Gli strumenti di misura più diffusi nei caricabatterie sono gli indicatori del "regime di carica" (amperometri in corrente continua) con o senza shunt esterno e gli "indicatori a lampadina", ossia amperometri in corrente continua con zero centrale e shunt esterno. Nelle apparecchiature combinate caricabatterie e tester per batterie può essere presente anche un voltmetro tarato per la prova delle batterie. Possono inoltre essere presenti voltmetri in corrente continua, amperometri e voltmetri in corrente alternata oppure un contatore di amperora.
Amperometri in corrente continua
Nei caricabatterie si impiegano tre tipi di amperometro: l'amperometro in corrente continua a collegamento diretto, il tipo con shunt montato sullo strumento e il tipo con shunt esterno.
L'amperometro in corrente continua a collegamento diretto è rappresentato nella Figura 18-1a: dispone di una o più spire di conduttore di grossa sezione all'interno dello strumento, oppure il cavo passa all'esterno e l'indicazione avviene per induzione. L'intera corrente attraversa lo strumento per essere misurata. Su questo tipo di amperometro non è previsto alcun regolaggio, salvo in alcuni casi la regolazione dello "zero". In tutti e tre i tipi il quadrante indica gli ampere in cifre, oppure mediante una scala a settori colorati che segnala i limiti di carica massima per ciascuna tensione di batteria.
Il tipo con shunt montato sullo strumento è rappresentato nella Figura 18-1b.
Il tipo con shunt esterno è rappresentato nella Figura 18-1c. I due tipi con shunt funzionano secondo lo stesso principio e sono regolabili allentando la vite e spostando il collegamento per modificare la posizione dello strumento sullo shunt. Minore è la quantità di metallo compresa tra i morsetti dello strumento, minore è la lettura a parità di corrente nello shunt. In entrambi i casi la corrente principale del caricabatterie attraversa lo shunt SH. Lo strumento funziona sfruttando la caduta di tensione ai capi dello shunt. Tale caduta di tensione è di pochi millesimi di volt, cioè di alcuni millivolt (mV). Lo strumento è quindi un millivoltmetro, ma è tarato in ampere per uno shunt specifico. Il tipo con shunt esterno evita di dover portare cavi di grossa sezione allo strumento e da esso. Tra lo shunt e lo strumento è sufficiente un conduttore di sezione molto ridotta. Lo shunt è normalmente montato su un perno di grossa sezione, come quello disponibile sull'interruttore automatico, sul solenoide o sul raddrizzatore. Nelle Figure 18-1b e 18-1c, spostando il collegamento sullo shunt nella direzione I la lettura dello strumento aumenta, mentre nella direzione D diminuisce.
Voltmetri
In alcuni casi si utilizzano come indicatori di carica dei voltmetri in corrente continua collegati ai capi dell'uscita del caricabatterie. Quando la tensione raggiunge circa 13,8 V su una batteria da 12 V, la batteria si considera completamente carica senza gassificazione alle normali temperature ambiente. Due conduttori ausiliari separati arrivano direttamente alle pinze del caricabatterie, in modo da leggere la tensione ai morsetti della batteria ed evitare l'errore dovuto alla caduta di tensione nel cavo di carica.
Collegamento degli strumenti
I voltmetri in corrente continua vanno collegati in parallelo al circuito, cioè morsetto positivo con morsetto positivo e morsetto negativo con morsetto negativo. L'amperometro, invece, si collega in serie: l'uscita positiva del caricabatterie va al morsetto positivo dello strumento. Il morsetto negativo dello strumento va poi alla pinza del cavo positivo. Nei caricabatterie con uscita negativa, l'uscita negativa si collega al morsetto negativo dello strumento e il morsetto positivo dello strumento alla pinza del cavo negativo.
Nella maggior parte dei voltmetri e degli amperometri il morsetto di sinistra, guardando i morsetti sul retro dello strumento, è quello positivo.
I coperchi in plastica a scatto degli strumenti sono facili da sostituire e spesso la sostituzione è necessaria. Per la pulizia dei coperchi in plastica si devono usare solo acqua e sapone o detergente. Non impiegare mai alcol o solventi. Il coperchio si estrae con le dita e si rimette in posizione a scatto. Occorre osservare la posizione delle linguette del coperchio e verificare che coincidano con le rispettive sedi sulla cassa dello strumento. Il coperchio si inserisce correttamente in un solo verso, senza forzare.
Voltmetri in corrente continua a scala espansa
I voltmetri in corrente continua si impiegano nei tester di carico per batterie, sia come apparecchio di prova separato sia integrati in un'apparecchiatura combinata caricabatterie e tester. I conduttori del voltmetro arrivano direttamente dallo strumento alle pinze del caricabatterie tramite cavetti separati, per evitare letture errate dovute alla caduta di tensione nei cavi di grossa sezione. Il tester per batterie applica un carico resistivo ai capi della batteria in prova e indica la tensione sia sotto carico sia a vuoto, prima e dopo la carica.
Nella maggior parte dei tester di ultima generazione il voltmetro in corrente continua che indica la condizione e lo stato di carica della batteria è di tipo speciale, detto voltmetro "a scala espansa" o "a scala soppressa".
Un voltmetro convenzionale distribuisce su tutta la scala la tensione compresa tra zero e il fondo scala. Per uno strumento 0–15 V, ad esempio, il voltmetro in corrente continua a scala lineare convenzionale è rappresentato nella Figura 18-2a. Nella prova delle batterie (12 V) le tensioni inferiori a 10 V o superiori a 15 V (sono diffusi i campi 8–16 V) non hanno particolare significato. Nella Figura 18-2a le letture di tensione utili si trovano nel terzo superiore della scala. Il voltmetro in corrente continua a scala espansa della Figura 18-2b elimina questo inconveniente espandendo la scala di 3 volte e fornendo letture 3 volte più precise. Lo strumento della Figura 18-2b inizia a indicare solo quando la tensione raggiunge 10 V.
L'espansione può essere realizzata in diversi modi. È molto diffuso un circuito a ponte con resistenze speciali o con lampadine. Il circuito a ponte è alloggiato all'interno dello strumento oppure montato su una piastra esterna. Nei primi modelli di strumenti a scala espansa la soppressione si otteneva agendo sulla regolazione della molla antagonista, che manteneva l'indice all'estremità inferiore della scala fino al raggiungimento di circa 10 V. Con questo metodo l'indice batteva contro il fermo ogni volta che la tensione veniva tolta bruscamente, con il rischio di danneggiarlo o piegarlo e di provocare letture imprecise. Per questo tali strumenti dovevano necessariamente essere fortemente smorzati, in modo da contenere il rimbalzo.
Voltmetro in corrente continua a scala espansa con diodi zener
Lo sviluppo del diodo zener ha reso disponibile un mezzo relativamente economico, preciso e semplice per espandere il campo di misura di un voltmetro in corrente continua.
Nella Figura 18-3a è rappresentato un diodo zener da 10 V collegato in serie al voltmetro. Lo strumento non riceve corrente fino a quando la tensione non raggiunge 10 V e il diodo zener inizia a condurre, mantenendo ai propri capi una caduta di tensione di 10 V. All'aumentare della tensione il diodo zener Z mantiene una caduta costante di 10 V, indipendentemente dalla corrente che lo attraversa, entro certi limiti. A fondo scala, con 15 V, si hanno 10 V di caduta sul diodo zener Z e 5 V sulla resistenza dello strumento. Con una lettura di 10 V non si ha tensione ai capi dello strumento e la caduta sul diodo zener è di 10 V.
La Figura 18-3b mostra lo stesso circuito di base, ma per il funzionamento a due tensioni, ad esempio 6 e 12 V, con due diodi zener. Il diodo zener Z1 assorbe 5 V o meno, Z2 assorbe 10 V o meno. R1 è la resistenza moltiplicatrice e di taratura per 6 V (campo 5–7,5 V), R2 è la resistenza moltiplicatrice e di taratura per 12 V (campo 10–15 V). L'interruttore SW1 è un deviatore unipolare a due vie (SPDT) che seleziona il campo 6 V o 12 V. Le lievi differenze di valore di Z1 e Z2 possono essere compensate con i reostati R1 e R2. Z1 e Z2 devono essere esattamente da 5 V e da 10 V, oppure di valore inferiore, ma non superiore. Se il valore è inferiore, iniziano a condurre un po' prima.
In alcuni casi si trova un diodo zener collegato ai capi dei morsetti dello strumento. Non va confuso con i circuiti delle Figure 18-3a e 18-3b. Un diodo zener collegato ai morsetti del voltmetro svolge una funzione di protezione contro le sovratensioni. Lo zener conduce e cortocircuita lo strumento se la tensione di fondo scala supera i limiti di sicurezza.
Tester di carico per batterie
Il tester di carico della Figura 18-4 consente di leggere la tensione della batteria a vuoto e con un carico di corrente predeterminato, ed è in grado di provare batterie da 6 V o da 12 V. La scala del voltmetro in corrente continua VM è normalmente tarata in volt e presenta sempre settori colorati che indicano la condizione e lo stato di carica della batteria. Spesso è presente anche una scala colorata per la taratura e la regolazione dei regolatori di tensione dei veicoli.
Per utilizzare il tester si porta anzitutto il selettore della tensione di prova, costituito da SW2 e SW3 accoppiati come deviatore bipolare a due vie (DPDT), su 6 V o su 12 V. In questo modo si seleziona il campo corretto dello strumento e si collega il carico resistivo appropriato. Quando SW1 viene portato in posizione di prova, si eccita il solenoide RL1, i contatti si chiudono e la resistenza di carico R1 viene collegata ai capi della batteria. Se i selettori SW2 e SW3 sono in posizione 12 V, il solenoide RL2 non si eccita e per la prova a 12 V ai capi della batteria è collegata solo la resistenza R1. Se SW2 e SW3 sono in posizione 6 V, il solenoide RL2 chiude i contatti e collega la resistenza di carico R2 in parallelo a R1 e ai capi della batteria. Una batteria da 6 V richiede una corrente di prova sotto carico superiore a quella di una batteria da 12 V.
Si noti che dal circuito dello strumento partono conduttori di piccola sezione che arrivano direttamente alle pinze di prova, per ottenere letture di tensione precise ai morsetti della batteria. In questo modo si evita l'errore dovuto alla caduta di tensione nei cavi. I cavi usati possono presentare numerosi fili interrotti e quindi una resistenza superiore a quella di un cavo nuovo. Questi conduttori ausiliari sono normalmente incorporati nel cavo di grossa sezione oppure fissati con nastro all'esterno dei cavi di prova.
Il reostato R3 (25 Ω) è la resistenza di taratura e R4 (39 Ω) è la resistenza moltiplicatrice per 6 V. Il reostato R5 (40 Ω) è la resistenza di taratura e R6 (100 Ω) è la resistenza moltiplicatrice per 12 V.
Caricabatterie combinato e tester per batterie "421"
Il tester della Figura 18-5 è un apparecchio di tipo "421" e risulta più preciso e affidabile delle apparecchiature precedenti. Integra un caricabatterie da 14 A per sole batterie da 12 V. Il tester è stato progettato specificamente per eseguire la prova "421" delle batterie. Tale prova è il risultato di prove e analisi estese, condotte su alcune migliaia di batterie di ogni dimensione e marca, in diversi stati di carica e di condizione.
La prova "421" si basa sull'analisi delle differenze di tensione ai morsetti a circuito aperto. La tensione ai morsetti viene misurata dopo che la batteria è stata condizionata con una scarica di 50 A per un tempo determinato di 15 s e nuovamente dopo il condizionamento con una carica di 14 A per un tempo determinato di 45 s. La differenza tra le due letture viene poi confrontata con una scala colorata normalizzata dello strumento, per determinare la condizione della batteria. Il riferimento si basa sulle differenze di tensione caratteristiche delle batterie in buono stato e di quelle difettose. I tester in grado di eseguire questa prova "421" si riconoscono dal contrassegno "421 TEST" presente sul pannello dello strumento.
Facendo riferimento alla Figura 18-5, si esegue la procedura seguente, riportata anche sul pannello frontale del tester. Ove opportuno, sono state inserite spiegazioni per chiarire la funzione di ciascun componente nelle varie fasi della prova.
- 1. Controllare visivamente la batteria per individuare eventuali difetti e rabboccare l'acqua se necessario. ATTENZIONE: tutte le luci e gli accessori devono essere spenti.
- 2. Collegare il cavo di alimentazione a una presa da 115 V.
- 3. Collegare la pinza rossa al polo positivo della batteria e la pinza nera al polo negativo. Ruotare le pinze per garantire un buon contatto.
Il "selettore", costituito da SW3A e SW3B, seleziona la prova 421 ("test"), interrompe l'alimentazione in corrente alternata ("off") oppure collega l'apparecchio come normale caricabatterie ("charge") a 14 A e 12 V. Il "selettore" è un interruttore a leva bipolare a due vie (DPDT) con posizione centrale "off".
- 4. Per eseguire la prova, portare il "selettore" SW3 in posizione "test". Ruotare l'"indicatore di prova" sullo strumento (una piccola manopola sul frontale) in posizione alta. Tutte e tre le lampade di prova — "set", "re-start" e "condition" — devono essere accese. L'"indicatore di prova" (SW10) sullo strumento deve essere ruotato in posizione alta affinché si accenda la lampada "re-start" RT3. In caso contrario, al punto 7 la lampada "re-start" non potrebbe fornire l'indicazione di spegnimento. SW10 è un microinterruttore montato sullo strumento che si chiude e accende la lampada "re-start" RT3 quando l'"indicatore di prova" è posizionato oltre 11 V sulla scala. SW10 è aperto e la lampada "re-start" RT3 è spenta quando l'"indicatore di prova" è posizionato sotto 11 V sulla scala.
- 5. Premere il pulsante "set" SW6 e mantenerlo premuto fino allo spegnimento della lampada "set" RT2. Il pulsante "set" SW6 chiude il circuito che collega il motore del temporizzatore di carico TM3 alla linea a 115 V in corrente alternata. Dopo alcuni secondi l'interruttore SW9, azionato a camma dal motore TM3, sposta il contatto mobile 3 dal contatto 1 al contatto 2, spegnendo la lampada "set" RT2 e collegando il contatto 3 al contatto 2. In questo modo il pulsante "set" SW6 viene cortocircuitato e TM3 continua a funzionare anche dopo il rilascio del pulsante. Contemporaneamente il temporizzatore di carico SW12 sposta il contatto 3 dal contatto 1 al contatto 2, collegando per 15 s la resistenza di carico da 50 A R3 ai capi della batteria. Se il pulsante "set" non viene tenuto premuto fino allo spegnimento della lampada "set", il temporizzatore e il ciclo si arrestano. Premere e mantenere premuto il pulsante "set" fino allo spegnimento della lampada. Dopo lo spegnimento della lampada "set" il carico da 50 A viene applicato per 15 s e quindi interrotto. La lampada "set" resta spenta per altri 5 s, durante i quali la tensione della batteria si stabilizza. Se il temporizzatore rimane attivo e non spegne la lampada "set" entro pochi secondi, scollegare immediatamente le batterie e controllare la camma del temporizzatore di carico TM3. Il temporizzatore può bloccarsi sul fronte della camma e arrestare il motore, lasciando la resistenza di carico collegata alla batteria. In genere è sufficiente un po' di grasso sulla parte ripida della camma per risolvere il problema. In caso contrario, levigare la camma per eliminare eventuali bave. Il grasso raccomandato è il lubrificante Molykote G. Per verificare il corretto funzionamento del temporizzatore, far eseguire al tester più volte il ciclo di prova sotto carico descritto al punto 5, con le batterie scollegate. Meglio ancora, scollegare i conduttori del motore TM3 e applicare 88 V mediante un Variac, un potenziometro o un'altra sorgente in corrente alternata regolabile. Se funziona per alcuni minuti a 88 V, può essere considerato affidabile a 115 V in corrente alternata. La coppia a 88 V è pari solo al 58,5 % della coppia a 115 V. La coppia non varia in modo proporzionale alla tensione, ma con il suo quadrato.
I contatti di grande portata 2 e 3 dell'interruttore del temporizzatore di carico SW12 e il microinterruttore SW9 sono azionati dal motore del temporizzatore di carico TM3 tramite due camme distinte. Dopo 20 s il temporizzatore TM3 riporta i contatti di SW9 e SW12 nella posizione originale indicata nella Figura 18-5.
Se il temporizzatore di carico rimane bloccato con la resistenza di carico R3 ancora collegata, non tentare di caricare la batteria né di eseguire il punto 7: il carico aggiuntivo sui raddrizzatori li sovraccaricherebbe o farebbe intervenire l'interruttore automatico CB da 30 A.
- 6. Quando la lampada "set" si riaccende, ruotare immediatamente l'"indicatore di prova" fino a farlo incrociare con l'indice dello strumento in corrispondenza della "set line".
- 7. Se la lampada "re-start" si spegne, passare al punto 9. La lampada "re-start" non si spegne se al punto 6 l'"indicatore di prova" è stato posizionato oltre 11 V.
- 8. Se la lampada "re-start" resta accesa, ripetere i punti 5, 6 e 7. Se resta accesa dopo tre ripetizioni, passare al punto 9.
- 9. Premere il pulsante "condition" e mantenerlo premuto fino allo spegnimento della lampada "condition". Il pulsante "condition" SW4 comanda il temporizzatore di condizionamento TM2, avviando un ciclo di carica di 14 A della durata di 45 s. La carica inizia quando la lampada "condition" RT1 si spegne e termina quando la lampada si riaccende. Quando il pulsante "condition" SW4 avvia il motore del temporizzatore di condizionamento TM2, dopo alcuni secondi l'interruttore a camma SW7 sposta il contatto C dal contatto S2 al contatto S1. La lampada "condition" RT1 viene così disinserita e si spegne. I contatti C e S1 applicano 115 V in corrente alternata al primario del trasformatore T1 e forniscono alla batteria una carica di 14 A attraverso i diodi al silicio D1 e D2, in un classico circuito di carica a onda intera con presa centrale. Contemporaneamente il motore del temporizzatore di condizionamento aziona l'interruttore SW8 spostando il contatto TM dal contatto 1 al contatto 2 e cortocircuitando il pulsante "condition" SW4. Il motore TM2 continua a funzionare per tutto il ciclo anche dopo il rilascio di SW4. SW4 può essere rilasciato appena la lampada "condition" RT1 si spegne, ma non prima. Il motore del temporizzatore di condizionamento funziona per 45 s e poi si arresta, interrompendo il ciclo di carica con lo spostamento del contatto C da S1 a una posizione intermedia tra S1 e S2. Il motore continua a funzionare per altri 15 s, per stabilizzare la tensione. Successivamente SW8 sposta il contatto mobile TM dal contatto 2 al contatto 1, arrestando il motore TM quando il contatto mobile C di SW7 passa al contatto S2 e accende la lampada "condition" RT1.
- 10. Quando la lampada "condition" si riaccende (dopo circa 1 minuto), rilevare immediatamente il punto in cui l'indice dello strumento incrocia la linea dell'"indicatore di prova". Una lettura nel settore rosso di sinistra indica una tensione bassa dopo la carica, dovuta a un possibile cortocircuito interno alla batteria.
Una lettura nel settore rosso di destra indica una tensione elevata dopo la carica, dovuta a solfatazione o a un'elevata resistenza interna della batteria. Una lettura nel settore verde indica una batteria in buono stato. Se è necessaria la ricarica, è possibile leggere il tempo di carica approssimativo in ore.
- 11. Se la lettura cade in uno dei due settori rossi, sostituire la batteria. Se cade nel settore verde, la batteria è in buono stato; ricaricarla per il numero di ore indicato sulla scala superiore.
Procedura di carica della batteria
- 1. Con il selettore in posizione "off", collegare le pinze dei cavi alla batteria rispettando la polarità. Portare il selettore in posizione "test": prima di passare alla carica tutte e tre le lampade devono essere accese. Portare quindi il selettore in posizione "charge".
- 2. Impostare il temporizzatore di carica TM1 sul numero di ore desiderato.
Nella Figura 18-5 l'interruttore del temporizzatore da 12 ore SW11 è azionato a camma dal motore del temporizzatore di carica TM1. Ruotando in senso orario la manopola del temporizzatore si chiudono i contatti 1 e 2, collegando il motore TM1 e il primario del trasformatore T1 alla linea a 115 V in corrente alternata; il funzionamento prosegue per il numero di ore impostato sulla manopola. In questo modo la batteria riceve una carica a 12 V con corrente iniziale di 14 A. Il voltmetro di prova VM può essere tarato per leggere la tensione esatta ai capi delle pinze, con il "selettore" in posizione "off", agendo sul reostato R2 situato all'interno della cassa e provvisto di un alberino con intaglio per cacciavite. Per la taratura dello strumento VM si dovrebbe naturalmente impiegare un voltmetro di precisione allo 0,5 %. È tuttavia possibile ottenere risultati abbastanza precisi utilizzando una batteria completamente carica che si sia stabilizzata per 24 ore dopo la carica, senza ulteriori cariche o scariche in tale periodo. A 77 °F la batteria deve presentare una tensione di 2,1 V per elemento, ossia 12,6 V per una batteria da 12 V. Se lo strumento VM del tester indica un valore abbastanza prossimo, lo si lascia come è. Se la lettura è molto diversa, si regola il reostato R2 in modo che VM indichi esattamente 12,6 V.
Tester per batterie portatile semplice
La Figura 18-6 mostra un piccolo voltmetro portatile impiegato per misurare la tensione della batteria sotto il carico del motorino di avviamento e per la regolazione dei regolatori di tensione sui veicoli. Questo tester è particolare perché non utilizza un commutatore per leggere 6 V o 12 V: è sufficiente invertire i collegamenti. Dalla cassa dello strumento sporge un puntale MP, mentre un puntale di prova TP si trova all'estremità di un cavo flessibile. Per leggere sulla scala 6 V si collega il puntale MP al polo positivo della batteria e il puntale TP al polo negativo. Sulla scala 6 V la corrente passa dal puntale MP attraverso il diodo al silicio D1 — mentre i diodi D3 e D2 la bloccano — entra nel morsetto positivo dello strumento VM, attraversa il potenziometro moltiplicatore da 6 V R1 e il diodo D4 fino al puntale TP e ritorna al polo negativo della batteria. Per leggere sulla scala 12 V si invertono i collegamenti dei puntali: il puntale TP si collega al polo positivo e il puntale MP al polo negativo. Sulla scala 12 V la corrente passa dal puntale TP attraverso il diodo D2 (D4 e D1 bloccano), entra nel morsetto positivo dello strumento, attraversa R1, R2 e D3 e ritorna al polo negativo della batteria attraverso il puntale MP.
I diodi D1, D2, D3 e D4 sono tutti diodi al silicio con valori nominali di 500 mA e 50 PIV o superiori.
Il potenziometro R1 è la resistenza di taratura per 6 V (50 Ω). Va regolato per primo, per tenere conto di un'eventuale piccola corrente di dispersione inversa nel diodo D4. Il reostato R2 è la resistenza di taratura per 12 V (100 Ω).
Tester della condizione della batteria
La Figura 18-7 mostra un tester della condizione della batteria con carico temporizzato di 250 A a 6 V e di 180 A a 12 V, strumento a scala espansa e relè di commutazione automatica 6–12 V RL3.
Il relè 6–12 V RL3 dispone di una coppia di contatti 1 e 2 e di una terna di contatti 3, 4 e 5. Con la bobina di RL3 diseccitata, oppure a 6 V, i contatti restano nella posizione 6 V indicata. A 12 V, invece, l'ancora viene eccitata e allontana il contatto 1 dal contatto 2 e il contatto 3 dal contatto 4, portandolo al contatto 5 e impostando così il carico e lo strumento sul campo 12 V. Il solenoide RL1 si chiude durante la prova di "condizione della batteria", ossia la prova sotto carico, sia a 6 V sia a 12 V, tramite i contatti 1 e 2 di SW1 del temporizzatore TM, oppure tramite i contatti 1 e 2 del commutatore "condizione della batteria" SW3A, oppure tramite entrambi. In questo modo la resistenza di scarica da 180 A R1 viene collegata ai capi della batteria. A 6 V il contatto RLC3 collega i contatti 1 e 2, eccitando il solenoide RL2 e inserendo la resistenza di scarica R2 in parallelo a R1 e ai capi della batteria, per ottenere il carico superiore di 250 A a 6 V.
Il commutatore "stato di carica" / "condizione della batteria" SW3A e SW3B è un deviatore bipolare a due vie (DPDT). In posizione "stato di carica" sono chiusi i contatti 1 e 3 di SW3B, che collegano il voltmetro VM alla linea per le letture di "stato di carica" e a "circuito aperto". La posizione "condizione della batteria" chiude i contatti 1 e 2 di SW3A, eccitando i solenoidi di scarica, e i contatti 1 e 2 di SW3B, che alimentano lo strumento di prova VM attraverso una rete moltiplicatrice di resistenza inferiore, in modo che la tensione sotto carico si collochi più in alto sulla scala. Si tratta di uno strumento a scala espansa. I quattro diodi al silicio D1, D2, D3 e D4 sono uguali tra loro e servono a semplificare la commutazione meccanica dei circuiti moltiplicatori di tensione del voltmetro: funzionano come commutatori automatici. Ad esempio, nella posizione 6 V a circuito aperto e "stato di carica", la corrente fluisce dalla pinza positiva del cavo
attraverso lo strumento, i contatti 3 e 4 del commutatore RLC3, R4 (25 Ω), R3 (33 Ω), il diodo D1 e i contatti 3 e 1 di SW3B, per tornare al negativo (D2 blocca la corrente). Nella posizione 6 V "condizione della batteria" la corrente fluisce dalla pinza positiva del cavo attraverso lo strumento, i contatti 3 e 4 di RLC3, R6 (25 Ω), R5 (18 Ω), D3, i contatti 1 e 2 di SW3B e ritorna alla pinza negativa. Nella posizione 12 V "stato di carica" o a circuito aperto la corrente fluisce dalla pinza positiva della batteria attraverso lo strumento, i contatti 3 e 5 di RLC3, R10 (40 Ω), R9 (100 Ω), D2, i contatti 3 e 1 di SW3B e ritorna alla pinza negativa. Nella posizione 12 V "condizione della batteria" la corrente fluisce dalla pinza positiva della batteria attraverso lo strumento, i contatti 3 e 5 di RLC3, R8 (40 Ω), R7 (75 Ω), D4, i contatti 2 e 1 di SW3B e ritorna alla pinza negativa.
La procedura di prova e l'interpretazione delle letture sono riportate sul frontale del pannello.
I solenoidi RL1 e RL2 sono unità da 6 V per servizio intermittente, ma sopportano 12 V per i pochi secondi in cui restano eccitati.
Tester universale per batterie
La Figura 18-8 mostra lo schema di un tester universale per batterie. Questo tester consente di eseguire numerose prove diverse sulle batterie.
Le diverse procedure di prova riportate sul pannello frontale del tester sono le seguenti:
Prova 1: carica della batteria
Posizionare il commutatore "batteria del veicolo" SW1, sezioni A, B, C e D, sul tipo di veicolo (6 V, 12 V utilitaria o 12 V standard). Quando il contatto 4 di ciascuna sezione di SW1 è portato sul contatto 1, il circuito è predisposto per batterie da 6 V; sul contatto 2 è predisposto per batterie da 12 V di autovetture compatte; sul contatto 3 è predisposto per batterie da 12 V di maggiore capacità di autovetture standard.
Collegare la pinza rossa al polo positivo e la pinza nera al polo negativo della batteria.
Premere il pulsante di carico SW2, sezioni A e B, per 15 s per eliminare la carica superficiale. Se le sezioni A e B di SW1 sono in posizione 1, per 6 V, i solenoidi RL1 e RL2 si eccitano e le resistenze di scarica R1 e R2 vengono collegate in parallelo ai capi della batteria con un carico di 165 A. Con le sezioni A e B di SW1 in posizione 2 si eccita solo il solenoide RL1, che collega la resistenza di carico R1 ai capi della batteria applicando un carico di 150 A alle batterie da 12 V delle autovetture compatte. Con le sezioni A e B di SW1 in posizione 3 si eccita solo il solenoide RL2, che collega la resistenza di scarica R2 ai capi della batteria con 180 A per le batterie da 12 V delle autovetture di dimensioni standard. Contemporaneamente le sezioni C e D di SW1 collegano lo strumento di prova ai capi della batteria attraverso resistenze in serie.
In posizione 1 (6 V) SW1D collega la pinza positiva attraverso il contatto 4 e il contatto 1 di SW1D, R4A (32 Ω), R3 (8 Ω), R10 (vedere la Tabella 18-2) dal rosso al bianco, i contatti 1 e 3 di SW2B e lo strumento di prova, per tornare alla pinza negativa. Ai capi dello strumento è collegato un diodo zener Z che protegge dall'inversione di polarità e dalle sovratensioni transitorie superiori a 16 V. R10 è una sonda di compensazione della temperatura, costituita da una bobina sigillata di filo di nichel la cui resistenza varia con la temperatura dell'elettrolito della batteria. La sonda va inserita in un elemento qualsiasi, solo durante la prova sotto carico, e modifica la taratura della scala di carico in funzione della propria temperatura. Durante la prova a circuito aperto non è inserita nel circuito. Per i valori di temperatura e resistenza si veda la Tabella 18-2.
Nelle posizioni 2 e 3 SW1D collega la pinza positiva al contatto 4 con i contatti 2 e 3, attraverso R4B (90 Ω), R5 (25 Ω), R10 dal nero al bianco, i contatti 1 e 3 di SW2B e lo strumento di prova, per tornare alla pinza negativa.
Premere il pulsante di carico per 15 s per eliminare la carica superficiale. Mentre la tensione della batteria si stabilizza, rimuovere i tappi di sfiato e controllare il livello dell'acqua.
Leggere la scala centrale "carica della batteria". Se la lettura cade nel settore rosso, ricaricare la batteria. Se cade nel settore verde, la carica è corretta.
Prova 2: condizione della batteria.
NOTA: eseguire questa prova solo se la prova 1 indica una carica pari o superiore al 25 %. Se la carica è inferiore al 25 %, ricaricare la batteria e poi eseguire la prova 2.
Inserire la sonda di compensazione della temperatura R10 in un elemento qualsiasi della batteria, per compensare la temperatura dell'elettrolito.
Collegare la pinza rossa al morsetto positivo e la pinza nera al morsetto negativo della batteria.
Posizionare il commutatore di prova "batteria del veicolo" SW1, sezioni A, B, C e D, come nella prova 1.
Posizionare il selettore (indicatore) "percentuale di carica" sul valore rilevato nella prova 1 (25 % o superiore).
Premere il pulsante di carico e leggere la scala inferiore centrale "condizione della batteria" mantenendo premuto il pulsante.
Se la batteria è stata caricata completamente, posizionare il selettore (indicatore) "percentuale di carica" sulla freccia "after charge". Se la lettura cade nel settore rosso, sostituire la batteria. Se cade nel settore verde, la batteria è in buono stato.
Prova 3: impianto di carica, scala in alto a destra
Per tutte le batterie completamente cariche, posizionare il commutatore SW1 come nelle prove 1 e 2. Collegare la pinza rossa al polo positivo e la pinza nera al polo negativo della batteria. Spegnere tutti gli accessori elettrici. Portare il motore in temperatura e farlo funzionare a minimo accelerato per 5 minuti. Quindi, con il veicolo ancora a minimo accelerato, leggere la scala in alto a destra.
Una lettura nel settore rosso alto indica che il regolatore di tensione deve essere regolato, per evitare sovraccarica ed ebollizione dell'elettrolito o altri danni alla batteria.
Una lettura nel settore verde indica che l'alternatore, o la dinamo, e il regolatore di tensione sono in buono stato.
Una lettura nel settore rosso basso indica che la cinghia slitta, oppure che l'alternatore, la dinamo o il regolatore sono difettosi.
Controllare per prima cosa la cinghia. Le dinamo si controllano scollegando il conduttore di campo (F) sul regolatore e mettendo il conduttore scollegato prima a massa e poi a contatto con il morsetto del regolatore contrassegnato "GEN" o "ARM".
Gli alternatori si controllano scollegando il conduttore di campo (F) sul regolatore e mettendolo a contatto con il morsetto "IGN" o "SW" del regolatore.
Se queste prove sulla dinamo o sull'alternatore danno una lettura nel settore verde o nel settore rosso alto, sostituire il regolatore. In caso contrario, sostituire la dinamo o l'alternatore.
Per la verifica o la taratura dello strumento, la Figura 18-9b riporta la tensione corretta, con le relative tolleranze, nei punti di controllo indicati nella Figura 18-9a.
Prova 4: motorino di avviamento. La batteria deve essere completamente carica.
Posizionare il commutatore "batteria" sulla tensione corretta della batteria (6 V o 12 V).
Collegare la pinza rossa al polo positivo e la pinza nera al polo negativo della batteria. Spegnere tutti gli accessori elettrici.
Far girare il motore con il pulsante di avviamento remoto, lasciando la chiave di accensione su spento.
Il motore può essere fatto girare con la chiave o con il pulsante di avviamento del veicolo, ma occorre scollegare il conduttore centrale dalla bobina di accensione per impedire l'avviamento.
Una lettura nel settore rosso basso indica cuscinetti in cattivo stato o indotto difettoso nel motorino di avviamento. Una lettura nel settore verde indica che il motorino è in buono stato.
Una lettura nel settore rosso alto indica spazzole usurate, collegamenti allentati o cavi in cattivo stato.
Prova 5: cortocircuito o dispersione nell'impianto elettrico del veicolo.
Spegnere tutti gli accessori.
Scollegare il cavo di massa dalla batteria. Posizionare il commutatore "batteria" sulla tensione corretta della batteria (6 V o 12 V).
Nei veicoli con massa negativa, collegare la pinza di prova nera al polo negativo della batteria e la pinza rossa al cavo di massa o al blocco motore.
Nei veicoli con massa positiva, invertire i collegamenti sopra indicati: collegare la pinza di prova rossa al polo positivo della batteria e la pinza nera al cavo di massa o al blocco motore.
Qualsiasi lettura, anche minima, indica un assorbimento a carico della batteria. Mettere brevemente a contatto il cavo di massa con il relativo polo della batteria per caricare l'orologio elettrico, se presente.
Taratura — modello 260N, solo circuito di carico
Se poi lo strumento continua a indicare un valore, nell'impianto elettrico del veicolo è presente un cortocircuito o una dispersione.
Durante la ricerca di cortocircuiti o dispersioni nell'impianto, lasciare lo strumento collegato affinché segnali il momento in cui il guasto viene individuato.
Nelle prove 3, 4 e 5 lo strumento è collegato e utilizzato sul collegamento a circuito aperto (O.C.) e nel circuito sono inserite le resistenze moltiplicatrici R6 (40 Ω), R7 (100 Ω), R8 (25 Ω) e R9 (39 Ω). Quando si preme il pulsante di carico la tensione diminuisce. Per far salire l'indice sulla scala si impiegano le resistenze moltiplicatrici di valore inferiore R3 (8 Ω), R4A (32 Ω), R4B (90 Ω), R5 (25 Ω) e R10 (utilizzata solo nella prova sotto carico). I valori di resistenza di R10 alle diverse temperature sono riportati nella Tabella 18-2.
La Figura 18-9a mostra la scala espansa dello strumento e la Figura 18-9b le tensioni di taratura nei punti di prova indicati. La Tabella 18-1 riporta la taratura della scala "L" alle diverse temperature e la Tabella 18-2 i valori di resistenza di R10 alle diverse temperature. Tutte le figure e le tabelle sopra citate si riferiscono allo schema della Figura 18-8.
Tester di carico e di elemento per batterie
La Figura 18-10 mostra un tester per batterie dotato di due puntali PR1 e PR2 per leggere la tensione dei singoli elementi su tutte le batterie, tranne quelle con coperchio monoblocco.
I puntali misurano la tensione di un elemento alla volta, sia nella prova sotto carico del motorino di avviamento, sia a circuito aperto, sia nella prova di carica. Tutti gli elementi devono presentare la stessa tensione. Una lettura bassa o alta indica un elemento difettoso. La tensione nominale a circuito aperto (a vuoto) deve essere di circa 2–2,1 V per elemento. Non utilizzare i puntali mentre le pinze di grande sezione sono collegate