Note sulla ricerca dei guasti e la riparazione di apparecchi audio ed altri apparecchi di vario genere

Indice dei contenuti:

12.7) Le batterie NiCd e l'infame 'effetto memoria'

Se l'effetto memoria sia realtà o invenzione sembra dipendere dal punto di vista personale e dall'evidenza aneddotica. Ciò che molta gente pensa sia causato dall'effetto memoria viene più accuratamente descritto come depressione della tensione, ridotta tensione e quindi ridotta potenza e capacità durante l'utilizzo della batteria.

I paragrafi seguenti sono a cura di Bob Myers (myers@fc.hp.com) e sono basati su una nota tecnica della General Electric sulle batterie al NiCd.

Le seguenti sono le cause più comuni di problemi impropriamente attribuiti all'effetto memoria:

Tensione di taglio troppo alta
Basilarmente, poichè le batteria NiCd possiedono una tensione molto costante durante la scarica, utilizzare la tensione per determinare quando la batteria è quasi scarica può essere rischioso; un settaggio improprio, unito ad una leggera depressione della tensione, può far segnalare da molti apparecchi che la batteria è 'morta' quando in effetti rimane utilizzabile quasi tutta la piena capacità (quantunque ad una tensione leggermente ridotta).

Condizioni di alta temperatura
Le batterie NiCd soffrono di condizioni di alta temperatura; in tale situazione viene ridotta sia la carica che verrà immagazzinata dalle celle durante la carica, e sia la tensione sulla batteria al termine della carica (e quest'ultimo fattore, ovviamente, riporta al problema precedente).

Riduzione della tensione causata da una carica eccessivamente prolungata
Si spiega da se. La tensione delle batterie NiCd può scendere di 0,1-0,15 Volt per cella se le batterie vengono sottoposte ad un lungo peiodo di carica (parliamo di mesi). Un tale tipo di trattamento è tutt'altro che raro negli apparecchi elettronici di consumo, specialmente se l'utente ha l'abitudine di lasciare l'apparecchio in un caricatore di progettazione semplicistica, studiato per fornire una corrente sufficiente per una carica relativamente rapida. Come precauzione, non lascerei mai le mie batterie al NiCd sul caricatore per un tempo superiore a quello raccomandato, a meno che il caricatore sia specificamente progettato per una 'carica di compensazione' a lungo termine, ed esplicitamente identificato come tale dal produttore.

Varie
Esistono svariate altre possibili cause elencate nella categoria "varie", tra cui ricordiamo:

Per concludere con una citazione dalla General Electric:

"Per ricapitolare, possiamo affermare che il vero 'effetto memoria' è estremamente raro. Quando vediamo attribuire delle cattive prestazioni di una batteria all'effetto memoria, si tratta quasi sempre di un problema correggibile nell'utilizzo, uno di quelli sopra elencati: la riduzione della tensione provocata da una carica eccessivamente prolungata è uno dei problemi spesso scambiati per effetto memoria.

Queste informazioni dovrebbero dissipare molti dei miti che esagerano l'idea dell'"effetto memoria".


12.8) Cura delle batterie NiCd

Ecco se linee guida da seguire, nella speranza di evitare delle riduzioni di tensione dovute all'effetto memoria o ad altri problemi:

(Porzioni delle seguenti linee guida sono tratte dalla NiCd FAQ scritta da: Ken A. Nishimura (KO6AF))

  1. NON scaricate deliberatamente le batterie per il solo scopo di evitare l'effetto memoria. Rischiate di caricare una o più celle con polarità inversa, il che è un buon sistema per rovinarle.
  2. Lasciate occasionalmente scaricare la celle a circa 1.0 Volt/cella nel corso del normale utilizzo.
  3. NON lasciate le celle in carica di compensazione per lunghi periodi di tempo, a meno che la riduzione di tensione provocata da una simile pratica possa essere tollerata.
  4. Proteggete le celle dalle alte temperature sia durante la carica che nella conservazione.
  5. NON sovraccaricate le celle. Utilizzate una buona tecnica di ricarica. Nella maggioranza degli apparecchi economici, i circuiti di ricarica non sono intelligenti al punto di disattivarsi a carica avvenuta; occorre quindi interrompere la carica non appena superato il tempo raccomandato nel manuale d'uso.
  6. Scegliete le celle con giudizio; quelle con piastre di spugna/schiuma non tollerano le alte correnti di carica/scarica allo stesso modo di quelle con piastre sinterizzate. Naturalmente, è raro che tali informazioni siano reperibili.

Nota dell'Autore: rifiuto di essere coinvolto nelle accese discussioni riguardanti i miti e le leggende delle batterie al NiCd --- Sam.


12.9) Il pacco batterie NiCd non mantiene alcuna carica

Quanto segue si applica se il pacco batterie sembra caricarsi normalmente e la tensione misurata su di esso al termine della carica è di almeno 1,2 Volt moltiplicata per li numero delle celle ma, dopo un paio di giorni, la tensione scende enormemente. Per esempio, un pacco batterie da 12 V eroga solo 6 V a distanza di 48 ore dalla carica, anche senza essere stato utilizzato.

La cosa più probabile è che una o più celle presentino una alta corrente di perdita e pertanto si autoscaricano abbastanza velocemente. Se sono danneggiate oltre un certo livello, allora una sostanziale frazione della stessa corrente di carica viene sprecata al punto che, anche immediatamente al termine della ricarica, la loror capacità è minore di quella prevista. Ad ogni modo, in molti casi, il pacco batterie riesce a fornire una capacità vicina a quella di targa se utilizzato immediatemente al termine della ricarica.

Se il pacco batterie è vecchio ed è rimasto per lungo tempo inutilizzato, o è stato maltrattato (specialmente, se si tratta di un tipo a ricarica rapida), allora questa evenienza è abbastanza probabile. Il problema è causato dalla formazione di sottili filamenti metallici denominati dendriti, che tendono a cortocircuitare la cella. Se il fenomento si estende oltre un certo livello, si crea in cortocircuito totale e non è affatto possibile caricare la cella.

Alcune volte è possibile porre rimedio almeno temporaneamente effettuando lo 'zapping' cella per cella, utilizzando un grosso condensatore carico per fondere i filamenti o dendriti che sono la causa delle perdite, ma il mio successo in quei tipi di batterie più grosse o a ricarica rapida come quelle utilizzate nei computer laptop o nelle videocamere non è stato troppo entusiasmante.


12.10) Cos'è questa roba nel mio pacco batterie NiCd?

Oltre alle celle NiCd, nei pacchi batterie sono montati uno o più piccoli componenti in genere non riconoscibili. Normalmente, non li vedrete fino al momento in cui vi si presenta un problema e, ignorando tutti i messaggi di ammonimento, decidete di aprire il pacco batterie.

Se si tratta di un piccolo scatolino color argento collegato in serie con uno dei terminali positivo o negativo del pacco batterie, probabilmente si tratta di un termostato che serve ad interrompere la carica o la scarica se la temperatura del pacco aumenta in modo eccessivo. Se il termostato è interrotto a temperatura ambiente, allora è guasto. Potreste provare a sostituirlo con un resistore di basso valore o un piccola lampadina per automobile per vedere se il problema originale scompare o almeno se cambia il comportamento del pacco batterie. Ad ogni modo, se da qualche parte c'è un totale cortocircuito, quel dispositivo potrebbe aver sacrificato la sua vita per proteggere l'apparecchio o il caricatore, e per andare oltre (come ponticellare interamente il componente) occorerebbe procedere con estrema cautela.

Se il componente ha l'aspetto di un piccolo diodo o resistore, potrebbe trattarsi di un termistore utilizzato per la rivelazione della temperatura, che viene utilizzato dal caricatore per determinare che le celle si stanno riscaldando, la qual cosa nella sua semplice mente è segno che le celle si stanno sovraccaricando e pertanto è giunto il momento di interrompere la carica. Potete provare ad utilizzare un resistore al posto del termistore per vedere se in questo modo il caricatore coopera; provatene alcuni diversi valori mentre tenete sotto controllo la corrente o gli indicatori di carica. Ad ogni modo, il problema reale potrebbe risiedere nel controller del caricatore e non nel termistore; per tale motivo, il miglior approccio consiste nel provare con un altro pacco batterie.

Potrebbe anche trattarsi di un gran numero di altri componenti, anche se tutti svolgono una funzione protettiva e/o legata alla carica.

Naturalmente, uno di questi componenti potrebbe essersi guastato anche a causa di un caricatore che al momento opportuno non si è spento o non ha limitato la corrente.


12.11) Come ricondizionare le celle in cortocircuito

Le batterie al Nickel-Cadmio che hanno delle celle in cortocircuito possono a volte essere rimesse in funzione, perlomeno temporaneamente, utilizzando una procedura affettuosamente denominata 'zapping'.

Il problema di celle in cortocircuito è causato dalla formazione di filamenti conduttivi denominati dendriti, che forano il separatore e mandano in cortocircuito gli elettrodi positivo e negativo della cella. Come risultato si ottiene o una cella che non mantiene alcuna carica o che si autoscarica in un tempo molto breve. Un impulso di corrente ad alta intensità alcune volte riesce a vaporizzare i filamenti ed eliminare il cortocircuito.

Il risultato potrebbe essere affidabile particolarmente se la batteria viene tenuta costantemente sotto carica e/o non viene mai scaricata completamente. Poichè nel separatore ci sono ancora dei fori, dei ripetuti cortocircuiti rappresentano un'evenienza molto probabile, specialmente se la batteria viene scaricata del tutto, la qual cosa sembra contribuire alla formazione di filamenti.

Ho utilizzato lo zapping su pile al NiCd per rasoi, aspirapolvere, telefoni portatili e calcolatrici, ottenendo una affidabilità a lungo termine (con le restrizioni sopra citate).

ATTENZIONE: La procedura qui di seguito descritta presenta qualche rischio, visto che viene generata una certa quantità di calore. La cella potrebbe esplodere! Prendete le appropriate precauzioni e non esagerate con il trattamento; se i primi pochi tentativi non hanno esito positivo, gettate via il pacco batterie.

TENTATE LO ZAPPING A VOSTRO RISCHIO E PERICOLO!!!!

Avrete bisogno di un alimentatore in corrente continua e di un grosso condensatore, uno di quei mostri da 70.000 microFarad 40 Volt utilizzati per il filtraggio negli amplificatori audio multimegawatt per Hi-Fi car, quegli amplificatori acquistati da chi deve avere a tutti i costi l'impianto più rumoroso del paese. E' anche possibile tentare l'operazione con un condensatore di minor capacità.

Alternativamente, potete utilizzare un alimentatore da 50-100 Ampere 5 Volt che non faccia caso (o sia protetto contro) ai sovraccarichi o cortocircuiti.

Alcuni suggeriscono di utilizzare per lo zapping delle NiCd una batteria per automobile. NON siate tentati! La corrente disponibile è pressochè illimitata e potreste finire con un disastro, inclusa la possibile distruzione di quella batteria, della pila al NiCd, di danni alla vostra persona e di tutto quanto si trovi nelle vicinanze.

OK, dopo avervi ammonito circa i rischi di tale operazione, passiamo all'azione:

Smontate il pacco batterie dall'apparecchio. Guadagnate l'accesso alle celle in cortocircuito rimuovendo l'involucro esterno o il contenitore del pacco batterie e controllate le singole celle con un Voltmetro. Poichè avrete certamente provato a ricaricare il pacco batterie, le celle funzionanti presenteranno una tensione di circa 1,2 Volt e le celle in cortocircuito esattamente 0 Volt. Per ottenere i migliori risultati, dovrete eseguire lo zapping direttamente su ciascuna delle celle in cortocircuito.

Collegate un paio di robusti cavi con pinzette (un cavo del diametro di almeno 2 millimetri dovrebbe andar bene) direttamente sui terminali della prima cella in cortocircuito. Collegate anche il vostro tester sui terminali della cella onde monitorare l'operazione. Regolate il tester su una scala sufficientemente elevata, in modo che la piena tensione dell'alimentatore o condensatore che utilizzate per lo zapping non causi alcun danno al tester.

INDOSSATE UNA PROTEZIONE PER GLI OCCHI!!!

Utilizzando un grosso condensatore [1]

Caricate il condensatore tramite un alimentatore in corrente continua limitato in corrente ad una tensione compresa tra 12 e 24 V. Collegate per un attimo i cavetti collegati sulla cella in cortocircuito al condensatore caricato;. Si verificheranno delle forti scintille. La tensione sulla batteria potrebbe salire ad un alto valore, fino alla tensione di carica del condensatore. Quest'ultimo si scaricherà pressochè istantaneamente.

Utilizzando un alimentatore ad alta corrente [2]

Accendete l'alimentatore; fate toccare per un attimo all'alimentatore l'estremità libera dei cavetti collegati alla cella in cortocircuito. Vedrete delle scintille. NON mantenete il contatto per oltre un paio di secondi. La cella NiCd potrebbe riscaldarsi parecchio! Mentre è collegato l'alimentatore, la tensione sulla cella potrebbe salire a qualunque tensioni fino a quella utilizzata per lo zapping.

Controllate ora la tensione sulla cella che prima era in cortocircuito (e che speriamo ora non lo sia).

Se i filamenti si sono fusi, la tensione sulla cella dovrebbe essere salita a valori compresi tra poche centinaia di milliVolt a quelli normali di oltre 1 Volt di una cella NiCd carica. Se non si verifica alcun miglioramento o se la tensione scende a zero pressochè istantaneamente, potete ritentare lo zapping un altro paio di volte, oltre le quali probabilmente non approderete ad alcun risultato.

Se la tensione è salita e risulta relativamente stabile, continuate immediatamente la carica della cella riparata alla massima corrente di sicurezza indicata sul pacco batterie. NOTA: se le altre celle del pacco batterie sono completamente cariche come è probabile, o se avete tentato di caricare il pacco batterie, non mettete l'intero pacco sotto carica ad alta corrente, perchè in questo modo danneggereste le altre celle caricandole eccessivamente.

Un semplice sistema consiste nell'utilizzare il vostro alimentatore con un resistore per la limitazione della corrente connesso proprio alla cella appena ricondizionata. Una corrente di 1/4 C dovrebbe essere sicura ed efficace, pur evitando di sottoporre la cella ad una carica eccessiva. Quindi trickle charge ad una corrente di 1/10 C per svariate ore. (La C rappresenta la capacità della cella in Ampere/Ora. Quindi, una corrente di 1/10 C per una cella NiCd da 600 mA equivale a 50 mA.)

Questo sistema funziona meglio con le piccole celle come le AA piuttosto che le C o D, visto che la corrente richiesta per lo zapping è minore. Inoltre, sembra essere più difficile ricondizionare affidabilmente i pacchi batterie del tipo a ricarica rapida utilizzati negli utensili portatili e computer laptop che hanno sviluppato delle celle in cortocircuito (sebbene ci siano stati casi in cui l'operazione ha avuto successo).

Secondo la mia esperienza, se mantenete il pacco batterie continuamente sotto carica di compensazione e/o vi assicurate che non si scarichi mai del tutto, ci sono buone probabilità che duri a lungo. Ad ogni modo, è sufficiente che facciate scaricare le celle ad una tensione vicina a 0 Volt e quei noiosi dendriti si faranno di nuovo strada attraverso il separatore e manderanno in cortocircuito la cella.


12.12) Come identificare la tecnologia di pacchi batterie non contrassegnati

Poichè le tensioni nominali (di targa) differiscono in base alla tecnologia impiegata per le comuni batterie, spesso è possibile identificare il tipo di batteria montato all'interno di un pacco basandosi solo sulla tensione di uscita totale:

La tensione dei pacchi batterie al NiCd è un multiplo di 1,2 Volt.
La tensione dei pacchi batterie al Piombo-acido è un multiplo di 2,0 Volt.
La tensione dei pacchi batterie Alcalini è un multiplo di 1,5 Volt.

Si noti che le tensioni sopra riportate sono riferite a delle batterie non collegate ad alcun circuito, e che quindi le tensioni potrebbero essere leggermente superiori quando le batterie sono nuove o completamente caricate.

Quindi, è generalmente semplice stabilire il tipo di tecnologia all'interno di un pacco batterie anche se non indicato, a condizione che sia indicata la tensione totale. Naturalmente, alcuni valori come i 6 Volt possono risultare ambigui: potrebbero essere 5 celle al NiCd, 3 celle al Piombo-acido o 4 celle Alcaline.


12.13) Problemi negli apparecchi alimentati a batterie

Nel caso di batterie usa e getta come le alcaline, provate per prima cosa a sostituirle con delle nuove; nel caso di batterie al NiCd, controllate la tensione sul pacco batterie dopo averlo tenuto sotto carica per una intera notte (o per il tempo raccomandato dal produttore dell'apparecchio). La tensione dovrebbe essere di 1,2 Volt moltiplicata per il numero di celle che costituiscono il pacco batterie; se la tensione è molto inferiore, o in particolare è inferiore di multipli di 1,2 Volt, allora è segno che una o più celle sono in cortocircuito e vanno quindi sostituite o va tentato lo zapping nel tentativo di ricondizionarle. Consultate il paragrafo "Come ricondizionare le celle in cortocircuito". Tentate l'operazione a vostro rischio e pericolo!

Se la tensione scende all'accensione dell'apparecchio o alla semplice installazione delle batterie allora, supponendo che le batterie siano in buone condizioni, è molto probabile che un sovraccarico faccia scendere la tensione.

Supponendo che la tensione erogata dalla batteria sia regolare, ecco allora le cause probabili:

  1. Contatti corrosi o cattive connessioni nel portabatterie.
  2. Cattive connessioni o cavi interrotti all'interno dell'apparecchio.
  3. Regolatore guasto nei circuiti interni di alimentazione. Controllate i semiconduttori ed i circuiti integrati regolatori.
  4. Componenti guasti nell'inverter DC-DC. Controllate i semiconduttori e gli altri componenti.
  5. Interruttore di accensione/spegnimento difettoso (!!) o problema logico nel controllo di alimentazione.
  6. Altri problemi nella circuitazione interna.

12.14) Succo di batterie e contatti corrosi

A meno che non siate appena arrivati dall'estremità opposta della galassia (dove questi problemi non esistono), saprete certamente che anche le cosiddette batterie 'a prova di perdita' a volte perdono liquido. Si tratta di un'evenienza molto meno comune grazie alle moderne tecnologie, rispetto a quanto accadeva con le celle zinco-carbone dei vecchi tempi, ma è qualcosa che può ancora accadere. E' sempre buona norma rimuovere le batterie dagli apparecchi quando non si intende utilizzarli per un lungo periodo di tempo. Le batterie scariche inoltre sembrano essere più inclini alle perdite rispetto a quelle nuove (in alcuni casi perchè il materiale utilizzato per l'involucro viene coinvolto nella reazione chimica che genera l'elettricità e quindi si assottiglia o sviluppa dei veri e propri forellini).

Nella maggior parte dei casi, la roba che fuoriesce da una batteria non è l'acido della batteria, ma bensì un qualche altro composto chimico. Per esempio, le batterie alcaline sono così chiamate perchè il loro elettrolita è un materiale alcalino, proprio l'opposto rispetto a un acido. Di solito il composto chimico che fuoriesce non è particolarmente reattivo, anche se dubito si tratti di qualcosa che vi piacerebbe mangiare!

L'eccezione è rappresentata dalle batterie al piombo-acido, dove il liquido contenuto all'interno è acido solforico a vari gradi di densità dipendentemente dalla carica. Questo liquido è pericoloso e andrebbe neutralizzato con un materiale alcalino come il bicarbonato di sodio prima della pulizia. Fortunatamente, i pacchi batteria al piombo-acido sigillati raramente perdono liquido (sebbene me ne sia capitato uno con un involucro rigonfio da far paura, probabilmente a causa di una carica eccessiva; è imparativo sbarazzarsene immediatamente).

Raschiate via il succo di batterie essiccatosi dallo scomparto della batteria e dai contatti utilizzando un bastoncino di plastica o di legno e/o prima asciugate eventuale liquido con un tovagliolo di carta asciutto. Utilizzate quindi un tovagliolo di carta inumidito per raccogliere quanti più residui possibili. Gettate immediatamente via i tovaglioli sporchi.

Se i contatti sono corrosi, utilizzate della carta smeriglio molto fine o una piccola lima per rimuovere la corrosione e ravvivare il metallo. Non utilizzate una limetta per unghie o carta smeriglio o lana d'acciaio poichè tutti questi lasceranno delle particelle conduttive behind che sarà difficile rimuovere. Se i contatti sono stati completamente magiati dall'acido, dovrete improvvisare dei contatti alternativi o procurarvi un ricambio. Alcune volte la corrosione si estende anche allo stagno utilizzato per le saldature ed alle tracce del circuito stampato, e quindi potrebbero essere necessari altri interventi di riparazione, che probabilmente richiederanno lo smontaggio dell'apparecchio onde poter guadagnare l'accesso al cablaggio.


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Scritto da Samuel M. Goldwasser. [Feedback Form] [mailto].
La più recente versione in inglese è disponibile sul server WWW http://www.repairfaq.org [Copyright] [Disclaimer]
Traduzione italiana a cura di Antonio Cristiani email: ik7nxq@geocities.com.
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