vez maior de equipamentos. Depois dos "packs" usados em câmaras de vídeo que consistiam praticamente na principal aplicação dessa fonte de energia vieram os telefones sem fios comuns e agora os telefones celulares. Se bem que muitos fabricantes procuram "empurrar" seus carregadores quando vendem os equipamentos e em muitos casos esse equipamento já faz parte do kit, é bom que o leitor saiba que é bastante fácil montar tal aparelho. É justamente isso que vamos mostrar aos leitores neste artigo.

Este artigo foi escrito em 1995. As baterias de celulares modernas necessitam dos carregadores inteligentes que os aparelhos celulares possuem. No entanto, este circuito serve para pilhas recarregáveis.

 As baterias de telefones celulares são de Nicad, ou seja, de um tipo especial que pode ser recarregada exatamente como fazemos com as baterias de automóvel: passando uma corrente de certa intensidade no sentido inverso ao convencional, ou seja, quando ela está fornecendo energia.

A carga é feita com uma corrente no sentido oposto ao convencional.

O que ocorre nessas baterias é que a reação química que libera a energia elétrica é reversível, diferentemente da reação que ocorre em pilhas comuns. Nas pilhas comuns, uma vez que a substância usada como "combustível" se esgota não há mais meio de se inverter o processo e repor a energia gasta.

Com as primeiras pilhas e baterias de Nicad disponíveis no mercado, tornou-se logo patente que elas não viriam substituir diretamente as pilhas comuns (secas ou alcalinas), que ainda consistem numa fonte de energia muito barata para brinquedos, calculadoras, etc.

Pilhas baterias de NICAD (recarregáveis) que substituem pilhas comuns.

 Mesmo sendo fabricadas com os formatos equivalentes, a maior aplicação dessas células foi encontrada nos equipamentos que precisam de quantidades relativamente grandes de energia e onde o custo e o trabalho da constante reposição de pilhas comuns (devido ao gasto rápido) não seria interessante.

Assim, nas câmaras de vídeo, telefones sem fio e telefones celulares essas células passaram a constituir-se na fonte de energia ideal.

As células de nicad podem ter os mais diversos formatos e capacidades de correntes, mas todas elas têm um ponto em comum: precisam de recargas periódicas.

A RECARGA

A recarga é feita com a conexão de uma fonte de corrente contínua da maneira indicada na figura 3.

Com um regulador de corrente qualquer fonte pode ser usada na recarga de NICADs.

 Essa fonte força então a circulação de uma corrente cuja intensidade depende do tipo (tamanho) da bateria, de acordo com as especificações dadas pelo fabricante. O tempo varia entre 14 e 16 horas para uma carga completa, mas com menos tempo a bateria já pode ser usada, se bem que sua autonomia deixe de ser a máxima prevista pelo fabricante.

Alguns fabricantes indicam uma intensidade maior de corrente que pode ser usada numa recarga rápida. No entanto, uma corrente maior também implica na produção de mais calor e na possibilidade de se reduzir a vida útil da bateria, o que significa que esta condição de carga não é das mais recomendáveis.

Existem carregadores chamados "inteligentes" que operam de uma maneira diferente: em lugar de aplicarem uma corrente constante durante todo o tempo de recarga eles aplicam uma corrente maior durante as duas ou quatro primeiras horas da recarga de modo a repor mais de 50% da energia neste intervalo. Depois, a corrente é reduzida e a carga se completa num tempo maior.

O importante ao se recarregar baterias deste tipo é seguir as condições que o fabricante estabelece para isso como:

* As correntes máxima e ideal para a recarga.

* O tempo máximo de recarga com as correntes indicadas

Para pilhas comuns, baterias de 9 V e packs do tipo usado em celulares, telefones sem fio e câmaras de vídeo, essas correntes de carga podem variar entre 15 mA e 500 mA.

Veja que, para a carga o que importa é a corrente que circula na célula, assim, desde que essa grandeza seja limitada, a tensão da fonte pode até ser muito maior que a da bateria.

Assim, é até conveniente que a fonte usada tenha uma tensão bem maior do que a das baterias usadas no sentido de garantir a circulação da corrente mesmo quando a carga esteja quase completa, conforme mostra a figura 4.

A utilização de uma tensão maior também permite que diversas pilhas ou baterias sejam recarregadas em série.

A recarga de muitas pilhas ao mesmo tempo.

 Se tivermos duas baterias de 9 V para serem recarregadas em série ao mesmo tempo, a fonte usada deve obrigatoriamente ter uma tensão maior que l8 V, caso contrário não sobrada nada para forçar a corrente no sentido desejado.

NOSSO CARREGADOR

Dependendo da escolha apropriada dos valores dos resistores que vão determinar as correntes de carga, podemos carregar praticamente qualquer tipo de pilha, bateria ou "pack" de Nicad com tensões de 1,5 a 12 Volts e correntes de carga de 10 a 1000 mA.

Uma análise de seu princípio de funcionamento permite ao leitor escolher os valores dos resistores limitadores de acordo com o tipo de recarga a ser feita. Na verdade, como usamos três resistores de valores diferentes, eles podem ser escolhidos para três tipos diferentes de bateria que normalmente o leitor use.

Nosso circuito consiste, portanto numa fonte de corrente constante com base num regulador de três terminais do tipo 7805.

A tensão da rede de energia é abaixada por meio de um transformador e depois de retificada e filtrada, chegando a um valor de pico em torno de 16 Volts, ela é aplicada a um regulador de corrente.

Este regulador de corrente é um circuito integrado 7805 ligado de tal forma que o resistor de saída (R1, R2 ou R3) determinam a intensidade da corrente que vai circular pela carga desde que a tensão seja de até 12 Volts.

O valor da corrente é obtido dividindo-se 5 Volts (que é a tensão do regulador) pelo valor do resistor. Ou ainda, para se calcular o resistor, basta dividir 5 pelo valor da corrente de carga desejada.

Supondo que a corrente na carga seja de 50 mA, o resistor usado deve ser de:

R = 5/0,05

R = 100 Ω

À corrente de carga devemos somar duas pequenas correntes que, entretanto, só devem ser consideradas nas cargas inferiores a 50 mA.

Uma é a corrente pelo circuito de referência (Iq) que é da ordem de 1,2 mA e que se soma à corrente de carga, circulando a partir do pino 2 do CI.

A outra é a corrente do LED indicador que é inferior a 5 mA e é determinada pelo resistor R4.

Para as correntes mais comuns de carga, damos a seguinte tabela que permite selecionar os valores dos resistores R1, R2 e R3:

TABELA DE RESISTORES

Corrente de Carga - Resistor (*)

10 mA - 470 Ω

15 mA - 680 Ω

20 mA - 270 Ω

50 mA - 100 Ω

100 mA - 47 Ω

150 mA - 68 Ω

200 mA - 27 Ω

500 mA - 10 Ω

1000 mA - 4,7 Ω

(*) Os valores dos resistores foram aproximados para os comerciais mais próximos. Para os valores maiores que 100 Ω use unidades de 1/2 watts. Para os inferiores use unidades de 2 watts.

Lembramos que o circuito integrado e o transformador determinam a corrente máxima de carga. Assim, na versão básica, usamos um transformador de 500 mA o que significa uma corrente máxima neste valor. Se for usada a condição de 1 ampère, o transformador deve ser trocado.

MONTAGEM

O diagrama completo do carregador é mostrado na figura 5.

Diagrama do carregador de NICAD

 A disposição dos componentes principais numa placa de circuito impresso e a ligação dos demais é mostrada na figura 6.

Placa e montagem do carregador.

 O circuito integrado deve ter um bom radiador de calor principalmente nas cargas com mais de 500 mA de corrente.

O transformador tem enrolamento primário conforme a rede de energia e secundário de 12 V com corrente de acordo com a máxima solicitada pelas baterias em carga.

O único capacitor tem uma tensão de trabalho de 25 V e o resistor R4 é de 1/8 W. Os demais resistores são escolhidos de acordo com a carga, conforme o item anterior explica.

O LED pode ser de qualquer cor, e para a conexão da bateria ou pilhas em cargas existem diversas opções.

Para pilhas comuns podem ser usados suportes com conexão interna em paralelo, conforme mostra a figura 7.

Usando um suporte para recarga.

 Para o caso do telefone celular, identifique os terminais de entrada da carga e monte um suporte com contactos correspondentes, tomando cuidado para não inverter a polaridade, conforme mostra a figura 8.

Usando o carregador com celulares e telefones sem fio.

 Assim, quando o telefone for apoiado no suporte a conexão será automática e o LED indicador deve acender ao se ativar o carregador. Observe que este LED só acende se circular corrente pela bateria em carga.

A chave seletora de resistores é de 1 pólo x 3 posições rotativa. Nada impede que mais posições sejam agregadas e que também ela seja eliminada se o carregador for para um único tipo de bateria.

Verifique nas baterias a serem carregadas as correntes exigidas para fazer a escolha apropriada dos resistores.

PROVA E USO

Para provar o aparelho, basta colocar as pilhas em recarga no suporte e ligar o aparelho depois de selecionar a posição correspondente da chave. O LED deve acender indicando que a carga está se realizando. Se o leitor quiser conferir a corrente de carga, ligue o multímetro na escala apropriada conforme mostra a figura 9.

Medindo a corrente de carga.

 Um ajuste mais crítico, levando em conta a tolerância do resistor em série pode ser feito com a troca deste componente.

Comprovado o funcionamento é só deixar o aparelho ligado com a corrente indicada pelo fabricante e pelo tempo que ele especificar.

DICA

Muitas vezes, depois de recarregada a bateria tem pequena autonomia ou apresenta problemas. As baterias são formadas por células de 1,2 Volts e às vezes uma delas somente está com problema.

Se isso ocorrer, não jogue fora o "pack" ao adquirir o novo. Retire as células do que está ruim e verifique quais ainda estão admitindo cargas. Elas poderão ser usadas para alimentar seus projetos eletrônicos com grande economia, pois podem ainda admitir muitas recargas!