8-900-374-94-44
Процесс зарядки Ni-Mh аккумуляторов в авиамоделизме немного отличается от общепринятой. Обычно моделист заряжает аккумуляторы перед выездом на поле, ставя аккумулятор на ночную зарядку. Но бывает, что при быстром сборе на полёты, аккумы борта или аппаратуры оказываются полностью или частично разряженными и зарядить обычным «ночным» зарядником просто нет время.
Плюсы современных NiMh аккумуляторов, — это возможность заряжать их большим током, до 1С без последствий для его здоровья. Единственное, чему надо уделить внимание при заряде, — это температуре и конечному напряжению заряда. Простейший зарядник можно посмотреть тут, он не автоматизирован и контроль полного заряда контролируется рукой на повышение температуры. Так же можно купить зарядное устройство для всех типов аккумуляторов.
Чтобы обезопасить аккумулятор от перезаряда, контроль по напряжению можно доверить автомату, который отключит батарею при достижении оределённого напряжения и будет поддерживать аккум в заряженном состоянии.
О таком автоматическом зарядном устройстве для Ni-Mh и Ni-Cd и пойдет речь в этой статье.
Мною разработано и собрано на макетной плате зарядное устройство для NiMh и Ni-Cd , схема простая, все элементы доступны.
Пороговым элементом в схеме является стабилитрон D1, он открывается при достижении напряжения стабилизации открывая тем самым ключ на транзисторах и включая реле, которое отключает аккумулятор. Делитель напряжения на R1-R2 устанавливает верхний порог, при достижении которого отключается аккум, для 5 банок гидрида он составляет 7,2v (переключатель s1 замкнут). При подключении аккумулятора на R5 падает напряжение до напряжения аккумулятора, а так как оно меньше 7,2в , то D1 закрыт и реле обесточено, при этом его контакты замкнуты и происходит зарядка. При достижении 7,2в стабилитрон открывается, реле срабатывает и отключает аккумулятор.
Напряжение аккумулятора удерживает стабилитрон открытым, а реле включённым, контакты реле остаются разомкнутыми, — это происходит какое то время пока напряжение аккумулятора не упадёт ниже 7,1в, при этом стабилитрон закроется и реле опять подключит аккумулятор на зарядку.
Этот процесс постоянно повторяется. Светодиод сигнализирует об окончании зарядки.
Назначение других элементов зарядного устройства для Ni-Mh следующее:
Вот что получилось у меня. Поставил два светодиода для красоты.
Подстроечные резисторы в среднее положение, подключаем зарядник к источнику питания 12.
..18v, реле начинает периодически щёлкать, S1 замкнут, подключаем ni-mh аккумулятор с подключённым к нему вольтметром. Резистором R1 добиваемся отсутствия свечения светодиода и контролируем напряжение на аккумуляторной батарее. При достижении 7,2в начинаем крутить R1 до загорания светодиода и щёлчка реле (желательно выполнить эту операцию несколько раз, для более точного позиционирования резистора). Всё, настройка для 5и баночной батарейки завершена.
Размыкаем S1 и то же самое проделываем с 8и баночной батареей, только теперь вращаем R2 и порог срабатывания 11,5…11,6v. R1 при этом крутить нельзя! При заряде 8и баночных батареек от источника 12в — светодиод не будет загораться, тут выхода два: Либо повесить светодиод на отдельную пару контактов реле, либо увеличить напряжение питания зарядника до 15…18в.
Аналогично можно настроить данный зарядник и для работы с Ni-Cd батареями.
В процессе зарядки током около 500мА нагрева Ni-Mh батарей ёмкостью 1700 мА не замечено как это бывает при зарядке малым током за ночь, при этом аккумулятор заряжается полностью, отдавая при дальнейшем разряде почти всю емкость.
Выставить конечное напряжение можно довольно точно и не сложной доработкой можно приспособить два таких зарядника для двух банок Li-Fe аккумуляторов.
Зарядное устройство для Ni-Cd и Ni-MH аккумуляторов. Очень простое
Так, товарищи. Сейчас мы с вами будем заряжать аккумуляторы, просто, качественно, а главное — быстро. Для чего воспользуемся микросхемой MAX713 от компании MAXIM. Это специализированная микросхема, заточенная именно под зарядку указанных типов аккумуляторов.
Итак, что же она умеет — подходите ближе, сейчас увидите.
Итак MAX713 позволяет:
Ну и хватит — и так вон сколько получилось.
Как обычно, чтобы разговаривать предметно, смотрим на схему:
Вообще говоря, как мы помним еще со староглиняных времен, заряжать аккумуляторы рекомендовалось током 0,1С,
где С — емкость аккумулятора. Однако, с тех пор утекло много пива и производители научились делать
более совершенные аккумуляторы, позволяющие учинять над собой такое безобразие,
как быстрый заряд (Fast Charge).
«It»s okey», говорят они — вы можете заряжать наши аккумуляторы гораздо большим током -
главное не превышать значение 4С, иначе может случиться big-bada-bum.
Разумеется, чем больший зарядный ток используется в процессе зарядки,
тем меньше времени нужно на эту самую зарядку. Однако, все же, увлекаться сильно не стоит -
ток током, а долговечность аккумулятора тоже не последнее дело.
Поэтому, в MAX713 реализован не только быстрый, но и медленный заряд (Trickle Charge),
который включается по достижении аккумулятором полного заряда большим зарядным током.
Схема, показанная выше позволяет заряжать два аккумулятора,
ёмкостью по 1000мА/ч каждый, током С/2, то есть 500мА.
Имеется индикация включения питания — HL1 и индикация быстрого заряда — HL2.
Аккумуляторы включаются последовательно.
Входное напряжение должно быть равно 6 вольтам. Вы еще тут? А ну бегом за паяльником!
Что? Вам надо заряжать четыре аккумулятора сразу? И не 1000мА/ч, а 1200?
Ну ладно, тогда не бежим за паяльником, а слушаем дальше.
Как я уже говорил, эта микросхема позволяет заряжать до 16 аккумуляторов, током до 4С. Итак, что же от нас требуется, чтобы спроектировать зарядное устройство под наши конкретные цели?
Собственно говоря и все. Дальше будут таблицы.
Таблица 1.
Задание количества заряжаемых аккумуляторов.
Количество аккумуляторов |
Соединить PGM 1 с… |
Соединить PGM 0 с… |
1 |
V + |
V+ |
2 |
Не подсоединять |
V+ |
3 |
REF |
V+ |
BATT- |
V+ |
|
5 |
V+ |
Не подсоединять |
6 |
Не подсоединять |
Не подсоединять |
7 |
REF |
Не подсоединять |
8 |
BATT — |
Не подсоединять |
9 |
V+ | REF |
10 |
Не подсоединять |
REF |
11 |
REF |
REF |
12 |
BATT- |
REF |
13 |
V+ |
BATT- |
14 |
Не подсоединять |
BATT — |
15 |
REF |
BATT- |
16 |
BATT- |
BATT- |
Таблица 2.
Задание максимального времени заряда.
Время заряда (мин) |
Выключение по падению напряжения |
Соединить PGM 3 с… |
Соединить PGM 2 с… |
22 |
Выключено |
V + |
Не подсоединять |
22 |
Включено |
V + |
REF |
33 |
Выключено |
V + |
V+ |
33 |
Включено |
V + |
BATT- |
45 |
Выключено |
Не подсоединять |
Не подсоединять |
45 |
Включено |
Не подсоединять |
REF |
66 |
Выключено |
Не подсоединять |
V+ |
66 |
Включено |
Не подсоединять |
BATT- |
90 |
Выключено |
REF |
Не подсоединять |
90 |
Включено |
REF |
REF |
132 |
Выключено |
REF |
V+ |
132 |
Включено |
REF |
BATT- |
180 |
Выключено |
BATT — |
Не подсоединять |
180 |
Включено |
BATT- |
REF |
264 |
Выключено |
BATT — |
V+ |
264 |
Включено |
BATT — |
BATT- |
См.
так же: Хождение под мухой или две недели с MAX713.
Как вам эта статья? | Заработало ли это устройство у вас? |
Описывается схема несложного зарядного устройства для зарядки Ni-Cd и Ni-MH аккумуляторов. Имеется переключатель, при помощи которого можно выбрать батарею из скольких аккумуляторных элементов питания нужно зарядить, — из 1-го, 2-х или 3-х. Традиционная зарядка Ni-Cd и Ni-MH аккумуляторов током …
1 181 0
Зарядное устройство для батареи из двух Ni-MH аккумуляторов АА от USBНесмотря на то, что сейчас есть очень много портативной аппаратуры, питающейся от встроенных аккумуляторов, остается еще и много аппаратуры, рассчитанной на питание от гальванических элементов типо-размера «ААА» или «АА».
Это создает определенные трудности эксплуатации, потому …
1 508 0
Простейшее зарядное устройство для двух Ni-Mh пальчиковых аккумуляторов типа AAСейчас уже почти вся портативная электроника питается от встроенных аккумуляторов и заряжается от универсальных зарядных устройств с разъемами типа USB. Но, несмотря на это, большинство портативных радиовещательных приемников по-прежнему питаются от гальванических батарей …
1 407 0
Блок заряда и питания от Li-ion аккумулятора для пульта управленияИК — пульт дистанционного управления (ИК ПДУ) Lotos модели RM-909E позволяет управлять десятью единицами разных видов бытовой техники, содержит в своей базе сотни групп кодов, которые подходят для нескольких тысяч моделей телевизоров, DVD-проигрывателей и другого мультимедийного оборудования.
0 853 0
Схема устройства питания на основе миниатюрного аккумулятора 3.7В-4.2В от сотового телефонаЕще совсем недавно, да впрочем, и сейчас, есть много аппаратуры, питающейся от гальванических батарей, обычно, это два элемента по 1,5V, то есть 3V.
Это и пульты ДУ, и приемники, и игрушки и многое еще чего Конечно, есть альтернатива, — «пальчиковые» аккумуляторы по 1.2V. Но тут две …
4 1035 0
Схема зарядного устройства для никель-кадмиевых (Ni-Cd) аккумуляторовСамодельное зарядное устройство для никель-кадмиевых (Ni-Cd) аккумуляторов, принципиальная схема. Чтобы аккумулятор служил долго нужно обеспечить его оптимальный режим, как зарядки, так и разрядки. Никель-кадмиевым аккумуляторам присущ так называемый «эффект памяти». Заключающийся в том, что …
1 2138 2
Схема зарядного устройства с таймером для АА и ААА аккумуляторовЗарядные устройства, продающиеся в магазинах обычно очень просты и обеспечивают быстрый режим заряда, при котором аккумулятор стареет значительно быстрее. Более безопасно заряжать аккумулятор номинальным зарядным током (0,2 от паспортной емкости), но это требует много времени, и это время …
1 2189 2
Зарядные устройства для телефона в автомобиле, две схемыСхема зарядного устройства показана на рисунке 2, это DC-DC преобразователь, дающий стабильное напряжение +5V при токе до 0,5А, и входном напряжении в пределах 7-18V.
Посмотрев на схему, может возникнуть вопрос, — зачем такие сложности, когда, казалось бы, можно обойтись одной «кренкой»? Вопрос …
0 2075 0
Как использовать зарядку от телефона +5В для NiCd и NiMH аккумуляторовПринципиальная схема приставки к сетевому адаптеру мобильного телефона, что позволяет заряжать NiCd и NiMH аккумуляторы. Стоимость «сухих батареек» сейчас уже достаточно высока, и вполне сравнима со стоимостью аккумуляторов. Но аккумуляторы можно заряжать. В большинстве устройств, питающихся от «сухих элементов» напряжением 1,5V …
1 3870 0
Автоматическое зарядное устройство для кислотно-свинцовых батарейПосле преждевременного выхода из строя аккумулятора в одном из многих устройств(вероятно, из-за того, что я забыл сделать подзарядку согласно рекомендуемому графику), я начал искать автоматическое зарядное устройство. SLA-батареи обычно называют гелеевыми элементами, так как электролит представляет …
2 3939 0
1 2 3 4 5 .
.. 8 Изготовление зарядного устройства (ЗУ) для NiCd аккумуляторов
Зарядные устройства для NiCd аккумуляторов достаточно дешевы. Обычно изготовление внешнего зарядного устройства под популярные размеры аккумуляторов, таких как ААА, АА, C и D, не отнимет много сил и времени. Умение сконструировать подобное устройство окажется полезным и тем, кто захочет встроить ЗУ в робота. В отличие от большинства дешевых ЗУ, которые продолжают заряжать аккумулятор током порядка C/10 даже после его полной зарядки, наше устройство уменьшает зарядный ток до порядка С/30 после того, как батареи оказались полностью заряженными. Такая процедура рекомендована для NiCd аккумуляторов и поможет обеспечить их длительную работоспособность.
Следующая информация позволит вам самостоятельно изготовить ЗУ для стандартного NiCd аккумулятора.
Зарядное устройство представляет собой отдельный блок, схема его подключения приведена на рис.
3.7 в иллюстративных целях. Такую схему легко разместить в корпусе робота, при этом потребуется разъем для соединения с ЗУ. Кроме того, необходим двухполюсный двухпозиционный переключатель, помещенный между разъемом и остальной схемой. Этот переключатель соединяет источник питания (аккумулятор) либо с остальной схемой робота, либо с ЗУ. Обесточивание робота необходимо потому, что в противном случае ток заряда аккумулятора уменьшится (см. рис. 3.7).
Рис. 3.7. Двухпозиционный переключатель, управляющий зарядом АКБ
Питание зарядного устройства можно осуществлять, используя либо обычный трансформатор, либо портативный блок питания, совмещенный со штекерной вилкой (типа используемых для питания плееров). Я предпочитаю последний, поскольку он дает на выходе постоянный ток. Если вы используете трансформатор, то вам дополнительно потребуются сетевой предохранитель, диодный мост, сглаживающий конденсатор и соединительные провода.
В любом случае вы должны подобрать характеристики трансформатора или выпрямителя под тип заряжаемой батареи.
Подбор выпрямителя по выходному напряжению и току снизит рассеиваемую мощность на регуляторе LM317; например, не стоит использовать трансформатор на 12 В для зарядки 6-вольтовых батарей.
На рис. 3.8 показана схема блока питания ЗУ. Выходное напряжение может равняться 6, 12, 18, 24 или 36 В в зависимости от типа используемого трансформатора, диодного моста и конденсатора.
Рис. 3.8. Сетевой трансформатор и выпрямительный блок
Схема зарядного устройства приведена на рис. 3.9. Она включает в себя регулятор напряжения LM317 и ограничивающий ток резистор. Величина сопротивления ограничительного резистора зависит от силы тока, необходимого для зарядки аккумуляторной батареи.
Рис. 3.9. Схема зарядного устройства
Ограничительный резистор
Большинство производителей NiCd аккумуляторов рекомендуют заряжать их током, равным 1/10 от их емкости, что обозначается C/10. Таким образом, батарея размера АА емкостью 0,85 Ач необходимо заряжать током C/10 или 85 мА в течение 14 часов.
После полной зарядки батареи производители рекомендуют снизить ток до уровня порядка C/30 (1/30 емкости батареи) для поддержания батареи в полностью заряженном состоянии без риска перезаряда или иных повреждений.
В нашем случае рассчитаем характеристики ЗУ для зарядки аккумулятора, состоящего из 4 последовательно соединенных элементов С-типа. Емкость каждого элемента составляет 2000 мАч. Таким образом, ток C/10 составит 200 мА. Стандартное напряжение каждого элемента составляет приблизительно 1,3 В, следовательно, напряжение батареи 4 х 1,3 = 5,2 В. Следовательно, можно использовать 6-вольтовый трансформатор, поддерживающий ток не менее 200 мА.
Для расчета сопротивления ограничивающего ток резистора используется формула:
R=1,25/Icc
Где Icc необходимый ток. Подставляя в формулу 200 мА (0,2 А) получаем:
1,25/0,2=6,25 Ом
Таким образом, сопротивление ограничительного резистора должно быть порядка 6,25 Ом. На схеме (рис. 3.
9) этот резистор обозначен R2. Заметим, что на схеме резистор R2 имеет номинал 5 Ом. Это ближайший стандартный номинал резистора по отношению к рассчитанному.
C/30 резистор
Чтобы уменьшить силу тока до значения C/30, мы последовательно включаем еще один резистор, номинал которого составляет 2R или около 12,5 Ом. На схеме этот резистор обозначен как R3. Также подбирается резистор ближайшего стандартного номинала. В нашем случае его значение равно 10 Ом.
Принцип работы ЗУ
В ЗУ в качестве источника постоянного тока используется регулятор напряжения LM317. Ограничительный резистор для значения тока C/10 обозначен на схеме R2 (см. рис. 3.9). Значение R2 равно 5 Ом в сравнении с расчетным значением 6,25 Ом. Использование стандартного резистора близкого номинала не нарушит правильную работу ЗУ. Резистор для значения тока C/30 обозначен как R3. Стандартный номинал этого резистора также близок к расчетному и не нарушает нормальной работы ЗУ.
Позже вы увидите, что ЗУ способно осуществлять и «быструю» зарядку аккумуляторов, поскольку имеет устройство контроля выходного потенциала.
V1 представляет собой переменный резистор номиналом 5 кОм. Он предназначен для отпирания тиристора после полной зарядки NiCd батареи. Тиристор в свою очередь переключает двухпозиционное реле, имеющее две группы контактов.
При подаче напряжения на схему ток протекает через регулятор LM317, заряжая батарею током порядка C/10. Резистор R3 при этом закорочен одной из групп контактов реле. Ток также протекает через резистор R1, ограничивающий ток светодиодов D1 и D2. После включения питания загорается красный светодиод D1, который сигнализирует о том, что происходит зарядка.
В процессе зарядки напряжение на потенциометре V1 возрастает. После 14 часов напряжение оказывается достаточным для отпирания тиристора. Через открытый тиристор напряжение поступает на обмотку двухпозиционного реле. Реле включается, красный светодиод гаснет и зажигается зеленый светодиод.
Зеленый светодиод показывает, что батарея полностью заряжена. Другая группа контактов реле размыкает закороченный резистор R3. Включение резистора R3 уменьшает зарядный ток до порядка C/30. Диод D3 блокирует протекание тока из аккумулятора в схему ЗУ.
Определение напряжения срабатывания V1
Для нормальной работы схемы необходимо, чтобы тиристор отпирался только после полной зарядки NiCd батареи. Наиболее просто это сделать следующим образом: вставить полностью разряженную батарею в ЗУ, заряжать ее в течение 14 часов, а потом подрегулировать V1. После завершения процесса зарядки медленно поворачивать движок потенциометра V1 до срабатывания реле. При этом должен зажечься светодиод зеленого цвета.
Особенности конструкции
При самостоятельном конструировании ЗУ обратите внимание на следующее. Наиболее критичным является подбор ограничительных резисторов для значений тока C/10 и C/30. Для расчета их номиналов воспользуйтесь приведенными формулами.
Рассеиваемая мощность этих резисторов порядка 2 Вт.
Если зарядный ток достаточно велик (более 250 мА), то для отвода тепла снабдите схему LM317 радиатором. Если ЗУ включить до соединения с батареей, то моментально сработает реле, включится зеленый светодиод и зарядный ток окажется равным C/30.
Если ЗУ будет использоваться при более высоких значениях напряжений – пропорционально увеличьте сопротивление R1, ограничивающее ток, протекающий через светодиоды. Например, для напряжения 12 В сопротивление R1 будет равно 680 Ом, для напряжения 24 В – 1,2 кОм соответственно.
При больших значениях напряжения может потребоваться резистор, ограничивающий ток обмотки реле. Полезно измерить реальные значения тока C/10 и C/30, протекающего через заряжаемую батарею, что позволит судить о правильности работы устройства.
Последовательное и параллельное соединение
Способ соединения элементов в батарею определяет необходимые характеристики трансформатора по напряжению и току. Если батарея состоит из 8 элементов типа С, соединенных параллельно, то необходимо умножить необходимый для каждого элемента ток на 8. Если емкость отдельного элемента составляет 1200 мАч, то зарядный ток C/10 будет равен 120 мА. Для 8 параллельных элементов ток составит около 1 А (8х 120 мА=960 мА=0,96 А). Необходимое напряжение составит 1,5 В. Соответственно, необходим трансформатор, выдающий напряжение 1,5 В при токе 1 А. Если эти элементы соединены последовательно, то необходимое напряжение составит 12 В при токе 120 мА.
Быстрое ЗУ
Многие современные NiCd аккумуляторные батареи можно заряжать быстрее при условии, что после их полной зарядки ЗУ переключится в режим C/30. Типичным является удвоение зарядного тока при сокращении времени зарядки в два раза. Таким образом, можно заряжать батарею током C/5 в течение 7 часов.
Хотя я не пробовал использовать данную схему ЗУ для быстрой зарядки, но не вижу оснований, почему она не должна работать. Если вы хотите это сделать, необходимо сперва подстроить потенциометр под значение тока C/10, а потом уменьшить номинал резистора R2 в два раза.
Список деталей
• U1 регулятор напряжения LM317
• L1 двухпозиционное реле с двумя группами контактов
• D1 красный светодиод
• D2 зеленый светодиод
• D2 диод 1N4004
• Q1 тиристор
• V1 подстроечный резистор 5 кОм
• R1 резистор 330 Ом 0,25 Вт
• R2 резистор 5 Ом 2 Вт
• R3 резистор 10 Ом 2 Вт
• R4 резистор 220 Ом 0,25 Вт
• Понижающий трансформатор
Данный текст является ознакомительным фрагментом.
Продолжение на ЛитРесТрадиционная («безопасная») зарядка никель-кадмиевых аккумуляторов током, значение которого в десять раз меньше емкости аккумулятора, удовлетворяет далеко не всех пользователей, поскольку в этом случае для гарантированной полной его зарядки требуется затратить более десяти часов.
Между тем аккумуляторы можно безопасно заряжать и большими токами, соответственно сокращая время зарядки. При этом, однако, необходим постоянный контроль за состоянием заряжаемого аккумулятора, чтобы избежать его выхода из строя.
Момент, когда никель-кадмиевый аккумулятор полностью заряжен, можно надежно установить, измеряя зависимость его напряжения от времени зарядки. В общем виде она показана на рис. 1.
Полностью заряженному аккумулятору соответствует момент, когда напряжение на нем достигает максимума. Поскольку для различных экземпляров абсолютное значение максимума может различаться, этот параметр нельзя использовать для однозначного определения окончания зарядки.
«Интeллeктyaпьныe,’ зарядные устройства, периодически измеряя напряжение на заряжаемом аккумуляторе определяют момент когда изменение напряжения сменит знак (напряжение начнет уменьшаться), и прекращают зарядку.
Рис. 1.
Точнее, обычно переводят зарядное устройство в безопасный режим зарядки малым током. Следует отметить, что уменьшение напряжения по отношению к максимуму после его прохождения невелико-около 10 мВ на один элемент, и для его регистрации нужна измерительная аппаратура с соответствующим разрешением
Второй параметр, который принято контролировать при быстрой зарядке, — время. Его рассчитывают исходя из тока быстрой зарядки, и даже если за это время напряжение на аккумуляторе не достигло максимума, зарядку прекращают.
Это позволяет в какой-то мере уменьшитъ опасность выхода из строя зарядного устройства если в него установлен дефектный аккумулятор, у которого может и не произойти смены знака изменения напряжения в процессе зарядки.
Есть еще один параметр который наряду со сменой знака изменения напряжения на аккумуляторе объективно отражает завершение процесса зарядки, — температура корпуса аккумулятора.
Однако этот параметр относится к числу наиболее трудно контролируемых, поскольку требует установления надежного теплового контакта датчика температуры с корпусом заряжаемого аккумулятора.
Более того, в герметичных аккумуляторных батареях которые в основном используются в современной носимой аппаратуре, это в принципе невозможно. Поэтому на практике зарядку аккумуляторов с контролем температуры не применяют.
Но при этом приходится также отказываться и от предельных — очень быстрых режимов зарядки.
Для реализации описанных алгоритмов зарядки выпускают специализированные микросхемы которые выполняют все перечисленные выше функции контроля и управления. К их числу относится например микросхема МАХ713. Она позволяет заряжать как единичный элемент, так и батарею, состоящую из нескольких аккумуляторов.
Контрольное время для быстрой зарядки может быть в пределах от 22 до 264 минут (восемь дискретных значений), а ток — в пределах от 4С до 0,ЗЗС (С — емкость аккумулятора) Все эти параметры устанавливают программно. Предусмотрена в микросхеме МАХ713 и функция контроля температуры заряжаемого аккумулятора.
При расчете режима быстрой зарядки никель-кадмиевых аккумуляторов сначала выбирают зарядный ток I, ориентируясь на требуемое время зарядки. Следует заметить, что при отсутствии надежного контроля температуры заряжаемого аккумулятора выбирать его более 2С не рекомендуется.
По окончании режима быстрой зарядки ток снижают до значений, безопасных в течение длительного периода («дозарядка»). В микросхеме МАХ713 это значение например выбрано около 30 мА и не зависит от тока быстрой зарядки.
Схема «интеллектуального» зарядного устройства для никель-кадмиевых аккумуляторов, выполненного на микросхеме МАХ713, приведена на рис 2, Источник питания напряжением 12 В подключают к разъему X1.
Он должен обеспечивать ток нагрузки, по крайней мере на 50 мА больше максимального зарядного тока. При напряжении питания 12В можно заряжать батареи содержащие до девяти аккумуляторов.
В авторском варианте для питания устройства использовался обычный сетевой адаптер, обеспечивающий ток нагрузки до 300 мА при напряжении 12 В Светодиод HL1 индицирует работу устройства в целом, а светодиод HL2 — режим быстрой зарядки.
Рис 2. Принципиальная схема умного зарядного устройства.
Если он не светится, то это означает, что зарядка закончена Аккумулятор (батарею) подключают к разъему Х2 Зарядный ток регулирует транзистор VТ1. Если после включения устройства с подключенным аккумулятором светодиод HL2 не светится, значит, аккумулятор заряжен.
Программирование микросхемы производят подключением выводов 3 (PGM0), 4 (PGM1). 9 (PGM2) и 10 (PGM3) к выводам микросхемы 15 (+), 12 (ВАТТ-) 16 (REF). Они могут быть также и не подключены к чему-либо (OPEN). Через выводы PGM0 и PGM1 программируют число аккумуляторов в батарее (табл 1). а через выводы PGM2 и PGM3-таймер окончания быстрой зарядки (табл. 2).
Перед выбором окончательной версии устройства задают число элементов N в аккумуляторной батарее, подлежащей зарядке, и зарядный ток.
Исходя из первого параметра, определяют подключение выводов 3 и 4 микросхемы (в соответствии с табл 1), а по второму параметру — ориентировочное время зарядки Т (в часах) по формуле Т=С/0,8І. Здесь С подставляют в мАч, а I — в мА. В табл. 2 находят ближайшее большее значение программируемого интервала времени зарядки и определяют соответствующее ему подключение выводов 9 и 10 микросхемы.
На следующем этапе рассчитывают мощность Р (в ваттах), которая будет рассеиваться на транзисторе ?Т1, по формуле P=(Umax — Umin)*1. Здесь Umax — максимальное напряжение на выходе источника питания, В; Umin, — минимальное напряжение на батарее аккумуляторов, В: I — ток зарядки A.
Umin рассчитывают исходя из числа элементов и минимального напряжения на одном аккумуляторе обычно полагают 1В. На основе этого расчета выбирают транзистор и выясняют, нужен ли для него теплоотвод.
Сопротивление резистора R2 (в кило-омах) рассчитывают по формуле R2=U/5 1, где U — минимальное напряжение источни ка питания в вольтах Сопротивление резистора R5 (в омах) рассчитывают по формуле R5=0 25/I, где I — ток зарядки в амперах.
Приведенные на схеме номиналы соответствуют минимальному напряжению источника питания 12В и току зарядки 0,25 А. При напряжении питания 12 В можно заряжетъ батареи не более чем из семи аккумуляторов.
Steven Avritch. A Smart Charger For Nickel-Cadmium Batteries — QST 1994 September p.40-42. Р2001, 1.
Вы всё ещё пользуетесь дешевой китайской зарядкой для пальчиковых никелевых аккумуляторов? А зря, советую сделать вот такое простое зарядное устройство для Ni-Cd / Ni-MH аккумуляторов. Гораздо удобнее заряжать аккумуляторные батареи в самом приборе, чем вынимать их и вставлять во внешнее зарядное устройство, ломая голову где найти подходящий холдер для АКБ. И это ЗУ прекрасно с таким справляется.
Основой схемы является микроконтроллер PIC12F675. Количество банок АКБ (1-8) программируется кнопкой. Да, для управления устройством используется только одна кнопка. Это немного непривычно, но не сложно. Система распознает два типа нажатия кнопки: короткое (менее одной секунды) и удержание (более одной секунды).
Подаем питание на схему в диапазоне от 12 В до 24 В постоянного тока. Затем подключите батареи. Зеленый светодиод указывает на наличие напряжения питания. Красный светодиод мигает один раз для каждой ячейки. Чтобы отобразить количество банок, просто нажмите кнопку.
Чтобы войти в режим программирования, нужно удерживать кнопку пока красный светодиод не начнет мигать. Чтобы установить количество ячеек, сразу после входа в режим программирования нажмите кнопку столько раз, сколько вы соединили ячеек (после добавления каждой батареи диод будет мигать). Чтобы сохранить настройки удерживайте кнопку, затем перейдем к началу или, чтобы начать процесс зарядки, удерживайте кнопку пока не загорится красный светодиод.
После полной зарядки схема переходит в режим дозарядки, посылая короткие импульсы слабого тока до окончания времени заряда. Во время зарядки красный индикатор мигает примерно раз в секунду, за исключением полной зарядки. При приближении ёмкости к полной зарядке он мигает быстрее. Автоматическое отключение произойдёт если полная зарядка не достигается через несколько часов (для подстраховки батарей).
Как только полная зарядка завершена красный LED многократно мигает один раз, и на батареи подается небольшой зарядный ток (короткий импульс). Два мигания указывают на то, что время истекло.
Это устройство разработано автором как логическое продолжение опубликованного в его статье «Зарядное устройство для Ni-MH аккумулятора» («Радио», 2017, №8, с. 18, 19).
Даже при автоматизированном производстве аккумуляторных элементов существует технологический разброс их параметров. Зарядно-разрядные характеристики однотипных аккумуляторов заметно различаются, особенно после длительной эксплуатации. Опыт эксплуатации батарей из Ni-MH аккумуляторов показывает целесообразность раздельной и независимой зарядки образующих их элементов. Это позволяет наиболее полно зарядить каждый элемент батареи.
Поскольку многие электронные устройства питают от батарей из двух Ni-MH аккумуляторов, автор решил изготовить для них двухканальное зарядное устройство. Оно позволяет заряжать как два аккумулятора одновременно, так и один, установленный в любой из двух имеющихся держателей. Канал зарядки, в держателе которого нет аккумулятора или находится полностью заряженный, автоматически отключается.
Основные технические характеристики
Напряжение питания, В …………5
Ток зарядки каждого аккумулятора, мА……………….200
Напряжение запуска зарядки, В …………………….. 1
Напряжение прекращения зарядки, В……………….1,25
Длительность цикла зарядка-измерение, с …………..90
Длительность измерения напряжения, с ……………… 1
По сравнению с прототипом принцип работы зарядного устройства остался прежним, но чтобы сделать его двухканальным, схема немного изменена, причём вместо двух сдвоенных компараторов напряжения LM393N применён счетверённый LM339N.
Принципиальная схема устройства изображена на рис. 1. Транзисторы VT1 и VT3 образуют управляемыйисточник тока первого канала зарядки. Таково же назначение транзисторов VT2, VT4 во втором канале. Диоды VD6 и VD7 предотвращают разрядку установленных в держатели XT1-XT4 аккумуляторов G1 и G2 через цепи зарядного устройства, если на разъём XS1 не подано напряжение питания.
Рис. 1. Принципиальная схема зарядного устройства
На компараторе DA1.1, резисторах R1-R6, конденсаторе C2 и диоде VD1 собран генератор прямоугольных импульсов низкого уровня длительностью 1 с, повторяющихся с периодом около 90 с. В паузах между импульсами происходит зарядка аккумуляторов. Импульсы выключают источники зарядного тока на время сравнения текущего напряжения заряжаемых аккумуляторов с образцовым, до которого следует зарядить каждый из них. О ходе зарядки сигнализируют светодиоды HL1 и HL2, подключённые через резисторы R14 и R16 к коллекторам транзисторов VT3 и VT4. Диоды VD10 и VD11 препятствуют попаданию на средний вывод подстроечного резистора R24 импульсов, блокирующих зарядку на время контроля напряжения аккумуляторов.
Компараторы DA1.2 и DA1.3 сравнивают напряжения на аккумуляторах с заданным. Для правильной работы узлов сравнения с коллекторов транзисторов VT3 и VT4 через цепи задержки R17C6, R18C7 и диоды VD8, VD9 на инвертирующие входы компараторов поступают сигналы, блокирующие их.
По достижении напряжением на аккумуляторах значений, заданных подстроечным резистором R24, на выходах компараторов DA1.2 и DA1.3 устанавливаются высокие логические уровни напряжений, которые через диод VD12 поступают на инвертирующий вход компаратора DA1.1, блокируя этим работу генератора. Одновременно высокий уровень напряжения приходит на инвертирующий вход компаратора DA1.4, поэтому светодиод HL3 включается, сигнализируя о завершении зарядки.
Эмиттеры транзисторов VT1 и VT2 подключены к выходам компараторов DA1.2 и DA1.3. Поэтому высокий уровень напряжения на этих выходах закрывает транзисторы, и оба канала зарядки прекращают работу. О прекращении зарядки сигнализирует выключение светодиодов HL1, HL2.
Однако процессы в зарядном устройстве соответствуют описанным выше только при одинаковой начальной заряженности обоих аккумуляторов, одинаковой их ёмкости и одинаковом токе зарядки. На практике это случается очень редко. Предположим, что зарядка аккумулятора G1 уже завершена, а напряжение на аккумуляторе G2 ещё не
достигло нужного значения. В этом случае внутренний выходной транзистор компаратора DA1.2 закрыт, и цепь, соединяющая эмиттер транзистора VT1 разорвана. Поэтому канал зарядки аккумулятора G1 заблокирован, а светодиод HL1 погашен.
Но поскольку напряжение на аккумуляторе G2 ещё не достигло предельного значения, выходной транзистор компаратора DA1.3 открыт и зарядка аккумулятора G2 продолжается. Открыт и диод VD14, благодаря чему уровень напряжения в точке соединения диодов VD12- VD14, резистора R25 и инвертирующего входа компаратора остаётся низким. На генератор не поступает блокирующее напряжение, и он продолжает работать. Светодиод HL3 погашен.
Когда аккумулятор G2 тоже полностью зарядится, закроется выходной транзистор компаратора DA1.3, а с ним и транзистор VT2. Уровень в точке соединения диодов VD12-VT14 станет высоким, поэтому работа генератора будет заблокирована. Состояние компаратора DA1.4 изменится, и светодиод HL3 будет включён, свидетельствуя об окончании зарядки обоих аккумуляторов.
А теперь рассмотрим ситуацию, когда в держателях аккумуляторов зарядного устройства находится только один аккумулятор, например G1. В этом случае при включении зарядного устройства сигнал на неинвертирующий вход компаратора DA1.3 поступает по цепи коллектор транзистора VT4, диод VD7, резистор R20. А по цепи коллектор транзистора VT4, резистор R18, конденсатор C7, диод VD9 на его инвертирующий вход этот же сигнал приходит с небольшой задержкой, определяемой постоянной времени цепи R18C7.
Это приведёт к выключению канала зарядки с отсутствующим аккумулятором. Триггер на компараторе DA1.3 останется в прежнем состоянии благодаря обратной связи с выхода на неинвертирующий вход через резистор R22. Аналогичный процесс происходит в цепи коллектора транзистора VT3. Учитывая, что к контактам XT 1, XT2 подключён аккумулятор, напряжение на неинвертирующем входе компаратора DA1.2, будет ниже, чем на инвертирующем. Следовательно, канал зарядки останется включённым. Поэтому светодиод HL1 будет светиться, а HL2 нет. Когда аккумулятор G1 будет заряжен, его канал выключится, светодиод HL1 погаснет, а светодиод HL3 включится, извещая об окончании зарядки.
Микросхему LM339N можно заменить на DBL339 или HA17339 из старых компьютерных блоков питания, которые отличаются от неё в основном допустимым интервалом рабочей температуры. Вместо транзисторов КТ312В подойдут другие этой серии, а также серий КТ315 и КТ316, а вместо КТ816В — КТ814В. Замена диодов Д9Е — любые маломощные германиевые диоды, кремниевые диоды здесь не годятся, так как прямое падение напряжения на них больше. Диоды КД522Б допустимо заменить другими серии КД522 или КД521, а диоды 1N4007 — любыми выпрямительными с допустимым прямым током не менее 300 мА. Светодиоды взамен указанных на схеме следует выбирать по цвету и яркости свечения.
Чертёж печатной платы зарядного устройства изображён на рис. 2. На ней установлены импортные оксидные конденсаторы С1 и С2, но можно применить и отечественные, например, К50-16 или К50-35 такой же ёмкости с номинальным напряжением не менее 10 В. Остальные конденсаторы — любые керамические или плёночные. Подстроечный резистор R24 — импортный или отечественный РП1-302. Постоянные резисторы — любого типа. Для микросхемы DA1 на плате установлена панель. Разъём XS1 — стандартное гнездо питания 5,5×2 мм.
Рис. 2. Чертёж печатной платы зарядного устройства
Плата помещена в пластиковый корпус от стоматологического наконечника. С открытой крышкой и установленной платой он показан на рис. 3. Держатели аккумуляторов с контактами XT1-XT4 вклеены в крышку. На ней же находятся светодиоды HL1-HL3. Эти контакты и выводы светодиодов соединены с печатной платой монтажными проводами. После проверки монтажа собранного устройства необходимо отрегулировать ток зарядки аккумуляторов и напряжение прекращения зарядки. Прежде чем регулировать ток зарядки, микросхему DA1 извлеките из панели, а её гнёзда 2 и 13 соедините перемычками с гнездом 12. Не устанавливая аккумулятор G1 в его держатель, подключите к контактам XT1 и XT2 мультиметр в режиме измерения постоянного тока. Подав на разъём XS1 напряжение питания, подборкой резистора R11 установите показание мультиметра равным 200 мА. Аналогичную процедуру проведите и во втором канале зарядного устройства, чтобы подобрать резистор R12.
Рис. 3. Плата устройства в копусе
Регулировка напряжения прекращения зарядки сводится к установке напряжения 1,25 В между гнёздами 4 или 10 и гнездом 12 панели микросхемы DA1 c помощью подстроечного резистора R24. Сделав это, отключите от устройства напряжение питания, удалите из панели перемычки и вставьте в неё микросхему. Зарядное устройство готово к работе.
Автор: Г. Косолапов, г. Кирово-Чепецк Кировской обл.
Это цепь зарядного устройства NiMH с автоматическим отключением.
Никель-металлогидридная батарея, также известная как NiMH, является вторичным элементом. Это тип аккумуляторной батареи. Они широко используются в фотоаппаратах и других электронных устройствах.
Потому что это дешево и очень распространено для элементов AA с различной емкостью, если это необходимо. Мы можем сразу заменить стандартную батарею.
Важно . Возможность новой подзарядки во много раз зависит от ее емкости.
Все скорость в режиме медленной зарядки.
Мы увидим, что это экономит много денег. Но для этого нужно хорошее зарядное устройство. Мы можем купить мгновенный в магазине рядом с вашим домом.
Но мы изобретатели электроники.Мы должны построить это сами. Потому что он дешевый и качественный.
Проект представляет собой схему зарядного устройства NiMH аккумуляторов с автоматическим отключением при полной зарядке. Вы можете заряжать аккумуляторы от 2 до 8 штук, в зависимости от входного напряжения.
В схеме есть два светодиодных индикатора.
Входное напряжение может использовать блок питания 12В, 2А.При заряженном токе до 800мА.
Примечание: Эта схема также является схемой автоматического зарядного устройства Nicd. Например аккумулятор Nicad 1500mAh, 1.2V. Теперь я никогда не вижу меньше 500 мАч.
Продолжайте читать: «Сделайте солнечное зарядное устройство AA с помощью TL497» »
Обновлено: 22 июля 2019 г.
Рисунок 1 Схема автоматического зарядного устройства NiMH с использованием TL072
Схема в Рисунок 1 , когда мы подключаем аккумулятор к обеим точкам P3 и P4.Светодиод 2 загорится, если все батареи подключены правильно. Если полярность батареи перепутана, этот LED2 погаснет, нам нужно проверить их еще раз.
Напряжение от АКБ сравнивается с IC1. Который TL072 установлен в схеме компаратора напряжения между контактами 2 и 3.
В случае, если напряжение от аккумулятора для зарядки каждой ячейки все еще низкое. Выходной сигнал с контакта 1 микросхемы IC1 будет направлен на транзистор Q1.
Транзистор-Q1 будет включать-выключать рабочий транзистор-Q2.Таким образом, ток может течь к батарее.
Пока цепь заряжается, LED1 будет показывать состояние зарядки.
Когда аккумулятор полностью заряжен, его напряжение сравнивается на IC1, и выход на выводе 1 IC1 переходит в режим остановки работы Q1. Затем также вызывает остановку транзистора Q2.
Окончание зарядки аккумулятора, светодиод 1 не горит, чтобы показать, что аккумулятор полностью заряжен.
Величина тока в зарядном аккумуляторе проекта определена на уровне 800мА. Под резистором R7 есть ограничитель тока, как указано выше.
Переключатель S1, для начала зарядки, в случае, если аккумулятор исправен. Мы также нажимаем S1, чтобы снова зарядить, чтобы проверить, полностью ли батарея заряжена.
Вот макет печатной платы Ленни Зинка. Спасибо за ваш обмен и предложения.
Он отличный любитель электроники. Мне нравится его жизнь. Подробнее: Lennie’s Projects
Как собрать этот проект
Этот проект состоит из нескольких компонентов, которые так легко построить. Во-первых, сделайте одностороннюю разводку печатной платы, как Рисунок 2 , или вы можете легко использовать универсальную печатную плату.Затем соберите все детали на печатной плате как Рисунок 3 Мы просто рекомендуем небольшую деталь, потому что я думаю, вы можете легко создать сами.
Рис. 2 Схема одностороннего расположения печатной платы автоматического зарядного устройства NiMH-аккумулятора
Рис. 3 Схема расположения компонентов на печатной плате.
Подробные сведения о компонентах
IC1 = TL072 — ДВОЙНЫЕ УСИЛИТЕЛИ С НИЗКИМ ШУМОМ J-FET = 1 шт.
Q1 = BC327–50V 800mA PNP транзистор = 1 шт.
Q2 = MJE2955… 50 В, 3 А, PNP-транзистор = 1 шт.
D1, D4 = 1N4148… 75 В, 150 мА Диоды = 2 шт.
D2, D3 = 1N4001—50V 1A Диоды = 2 шт.
Конденсаторы электролитические
C1, C4 = 1000 мкФ 25 В — Конденсаторы электролитические = 2 шт.
C5 = 1 мкФ 50 В — Электролитические конденсаторы = 1 шт.
C2, C3 = 0,1 мкФ 100 В — полиэфирные конденсаторы = 2 шт.
0,25Вт 1% Резисторы
R1 = 10К = 1 шт.
R2 = 1M = 1 шт.
R3, R9 = 1K = 1 шт.
R4 = 470 Ом = 1 шт.
R5 = 150 Ом — 2 Вт = 1 шт.
R6, R8 = 100К = 2 шт.
R7 = 1 Ом-2 Вт = 1 шт.
ПОЛУЧИТЬ ОБНОВЛЕНИЕ ПО ЭЛЕКТРОННОЙ ПОЧТЕ
Я всегда стараюсь сделать Electronics Learning Easy .
А теперь еще один интересный маленький проект. После просмотра множества онлайн-проектов я решил создать свою собственную простую схему зарядного устройства для никель-металлгидридных аккумуляторов с использованием никель-металлгидридных аккумуляторов, потому что на полке лежит куча никель-металлгидридных элементов серии GP2100. Технические характеристики NiMH элемента приведены ниже:
Согласно PowerStream (www.powerstream.com), никель-кадмиевые и никель-металлогидридные батареи являются одними из самых сложных для точной зарядки. Самый дешевый способ зарядить NiMH аккумулятор — зарядить при C / 10 или ниже (10% от номинальной емкости в час) в течение 15 часов, а минимальное напряжение для полной зарядки должно быть установлено как минимум 1,41 В на элемент. при 20 ° C. Этот метод «ночной зарядки» не требует датчика окончания заряда и обеспечивает полную зарядку.
Довольно простая схема, представленная здесь, позволяет заряжать пару никель-металлогидридных (NiMH) элементов в течение ночи с заданной величиной тока чуть выше 200 мА.Поскольку никель-металлгидридные элементы требуют постоянного тока (куб.см) для правильной зарядки, я собрал простой источник постоянного тока с помощью некоторых недорогих дискретных компонентов. Посмотрим, что:
Цепь зарядного устройства для никель-металлгидридных аккумуляторов
Схема сердечника хорошо известна, существует уже давно и, вероятно, является самой простой конструктивной идеей, способной обеспечить постоянный ток для подключенной нагрузки. Здесь LED1 (желтый / оранжевый) обеспечивает фиксированное напряжение около 1,8 В, то же самое падает на переходе база-эмиттер T1 (S8550) и резисторе R1 (4.7 Ом). Значение R2 (680 Ом) выбрано таким образом, чтобы обеспечить достаточный ток для LED1 и T1. Данная конфигурация схемы дает значение постоянного тока, превышающее отметку 240 мА. Для правильной работы схемы входное напряжение (Vin) должно быть как минимум на 1,8 В выше, чем оптимальное напряжение, требуемое для двух последовательно соединенных никель-металлгидридных элементов. Это требует 1,8 В + 2,8 В = 4,6 В, но с учетом D1 (1N5819) это означает минимальное значение 5 В.
Как вы могли заметить, в схему включены две паяные перемычки (SJ1 и SJ2).Это сделано намеренно, так как это позволит управлять основной схемой (необязательно) с помощью небольшого микроконтроллера, например, для обеспечения управления включением / выключением зарядного устройства. Хорошо, сразу к этому трюку:
Хотя это не очень важно для ночных зарядных устройств, вы можете добавить цепь обнаружения конца заряда / прекращения заряда с описанной здесь конструкцией. Для никель-металлгидридных аккумуляторов подходят два метода подключения: dT / dt и –dV / dt. dT / dt измеряет повышение температуры в конце заряда.После того, как аккумулятор полностью заряжен, он запускает новые химические реакции, чтобы поглотить ненужный ток, и этот процесс нагревает аккумулятор. Внезапное повышение температуры может быть использовано для прекращения процесса зарядки. Другой эффект вышеупомянутых химических реакций заключается в небольшом понижении напряжения батареи. Если мы сможем обнаружить это падение напряжения, то есть Negative Delta V (–dV / dt) — максимальное пиковое напряжение с последующим внезапным падением примерно на 20 мВ — мы можем использовать этот сигнал для завершения процесса зарядки.Однако наиболее практичным методом является первый метод (dT / dt), поскольку падение напряжения в никель-металлгидридной батарее меньше и труднее обнаружить, а многие никель-металлгидридные батареи дают скользящие пики на ранних этапах цикла зарядки.
Короче говоря, мы можем создать интеллектуальное зарядное устройство NiMH, модифицируя данную базовую схему с помощью небольшого термистора и микроконтроллера для реализации эффективного завершения заряда (с опцией непрерывной зарядки или без нее). Излишне говорить, что я работаю над этим, и скоро появятся новые. Следите за обновлениями!
Тем временем, желающие могут попробовать эту экспериментальную схему (см. Следующее изображение), прежде чем переходить к версии с микроконтроллером.Все, что нужно, — это просто собрать дополнительную схему на куске нулевой печатной платы и подключить ее переключающий транзистор к перемычке SJ1 с открытым припоем, как указано. Обратите внимание, что термистор 10K NTC должен находиться в прямом контакте с заряжаемыми элементами, и отрегулируйте подстроечный резистор 10K (RP1), чтобы отключить цепь зарядного устройства, когда температура батареи поднимается выше 33 градусов C (приблизительно). Одним из недостатков этой идеи является то, что при понижении температуры элементов зарядное устройство снова включится. К счастью, есть способ решить эту проблему — раскрыть позже…
А зарядное устройство очень просто.Просто подключите его к источнику питания 5 В постоянного тока / USB-порту и подключите два NiMH-элемента, которые вы хотите зарядить. После завершения зарядки убедитесь, что LED1 погас. Используйте теоретические и эмпирические методы для точной настройки схемы зарядного устройства. Я хочу видеть результаты!
(первичная апробация концепции — с авторского верстака)
% PDF-1.4 % 1 0 obj> поток application / pdfЗарядка аккумулятора
Один современный чип, транзистор и несколько других недорогих пассивных компонентов — единственные материалы, необходимые для создания этой выдающейся, саморегулирующейся, контролируемой перезарядкой автоматической схемы зарядного устройства NiMH аккумуляторов.Давайте изучим всю операцию, описанную в статье.
Основные характеристики:
Обращаясь к диаграмме, мы видим, что используется одна ИС, которая сама по себе выполняет функцию универсальной схемы зарядного устройства высокого качества и обеспечивает максимальную защиту подключенной батареи, пока она находится. заряжается схемой.
ПОЛНАЯ ТЕХНИЧЕСКАЯ ИНФОРМАЦИЯ
Это помогает сохранить аккумулятор в здоровой окружающей среде и при этом заряжать его с относительно высокой скоростью.Эта ИС обеспечивает длительный срок службы батареи даже после многих сотен циклов зарядки.
Внутреннее функционирование цепи зарядного устройства NiMH батареи можно понять с помощью следующих пунктов:
Когда цепь не запитана, ИС переходит в спящий режим, и заряженная батарея отключается от соответствующего вывода ИС действием. внутренней схемы.
Спящий режим также запускается, а режим выключения инициируется, когда напряжение питания превышает заданный порог IC.
Технически, когда Vcc превышает фиксированный предел ULVO (блокировка при пониженном напряжении), IC запускает спящий режим и отключает аккумулятор от зарядного тока.
Пределы ULVO определяются уровнем разности потенциалов, обнаруживаемым в подключенных ячейках. Это означает, что количество подключенных ячеек определяет порог отключения ИС.
Количество подключаемых ячеек должно быть изначально запрограммировано с помощью IC через соответствующие настройки компонентов; этот вопрос обсуждается далее в статье.
Скорость зарядки или ток зарядки можно установить извне через программный резистор, подключенный к выводу PROG на ИС.
В данной конфигурации встроенный усилитель вызывает появление виртуального опорного напряжения 1,5 В на выводе PROG.
Это означает, что теперь программный ток течет через встроенный N-канальный полевой транзистор к делителю тока.
Делитель тока обрабатывается логикой управления состоянием зарядного устройства, которая создает разность потенциалов на резисторе, создавая условия быстрой зарядки для подключенной батареи.
Делитель тока также отвечает за обеспечение постоянного уровня тока на батарее через вывод Iosc.
Указанный выше вывод в сочетании с конденсатором ТАЙМЕРА определяет частоту генератора, используемую для подачи входного сигнала зарядки к батарее.
Вышеупомянутый зарядный ток активируется через коллектор подключенного извне PNP-транзистора, в то время как его эмиттер соединен с выводом SENSE IC для передачи информации о скорости зарядки на IC.
Понимание выводов выводов ИС упростит процедуру сборки этой схемы зарядного устройства NiMH батареи, давайте рассмотрим данные со следующими инструкциями:
DRIVE (контакт # 1): Вывод подключен к базе внешнего PNP-транзистора и отвечает за подачу смещения базы на транзистор. Это достигается за счет приложения постоянного тока стока к базе транзистора. Вывод имеет токовый защищенный выход.
BAT (контакт № 2): этот контакт используется для контроля зарядного тока подключенной батареи, пока она заряжается схемой.
SENSE (контакт № 3): как следует из названия, он определяет ток зарядки, подаваемый на батарею, и контролирует проводимость транзистора PNP.
ТАЙМЕР (контакт № 4): определяет частоту генератора ИС и помогает регулировать пределы цикла заряда вместе с резистором, который рассчитывается на выводах PROG и GND ИС.
SHDN (контакт № 5): когда этот вывод имеет низкий уровень, микросхема отключает вход зарядки аккумулятора, минимизируя ток питания микросхемы.
PAUSE (контакт № 7): этот вывод может использоваться для остановки процесса зарядки на некоторое время. Процесс можно восстановить, вернув на вывод низкий уровень.
PROG (вывод 7): виртуальное опорное напряжение 1,5 В на этом выводе создается через резистор, подключенный к этому выводу и земле. Зарядный ток в 930 раз превышает уровень тока, протекающего через этот резистор.Таким образом, эту распиновку можно использовать для программирования зарядного тока, соответствующим образом изменяя номинал резистора для определения различных скоростей зарядки.
ARCT (контакт № 8): это распиновка автоматической перезарядки IC и используется для программирования порогового уровня тока заряда. Когда напряжение аккумулятора падает ниже предварительно запрограммированного уровня, зарядка немедленно возобновляется.
SEL0, SEL1 (контакты № 9 и № 10): эти выводы используются для обеспечения совместимости ИС с различным количеством заряжаемых ячеек.Для двух ячеек SEL1 подключен к земле, а SEL0 — к напряжению питания IC.
Для зарядки трех последовательно подключенных ячеек SEL1 подключается к клемме питания, а SEL0 подключается к земле. Для кондиционирования четырех последовательно соединенных ячеек оба контакта подключаются к шине питания, то есть к плюсу ИС.
NTC (контакт № 11): к этому выводу может быть встроен внешний резистор NTC, чтобы схема работала в соответствии с уровнями температуры окружающей среды.Если условия становятся слишком горячими, вывод обнаруживает это через NTC и прекращает работу.
CHEM (контакт № 12): этот вывод определяет химический состав батареи путем измерения параметров отрицательного уровня Delta V NiMH ячеек и выбирает соответствующие уровни заряда в соответствии с измеренной нагрузкой.
ACP (вывод 13): как обсуждалось ранее, этот вывод определяет уровень Vcc, если он достигает значений ниже указанных пределов, в таких условиях распиновка становится высокоимпедансной, отключает ИС в спящем режиме и отключает светодиод. .Однако, если Vcc совместим с характеристиками полной зарядки аккумулятора, то эта распиновка становится низкой, загорается светодиод и запускается процесс зарядки аккумулятора.
CHRG (контакт № 15): светодиод, подключенный к этому контакту, обеспечивает индикацию зарядки и указывает, что элементы заряжаются.
Vcc (контакт № 14): это просто клемма входа питания ИС.
GND (контакт # 16): как и выше, это отрицательный вывод питания IC.
В этом посте обсуждается простая схема зарядного устройства для никель-кадмиевых аккумуляторов с автоматической защитой от перезарядки и зарядкой постоянным током.
Когда дело доходит до правильной зарядки никель-кадмиевого элемента, настоятельно рекомендуется остановить или прервать процесс зарядки, как только он достигнет полного уровня заряда. Несоблюдение этого может отрицательно сказаться на сроке службы элемента, значительно снижая эффективность его резервного копирования.
Простая схема зарядного устройства Ni-Cad, представленная ниже, эффективно решает критерий перезарядки, включая такие функции, как зарядка постоянным током, а также отключение питания, когда клемма элемента достигает значения полной зарядки.
Простая конфигурация, подробно описанная здесь, предназначена для зарядки одного элемента типа «AA» емкостью 500 мАч с рекомендованной скоростью заряда, близкой к 50 мА, тем не менее, ее можно легко настроить для недорогой зарядки нескольких ячеек вместе, повторяя область, показанную пунктирными линиями.
Напряжение питания для схемы получается от трансформатора, мостового выпрямителя и регулятора 5 В IC.
Ячейка заряжена транзистором T1, который сконфигурирован как источник постоянного тока.
T1, с другой стороны, управляется компаратором напряжения с использованием триггера Шмитта ТТЛ N1. Во время зарядки элемента напряжение на выводах элемента поддерживается на уровне около 1,25 В.
Этот уровень оказывается ниже положительного порога срабатывания N1, который поддерживает выход N1 на высоком уровне, а выход N2 становится низким. , позволяя T1 получать напряжение смещения базы через делитель потенциала R4 / R5.
Пока никель-кадмиевый элемент заряжается, светодиод D1 продолжает светиться. Как только элемент приближается к состоянию полного заряда, его напряжение на клеммах поднимается примерно до 1,45 В. Из-за этого повышается положительный порог срабатывания N1, вызывая высокий уровень на выходе N2.
В этой ситуации Т1 мгновенно отключается. Теперь аккумулятор перестает заряжаться, а светодиод D1 гаснет.
Поскольку положительный предел активации N1 составляет приблизительно 1,7 В и контролируется определенным допуском, включены R3 и P1, чтобы изменить его на 1.45 В. Отрицательный предел срабатывания триггера Шмитта составляет около 0,9 В, что ниже, чем напряжение на клеммах даже полностью разряженного элемента.
Это означает, что подключение разряженного элемента к цепи никогда не приведет к автоматическому инициированию зарядки. По этой причине имеется кнопка запуска S1, которая при нажатии принимает входной сигнал низкого уровня NI.
Для зарядки большего количества ячеек часть схемы, показанная в пунктирной рамке, может быть повторена отдельно, по одной для каждой батареи.
Это гарантирует, что, независимо от уровней разряда ячеек, каждый из них индивидуально заряжается до нужного уровня.
В конструкции печатной платы, приведенной ниже, дублируются два этапа, что позволяет одновременно заряжать две ячейки Nicad от одной платы.
Это конкретное простое зарядное устройство может быть сконструировано из деталей, которые можно увидеть практически в любом контейнере для мусора конструктора.Для оптимального срока службы (количества циклов зарядки) никель-кадмиевые батареи необходимо заряжать относительно постоянным током.
Это часто довольно легко достигается путем зарядки через резистор от напряжения питания, во много раз превышающего напряжение батареи. Изменение напряжения аккумулятора во время зарядки, вероятно, будет иметь минимальное влияние на ток заряда. Предлагаемая схема состоит только из трансформатора, диодного выпрямителя и последовательного резистора, как показано на рисунке 1.
Соответствующее графическое изображение помогает определить необходимое значение последовательного резистора.
Горизонтальная линия проводится через напряжение трансформатора по вертикальной оси до тех пор, пока она не пересечет указанную линию напряжения батареи. Затем линия, протянутая вертикально вниз от этой точки до пересечения с горизонтальной осью, впоследствии дает нам необходимое значение резистора в омах.
Например, пунктирная линия показывает, что если напряжение трансформатора составляет 18 В, а заряжаемая никель-кадмиевая батарея — 6 В, то значение сопротивления будет около 36 Ом для предполагаемого контроля тока.
Это указанное сопротивление рассчитано на выдачу 120 мА, в то время как для некоторых других значений зарядного тока значение резистора необходимо будет соответствующим образом уменьшить, например 18 Ом для 240 мА, 72 Ом для 60 мА и т. Д. D1.
Никель-кадмиевые батареи обычно требуют зарядки постоянным током. Показанная ниже схема зарядного устройства NiCad разработана для подачи либо 50 мА на четыре элемента 1,25 В (тип AA), либо 250 мА на четыре элемента 1.Элементы на 25 В (тип C) соединены последовательно, хотя их можно просто модифицировать для различных других значений заряда.
В обсуждаемой цепи никель-кадмиевого зарядного устройства R1 и R2 устанавливают выходное напряжение без нагрузки примерно на 8 В.
Выходной ток проходит через R6 или R7, и по мере его увеличения постепенно включается транзистор Tr1.
Это приводит к увеличению точки Y , включению транзистора Tr2 и разрешению точки Z стать менее и менее положительной.
Процесс, следовательно, снижает выходное напряжение и имеет тенденцию к снижению тока.В конечном итоге достигается уровень баланса, который определяется величиной R6 и R7.
Диод D5 блокирует заряжаемую батарею, обеспечивая питание выхода IC1 в случае отключения 12 В, что в противном случае могло бы вызвать серьезное повреждение IC.
FS2 встроен для защиты от повреждения заряжаемых аккумуляторов.
Выбор R6 и R7 осуществляется методом проб и ошибок, что означает, что вам понадобится амперметр с подходящим диапазоном, или, если значения R6 и R7 действительно известны, падение напряжения на них можно рассчитать по закону Ома. .
Эта схема зарядного устройства Ni-Cd предназначена для зарядки стандартных никель-кадмиевых аккумуляторов размера AA. Специальное зарядное устройство в основном рекомендуется для никель-кадмиевых элементов по той причине, что они обладают чрезвычайно низким внутренним сопротивлением, что приводит к увеличению зарядного тока, даже если используемое напряжение немного выше.
Зарядное устройство должно поэтому включать схему для ограничения тока заряда до правильного предела. В этой схеме T1, D1, D2 и C1 работают как традиционные понижающие, изолирующие, двухполупериодные выпрямители и цепи фильтрации постоянного тока.Дополнительные части предлагают текущие правила.
IC1 используется как компаратор с отдельным буферным каскадом Q1, обеспечивая в этой конструкции достаточно высокий выходной ток. На неинвертирующий вход IC1 подается опорное напряжение 0,65 В, представленное через R1 и D3. Инвертирующий вход подключается к земле через R2 в пределах уровней тока покоя, что позволяет выходу стать полностью положительным. Если к выходу подсоединен никель-кадмиевый элемент, через R2 может возникнуть сильный ток, в результате чего на R2 будет развиваться эквивалентное напряжение.
Оно может просто увеличиться до 0,6 В, тем не менее, увеличение напряжения в этой точке меняет входные потенциалы входов IC1 на противоположные, что приводит к снижению выходного напряжения и понижению напряжения около R2 обратно на 0,65 В. Максимальный выходной ток ( а также полученный зарядный ток) — это в результате ток, генерируемый с 0,65 В на 10 Ом, или, проще говоря, 65 мА.
Большинство никель-кадмиевых элементов AA обладают оптимальным предпочтительным зарядным током не более 45 или 50 мА, и для этой категории R2 необходимо увеличить до 13 Ом, чтобы получить соответствующий ток заряда.
Несколько вариантов быстрого зарядного устройства могут работать с током 150 мА, и для этого требуется понижение R2 до 4,3 Ом (3,3 Ом плюс 1 Ом последовательно на случай, если невозможно найти идеальную деталь).
Кроме того, T1 необходимо улучшить до варианта с номинальным током 250 мА, а Q1 должен быть установлен с использованием крошечного ребристого радиатора с болтовым креплением. Устройство может легко заряжать до четырех ячеек (6 ячеек, когда T1 модернизирован до типа 12 В), и все они должны быть подключены последовательно к выходу, а не параллельно.
На рисунке 1 показана полная принципиальная схема универсального никель-кадмиевого зарядного устройства. Источник тока разработан с использованием транзисторов T1, T2 и T3, которые обеспечивают постоянный зарядный ток.
Источник тока становится активным только тогда, когда никель-кадмиевые элементы подсоединены правильно. ICI предназначен для проверки сети путем проверки полярности напряжения на выходных клеммах. Если ячейки установлены правильно, контакт 2 микросхемы IC1 не может работать так же положительно, как на контакте 3.
В результате выход IC1 становится положительным и подает базовый ток на T2, который включает источник тока. Предел источника тока может быть зафиксирован с помощью S1. После определения значений R6, R7 и RB можно предварительно установить ток 50 мА, 180 мА и 400 мА. Помещение S1 в точку 1 показывает, что никель-кадмиевые элементы можно заряжать, позиция 2 предназначена для ячеек C, а позиция 3 зарезервирована для ячеек D.
Разные детали
TR1 = трансформатор 2 x 12 В / 0,5 A
S1 = 3-х позиционный переключатель
S2 = 2-х позиционный переключатель
Источник тока работает по очень простому принципу.Схема устроена как сеть с обратной связью по току. Представьте, что S1 находится в положении 1, а выход IC1 положительный. Т2 и 13 теперь начинают получать ток базы и инициируют проводимость. Ток через эти транзисторы составляет напряжение около R6, которое запускает работу T1.
Нарастающий ток вокруг R6 означает, что T1 может проводить с большей силой, что минимизирует базовый ток возбуждения для транзисторов T2 и T3.
Второй транзистор может в этот момент проводить меньше, и начальный рост тока ограничен.Таким образом реализуется достаточно постоянный ток с помощью R3 и подключенных никель-кадмиевых ячеек.
Пара светодиодов, подключенных к источнику тока, в любой момент показывают рабочее состояние никель-кадмиевого зарядного устройства. IC1 подает положительное напряжение, когда никель-кадмиевые элементы правильно подключены, загораясь светодиодом D8.
Если ячейки не подключены с соблюдением полярности, положительный потенциал на выводе 2 IC1 будет выше, чем на выводе 3, в результате чего выход компаратора операционного усилителя станет 0 В.
В этой ситуации источник тока останется выключенным и светодиод D8 не загорится. Идентичное состояние может возникнуть, если никакие элементы не подключены для зарядки. Это может произойти из-за того, что на контакте 2 будет повышенное напряжение по сравнению с контактом 3 из-за падения напряжения на D10.
Зарядное устройство активируется только при подключении элемента с напряжением не менее 1 В. Светодиод D9 показывает, что источник тока работает как источник тока.
Это может показаться довольно странным, однако входной ток, генерируемый IC1, просто недостаточен, уровень напряжения также должен быть достаточно большим, чтобы усилить ток.
Это означает, что напряжение питания всегда должно быть больше, чем напряжение на никель-кадмиевых элементах. Только в этом случае разности потенциалов будет достаточно для срабатывания токовой обратной связи T1, при этом загорится светодиод D9.
На приведенной ниже схеме показана идеальная схема зарядного устройства для никель-кадмиевого элемента.
В нем используется микросхема регулятора 7805 для подачи постоянного напряжения 5 В на резистор, что приводит к тому, что ток зависит от номинала резистора, а не от потенциала ячейки.
Номинал резистора следует отрегулировать в зависимости от типа, который используется для зарядки; любое значение от 10 Ом до 470 Ом может использоваться в зависимости от номинальной емкости ячейки (мАч). Из-за плавающей природы IC 7805 по отношению к потенциалу земли, эта конструкция может применяться для зарядки отдельных ячеек Nicad или серии из нескольких ячеек.
Основным принципом зарядного устройства для аккумуляторов является то, что его зарядное напряжение должно быть больше номинального напряжения аккумулятора.Например, аккумулятор на 12 В следует заряжать от источника 14 В.
В этой схеме никель-кадмиевого зарядного устройства 12 В используется удвоитель напряжения на основе популярной микросхемы 555. Поскольку выход 3 микросхемы поочередно подключен между напряжением питания +12 В и землей, микросхема колеблется.
C 3 заряжается через D 2 и D 3 почти до 12 В, когда на контакте 3 низкий логический уровень. Моментный вывод 3 имеет высокий логический уровень, напряжение перехода C 3 и D 3 повышается до 24 В из-за отрицательной клеммы C 3 , которая подключена к +12 В, а сам конденсатор держит заряд. такой же стоимости.Затем диод D 3 становится смещенным в обратном направлении, но D 4 проводит ровно столько, чтобы C 4 мог зарядиться более 20 В. Это более чем достаточно напряжения для нашей схемы.
78L05 в позициях IC 2 действует как поставщик тока, который удерживает выходное напряжение U n от появления на R 3 при 5 В. Выходной ток I n может можно просто рассчитать по уравнению:
Iη = Uη / R3 = 5/680 = 7.4 мА
Свойства 78L05 включают потребление тока, поскольку центральный вывод (обычно заземленный) дает нам около 3 мА.
Общий ток нагрузки составляет около 10 мА, и это хорошее значение для постоянной зарядки никель-кадмиевых аккумуляторов. Чтобы показать, что зарядный ток течет, в цепь включен светодиод.
На рисунке 2 показаны характеристики зарядного тока в зависимости от напряжения аккумулятора. Совершенно очевидно, что схема не совсем идеальна, так как аккумулятор на 12 В будет заряжаться током всего около 5 мА.Для этого есть несколько причин:
Учитывая все вышесказанное, никель-кадмиевый аккумулятор на 12 В с номинальной емкостью 500 мАч может непрерывно заряжаться с помощью тока 5 мА. Всего это всего 1% от его емкости.
Ранее мы создали много типов схем зарядных устройств, в том числе солнечное мобильное зарядное устройство , Поплавковое зарядное устройство , Зарядное устройство 12 В , Схема блока питания и т. Д. Сегодня мы собираются построить схему зарядного устройства для зарядки никель-кадмиевых аккумуляторов . Процесс зарядки никель-кадмиевых аккумуляторов может осуществляться двумя способами:
Быстрая зарядка требует надлежащего выключения после полной зарядки.В отличие от свинцово-кислотных или литиевых аккумуляторов, никель-кадмиевые аккумуляторы не могут принимать постоянный заряд. Также непросто отключить зарядное устройство после полной зарядки. Это должно быть сделано на основе алгоритма, который определяет температуру батареи и постоянное снижение напряжения после завершения зарядки. Другая часть заключается в том, что перед быстрой зарядкой аккумулятор необходимо полностью разрядить.
Следовательно, здесь мы собираемся сделать простое медленное зарядное устройство , которое может заряжать никель-кадмиевые батареи при более низких и более безопасных токах.Этот процесс без автоматического отключения не повредит элемент так сильно, как быстрое зарядное устройство без автоматического отключения.
Медленные зарядные устройства могут использоваться для преодоления саморазряда . Никель-кадмиевый аккумулятор саморазряжается со скоростью 15-20% в месяц, что выше по сравнению с 5-10% в месяц у литиевой батареи. Но он ниже по сравнению с никель-металлгидридным аккумулятором, саморазряд которого составляет 20-30% в месяц.
Ni-Cd Зарядка аккумулятора:Электрохимическое устройство, которое подает энергию во внешнюю цепь посредством внутренней химической реакции, называется ячейкой Cell .Комбинация этих элементов в последовательном или параллельном соединении называется Battery .
Ниже приведена спецификация нескольких никель-кадмиевых батарей типоразмеров AA и AAA,
Разница между стандартной зарядкой и быстрой зарядкой зависит от зарядного напряжения, зарядного тока и метода или алгоритма отключения.
Для быстрой зарядки требуется точное отключение питания в конце заряда с учетом температуры элемента или отрицательного изменения напряжения.Различные типы, в которых можно заряжать никель-кадмиевые батареи, указаны ниже:
.Батарея, используемая здесь, имеет емкость 600 мАч, как показано ниже, и указывает, что мы должны заряжать элемент при 60 мА, что рекомендуется для медленной зарядки 0,1C. Следовательно, мы сделали медленную зарядку постоянным током.
Необходимые компоненты:Вот как выглядит схема на Perf Board:
1. Понижающий трансформатор:
Здесь используется понижающий трансформатор переменного тока с номиналом от 230 В до 15 В, 1 А.Несмотря на то, что выходная токовая нагрузка трансформатора составляет 1 А, допустимый непрерывный ток составляет всего 0,4 А для безопасной работы. Можно использовать трансформатор на 230 В / 0-15 В или 230 В / 15-0-15 В.
2. Мостовой выпрямитель:
Двухполупериодный мостовой выпрямитель преобразует источник переменного тока в источник постоянного тока посредством процесса, называемого выпрямлением и. Выпрямитель, используемый здесь, выполнен с использованием четырех диодов в мостовой конфигурации.
3.Цепь регулятора напряжения:
Здесь LM317 используется для регулирования напряжения; это трехконтактный регулируемый регулятор
Таким образом, необходимое выходное напряжение составляет не более 1,45 В для зарядки аккумулятора.
В ВЫХ = 1,25 * {1+ (100/560 Ом)}
В ВЫХ = 1,47 В
Калькулятор напряжения LM317 можно использовать, если вы ищете какой-нибудь калькулятор для расчета резистора или для планирования выходного напряжения.
4. Цепь ограничителя тока:
Так как зарядный ток для аккумулятора 600мАч будет 60мА. Соответствующий резистор должен быть рассчитан,
I ВЫХ = 1,25 / R
Следовательно, R устанавливается на 21Ὠ, чтобы ограничить ток до 0,06A.
Работа цепи зарядного устройства Ni-Cd аккумулятора:Напряжение холостого хода без батареи отображается как 1,5 В, что видно из рисунка ниже,
Как упоминалось ранее, выходное напряжение равно 1.49 В, а ток ограничен 60 мА, а красный светодиод указывает на состояние зарядки аккумулятора.
Цепь зарядного устройства для нескольких NiCd и NiMH аккумуляторовNiMH и NiCd аккумуляторы на химической основе в основном имеют одинаковые атрибуты с точки зрения характеристик и свойств зарядки и разрядки. Нормальное напряжение средней точки эквивалентно 1,2 В. Их разрядное напряжение составляет 0,9 В (75% от 1,2 В). Эти батареи обычно заряжаются постоянным током и позволяют батарее подняться до уровня заряда.
[спонсор_1]В этом руководстве мы демонстрируем проект схемы автоматического зарядного устройства NiCd и NiMH аккумуляторов. Безопасная быстрая зарядка зависит от цикла зарядки при умном наблюдении. Теперь это эффективно достигается в этом дизайне. Эта конфигурация зарядного устройства подходит для зарядки никель-кадмиевых и никель-металлгидридных аккумуляторов. Интригующий и ценный дизайн различных схем зарядного устройства для никель-кадмиевых и никель-металлогидридных аккумуляторов, которые могут заряжать широкий спектр никель-кадмиевых и никель-металлгидридных аккумуляторов.
Оборудование Компоненты [inaritcle_1] Принципиальная схема Работа схемыС помощью таблицы входного напряжения вы можете заряжать различные аккумуляторы напряжения.Например, если вам нужно зарядить аккумулятор 1,2 В, в этот момент базовое напряжение должно быть 6,5 В, а самое крайнее — 10 В.