Reciclando y cargando baterías

Es fácil encontrar baterías estropeadas en teléfonos móviles, juguetes, videocámaras y muchos otros chismes de electrónica de consumo. Reciclarlas también es fácil cuando se conoce un poco sobre su funcionamiento.

Estos 3 teléfonos móviles (del año 2000) pueden servir muy bien como fuente de baterías para nuestros proyectos.

Teléfonos

Después de abrir los paquetes de baterías comprobamos que cada uno contiene 4 células de NIMh de 650mAh. Abrir los paquetes es fácil, llevan unas pestañas que hace que enganchen las dos piezas de la carcasa, aunque la mayor parte llevan, además, pegamento. Cuidado de no perforar las baterías o hacer un cortocircuito al apalancar para abrirlas.

Ahora hay que comprobarlas a ver cuales están en buen estado. Para ello lo primero es cargarlas. Al ser de NIMh se cargan igual que las de NICA, a corriente constante. Podemos alimentarlas a 65 mA durante 12 horas (1/10 de la capacidad nominal) , aunque yo voy usar 325 mA durante 2 horas (1/2 de la capacidad nominal: 650mAh). En este último caso hay que acordarse de respetar el tiempo de carga para no sobrecargarlas. Para conseguirlo coloco una resistencia de 2,7 Ohmios en serie con la batería y en serie con un amperímetro y alimento con una tensión variable hasta conseguir los 325 mA. Conforme la batería se carga disminuye la corriente y hay que aumentar la tensión. Esto se soluciona con el cargador que propongo más adelante pero de momento sirve para probar las baterías. Si no es posible conseguir la corriente deseada con una tensión prudencial es que hay una célula en la serie que esta averiada (demasiada resistencia interna). En ese caso hay que intentar cargarlas una a una. La que no absorba corriente es la averiada. Se elimina de la serie y se continua con una célula menos en esta batería.

Cargando baterias

Una vez que se han cargado (una batería de NICA o NiMh tiene 1,42V recién cargada, en vacío) se conecta un voltímetro en paralelo con UNA de las células y se descarga con 1/5 de la corriente nominal. En el caso de 650 mA son 130mA que corresponde con una resistencia de 9,2 Ohmios (1,2V nominales / 0,130 A), podemos usar una de 10 Ohmios. La resistencia disipará (1,2 V * 0,130 A = 0,156 Watios), hay que dimensionarla de forma adecuada porque puede salir un valor alto de potencia y calentarse mucho con baterías de alta capacidad. Si la tensión se mantiene por encima de 1,2V más de un par de minutos la batería está bien (puede que envejecida, pero no averiada). Si la tensión cae rápidamente la baterías esta averiada, no ha aceptado la carga y hay que desecharla. Estas baterías hay que depositarlas en los contenedores adecuados, son muy contaminantes.

Estas pruebas son muy genéricas, pero sirven para aproximarnos al estado cada célula de las baterías. En mi caso están bien todas las células. Desmonto las 3 baterías de 4,8 V (4 células) y construyo dos de 7,2 V (6 células). En la foto pueden verse los materiales que voy a utilizar para construir un cargador para dos baterías, con dos modos de carga: rápida de 2 horas o lenta de 12 horas.

Piezas cargador

Este es el listado de materiales:

2 baterías de 7,2 V 650 mA recicladas.
2 conectores de 3 pines para las baterías.
Tubo termoretractil para sujetar las baterías. Pueden pegarse con pegamento térmico pero luego es más complicado desmontarlas si se avería una célula. No aconsejo cinta aislante porque se ablanda con el calor.
Cable y conector de 3 pines. Cada par es de un color distinto para distinguir las baterías. Uso un conector de 3 pines aunque solo hay 2 cables porque así no es posible conectar la batería al revés, importantísimo.
Alimentador de 12 V 700 mA CC reciclado de un switch ethernet roto.
Conector hembra, adecuado al macho del alimentador utilizado.
Radiador reciclado de un 486.
3 Tornillos de 3 mm.
2 separadores aislantes, en la foto no se ven las láminas de silicona.
2 reguladores LM317
Circuito impreso de islas pretaladrado.
2 Diodos 1N4007.
2 conmutadores de 1 circuito
Juego de resistencias. Depende de las corrientes de salida. En este caso 2 de 18 Ohmios para la salida de 65 mA y dos de 3,7 Ohmios para la de 325 mA (construidas con el paralelo de 3,9 y 100 Ohmios).
1 Resistencia de 1K y un led verde para un indicador de funcionamiento, no se ven en la foto.

Este es el esquema del cargador. En la posición A del conmutador se carga a 325 mA 2 horas y en la B a 65 mA 12 horas. Es posible cargar las 2 baterías a la vez, con la misma o distinta corriente. Cuando se usa el modo de carga rápida hay que acordarse de respetar el tiempo de carga, el circuito no lleva temporizador y tenemos que desconectar la batería nosotros mismos. En el modo de carga lenta a 1/10 de la corriente nominal no pasa nada si mantiene más de 12 horas.

Esquema  del cargador

Este cargador está basado en una nota de aplicación de National sobre el LM317. El regulador trata de mantener entre la pata ADJ (R) y Vout (S) una tensión de 1,25 V (en otros datasheet del LM317 dicen 1,20 V, depende de fabricantes). Si se usa el montaje de la foto en la resistencia siempre caen 1,25 V y la corriente de salida depende de la fórmula: Iout=1,25/R1 los límites de R1 dependen de la mínima y máxima corriente regulable por el LM317.

Las fórmulas usadas para los cálculos son:

Valor de la resistencia para una corriente dada: R = 1,25 V / Iout
Potencia disipada en la resistencia (1,25 V * Iout) Watios. Para 3,75 Ohmios (3,9 en paralelo con 100 Ohmios) 1,25 V * 0,333 A = 0,416 basta con una resistencia de 1/2 Watio. (Realmente al haber un paralelo de dos resistencias de distinto valor hay que hacerlo independiente para cada resistencia). Estos calculos solo dependen de la corriente de salida, son independientes de la tensión.
Potencia disipada en el regulador: caen (Vin – 1,25 V – Vout) Voltios, multiplicado por Iout salen los Watios. En el peor caso: batería descargada completamente Vout = 0 V sale: 12 V – 1,25 V – 0,7 V – 0 = 10,05V (hay un diodo en serie con la batería donde caen 0,7 V). Esta es la máxima tensión que entregará el circuito que lo limita a cargar baterías de menos de 10 V. Para otras baterías de mayor tensión hay que usar más de 12 V de alimentación y repetir los cálculos de potencia disipada en el regulador. La potencia es: 10.05 V * 0,333 A = 3,35 Watios. Con un pequeño radiador bastará. Conforme la batería se valla cargando Vout aumenta y la disipación disminuye.
Corriente en el LED verde 10 mA: sale una resistencia de 12 V – 2 V / 0,010 A = 1000 Ohmios. La caída de tensión en los LED verdes es de 2 V, en los rojos de 1,5 V.
Corriente máxima del alimentador = Iout1 + Iout2 + ILED = 0,333 A + 0,333 A + 0,01 A = 0,676 A. Bastará uno de 700 mA

Los 325 mA es el valor teórico que busco, se consiguen con 3,7 Ohmios, pero como uso un valor real de 3,75 Ohmios salen 333 mA. Hay que repetir los cálculos para 0,65 mA, salen unos valores de disipación tan bajos que con 1/4 de Watio de resistencia y el LM317 sin disipador funcionaría.

Cargador LM317

Este es el cargado terminado y cargando las dos baterías.

Cargador

Esta es la cara de “pistas” (yo he usado cables) del cargador. Solo falta pegar una lámina de plástico para protegerlo de cortocircuitos.

Cargador pistas

Espero que haya quedado claro como construir este cargador y las fórmulas para hacerlo “a la medida”, en cualquier caso acepto consultas…