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Le Batterie e loro utilizzo

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di su 17th March 2011 di 17:14 (5645 Visite)
Con questa guida, si desidera far “luce” su di un dispositivo che oramai è di uso comune e quotidiano.

Infatti tutti noi utilizziamo:
Telefoni cellulari (videofonini), PC-portatili, palmari, telecomandi, Video e Fotocamere digitali ecc.

Tutti questi apparati attingono le proprie risorse da quella che comunemente chiamiamo BATTERIA.

Ne esistono di diverse capacità, forme e dimensioni, e nella sostanza, tutte forniscono energia

(quando le due polarità vengono messo in “contatto” _si chiude il circuito_ polarità all’interno “divise” dall’elettrolita) ma nel contenuto possono distinguersi notevolmente una dall’altra.

Ma cerchiamo ora di capire cosa sia effettivamente una BATTERIA.

Questo termine infatti, lo utilizziamo spesso in modo NON appropriato
(come accade per molte altre cose nella lingua italiana [… ndr] ) .

Se infatti pensiamo alla comune ‘Stilo’ da 1.5v, con cui spesso alimentiamo i telecomandi delle nostre televisioni, non stiamo parlando affatto di una batteria, ma bensì di una “cella”.

Si parla infatti di Batteria, solo quando più celle sono interconnesse tra loro!

Una VERA Batteria è quella usata nelle nostre automobili, o nella nostra motociclietta, infatti, troviamo più celle collegate (di norma 6).

I meno giovani che stan leggendo questa guida, si ricorderanno, che, una volta quando una Batteria di un Camion, si guastava (una cella in cortocircuito) non veniva sostituito l’intero gruppo Batteria, ma, si andava a eliminare la cella danneggiata, e la si sostituiva con una nuova.

A oggi, siamo abituati che quando una batteria “non tiene la carica” (ribadisco, ossia quando una cella o più di una è in corto) si sostituisce l’intero gruppo.

Una Batteria può avere le celle interconnesse “in parallelo” oppure con un collegamento “in serie”

_Le due metodiche sono assai differenti_



Collegamento “In Parallelo”:

Allegato 15042

1.In questo modo otteniamo una batteria con il voltaggio pari a quello di ogni singola cella, ma durata triplicata (immaginando che ogni cella abbia capacità pari a 1h)

Collegamento “In serie”

Allegato 15043


In questo modo la durata della batteria, sarà equivalente alla durata di una singola cella, ma il voltaggio sarà triplicato (somma dei tre componenti 1.5+1.5+.15 = 4.5volts)



Come detto a inizio guida, esistono differenti formati, dividiamoli subito in 2 distinte categorie:
standard e modelli proprietari

Con proprietarie intendiamo quelle batterie di forme “particolari” utilizzabili SOLO all’interno di uno specifico cellulare, o in una videocamera o in un notebook.

I modelli standard sono invece le più popolari e conosciute:



* Ministilo (in America conosciute come “AAA”, ma anche come “HR03” )
* Stilo (“AA” / “HR6”)
* Mezzatorcia (“C” / “HR14”)
* Torcia (“D” / “HR20”)



Tutte con un voltaggio pari a 1.5v (nelle rispettive versioni ricaricabili: 1.2volts)



Oltre hai modelli elencati, ricordiamo anche la pila “rettangolare” o “batteria-transistor”
(così definita per il suo uso più frequente: l’alimentazione di piccole radioline portatili, appunto a transistor)

Questa pila da 9volts (“HR22”), è una vera batteria inquanto al suo interno abbiamo ben 6 celle da 1.5v collegate in serie.

Esistono, e sono disponibili in commercio, altre tipologie di batterie standard, forse meno usate e conosciute, ma pur sempre esistenti, indi ritengo giuste citarle.

I formati: 123 - CR2 - 223 - 2CR5 sono spesso usati dalle fotocamere digitali, e talune assomigliano molto a delle ‘Stilo’ un poco più schiacciate e un po’ più panciute.

Vorrei riportare anche, le pile “compatibili” con la mia macchina fotografica digitale, (una Kodak) leggo sullo scomparto dedicato alle batterie: CRV3, KAA2HR, AA/Lithium, AA/Ni-MH, AA/ZR6 ad esser sincero alcuni modelli mi sfuggono!

Non dimentichiamo inoltre i formati a “dischetto” o “pastiglia” (nomi NON standard e NON tecnici, ma in uso nella lingua italiana, soprattutto per capirsi tra cliente e venditore _ ndr_ )

Queste pile vengono normalmente utilizzate per fornire energia a calcolatrici, orologi, o apparecchi acustici ma anche (e noi appassionati di informatica quante ne abbiamo viste!) utilizzate sulle schedemadri dei nostri PersonalComputer per mantenere la “memoria” del nostro bios.

Alcuni formati (leggi sigle) sono: 10 - 13 - 312 - 675



In testa a questo testo, abbiamo sentito parlare di “elletrolita”, nasce da sé la curiosità di saper come è strutturata (in maniera Molto semplificata) una pila.

Iniziamo.

E’ evidente che sono presenti due polarità una positiva(+) e una negativa(-), una collegata a una estremità e l’altra alla rimanente estremità, tramite placchette di metallo queste vengono dette “elettrodi”.

Queste energie sono ‘divise’ al loro interno, più precisamente da una sostanza conosciuta come “elettrolita”

Se le due polarità vengono messo in contatto tra loro esternamente (chiusura del circuito) ne scatta una reazione chimica, o meglio, elettrochimica e così la cella inzia a erogare energia
(flusso di elettroni che “girano” dal polo negativo verso quello positivo _passando attraverso l’apparato che attinge energia_).

Le sostanze utilizzate posso essere svariati, (ne vedremo i dettagli inseguito) ma tutte reagiscono elettrochimicamente, fornendo così energia.

Le celle si dividono ulteriormente in 2 distinte categorie.



_ Celle Primarie

_ Celle Secondarie



Le pile NON ricaricabili, sono le Celle Primarie. Una volta esaurito il potenziale erogato dal processo elettrochimico, la pila non fornisce più energia, indi la si dovrà sostituire con una nuova
(e questa andrà gettata in appositi contenitori!)



Quelle che invece noi conosciamo come batterie ricaricabili, sono le Celle Secondarie.

Con queste pile è possibile invertire il ciclo, infatti fornendo energia (elettrica) agli elettrodi si crea una reazione che riporta la batteria o singole celle alla condizione originaria.

C’è da dire che comunque questo ciclo (o percorso a ritroso), non è infinito, tantè che le componenti chimiche non sono totalmente inerti a tali passaggi (carica e scarica)

Il numero delle volte che possiamo ricaricare la nostra cella, varia, a seconda delle dimensioni, della capacità in mAh (milliampereora) e dalle materie usate.

Ma cosa sono i mAh ?? Sigla che troviamo sulle batterie ricaricabili?

Con questo valore si indica la capacità di alimentazione della cella, maggiore è il valore, maggiore è la capacità della pila (estremizzando al massimo il concetto, diciamo che dura di più)

Come scegliere correttamente quindi il valore di mAh necessario per il nostro dispositivo hardware?

Possiamo in sintesi dire, che i prodotti Hi-Tech (come può essere una fotocamera digitale, o una videocamera, o un navigatore gprs ecc.) necessitano di pile con un valore molto alto, anche 2300mAh, mentre per una apparecchiatura standard
(come un banale telecomando della nostra TV)
sono sufficenti ad esempio 600/800mAh
(alcuni modelli economici hanno addirittura solo 400mAh ndr), anzi a dirla tutta, per un telecomando, è preferibile utilizzare delle celle primarie, dato che, le pile ricaricabili, tendono a perdere gradualmente la loro carica, se utilizzate solo saltuariamente, e un telecomando piuttosto che una radiolina portatile accesa solo sporadicamente, assorbo così poco, che è vivamente consigliato l’uso di pile NON ricaricabili.

Ricordiamo inoltre che 2 distinte celle di pari voltaggio (ad esempio due pile stilo di tipo “AA”) ma che hanno differenti valori di mAh, la più prestante avrà un ciclo di vita inferiore.

Intediamoci, una singola carica durerà di più, ma i cicli di ricarica saranno notevolmente inferiori.

Una batteria a 800mAh può esser ricaricata anche 1000volte o più, una batteria da 2300/2400mAh difficilmente supererà i 700 cicli



Ma vediamo ora un po’ di differenze tra celle/batterie.

Molti di voi ricorderanno la pubblicità di una nota casa, che metteva a confronto, utilizzando un orsacchiotto, le proprie batterie con le normali zinco-carbone.

Zinco e Carbone altro non sono che i nomi delle sostanze che compongono gli elettrodi. (l’elettrolita è composto da una acida pasta)

Ben presto ci si rese conto che tali pile duravan ben poco, ecco allora che nascono le pile Alcaline, celle in grado di durare anche 3 – 4 volte in più.

Le Alcaline sono composte da Zinco e Ossido di Manganese, e l’elettrolita è una sostanza alcalina.

Pile tuttoggi commercializzate da grandi marchi.

Più in là con gli anni, molto più in là (la pila Alcalina nasce nel ‘59) verrà sviluppata la batteria al litio, in grado di fornire e a reggere richieste di ‘picchi’ di energia, come è necessario ad esempio, per il flash di una macchina fotografica.



Pensando a Batterie ricaricabili, ci salta subito in mente la batterie delle autovetture.

Conosciuta anche come batteria “al piombo”, dato che gli elettrodi sono sia di piombo che di ossido di piombo; sostanze ‘unite’ dall’elettrolita composto da acido solforico e acqua distillata .

Un pregio di tale batteria, è senz’altro quello di riuscire a soddisfare grandi richieste di energia.

Un difetto: contengono piombo, ne consegue che hanno un peso veramente eccessivo, impossibile equipaggiarne i dispositivi portatili !



Calcolatrici, palmari, macchine fotografiche analogiche/digitali, gprs, videocamere ecc. sono fornite infatti o di batterie al Nichel-Cadmio (idrossido di nichel e cadmio, elettrolita: idrossido di potassio) o pile all’ Idruro Metallico di Nichel identificate con la sigla NiMH(Nickel-Metal Hydride), oppure da quelle con gli Ioni di Litio



Pile ricaricabili al Nichel-Cadmio:

Appena acquistata tale batteria dovrà esser messa sotto carica per svariate ore, a volte anche per un giorno intero.

Così facendo si uniforma il contenuto dell’elettrolita, si eguagliano le capacità di ogni singola cella (che compone il “gruppo batteria”) e miglioriamo fin dal primo utilizzo la resa della batteria stessa.

Non dimentichiamoci però del tallone d’Achille di tali batterie, quello che è
stato battezzato come: effetto memoria

In sostanza se caricate la vostra batteria solo parzialmente, questa si ricorderà il livello di ricarica raggiunto, e successivamente sarà IMPOSSIBILE ricaricare la batteria al 100 % !!!

Questo meccanismo, purtroppo funziona anche al contrario, cioè se non la scarichiamo del tutto, e poi mettiamo la batteria in carica, quel livello di scarica sarà per la pila il livello ZERO !

Successivamente la pila “ricorderà” il punto raggiunto, e smetterà di fornire energia
(anche se effettivamente potrebbe erogarne ancora!)

Se ne deduce che tali batterie vanno sempre ricaricate e scaricate totalmente, così da evitare l’effetto memoria!

Se pensate di non utilizzare la vostra batteria per molto tempo caricatela completamente e riponetela in un posto senza umidità a temperatura ambiente.

Consigliato un ciclo completo (scarica/carica) una volta al mese.



Pile ricaricabili NiMH (idruro metallico di nichel)

Rispetto alle batteria al Nichel-Cadmio appena citate, hanno qualche vantaggio…..mha anche le pile NiMH non sono immuni da “difetti”



Comincio dai pro:

Innanzi tutto sono immuni dall’effetto memoria, indi teoricamente la possiamo caricare quando più ci è comodo, più o meno come quelle agli ioni di litio, ma vi consiglio di effettuare sempre cicli completi di carica e scarica (anche se è sconsigliato scaricarle completamente, perché così facendo danneggeremmo la batteria medesima, abbreviandone la vita!)

Sempre paragonandole alle Nichel-Cadmio, le NiMH hanno una maggior portata, a parità di dimensioni, le NiMH forniscono mediamente il 25-30% in più di energia.

Inquinano (quando verranno gettate) relativamente meno rispetto le Nichel-Cadmio



… e continuiamo coi contro:

Un ciclo di vita è sensibilmente inferiore, durano circa 3 volte meno rispetto le NiCd, e confrontandole sempre con quest’ultime, necessitano di un periodo di ricarica più lento: il doppio circa.

Le batterie al idruro metalicco di nichel, sono concepite per fornire energie in modo continuo costante e graduale, quindi NON sono indicate per quei dispositivi che richiedono picchi di energia.

Se pensiamo di non utilizzarle per un lungo periodo, riponiamole in un luogo sicuro, e non umido (mai in frigorifero!) e ricordiamoci di effettuare un ciclo di scarica/carica ogni trimestre.



Pile al litio e agli ioni di litio:

Queste batterie hanno una storia molto lunga e articolata, sono complesse, e al loro interno troviamo contenuti svariati come circuiti elettronici, mha, vedrò di far mio il dono della sintesi e di citar solo le cose veramente importanti.

Le prime prove vengono effettuate nel lontano 1912, ma solo 60anni più tardi, saranno reperibili in commercio modelli NON ricaricabili.

Si prova a far batterie ricaricabili al Litio, intorno agli anni ’80, e nei medesimi anni, ci si rese conto che l’utilizzo di tale metallo era veramente problematico.

Leggero il litio, molto leggero (ricordate le batterie al piombo?) energico, ma con comportamenti inaspettati!!! Infatti gli elettrodi di litio, con l’uso si surriscaldano, tanto…molto.. Moltissimoooo, al punto tale da far fondere la batteria stessa nel migliore dei casi, sì perché nel peggiore si rischiava l’esplosione della batteria!

Ma come mai oggi-giorno, i nostri telefonini, non esplodono?
Come mai la gente non ha le mani ustionate? )

La risposta è “abbastanza” semplice, infatti quelle che noi definiamo batterie al litio, altro non sono che batterie che usano Ioni di Litio, come il biossido di litio-cobalto, forse meno prestanti, ma sicuramente più sicure!

Non a caso, la sigla che troviamo su tali batterie è: Li-ion

Le batterie al litio (continueremo a chiamarle così) confrontate con quelle al NiCD di pari volume, durano quasi il doppio.

I tempi di ricarica son simili alle cugine al NiCD, mentre quanto concerne i cicli di carica e scarica, han valori molto elastici, variano dalle dimensioni della batteria, dai componenti usati, dal numero di celle interconnesse ecc. ecc. se vogliamo proprio quantificare i cicli numericamente, diciamo che a pari dimesioni son fruibili dai 500 agli 800 cicli… come appena detto, questi valori variano a seconda di alcuni fattori.

Anche queste batterie sono esenti dall’effetto memoria spiegato in precedenza, ma posso soffrirne di uno di tipo digitale causato dal circuito elettronico interno, o meglio dal misuratore di voltaggio integrato.

Per la seconda volta viene nominato questo circuito elettronico interno, ma a cosa serve?

Le batterie Li-ion sono assai sensibili alle continue cariche/scariche, ecco perché la maggior parte di esse possiede al proprio interno un circuito elettronico di protezione, che interviene sia a carica ultimata, sia quando la pila sta ultimando le proprie risorse energetiche, non solo, molte son anche fornite per così dire di un “volmetro”…..



Effetto memoria digitale delle Li-ion: quasi tute le batterie prodotte con gli ioni, son fornite di uno ‘strumento’ in grado di misurarne il voltaggio corrente.

Tale strumentazione, a volte però, va in “palla”, causa le continue cariche parziali, o cariche effettuate a “casaccio” da parte del proprietario.

Questo mancanza di sincronia tra il valore rilevato e il valore reale, potrebbe far scattare il circuito e bloccare l’erogazione di energia, anche se tecnicamente e chimicamente la pila avrebbe ancora molta energia da poter sprigionare!!!

Se si ha il presentimento di aver fatto innescare tale meccanismo, per azzerarlo è sufficiente scaricare totalmente la batteria!!!

Metodo di conservazione:

Se si pensa di non utilizzare per un lungo periodo, riporle in un posto fresco e asciutto
(le batterie al litio soffrono enormemente il caldo! Riducono ulteriormente la loro vita, già breve di per sé!) con una capacità di carica pari al 50% (insomma ritiratele mezze cariche!)

Ricaricare la batteria 2 volte l’anno è sufficiente (vien da sé farlo una volta ogni sei mesi)

Questi accorgimenti sono ugualmente validi anche per le nuove batterie ai polimeri di litio, batterie ancora più prestanti di quelle agli ioni, ma con cicli di vita (carica/scarica) ridotti all’osso: 120/150 non di più !

Un consiglio, non comprate oggi, la batteria sostitutiva per il vostro cellulare, (nemmeno se è in saldo!) pensando che potrebbe tornarvi utile fra qualche anno, quando quella attuale sarà da sostituire.

Le batterie agli ioni di litio, si degradano da subito, indipendentemente dal loro utilizzo o dalle vostre cure!

Il motivo è che da quando viene creata, la batteria soffre di una costante ossidazione, che rende difficoltosa la fuoriuscita dell’energia stessa.

Le batterie al litio fanno fatica a raggiungere i 3 anni di vita!







Siamo alla fine…. Usate pile ricaricabili, usatele bene, effettuate centinai e centinai di cicli, anche l’ambiente vi ringrazierà, e quando sarà giunto il momento di gettarle, ricordate che esistono nelle vostre città appositi raccoglitori !!



NB: Per tipologie di batterie differenti occorono carica-batterie differenti…. Ho visto e vedo fare di quelle cose con i ricaricatori di telefonini, solo perché l’attacco è uguale pensano che sia compatibile con il proprio telefono… poi si guastano i telefoni o le batterie cominciano a durare
5 o 6 ore… chissà come mai.

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