8-900-374-94-44
[email protected]
Slide Image
Меню

Зарядное устройство для ni mh аккумуляторов своими руками: USB-зарядник для Ni-Mh аккумуляторов своими руками

Содержание

Изготовление зарядного устройства (ЗУ) для NiCd аккумуляторов

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 ЛитРес

Собираем по схеме автоматическое зарядное устройство ni-cd и ni-mh аккумуляторов

Никель-кадмиевые и Никель-металлогидридные аккумуляторы требуют зарядного устройства, которое автоматически отключается после завершения заряда. Порог устанавливается по возросшему напряжению аккумулятора. Такая схема электричества может быть реализована по-разному.

Импульсная схема с компаратором напряжения

Работу такой схемы можно представить так:

  1. На аккумулятор поступает зарядный импульс низкого напряжения большой длительности, например 1 сек;
  2. Источник тока импульса отключается от аккумулятора и подключается измеритель напряжения;
  3. Измеритель напряжения определяет степень заряда и подключает источник импульса вновь, или отключает его в случае, если напряжение превысило заранее определенный уровень.

Лучше всего подобная схема реализована на специализированных микросхемах. Их выпускается большое число вариантов. Сборка ведется по спецификациям из даташитов. Преимущество такого решения — не требуется предварительная градуировка зарядного устройства, (точная установка уровней срабатывания напряжения). ЗУ на специализированной микросхеме работает сразу после сборки при отсутствии ошибок в монтаже.

Между тем, специализированные микросхемы не всегда есть возможность достать. Тогда есть вариант — собрать автоматическое зарядное устройство на транзисторах. При этом желательно наличие цифрового мультиметра, чтобы точно выставить порог отключения после полной зарядки.

Схема на транзисторах

Рассмотрим лучшую схему, предложенную Андреем Шарым. Схема обеспечивает щадящий режим заряда никель-кадмиевых и никель-металлогидридных аккумуляторов. Транзисторы — любые с током коллектора не ниже чем на схеме. ОУ — тоже почти любой со схожими характеристиками К140УД. Трансформатор и диодный мостик – тоже любые на напряжение 6 – 12 вольт и ток 0,5 – 2 А. Дроссель — готовый. При наличии измерителя индуктивности может быть намотан самостоятельно.

Режим работы схемы — импульсный. Обеспечивается высокий КПД. Радиаторы транзисторов во многих случаях не требуются. Схема — низкочастотная, поэтому требования к монтажу минимальны.

Настройка схемы

  1. Подобрать R5 и установить 4,9 вольт в точке указанной на схеме;
  2. Подобрать R9 и установить образцовое напряжение 1,4 вольт на выходе;
  3. Подключить разряженный аккумулятор/секцию аккумуляторов и установить ток на выходе 0,1 от емкости подбором R13.

После наладки устройство готово к работе.

Похожие радиосхемы и статьи:

Простое универсальное зарядное устройство для малогабаритных аккумуляторов

Здравствуйте, уважаемые читатели сайта sesaga.ru. Для питания носимой малогабаритной радиоаппаратуры широко применяют литий-ионные (Li-Ion), никель-кадмиевые (Ni-Cd) и никель-металлгидридные (Ni-Mh) аккумуляторы. При соблюдении правил заряда они служат несколько лет и выдерживают около 1000 циклов зарядка-разрядка.

Однако для аккумуляторов на основе никеля, например Ni-Cd, нужен особый подход, так как они обладают эффектом «депрессии напряжения», который еще называют «эффектом памяти». «Эффект памяти» возникает в процессе эксплуатации аккумулятора, если его систематически подзаряжать, не разрядив до напряжения 0,9 — 1 В [1].

Т.е. если зарядить не полностью разряженный аккумулятор, то он отдаст энергию только до того уровня, с которого началась зарядка. А так как в основном их так и подзаряжают, не проходя полные циклы зарядки-разрядки, то со временем этот уровень только увеличивается, из-за чего емкость аккумулятора уменьшаться, отчего пользователь приходит к выводу, что аккумулятор начинает приходить в негодность.

Однако не стоит бояться этого электрохимического процесса, так как он накапливающийся, является обратимым и легко устраняется.
Чтобы уменьшить возникновение «эффекта памяти» производители рекомендуют периодически разряжать аккумуляторы до напряжения 0,9 — 1 В, а потом заряжать до 1,45 – 1,48 В.

Предлагаемое простое универсальное зарядное устройство позволяет частично автоматизировать этот процесс и проводить зарядку и разрядку Ni-Cd и Ni-Mh аккумуляторов током до 260 мА.

1. Описание работы и схема устройства

В процессе работы зарядное устройство постоянно контролирует напряжение на заряжаемом аккумуляторе и автоматически отключает ток при достижении полной зарядки. Оно позволяет одновременно и независимо заряжать и разряжать два аккумулятора типоразмера АА или ААА.
Принципиальная схема устройства изображена на рисунке.

Функционально оно выполнено в виде двух каналов с общим питанием, имеющих по одному узлу зарядки и разрядки. Все переключения для осуществления процессов зарядки и разрядки производятся переключателями SA1 и SA2, а в качестве источника питания применено ЗУ сотового телефона с выходным стабилизированным напряжением 5 В и током не менее 1 А.

Рассмотрим работу одного канала и начнем с узла зарядки [2].
В процессе зарядки контроль напряжения на заряжаемом аккумуляторе происходит непрерывно. На транзисторах VT1 и VT2 собран триггер Шмитта, который сравнивает напряжение на заряжаемом аккумуляторе GB1 или GB2 с образцовым, поступающим на базу VT1 с движка подстроечного резистора R2.

Образцовое напряжение образовано стабилитроном VD1, резисторами R1 и R2. Резистором R1 задается рабочий ток стабилитрона (около 10 mA), а резистором R2 устанавливают нужное пороговое напряжение.

При подключении к зарядному устройству разряженного аккумулятора транзистор VT2 закрыт, а VT1 и VT3 открыты. Коллекторный ток транзистора VT3 через замкнутый контакт SA2.1 выключателя SA2 заряжает аккумулятор.

Как только напряжение на аккумуляторе достигнет заданного порогового значения сработает триггер и транзисторы VT1, VT3 закроются, а VT2 откроется и включит светодиод HL1, сигнализирующий об окончании зарядки.

Выключателем SА1 выбирают типоразмер аккумулятора и задают необходимый зарядный ток равный 110 или 260 mA.

В замкнутом положении контакта SA1.2 зарядка осуществляется током 110 mA, позволяющим заряжать аккумуляторы емкостью 850, 1100 и 1600 mA/ч. В замкнутом положении контакта SA1.1 зарядка осуществляется током 260 mA, позволяющим заряжать аккумуляторы емкостью 2100, 2600, 2700 и 2850 mA/ч.

Выключателем SА2 устройство переводят в режимы зарядки или разрядки.

Кнопочный выключатель SB1 предназначен для принудительного запуска зарядного устройства, если аккумулятор разряжен не до конца. Нажатие выключателя приводит к установке триггера в состояние, соответствующее режиму зарядки.

Теперь рассмотрим работу узла разрядки, который питается от разряжаемого аккумулятора и при достижении на нем напряжения 0,9 — 1.1 В автоматически прекращает процесс разрядки [3].

При кратковременном нажатии кнопки SB2 на базу транзистора VT5 через резистор R11 подается напряжение с аккумулятора GB1 или GB2. Если оно превышает порог открывания транзистора VT5 (примерно 0,6 В), он открывается и открывает транзистор VT4, через участок коллектор-эмиттер которого происходит разрядка аккумулятора.

По мере разрядки аккумулятора напряжение на нем снижается, и когда оно упадет ниже порога открывания транзистора VT5, тот закрывается и закрывает VT4. Процесс разрядки прекращается. В качестве нагрузки и индикатора работы блока разрядки применена лампа накаливания HL3 с номинальным напряжением 1 В. Также можно применить лампы на напряжение 1,5 и 2 В.

Вместо лампы можно установить резистор сопротивлением 20 – 30 Ом. В этом случае не будет индикации и придется периодически смотреть напряжение на разряжаемом аккумуляторе.

2. Конструкция и детали

Зарядно-разрядное устройство смонтировано на печатной плате из одностороннего фольгированного стеклотекстолита размером 60×45 мм и помещено в пластмассовый корпус. В виду простоты схемы устройство можно собрать на макетной плате или же вообще навесным монтажом.

Печатная плата разработана для двух каналов и ее рисунок предоставлен. Маркировка элементов показана только для одного канала, так как второй канал идентичен.

На следующем рисунке показано расположение деталей на плате, а также их маркировка согласно принципиальной схеме.

Батарейные отсеки, светодиоды и лампы накаливания, а также переключатели и кнопочные выключатели размещены на внешней части корпуса. Батарейные отсеки сначала приклеиваются к корпусу клеем, а затем дополнительно крепятся винтами. Винты используются с головкой впотай.

Монтаж батарейных отсеков и переключателей выполнен навесным монтажом непосредственно внутри корпуса. Кнопочные выключатели расположены в задней части корпуса и гибким проводом соединены с печатной платой.

В устройстве применены резисторы мощностью 0,125 Вт. Резистор R2 подстроечный многооборотный любого типа. Вместо транзисторов КТ315Б (VT1, VT2) и КТ814Б (VT3) можно использовать любые с подобными параметрами. Транзисторы КТ814 снабжены теплоотводами.

Транзистор КТ502 (VT4) заменим на любой кремниевый с максимальным током коллектора не менее 150 mA. Транзистор КТ3102Г (VT5) выбран с повышенным коэффициентом по току и заменим на любой с похожими параметрами.

С блоком питания устройство соединяется обычным USB кабелем. Разъем, который используется для соединения с телефоном, отрезается, а жилки красного и черного цвета используются для подачи питания. Красная жилка – плюс, а черная — минус.

3. Налаживание

Если устройство собрано правильно и из исправных деталей, налаживание сводится лишь к установке уровня образцового напряжения и, если требуется, настройке токов зарядки для пальчиковых и мизинчиковых аккумуляторов.

Для настройки устройства необходимо иметь пальчиковый и мизинчиковый аккумуляторы. Пальчиковый должен быть заряжен до напряжения 1,48 – 1.49 В.

Если зарядного устройства нет, то аккумулятор заряжается этим зарядным устройством до величины напряжения 1,48 – 1.49 В. В процессе зарядки напряжение на аккумуляторе контролируется измерительным прибором. Как только он зарядится до указанной величины, можно приступать к настройке.

Настройка уровня образцового напряжения

При подаче питания на устройство должны загореться светодиоды HL1 и HL2 обоих каналов. В батарейный отсек вставляется пальчиковый аккумулятор, заряженный до напряжения 1,48 – 1,49 В и производится настройка уровня образцового напряжения первого канала.

Вращением движка подстроечного резистора R2 добиваются погасания светодиода HL1. Затем медленным вращением движка в обратную сторону добиваются включения светодиода. Для точности настройки эту операцию повторяют 2 — 3 раза.

Теперь аккумулятор вставляют в отсек второго канала и производят его настройку таким же образом.

Настройка тока зарядки аккумуляторов

Для удобства настройки в процессе монтажа выводы силового транзистора VT3 временно припаивают к плате отрезками монтажного провода длиной 70 — 80 мм. Провод вывода коллектора разрезают пополам и к его концам подключают миллиамперметр с пределом измерения не менее 500 mA.

Переключатель SA2 первого канала переводят в положение «Заряд», а SA1 в положение «260» и на устройство подают питание.

Далее берут разряженный аккумулятор емкостью 2100 — 2850 mA/ч, вставляют в соответствующий бокс и по миллиамперметру контролируют ток зарядки. Если ток находится в пределах 250 — 270 mA, то ничего не делают. Если ток ниже предела, сопротивление резистора R3 увеличивают на несколько десятков Ом, если выше – уменьшают.

Затем переключатель SA1 переводят в положение «110», в соответствующий бокс вставляют разряженный мизинчиковый аккумулятор емкостью 850 — 1100 mA/ч и таким же образом производят настройку зарядного тока резистором R4, чтобы он находился в пределах 100 – 120 mA.

Таким же образом настраивается второй канал. Теперь снимают питание с зарядного устройства и силовой транзистор VT3 впаивают на место как положено.

Настройка тока разрядки аккумуляторов

Осталось проверить и по необходимости настроить ток разрядки.
Питание на устройство не подается. Переключатель первого канала SA2 переводится в положение «Разряд», а цепь эмиттера транзистора VT4 разрывается и в разрыв включается миллиамперметр с пределом измерения не менее 200 mA.

Кнопкой «Пуск» запускается устройство и по миллиамперметру контролируют ток разрядки аккумулятора, который должен быть в пределах 80 — 100 mA. Если разрядный ток выше, то параллельно лампе включают резистор сопротивлением 15 – 47 Ом. Таким же образом настраивается второй канал.

Если возникли вопросы, обязательно посмотрите этот ролик.

Вот и все. Удачи!

Литература:

1. Б. Степанов, «Радио», 2006г, №5, стр. 34, Продлим «жизнь» Ni-Cd аккумуляторов!
2. В. Косолапов, «Радио», 1999 г, №2, стр. 36, Простое зарядное устройство.
3. А. С. Партин и Л. Партина, «Радиомир», 2007, №11, стр. 13, Автоматическая «разряжалка».

Зарядное устройство для Ni-Cd и Ni-MH аккумуляторов. Очень простое

РадиоКот >Схемы >Питание >Зарядные устройства >

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:

  • заряжать Никель-Кадмиевые и Никель-МеталлоГидридные аккумуляторы в количестве от 1 до 16 штук одновременно;
  • в режиме быстрого заряда регулировать ток заряда от С/3 до 4С, где С - емкость аккумулятора;
  • в режиме медленного заряда доводить аккумуляторы до кондиции током С/16;
  • отслеживание состояния аккумулятора и автоматический переход от быстрого заряда к медленному;
  • в отсутствии зарядного тока через микросхему "утекает" всего 5мкА от аккумуляторов;
  • возможность отключения заряда по температурным датчикам или по таймеру;

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?

  1. Определиться с зарядным током аккумуляторов. Неплохо было бы узнать, какой максимальный зарядный ток рекомендует производитель. Ну а если не узнали, тогда уж на свой страх и риск. Для начала, я бы не стал превышать С/2.
  2. Решить сколько аккумуляторов нужно заряжать одновременно. После этого, согласно Таблице 1 определить, куда припаивать выводы PGM0 и PGM1. Разумеется, чтобы не перепаивать каждый раз микросхему, нужно предусмотреть переключатель, если нужно заряжать разное количество аккумуляторов.
  3. Подобрать входное напряжение на зарядное устройство. Оно может быть рассчитано по формуле:
    U=2+(1,9*N),
    где N - количество аккумуляторов
    Но это напряжение не может быть меньше 6 вольт.
    То есть, если вы будете заряжать даже один аккумулятор - входное напряжение должно составлять 6 вольт.
  4. Определить мощность выходного транзистора, после чего по справочнику подобрать подходящий. Мощность определяется так:
    P=(Uin - Ubatt)*Icharge,
    где:
    Uin - максимальное входное напряжение,
    Ubatt - напряжение заряжаемых аккумуляторов - суммарное, разумеется,
    Icharge - зарядный ток.
  5. Посчитать сопротивление R1. R1=(Vin-5)/5 - сопротивление получается в килоомах, чтобы получить Омы надо посчитанное значение умножить на 1000.
  6. Определить сопротивление R6. R6=0.25/Icharge Если Icharge подставляется в амперах, сопротивление мы получим в Омах, если а миллиамперах, то в килоомах. Не теряйтесь.
  7. Выбираем время заряда. Это нужно для того, чтобы в случае неисправного аккумулятора, зарядное устройство не гоняло его, бедолагу бесконечное число часов, а отключило по таймеру, даже если аккумулятор и не зарядился. Для выбора времени заряда пользуемся Таблицей 2. И прикручиваем ноги PGM2 и PGM3 согласно этой таблице.
  8. Разумеется, не забудьте учесть при этом зарядный ток, который был выбран, а то может случиться так, что устройство отключится раньше, чем зарядится аккумулятор.

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+

4

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?

Зарядка для никель кадмиевых аккумуляторов своими руками

Для расчета времени зарядки никель-металл-гидридного аккумулятора (Ni-MH) можно использовать следующую упрощенную формулу:

Допустим у нас есть Ni-MH аккумулятор с ёмкостью 2000mAh, зарядный ток в нашем самодельном зарядном устройстве предположим 500mA. Делим емкость батареи на ток заряда и получаем 2000/500=4 часа!

Тем, кто не очень хорошо разбирается в радиоэлектронике и делает в этом направлении первые шаги, рекомендую собрать вот такую простую схему ЗУ, всего на одном биполярном транзисторе. В зависимости от выбранного номинала сопротивления R2 будет менятся зарядный ток и в принципе заряжать самые разные батаеи, даже литиевые.

Схема идеально подойдет для применения от бортовой сети автомобиля или от любого блока питания, с напряжением на выходе 6-12 вольт. Её можно использовать для зарядки мобильных телефонов, различных электронных игрушек, планшетов, MP3 и т.п. Схема достаточно универсальна, так как мы выбираемый зарядный ток. Горящий светодиод говорит о том, что идёт процесс зарядки.

В таблице выше указывается минимальное и максимальное напряжение питания ЗУ. Например, для зарядки АКБ 6В минимальное напряжение требуется 12В. Рекомендуется заряжать аккумулятор током, который в 10 раз ниже емкости батареи, а время для его заряда потребуется около 15 часов. Если в два раза увеличить зарядный ток, то и заряжать батарею можно в два раза быстрее и это не приведёт к повреждению батареи. Транзистор должен быть смонтирован на радиаторе.

Если в используете различные устройства в которых все еще используются пальчиковые батарейки, то их приходится часто менять, например в металл детекторе или GPS-Глонас туристическом навигаторе eTrex. Но есть решение этой проблемы замена обычных батареек на никелевые батареи стандарта АА. Вот тут и понадобится вам зарядка аккумуляторов АА

Биполярный транзистор и светодиод HL1 основа схемы источника постоянного тока. Прямое напряжение светодиода около 1,5 вольт минус напряжение эмиттерного перехода транзистора VT1 (0,6 В) следует через резистор номиналом 6,8 Ом или 15 Ом в зависимости от положения тумблера SA1. При выборе сопротивления номиналом 15 Ом в цепи эмиттерной цепи зарядный ток будет около 60 мА, а с сопротивлением 6,8 Ом ток будет 130 мА. Этого вполне хватает для зарядки никель-кадмиевый аккумулятора емкостью 600 mAh за 14 часов или 5 часов, в зависимости от резистора.

Компаратор на микросхеме LM393 применяется для автоматического отключения ЗУ. На его инверсном входе с помощью подстроечного сопротивления задано 2,9 вольт, а на его прямом входе отслеживается напряжение на аккумуляторе.

В момент процесса зарядки никель кадмиевого аккумулятора, внутренний выходной транзистор LM393 открыт и, поэтому, открыт и VT1. После заряда батареи на 80% или более, напряжение на клеммах аккумулятора станет выше 1,45 вольт. Напряжение на неинвертирующем входе DD2 станет выше опорного напряжения на инвертирующем входе и на выходе компаратора сигнал поменяется на противоположный, транзистор VT1 запирается, отключая источник тока.

Для того чтобы исключить переключение компаратора в диапазоне порогового напряжения, в конструкцию введена емкость конденсатор на 0,1 мкФ создающая обратную связь между выходом и инвертирующим входом микросхемы.

Четыре логических элемента И-НЕ DD1 применяются для построения двух генераторов с различными частотами. При соединении сигналов с них появляется тональный сигнал, который следует на пьезоэлектрический элементом в момент времени, когда заряд АКБ закончен.

Эта схема, выполнена с использованием 4-х биполярных транзисторов, в первую очередь применяется для зарядки 12 вольтовых Ni-Cd батарей. Кроме того можно заряжаться аккумуляторны на 6 и 9 вольт, но придется уменьшить мощность устройства. Встроенный регулятор тока регулирует зарядный ток до четырех ампер. Когда он достигает своего максимума, напряжение на сопротивление R1 — 0.7В, поэтому открывает транзистор Q1. В это момент времени транзистор Q2 открыт и шунтирует базу Q3 на землю, что приводит к смещению режима Q4, через который происходит зарядка. Так осуществляется регулировка зарядного тока. При зарядке аккумуляторов с низким уровнем напряжения, избыток напряжения ЗУ будет падать на Q4.

Первичная обмотка трансформатора типовая на 230 вольт, напряжение вторичной обмотки должно быть около 30 вольт, при токе в 3 ампера. Диодный моста собрал на четырех диода 1N5400; Предохранитель F1 на ток 500 мА. Резистор R1 найти проблематично из-за нестандартного сопротивления, его можно заменить параллельным соединением резисторов, сопротивлением по 0,3 Ом каждый. Схему можно дополнить фильтрующим конденсатором и защитой от переплюсовки.

ЗУ опмсаное в статье предназначено в первую очередь для заряда Ni-MH никелевых аккумуляторов. Основа его специализированная микросборка управления зарядом LT4060. Предоставленная ниже схема достаточно мощная и эффективная, она применяется для быстрого (около часа) заряда Ni-MH АКБ.

Обычно выпускаются в форм-факторах AA или AAA, но не только. Использовавшиеся не так давно NiCd аккумуляторы отживают свой век, тем более, зарядное устройство, собранное своими руками для работы с NiMH , будет прекрасно работать и с NiCd аккумуляторами, но не наоборот. По сравнению с NiCd, NiMH многозарядные батареи имеют на 30…40% более высокую удельную емкость, обладают меньшим эффектом «памяти», и главное не содержат опасного для экологии металла кадмия.

Основой схемы является специализированная микросхема быстрого контроллера заряда MAX712. ЗУ отлично подойдет для быстрой зарядки Ni-Cd аккумуляторных батарей. Ток заряда при этом способен достигать значения в 300 миллиампер. После того, как процесс быстрой зарядки окончен, ЗУ заряжает батарею низким током, около 12 мА.

Данная конструкция ЗУ отлично подойдет для зарядки двух аккумуляторных батарей стандарта AA Ni-MH или Ni-Cd практически любой емкости (при условии, что обе батареи одинаковы) зарядным током около 0,5 A. ЗУ будет заряжть аккумулятор 700mAh Ni-Cd около 1,5 часа, 1500mAh Ni-MH приблизительно 3,5 часов, и 2500mAh Ni-MH почти 5,5 часов.

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

Зарядное устройство для Ni-Cd и Ni-MH аккумуляторов. Очень простое

Автор:
Опубликовано 01.01.1970

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:

  • заряжать Никель-Кадмиевые и Никель-МеталлоГидридные аккумуляторы в количестве от 1 до 16 штук одновременно;
  • в режиме быстрого заряда регулировать ток заряда от С/3 до 4С, где С — емкость аккумулятора;
  • в режиме медленного заряда доводить аккумуляторы до кондиции током С/16;
  • отслеживание состояния аккумулятора и автоматический переход от быстрого заряда к медленному;
  • в отсутствии зарядного тока через микросхему "утекает" всего 5мкА от аккумуляторов;
  • возможность отключения заряда по температурным датчикам или по таймеру;

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?

  1. Определиться с зарядным током аккумуляторов. Неплохо было бы узнать, какой максимальный зарядный ток рекомендует производитель. Ну а если не узнали, тогда уж на свой страх и риск. Для начала, я бы не стал превышать С/2.
  2. Решить сколько аккумуляторов нужно заряжать одновременно. После этого, согласно Таблице 1 определить, куда припаивать выводы PGM0 и PGM1. Разумеется, чтобы не перепаивать каждый раз микросхему, нужно предусмотреть переключатель, если нужно заряжать разное количество аккумуляторов.
  3. Подобрать входное напряжение на зарядное устройство. Оно может быть рассчитано по формуле:
    U=2+(1,9*N),
    где N — количество аккумуляторов
    Но это напряжение не может быть меньше 6 вольт.
    То есть, если вы будете заряжать даже один аккумулятор — входное напряжение должно составлять 6 вольт.
  4. Определить мощность выходного транзистора, после чего по справочнику подобрать подходящий. Мощность определяется так:
    P=(U in — U batt )*I charge ,
    где:
    U in — максимальное входное напряжение,
    U batt — напряжение заряжаемых аккумуляторов — суммарное, разумеется,
    I charge — зарядный ток.
  5. Посчитать сопротивление R1. R1=(V in -5)/5 — сопротивление получается в килоомах, чтобы получить Омы надо посчитанное значение умножить на 1000.
  6. Определить сопротивление R6. R6=0.25/I charge Если I charge подставляется в амперах, сопротивление мы получим в Омах, если а миллиамперах, то в килоомах. Не теряйтесь.
  7. Выбираем время заряда. Это нужно для того, чтобы в случае неисправного аккумулятора, зарядное устройство не гоняло его, бедолагу бесконечное число часов, а отключило по таймеру, даже если аккумулятор и не зарядился. Для выбора времени заряда пользуемся Таблицей 2. И прикручиваем ноги PGM2 и PGM3 согласно этой таблице. Разумеется, не забудьте учесть при этом зарядный ток, который был выбран, а то может случиться так, что устройство отключится раньше, чем зарядится аккумулятор.

Собственно говоря и все. Дальше будут таблицы.

Таблица 1. Задание количества заряжаемых аккумуляторов.

Количество аккумуляторов

Соединить PGM 1 с…

Соединить PGM 0 с…

Зарядное устройство для NiMH аккумуляторов на TS5205

Данное зарядное устройство может питаться от USB компьютера или от блока питания с подобным разъемом. Оно предназначено для зарядки NiMH аккумуляторов с номинальным напряжением 1,2 В. Способ питания и миниатюрные размеры делают его идеальным устройством для зарядки аккумуляторов популярных компьютерных аксессуаров.

Принципиальная схема зарядного устройства показана на рисунке ниже. Максимальное выходное напряжение зарядного устройства составляет 1,29 В, а максимальный выходной ток составляет около 104 мА. Питание подается через разъем mini USB на вход стабилизатора DD1 (TS5205).

Стенд для пайки со светодиодной подсветкой

Материал: АБС + металл + акриловые линзы. Светодиодная подсветка...

Его выходное напряжение составляет 1,29 В, которое определяется сопротивлением резисторов R2 и R3. Формула для вычисления необходимого выходного напряжения:

 Vout = 1,24 × (1 + R3 / R2)

Стабилизатор DD2 (TS5205) работает в режиме ограничения тока. Резистор R1 устанавливает ток примерно на уровне 104 мА. Его значение определяется законом Ома:

 Iout = 1,24 В / R1

Когда батарея заряжается, ток протекает через резистор R9, поэтому падение напряжения пропорционально току зарядки. Он подается на неинвертирующий вход операционного усилителя DD3 (LMV321), который работает в режиме сравнения с низким гистерезисом.

К выходу компаратора подключен транзистор VT1, который управляет светодиодом, сигнализирующим процесс зарядки аккумулятора. В прототипе светодиод интенсивно светится при зарядном токе выше примерно 6 мА. При снижении этого значения светодиод постепенно тускнеет и гаснет примерно при токе 2,9 мА. Если светодиод не светится, это также может указывать, либо на повреждение аккумулятора, либо на процесс подзарядки.

Зарядное устройство не требует настройки и сразу начинает работать после правильной сборки. После проверки правильности монтажа мы подключаем зарядное устройство с помощью кабеля с разъемом mini USB к USB-порту компьютера. При этом светодиод не должен светиться.

Теперь необходимо измерить напряжение на разъеме аккумулятора (BAT1). Оно должно быть в пределах 1,29 В. Если напряжение правильное, переключите мультиметр в режим измерения постоянного тока и «замкните» разъем (BAT1). Текущее значение тока должно быть около 104 мА.

Безопасное значение тока зарядки аккумулятора составляет 10% от его емкости. Зарядное устройство не имеет тепловой защиты от чрезмерного нагрева NiMH аккумулятора во время зарядки, поэтому не превышайте это значение.

После проверки вставляем разряженный NiMH аккумулятор. Светодиод должен загореться. После того, как светодиод погаснет, наш аккумулятор заряжен. Мы можем вытащить его из зарядного устройства или оставить в зарядном устройстве, чтобы поддерживать заряд.

Если вам необходимо зарядить аккумулятор другого типа, параметры зарядного устройства можно изменить. Если мы хотим изменить напряжение заряда, мы можем сделать это, изменив значения резисторов R2 и R3 в соответствии с приведенной ранее формулой. Если мы хотим изменить значение максимального зарядного тока, мы должны изменить значение резистора R1.

Максимальное зарядное напряжение ограничено напряжением USB-порта и падением напряжения на стабилизаторах. Максимальный зарядный ток ограничен производительностью порта USB и теплопотерями стабилизатора DD2 и резистора R1.

Перед зарядкой внимательно проверьте параметры зарядки аккумулятора, предоставленные производителем. Предельные значения, указанные производителем, нельзя превышать! Неправильная зарядка может вызвать возгорание или даже взрыв аккумулятора!

ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ БАТАРЕЕК

   Всё ещё много электронных устройств имеют батареечное питание от стандартных пальчиковых или мини пальчиковых аккумуляторных батареек АА и ААА. Особенно это касается прожорливых китайских игрушек с моторчиками и лампочками. Для заряда таких 1,4-вольтовых элементов питания можно купить готовое промышленное ЗУ, которое вешается на розетку. Но если вы хотите немного сэкономить, а также исключить опастность поражения током (если зарядным пользуется ребёнок), рекомендуем собрать вот такое несложное зарядное устройство своими руками. Оно не зависит от наличия сети 220В и способно взять энергию от любого подходящего USB девайса - ноутбука, планшета и т.д. То есть заряжать батарейки можно и от автомобиля (при наличии специального юсб-адаптера в прикуриватель). Любой порт USB может выдавать 5V с током до 500 мА. Это делает порт USB удобным источником энергии для различных компактных устройств, в том числе для этого зарядного устройства.

Схема простого зарядного USB - АА

Рисунок печатной платы ЗУ

   Итак, зарядное устройство предназначено для зарядки двух АА NiMH или NiCd ячеек аккумуляторов любой ёмкости при токе около 470 мА. Таким образом оно будет заряжать 700mAh NiCd около 1,5 часов, 1500mAh NiMH около 3,5 часов, и 2500mAh NiMH в около 5,5 часов. Здесь режим не 0,1С, поэтому заряд ускоренный.

   Схема зарядного устройства включает в себя блок автоматического отсечения напряжения в зависимости от температуры батареек, поэтому их можно оставить в зарядном устройстве на неопределенный срок, в том числе после отключения.

   Основа зарядного устройства - Z1A, одна половина двойного компаратора напряжения LM393. Выход (контакт 1) может быть в одном из двух состояний, плавающем или низком. Во время зарядки, выход управляет транзистором через R5. Элемент Z1B является другим компаратором той-же микросхемы LM393, и выполняет ту-же сравнительную функцию, как и Z1A. Только он управляет светодиодным индикатором, означающим, что зарядка продолжается. Резистор R6 ограничивает ток светодиода до 10 мА. Термистор TR1 должен иметь контакт с корпусом АКБ. При сильном перегреве - он даст сигнал на прекращение процесса заряда. Транзистор TIP31 - маломощный составной.

В USB кабеле контакты [+5 VSB] и [GND] находятся по краям разъема. Обычно от контакта [+5 VSB] идет красный провод, а от [GND] – черный. Но перед подключением к схеме обязательно надо промерять полярность мультиметром.

   Устройство собрано на небольшой печатной плате, файл которой находится тут. Пока зарядил два аккумулятора с проверкой тестером до 3-х вольт с 2,5В за 2 часа. Дальнейшая работа с устройством никаких проблем не выявила. Сборка и испытание схемы зарядного - Igoran.

Форум по данной схеме

   Форум по обсуждению материала ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ БАТАРЕЕК

Автоматическое отключение цепи зарядного устройства nimh при полном заряде

Это схема 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.

  • Меньшая емкость, от 1700 до 2000 мАч можно заряжать до 1000 раз
  • Батареи от 2100 до 2400 мАч могут дать от 600 до 800 раз
  • Большая емкость, аккумуляторные батареи AA 2500 мАч можно заряжать только примерно 500 раз

Полная 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.

Feature

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.

  1. Первый светодиод, показывает состояние зарядки, когда аккумулятор полностью заряжен, он не горит.
  2. Второй светодиод, правильно подключите аккумулятор.

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» »

Как это работает


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 батарея полностью заряжена, ее 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 и 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, чтобы начать зарядку, 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.



Схема печатной платы автоматического зарядного устройства NiMH батареи


Компоновка компонентов печатной платы.

Компоненты деталей
IC1 = TL072 — НИЗКОШУМНЫЕ ДВОЙНЫЕ РАБОЧИЕ УСИЛИТЕЛИ 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.

Также эти схемы зарядного устройства NiMH

  1. Зарядное устройство стабилизированного тока от LM723
  2. Зарядное устройство от IC LM317T

ПОЛУЧИТЬ ОБНОВЛЕНИЕ ЧЕРЕЗ ЭЛЕКТРОННУЮ ПОЧТУ

Я всегда стараюсь сделать Electronics Learning Easy .

Сборка зарядного устройства AA NiMH и NiCd с питанием от USB

5 февраля 2007 г.

Я всегда жалуюсь на все зарядные устройства и бородавки, которые мне нужно носить с собой в поездку. Этот проект, который может заряжать пару никель-металлогидридных (NiMH) или никель-кадмиевых (NiCd) элементов AA, используя USB-порт ноутбука для питания, возник для решения части этой проблемы. (Кстати, если вы хотите облегчить нагрузку на свой ноутбук, обратите внимание на мышь MoGo Mouse.)

Любой USB-порт может подавать 5 В при токе до 500 мА.Стандарт USB указывает, что устройство не может использовать более 100 мА, пока оно не договорится о праве на использование 500 мА, но, по-видимому, нет портов USB, обеспечивающих выполнение этого требования. Это делает порт USB удобным источником питания для таких устройств, как это зарядное устройство.

Существуют коммерчески доступные решения для зарядки USB AA, но каждое из них имеет некоторые недостатки:

  • USBCell - это никель-металлгидридный элемент AA емкостью 1300 мАч со съемной крышкой, которая позволяет подключать его непосредственно к USB-порту.Отдельного зарядного устройства не требуется. К сожалению, емкость элемента очень мала (большинство NiMH элементов AA в наши дни имеют емкость 2500 мАч), и каждая ячейка требует своего собственного порта.

  • Существует двухэлементное зарядное устройство типа AA с питанием от USB, которое продается под разными названиями, но оно заряжается с очень низкой скоростью 100 мА. Дистрибьютор называет это «ночным зарядным устройством», но при 100 мА элементу 2500 мА потребуется около 40 часов для зарядки (40 часов вместо 25 из-за неэффективности зарядки при низких токах).

  • Я нашел зарядное устройство на 2/4 элемента, которое может питаться от USB-порта, автомобильного адаптера или стенной бородавки, но оно такого же размера, как настенное зарядное устройство, которое я пытаюсь заменить.Здесь и здесь можно найти разные, но для зарядки аккумуляторов емкостью 2500 мАч требуется от 10 до 12 часов.

[ Обновление за декабрь 2007 г.: Sanyo представила зарядное устройство с питанием от USB для своих аккумуляторов Eneloop. Это зарядное устройство не имеет перечисленных выше недостатков и заряжает пару элементов емкостью 2000 мАч примерно за 5 часов или одну ячейку за половину этого времени. Хотя он разработан для Eneloops (см. Мой обзор), он также будет работать с обычными NiMH-элементами. Следите за обзором на этом сайте в ближайшее время.]

Зарядное устройство в этом проекте предназначено для зарядки двух никель-металлгидридных или никель-кадмиевых элементов AA любой емкости (при условии, что они одинаковы) примерно до 470 мА. Он будет заряжать никель-кадмиевые батареи емкостью 700 мАч примерно за 1,5 часа, никель-металлогидридные батареи емкостью 1500 мАч примерно за 3,5 часа и никель-металлогидридные батареи емкостью 2500 мАч примерно за 5,5 часов. Зарядное устройство включает в себя схему автоматического отключения заряда в зависимости от температуры элемента, и элементы могут оставаться в зарядном устройстве на неопределенное время после отключения.

Технические характеристики

Это зарядное устройство имеет следующие характеристики:

  • Размер: 3.8 ″ Д x 1,2 ″ Ш x 0,7 ″ В (9,7 см x 3,0 см x 1,5 см).
  • Ячейки: два AA, NiMH или NiCd
  • Зарядный ток: 470 мА
  • Метод прекращения зарядки: температура батареи (33 ° C)
  • Ток утечки: 10 мА
  • Источник питания: настольный компьютер, ноутбук или концентратор USB-порт
  • Условия эксплуатации: от 15 до 25 ° C (от 59 до 77 ° F)

Схема

Сердце этого зарядного устройства - Z1a, половина двойного компаратора напряжения LM393. Выход (контакт 1) может находиться в одном из двух состояний: плавающем или низком.Во время зарядки выходной сигнал понижается внутренним транзистором, потребляя около 5,2 мА тока через Q1 и R5. Q1 имеет бета около 90, поэтому около 470 мА будет проходить через два заряжаемых элемента AA. Это позволит полностью зарядить пару элементов емкостью 2500 мАч чуть более чем за 5 часов.

Схема зарядного устройства AA

с питанием от USB.

Во время зарядки R1, R2 и R4 образуют трехходовой делитель напряжения, который дает около 1,26 В на неинвертирующем входе Z1a (вывод 3, Vref ).

TR1 - это термистор, который находится в прямом контакте с заряжаемыми элементами. Он имеет сопротивление 10 кОм при 25 ° C (77 ° F), которое обратно пропорционально температуре примерно на 3,7% на каждые 1 ° C (1,8 F °). R3 и TR1 образуют делитель напряжения, значение которого подается на инвертирующий вход (вывод 2, Vtmp ). При температуре 20 ° C (68 ° F) TR1 составляет около 12 кОм, что дает Vtmp около 1,76 В.

Как только элементы будут полностью заряжены, зарядный ток буквально исчезнет в виде тепла.При повышении температуры ячейки сопротивление TR1 падает. При 33 ° C (91 ° F) сопротивление будет около 7,4 кОм, что составляет Vtmp около 1,26 В, что соответствует напряжению Vref .

Зависимость напряжения аккумулятора от времени. Ячейки заполнены, когда напряжение достигает пика, и вскоре после этого зарядное устройство отключается.

Когда температура поднимется выше 33 ° C, значение Vtmp станет меньше, чем Vref , и выходной сигнал с открытым коллектором Z1a будет высоким. Следовательно, ток, протекающий через R5, значительно уменьшается, поскольку теперь он ограничен R1, R2 и R4.В результате ток, протекающий через Q1 и элементы, снижается до 10 мА.

Кроме того, поскольку R4 теперь подключен к + 5V через R5 и Q1 вместо того, чтобы удерживаться Z1a на уровне 0,26 В, напряжение Vref изменяется примерно до 2,37 В. Это гарантирует, что при понижении температуры элемента зарядное устройство больше не включится. Чтобы напряжение Vtmp достигло 2,37 В, TR1 должен достичь около 20 кОм, что соответствует температуре около 6 ° C (43 ° F), чего никогда не должно происходить при комнатной температуре.

Z1b - второй компаратор на микросхеме LM393, и пристальный взгляд на схему показывает, что он выполняет то же сравнение, что и Z1a. Однако вместо того, чтобы управлять зарядным транзистором, он включает светодиод, который указывает на то, что идет зарядка. R6 ограничивает ток светодиода примерно до 10 мА. При запуске светодиода от его собственного компаратора (который находится на микросхеме, независимо от того, используем мы его или нет), ток светодиода не влияет на Vref .

Наконец, C1 нужен для того, чтобы зарядка началась, когда вставлена ​​пара ячеек.При отсутствии элементов питания и выключенном зарядном устройстве на C1 подается около 1,9 В (5–0,7 В - Vref). Как только вставляется вторая из двух ячеек, положительная сторона C1 внезапно понижается до напряжения батареи (около 2,4 В). Это немедленно понижает отрицательную сторону на 1,9 В ниже этого значения, примерно до 0,5 В. Поскольку он подключен к Vref , выход Z1a становится низким, вызывая начало зарядки. Через несколько миллисекунд C1 подстраивается под новую разницу напряжений, создаваемую R1, R2 и R4 с одной стороны и ячейками с другой, и больше не влияет на схему.

Строительство

Схему лучше всего строить на печатной плате. См. Мою статью на эту тему « Создание отличных печатных плат ». Вот макет печатной платы:

Медная сторона. Фактический размер: 3,8 x 1,2 дюйма (9,7 x 3,0 см). Нажмите, чтобы увеличить.

Начните с установки всех резисторов и конденсатора. Резисторы следует устанавливать горизонтально. Установите LED1, обязательно сориентируя его так, чтобы отрицательная клемма была подключена к контакту 7 Z1b.

Схема размещения компонентов. Нажмите, чтобы увеличить.

Затем установите Z1, убедившись, что контакт 1 (обозначенный маленькой точкой или обозначением в одном углу ИС) ориентирован, как показано на схеме размещения. При желании используйте розетку для Z1.

Транзистор Q1 установлен на небольшом радиаторе. Сначала отогните провода назад на 90 ° там, где они начинают сужаться. Не сгибайте их слишком сильно, иначе они могут сломаться. Вставьте Q1 в отверстия для вывода и сдвиньте радиатор под ним. При пайке выводов удерживайте все на месте зажимом.Не снимая зажима, просверлите отверстие для болта радиатора.

Зарядное устройство со всеми установленными электронными компонентами. Обратите внимание, что под Q1 есть место для радиатора. Область платы, в которой будет находиться держатель батареи, имеет потертости, чтобы улучшить адгезию.

Следующим шагом является установка держателя батареи. Я использовал держатель с 2 ячейками, сделанный путем отрезания двух внешних позиций ячеек от расположенного рядом держателя с 4 ячейками. Вы, конечно, можете просто купить держатель на 2 ячейки, но когда я пошел в магазин запчастей, его не было в наличии.У моего подхода есть дополнительное преимущество, заключающееся в том, что ячейки легче вставлять и извлекать, поскольку стороны держателя не загибаются внутрь над ячейками.

Перед установкой держателя снимите участок центральной перегородки длиной ¼ дюйма, чтобы освободить место для термистора. Также припаяйте некоторые выводы к клеммам держателя ячеек. Приклейте держатель к монтажной плате заподлицо с краями и сторонами платы. Когда клей высохнет, просверлите отверстия TR1 в плате, чтобы сделать соответствующие отверстия в держателе батареи.Если вы все сделали аккуратно, эти два отверстия должны быть прямо на центральной линии, где вы сняли раздел разделителя.

Вставьте термистор в отверстия, а затем вставьте пару элементов AA в держатель. Со стороны меди надавите на термистор, чтобы он плотно прилегал к элементам, а затем припаяйте его на место. Затем удалите элементы и подсоедините провода держателя батареи к отверстиям, отмеченным B + и B- на схеме размещения.

Укомплектованное зарядное устройство с одним элементом на месте.Держатель для 2 ячеек был изготовлен путем отрезания внешних позиций от держателя для 4 ячеек. Обратите внимание, как установлен термистор, чтобы обеспечить физический контакт с заряжаемыми элементами. Небольшой радиатор сохраняет Q1 прохладным.

Последний шаг - подключить кабель питания USB. Либо купите кабель, либо отрежьте его от выброшенного USB-устройства, например сломанной мыши. Отрежьте кабель до желаемой длины и снимите с конца около 1 дюйма внешней оболочки. Откатите экран и найдите провода + 5V и GND.Обычно это красный и черный цвет соответственно. Зачистите и залудите их концы и припаяйте к клеммам USB + 5V и USBGND зарядного устройства.

Тестирование

Перед подключением зарядного устройства к источнику питания внимательно осмотрите свою работу. Убедитесь, что все компоненты ориентированы правильно (в частности, Q1, LED1, Z1 и держатель батареи).

Для начальных тестов я использовал USB-концентратор для питания. Пара лезвий хобби-ножа №11 между элементами и контактами позволила мне подключить монитор напряжения.

Для начальных тестов я предлагаю вам использовать концентратор USB с питанием. Используя концентратор, вы гарантируете, что зарядное устройство не потребляет энергию от вашего компьютера, поскольку неисправность зарядного устройства может привести к повреждению источника питания. Однако обратите внимание, что большинство концентраторов с питанием не будут выдавать мощность, если концентратор не подключен к компьютеру. В качестве альтернативы вы можете использовать регулируемый источник питания 5 В, временно подключенный к дорожкам + 5 В и GND на печатной плате.

При включенном питании убедитесь, что светодиод не горит.Если он включен, используйте резистор 330 Ом, чтобы на мгновение замкнуть TR1 (это заставляет схему думать, что элементы сильно нагрелись). Если светодиод не гаснет, что-то не так.

При выключенном светодиоде измерьте напряжение между GND и Vref (контакт 3 Z1). Это должно быть примерно 2,37 В. Это может быть немного больше или меньше в зависимости от точного напряжения питания и изменения номиналов резисторов. Также проверьте напряжение на Vtmp (контакт 2). При комнатной температуре это значение должно быть в пределах 1.От 60 В до 1,85 В, в зависимости от температуры.

Теперь вставьте пару подходящих никель-металлгидридных элементов AA, желательно частично или полностью разряженных. Как только вы вставите вторую ячейку, должен загореться светодиод. Снова измерьте напряжение Vref ; теперь оно должно быть около 1,26 В. Vtmp также может немного измениться из-за падения напряжения питания, вызванного нагрузкой на источник питания.

Зарядное устройство заряжается, и напряжение на клеммах аккумулятора должно возрасти.Через некоторое время скорость увеличения должна замедлиться. Когда уровень заряда элементов составит около 75%, скорость нарастания снова увеличится. Наконец, когда ячейки достигнут 100% заряда, напряжение начнет снижаться, и элементы начнут нагреваться. Через 15–20 минут зарядное устройство должно выключиться. Если элементы становятся неприятно нагретыми, а зарядное устройство не отключается, что-то не так.

Также стоит измерить ток заряда. Самый простой способ сделать это - вставить две тонкие проводящие полоски, например, латунную прокладку, разделенные изолятором, между одним элементом и контактом держателя батареи.Затем подключите к двум полоскам амперметр, чтобы зарядный ток прошел через счетчик. Счетчик должен показывать где-то между 450 и 490 мА. Если он будет выше, вы превысите спецификацию источника тока USB, поскольку само зарядное устройство использует дополнительные 10 мА (в основном для светодиода).

Если измеренный ток, I , слишком велик или слишком мал, замените R5 резистором другого номинала по следующей формуле:

R5 = 1,6 x I

Используйте ближайшее стандартное значение.Например, если вы измеряете ток 510 мА, замените R5 резистором 820 Ом. Если измеренный ток составлял 420 мА, используйте резистор 680 Ом.

Корпус

На момент написания этой статьи я еще не сконструировал корпус для этой схемы, но планирую сделать это в ближайшем будущем, поскольку голая плата недостаточно прочна, чтобы бросить ее в сумку для ноутбука во время поездки. Корпус будет сделан из пластика 1/16 дюйма или авиационной фанеры по бокам и снизу, с полупрозрачной пластиковой панелью поверх схем.Батарейный отсек останется открытым. Устройство для снятия натяжения предотвратит обрыв USB-проводов в местах их присоединения к плате. Для охлаждения планирую просверлить отверстия по бокам и сверху в области радиатора.

Использование зарядного устройства

Зарядное устройство использовать очень просто. Просто подключите его к USB-порту и вставьте две ячейки, которые хотите зарядить. Когда светодиод гаснет, зарядка завершена. Приблизительное время зарядки:

Тип ячейки Время зарядки
700 мАч NiCd 1.5ч
1100 мАч NiCd 2,5 часа
1600 мАч NiMH 3.5h
2000 мАч NiMH 4.5h
2500 мАч NiMH 5.5h

Важно, чтобы два заряжаемых элемента были одного типа и с одинаковым уровнем разряда. Если ячейки не соответствуют друг другу, одна из них будет полностью заряжена раньше другой. Когда она достигнет 33 ° C, зарядное устройство отключится.Если второй ячейке требуется примерно на 200 мАч больше, чем первой ячейке, она не будет полностью заряжена.

Это зарядное устройство с подходящим корпусом идеально подходит для использования в поездках, где для питания зарядного устройства используется ноутбук. Ноутбук должен быть подключен к розетке, чтобы не разрядить его аккумулятор.

Как правило, если две ячейки используются вместе в одном устройстве (цифровая камера, GPS и т. Д.), Они останутся синхронизированными и могут заряжаться вместе.

По завершении зарядки зарядное устройство переключится на постоянную подзарядку 10 мА.Этого достаточно, чтобы преодолеть естественную скорость саморазряда элементов, но достаточно низкую, чтобы элементы можно было оставлять в зарядном устройстве на неопределенный срок. Однако не оставляет элементов в зарядном устройстве, если зарядное устройство не подключено к включенному USB-порту. В противном случае элементы будут подавать питание на схему и в процессе этого разряжаться.

При использовании этого зарядного устройства с любым компьютером убедитесь, что компьютер не настроен на переход в режим энергосбережения, который отключает питание портов USB.В этом случае зарядка прекратится, а заряжаемые элементы разрядятся. При использовании ноутбука в качестве источника питания лучше всего подключить блок питания ноутбука, поскольку зарядное устройство потребляет значительный объем энергии и, вероятно, займет больше времени, чем хватит на аккумулятор ноутбука.

При питании зарядного устройства от концентратора USB обязательно используйте концентратор с питанием. Концентратор без питания не сможет подавать достаточный ток на зарядное устройство, поскольку он должен разделять 500 мА, исходящие от компьютера, с портами концентратора (обычно четыре).Дополнительная длина кабеля также снижает напряжение, достигающее зарядного устройства.

Зарядка элементов AAA

Если пружины в держателе батареи достаточно длинные, зарядное устройство также можно использовать для зарядки пары элементов AAA. Однако затем необходимо вставить прокладки между элементами и сторонами держателя батареи, чтобы гарантировать, что элементы остаются в контакте с термистором. Заряжайте только современные элементы AAA емкостью 700 мАч и более.

Список запчастей

Некоторые детали можно приобрести в Radio Shack, но более крупные поставщики электроники, такие как Digi-Key, с большей вероятностью будут иметь в наличии все необходимые детали.

Часть Описание
R1 56кОм Вт, резистор 5%
R2 27кОм ¼Вт, резистор 5%
R3 22кОм Вт, резистор 5%
R4 47кОм Вт, резистор 5%
R5 750 Ом Вт, резистор 5%
R6 220 Ом Вт, резистор
TR1 Термистор 10 кОм при 25 ° C, прибл.3,7% / C ° NTC
Radio Shack # 271-110 (снято с производства )
C1 Конденсатор 0,1 мкФ 10 В
1 квартал Транзистор TIP32C PNP, корпус ТО-220
Z1 ИС двойного компаратора напряжения LM393, DIP
LED1 Красный, зеленый или желтый светодиод, 10 мА
Другое Держатель двухэлементной батареи AA
Кабель USB
Маленький радиатор

Обратите внимание, что термистор Radio Shack снят с производства.Хотя я не пробовал ни один из них, есть и другие похожие термисторы, например Vishay # 2381 640 54103 (Digi-Key # BC2298-ND). Температурный коэффициент немного отличается (около 4,6% / C °), но в интересующем нас диапазоне он достаточно близок. При использовании этого термистора температуры отключения и включения будут примерно 32 ° C (89 ° F) и 10 ° C (50 ° F) соответственно.

В качестве альтернативы вы можете использовать указанные ниже значения резисторов с термистором Vishay, чтобы поднять температуру отсечки обратно до 33 ° C, снизив при этом температуру включения до 3 ° C (37 ° F).

Часть Значения альтернативных резисторов для использования с
Vishay # 2381640 54103 Термистор
R1 82кОм Вт, резистор 5%
R2 33кОм ¼Вт, резистор 5%
R3 27кОм ¼Вт, резистор 5%
R4 39кОм Вт, резистор 5%

Я не тестировал эту комбинацию, но значения были вычислены с использованием той же программы, которую я использовал для вычисления значений, которые использовались с термистором Radio Shack.Не совмещайте , а не , и сопоставляйте значения из этой таблицы со значениями, перечисленными выше. Если вы измените какое-либо из значений на значения в этой таблице, измените все из них.

Если кто-нибудь найдет альтернативный источник термистора Radio Shack, дайте мне знать.


Статьи по теме

Если вы нашли эту статью полезной, вас также могут заинтересовать:

Цепь зарядного устройства для никель-металлгидридных аккумуляторов

| Проекты самодельных схем

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:

Как работает схема зарядного устройства

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 аккумулятора можно понять с помощью следующих пунктов:

Когда на схему не подается питание, ИС переходит в спящий режим, и заряженная батарея отсоединяется 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 функций распиновки LTC4060

Понимание 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.

Как заряжать 3 серии Количество ячеек

Для зарядки трех последовательно соединенных 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 выводу, 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.

Nifty NiMH зарядное устройство - Codrey Electronics

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, поскольку на полке лежит несколько никель-металлгидридных элементов серии GP2100. Технические характеристики NiMH элемента приведены ниже:

  • Элемент NiMH серии GP 2100
  • 2 В минимум 2000 мАч
  • Стандартная зарядка 16 часов при 200 мА

По данным PowerStream (www.powerstream.com), никель-кадмиевые и никель-металлгидридные аккумуляторы относятся к числу наиболее 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:

Цепь зарядного устройства NiMH

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, такое же напряжение 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 светодиодов 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:

Обнаружение окончания заряда (EoC)

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 батарея полностью заряжена, она запускает новые химические реакции, чтобы поглотить ненужный ток, и этот процесс нагревает батарею. 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 микроконтроллера.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)

Создание зарядного устройства для солнечных батарей для Ni-MH аккумуляторов

Вы можете купить зарядное устройство на солнечной батарее, но дешевле и интереснее сделать его самостоятельно.

Если вы похожи на меня и любите проводить много времени в сельской местности, это означает, что у вас нет возможности заряжать свои устройства. Вы можете пойти посмотреть на коммерческое зарядное устройство для солнечных батарей, но для популярных брендов оно может легко стоить 100 долларов или больше. Так почему бы не построить его самому?

В своей простейшей форме зарядное устройство подает напряжение или ток на положительный полюс батареи. Это приведет к зарядке аккумулятора и увеличению его напряжения. Единственный раз, когда я знаю, что кто-нибудь заряжает аккумулятор с помощью такой простой системы, - это заводить автомобиль от внешнего источника.Простое приложение напряжения к аккумулятору может зарядить его, но у него нет системы защиты аккумулятора. Химический состав каждой батареи имеет уникальные свойства, в том числе, но не ограничиваясь: номинальное напряжение, максимальное напряжение, плотность энергии, скорость саморазряда, внутреннее сопротивление и жизненный цикл. Из-за уникальных требований к химическому составу каждой батареи важно сначала указать, какой химический состав батареи мы хотим использовать.

Зарядка одной батареи AAA

Выбор батареи

В настоящее время в потребительских устройствах используются аккумуляторные батареи трех типов.У нас есть ион лития, металлогидрид никеля (Ni-MH) и кадмий никеля (NiCd). Итак, начнем с номинального напряжения для литий-ионных аккумуляторов. Оно варьируется от 3,2 В до 3,7 В, никель-металлгидридные - 1,2 В и никель-кадмиевые - также 1,2 В. Потому что в большинстве бытовых устройств используются внутренние батареи, батарейки типа AA или AAA. Давайте исключим литий-ионный ион, потому что его номинальное напряжение более чем в два раза превышает напряжение батарей AA или AAA. Если мы затем сравним плотность энергии Ni-MH и NiCd, мы обнаружим, что Ni-MH имеет плотность энергии 140-1000 Втч / л, а NiCd имеет плотность энергии 50-150 Втч / л.Поэтому я собираюсь использовать Ni-MH для лучшей плотности энергии.

Способы зарядки аккумулятора

Существуют подробные сведения о методах зарядки для аккумуляторов любого химического состава, и я рекомендую найти хороший источник информации о любом химическом составе, с которым вы хотите работать. Для Ni-MH компании Panasonic и Energizer предоставили отличные материалы.

Для быстрой зарядки аккумулятора (менее чем за несколько часов) обычно используется микроконтроллер для контроля как напряжения, так и температуры аккумулятора.Если напряжение начинает падать, значит, аккумулятор перезарядился и зарядное устройство отключается. Если температура начинает быстро повышаться, это может означать повреждение аккумулятора или состояние перезарядки и отключение зарядного устройства.

Если время не имеет значения, можно воспользоваться другим способом - медленно зарядить аккумулятор с помощью таймера, чтобы он отключился через 12–14 часов. Во избежание перезарядки зарядное устройство требует минимальной емкости аккумуляторов. Но если аккумуляторы имеют большую емкость, чем минимальная, на которую рассчитано зарядное устройство, они не будут заряжены полностью.Простое решение, но почти требует, чтобы емкость аккумулятора указывалась зарядным устройством.

Другой вариант - непрерывная подзарядка аккумуляторов. Для полной зарядки разряженной батареи в соответствии с рекомендациями Energizer потребуется 60 часов. Не очень практично для полной зарядки аккумулятора, скорее, он часто используется в качестве вторичного метода зарядки. Как только аккумуляторы полностью заряжены, начинается непрерывная подзарядка, чтобы поддерживать аккумуляторы «заряженными».

Давайте рассмотрим, что может быть лучшим способом для нашего солнечного зарядного устройства.Подзарядка займет слишком много времени, поэтому давайте сбрасываем ее со счетов. Зарядное устройство по времени также быстро сталкивается с проблемами; если солнечное зарядное устройство теряет мощность, таймер сбрасывается, что приводит к перезарядке. Это можно решить, добавив батарею только для таймера. Однако, если питание было потеряно, таймер все равно будет работать, но не заряжать батареи, в результате чего батарея не будет заряжена. Из-за длительного времени зарядки метода таймера он почти всегда теряет мощность. Значит, метод таймера отсутствует.Использование микроконтроллера кажется хорошим выбором, но это гораздо более сложная система. У него должен быть термистор для каждого слота батареи и один для измерения температуры окружающей среды. Затем мы также должны измерить напряжение на каждой батарее, и она не сможет выполнить быструю зарядку из-за ограничений мощности от солнечной панели.

Кажется, каждый из представленных методов имеет ограничения, вызывающие беспокойство. Вместо того, чтобы просто использовать один из этих методов, я предлагаю метод, который использует компоненты методов таймера и микроконтроллера.Мы используем компаратор для контроля напряжения и предотвращения перезарядки, но используем низкую скорость заряда таймера для защиты аккумулятора. Это имеет некоторые ограничения, но предлагает более простой дизайн, который легко масштабировать; система, которая не требует постоянного питания и безопасна.

Дизайн

Поскольку это устройство не будет находиться в среде с контролируемой температурой, я рекомендую, чтобы все компоненты имели максимальную рабочую температуру не менее 70 ° C и не менее -25 ° C. Хотя 70 ° C выше любой ожидаемой температуры воздуха, зарядное устройство будет находиться на солнце, что приведет к повышению температуры устройства и может легко достичь температуры выше 50 ° C.

Во-первых, нам нужно выбрать солнечную батарею. Я выбрал панель мощностью 5 Вт, она имеет напряжение холостого хода (Voc) 22 В и ток короткого замыкания (Isc) 300 мА. Высокое напряжение этой панели позволяет использовать ее для зарядки автомобильных аккумуляторов 12 В, что я считал желательным. К тому же это было довольно доступно. Ток 300 мА ограничивает количество аккумуляторов, которые мы можем заряжать одновременно, до пары небольших аккумуляторов или одной большой.

Мы говорили о химическом составе аккумуляторов ранее, но не говорили о емкости или форм-факторе.Вы, вероятно, имеете в виду форм-фактор (AA, AAA и т. Д.), Поскольку у вас, вероятно, есть конкретное устройство, для которого вы хотели бы подзарядить батареи. Я буду разрабатывать свой для Ni-MH AAA 1100 мАч, но химический состав и емкость действительно определяют электрические характеристики. Как правило, чем больше батарея, тем больше ее емкость. Однако небольшие различия в упаковке и технологии означают, что емкость одного AAA может отличаться от емкости другого AAA.

У нас есть источник питания и аккумуляторы для зарядки, так что приступим к остальным конструкторским работам.Ранее я упоминал, что буду использовать компаратор, а это значит, что нам нужно опорное напряжение. Часто это можно сделать с помощью делителя напряжения, но поскольку наш источник питания сильно изменчив, я решил использовать стабилизатор напряжения. LM317 - это обычный регулятор напряжения, простой в использовании, недорогой и обладающий высокой рабочей температурой. Выходное напряжение контролируется 2 резисторами. Я использую второй второй LM317, чтобы сделать линию 12 В, которую я буду использовать как VCC для остальной цепи.

Lm317 настроен на выход 1.47 В

Lm317 настроен на выход 12 В

В качестве транзистора для светодиода я использовал 2N3904, эмиттер был подключен к токоограничивающему резистору и светодиоду последовательно. Это показывает, когда аккумулятор заряжается и когда наша батарея полностью заряжена.

В качестве транзистора, регулирующего ток батареи, я использовал силовой транзистор IRF840. Он превосходит спецификации и стоит недорого, но его можно заменить на силовой транзистор по вашему выбору.Транзистор включен последовательно с токоограничивающим резистором и батареей.

Теперь это зарядит вашу батарею, но я решил пойти немного дальше и добавить еще одну систему для ограничения тока. Я добавил еще один силовой транзистор и подключил затвор к таймеру 555. Таймер 555 настроен на рабочий цикл 80% с частотой 1 кГц. Это ограничивает средний ток, но также гарантирует, что светодиодный индикатор будет иметь достаточно времени для работы достаточно ярким, чтобы видеть под ярким солнцем.

Таймер 555 настроен на 80% рабочий цикл при 1 кГц

Я сконструировал прототип схемы на макетной плате с местом для зарядки одной батареи AAA. Осредненный по времени ток, протекающий через батарею, был измерен на уровне 90 мА в солнечный зимний день. Я разрядил и затем зарядил четыре батареи с помощью солнечного зарядного устройства, а затем зарядил четыре с помощью коммерческого зарядного устройства производства Duracell. Напряжение было измерено на каждой батарее для ограниченного сравнения.

Напряжение аккумулятора

Батареи солнечного зарядного устройства имели среднее напряжение 1274 мВ, а батареи зарядного устройства Duracell имели среднее напряжение 1295 мВ. Немного более низкое напряжение неудивительно, потому что солнечное зарядное устройство было разработано для завершения цикла заряда на 30 мВ при максимальном напряжении. Теперь у вас есть полный дизайн вашего собственного солнечного зарядного устройства.

Схема солнечного зарядного устройства для одной батареи

Предложения по дальнейшим действиям

Добавить батареи
Добавить светодиодный индикатор питания к зарядному устройству
Добавить постоянное зарядное устройство после первичной зарядки

Попробуйте этот проект сами! Получите спецификацию.

Gameinstance.com - Умное зарядное устройство NiMH

Что хорошего в NiMH-разряднике, если у вас нет надежного быстрого зарядного устройства. Большинство зарядных устройств, представленных на рынке, построены с учетом экономии и плохого обращения с аккумуляторами всеми возможными способами. Почти все они генерируют небольшие зарядные токи, а иногда только таймер предотвращает перезарядку аккумулятора. Излишне говорить, что это происходит за счет длительного времени зарядки до 10 или даже 15 часов. Многие зарядные устройства обрабатывают несколько ячеек последовательно, что обеспечивает несбалансированную зарядку.Использование несбалансированных ячеек в батарее сократит срок службы более слабых, поскольку они часто сильно разряжаются или даже меняются местами. Несмотря на то, что несбалансированные серии элементов выравниваются при зарядке малым током в течение более длительных периодов времени, некоторые из элементов начинают нагреваться - еще один фактор, сокращающий срок службы аккумуляторов.
В этой статье предлагается DIY Arduino Smart NiMH Recharger, способный определять состояние каждой отдельной ячейки и обрабатывать ее соответствующим образом.

Обзор

Если вы понятия не имеете, с чем столкнетесь, никель-металлгидридные аккумуляторы необходимо заряжать постоянным током.Они поглощают этот ток при комнатной температуре и хранят его в химической ячейке практически без теплового эффекта. После полной зарядки энергия, передаваемая зарядным устройством, превращается в тепло. Следовательно, температура внутри ячейки начинает быстро расти. Еще один - очень незаметный - признак заряженного аккумулятора - небольшое падение напряжения. Однако индикаторы не могут быть обнаружены при малых токах зарядки, около C / 10. Они становятся видимыми только при подаче более высоких токов, начиная с C / 4 - от 600 мА для аккумулятора на 2400 мАч.

Интеллектуальная схема быстрого зарядного устройства должна обеспечивать постоянный ток, достаточно высокий, чтобы зарядить элемент за пару часов и остановить его в нужный момент, чтобы предотвратить перезарядку. С этой целью он контролирует внешние параметры, такие как напряжение, температура, ток и продолжительность зарядки.

Схема

будет использовать несинхронный понижающий преобразователь, испытанный несколько месяцев назад и улучшенный после того, как оценка эффективности показала большие коммутационные потери. Он будет управляться микроконтроллером Atmega328 с использованием ШИМ-сигнала с разрешением 11 бит на частоте 8 кГц с рабочим циклом, который будет непрерывно регулироваться для обеспечения постоянного тока перезарядки.

Для предотвращения эффекта памяти частично разряженных аккумуляторов в устройстве предусмотрена разрядная цепь. R1 будет действовать как шунтирующий резистор для измерения как зарядного, так и разрядного токов. Учитывая его номинальную мощность 1,8 Ом и 2 Вт, можно безопасно ограничить зарядный ток на уровне 1 ампер.

Для контроля температуры батареи зарядное устройство также будет использовать термистор NTC в конфигурации делителя напряжения. Это обеспечит важную обратную связь от аккумулятора, которая поможет определить, можно ли заряжать аккумулятор.Он также укажет, когда следует завершить процесс зарядки.

Смелая попытка

Я знаю, так что скрестим пальцы. После того, как несколько из моих аккумуляторных блоков были приготовлены с помощью фирменного зарядного устройства, мне пришлось искать альтернативы. Я начал покупать более дешевые NiMH элементы, но, как оказалось, 1, а иногда и 2 из 4 в упаковке были плохими, так как высокое внутреннее сопротивление плохо. Я нашел несколько хороших умных зарядных устройств, но в процессе исследования понял, что могу сделать это сам.

Обновление: check-out Часть 2 - Сборка.

Как их заряжать »Электроника

Никель-металлогидридные батареи и элементы

требуют правильной зарядки для обеспечения длительного срока службы - важны скорость зарядки, перезарядка и способ зарядки.


Аккумуляторная технология Включает:
Обзор аккумуляторной технологии Определения и термины батареи NiCad NiMH Литий-ионный Свинцово-кислотный

Никель-металлогидридный, NiMH аккумулятор, в комплекте: NiMH зарядка Саморазряд NiMH


Правильная зарядка никель-металлгидридных элементов и батарей является ключом к поддержанию их производительности.Знание того, как их правильно заряжать, обеспечит высокий уровень производительности и более длительный срок службы.

Зарядка никель-металлгидридных элементов немного сложнее, чем их никель-кадмиевые предшественники, поскольку пик напряжения и последующее падение напряжения, которые использовались для определения полного заряда, намного меньше на никель-металлгидридных батареях и элементах.

Перезарядка приводит к перегреву и повреждению элемента, что приводит к потере емкости, и элементы с гидридом никеля более чувствительны к этому, чем NiCd. Это означает, что зарядные устройства должны быть тщательно спроектированы, чтобы избежать перезарядки, и пользователи также должны быть немного более осторожными.

Характеристики заряда / разряда NiMH

В работе никель-металлгидридный элемент имеет многие характеристики, аналогичные более знакомым никель-кадмиевым элементам. Кривая разряда очень похожа на кривую разряда NiCad с учетом дополнительной зарядки, которую он может взять. Однако он очень нетерпим к перезарядке, поскольку в этом случае его емкость снижается. Это представляет собой серьезную проблему для разработчиков зарядных устройств.

Многие интеллектуальные зарядные устройства для никель-кадмиевых аккумуляторов обнаруживают небольшой, но отчетливый «скачок» выходного напряжения, когда никель-кадмиевые батареи полностью заряжены.Однако для никель-металлгидридных элементов это увеличение намного меньше, что затрудняет его обнаружение. В результате также определяется температура элементов, поскольку после полной зарядки элемент рассеивает большую часть дополнительного заряда в виде тепла. Еще одна сложность заключается в том, что характеристики никель-металлгидридных элементов значительно различаются от одного производителя к другому, что затрудняет определение характеристик заряда.

Интересно отметить, что эффективность зарядки никелевых аккумуляторов всех форм составляет от 100% до примерно 70% от полного заряда.Это означает, что сначала происходит небольшое повышение температуры, но позже, когда уровень заряда повышается, эффективность падает, и выделяется тепло, которое снижает температуру элемента.

Способы зарядки NiMH

Существует ряд методов зарядки, которые можно использовать с никель-металлогидридными батареями. К сожалению, зарядка никель-металлгидридных никель-металлгидридных аккумуляторов не так проста по сравнению с другими типами элементов или аккумуляторов.

Никель-металл-гидридные элементы, как и никель-кадмиевые, требуют зарядки постоянным током.Скорость заряда обычно указывается на корпусе ячейки, и ее нельзя превышать.

В рамках зарядки постоянным током есть несколько методов, которые могут быть применены для предотвращения перезарядки.

  • Таймер зарядки: Использование времени для определения окончания зарядки - самый простой метод. Часто в зарядное устройство можно встроить электронный таймер, хотя многие базовые зарядные устройства не имеют этого встроенного средства.Этот подход предполагает, что аккумулятор или элемент заряжается от известного состояния заряда, например полностью разряжен.

    Одна из проблем этого метода заключается в том, что если ячейка потеряла свою зарядную емкость, то зарядное устройство, ожидающее доставки 100% заряда в соответствии с расчетным временем, произведет перезаряд, что еще больше усугубит деградацию ячейки.

  • Термическое обнаружение: Обнаружение окончания заряда никель-металлгидридного элемента путем определения температуры элемента также представляет трудности.Хотя при перезарядке аккумулятор часто кажется теплым, иногда бывает трудно точно оценить повышение температуры, так как центр аккумулятора будет намного горячее, чем снаружи. Также, если аккумулятор заряжается медленно, то повышение температуры будет меньше.
  • Обнаружение отрицательного дельта-напряжения: Предпочтительным методом определения конца заряда никель-кадмиевых элементов является использование метода NDV - отрицательного дельта-напряжения. Этот метод обнаруживает падение напряжения, которое появляется при полном заряде элемента.Однако при зарядке NiMH-элемента обнаруживается лишь небольшое падение напряжения. Зарядное устройство NiMH должно быть способно обнаруживать падение напряжения около 5 мВ на элемент. Поэтому для надежного обнаружения такого небольшого падения напряжения в NiMH зарядное устройство необходимо ввести достаточную фильтрацию шума, чтобы гарантировать, что паразитные наводки и другие шумы не приведут к окончанию заряда.
  • Медленная зарядка NiMH аккумуляторов: NiMH аккумуляторы Медленная зарядка не рекомендуется.Использование значений заряда от 0,1 до 0,25C не дает индикаторов, необходимых для определения окончания заряда. При изменении напряжения всего около 5 мВ при полной скорости заряда, более мелкие изменения, возникающие при медленном заряде, практически невозможно обнаружить. Кроме того, температуры, указывающие на окончание заряда, также намного ниже и их нелегко обнаружить. Соответственно, медленная зарядка никель-металлгидридных аккумуляторов и элементов не рекомендуется.

Многие современные никель-металлгидридные зарядные устройства сочетают в себе три основных метода обнаружения окончания заряда: NDV, обнаружение повышения температуры и последующее использование таймера в качестве последнего конца прекращения заряда на случай, если другие эффекты замаскированы или остаются незамеченными.

В дополнение к этому, многие зарядные устройства включают 30-минутную подзарядку в 0,1C, чтобы добавить несколько процентных пунктов надбавки.

Некоторые усовершенствованные зарядные устройства NiMH применяют начальную быструю зарядку 1С. По прошествии определенного времени или когда напряжение элемента достигает определенной точки, в цикл зарядки включается период охлаждения. Цикл зарядки затем продолжается при более низком токе. Затем зарядное устройство NiMH применяет дальнейшее снижение тока по мере зарядки. Эта схема продолжается до полной зарядки аккумулятора.Этот метод зарядки известен как метод «ступенчато-дифференциального заряда». Стоит отметить, что он подходит для всех никелевых элементов и аккумуляторов.

Однако многие NiMH-элементы заряжаются с помощью простых зарядных устройств, и в результате их очень легко подвергнуть перезарядке. Из-за их нетерпимости к завышенным ценам это может означать, что их жизнь сокращается. Многие люди обнаружили, что средний срок службы никель-металлгидридных батарей меньше ожидаемого. Часто это можно объяснить трудностями, связанными с их завышенной ценой.

NiMH капельная зарядка

Поскольку никель-металлгидридные аккумуляторы не переносят перезарядку, необходимо соблюдать осторожность при подзарядке.

Хотя никель-кадмиевые батареи могут заряжаться непрерывным током со скоростью около 0,1 ° C, это считается слишком высоким для никель-металлгидридных аккумуляторов, и обычно считается, что для большинства никель-металлгидридных аккумуляторов непрерывная зарядка должна выполняться со скоростью около 0,05 ° C.

Даже при постоянной подзарядке с такой скоростью рекомендуется не оставлять их надолго.Лучше не проливать струйку заряда и восстанавливать саморазряд перед использованием.

Как заряжать NiMH аккумуляторы: рекомендации

Ввиду того, что зарядка никель-металлгидридных аккумуляторов должна производиться надлежащим образом, часто полезно несколько рекомендаций.

  • Никогда не заряжайте никель-металлгидридные элементы с помощью неподходящего зарядного устройства: Никогда не допускается заряжать аккумулятор любой формы с помощью неподходящего зарядного устройства. NiMH-элементы нельзя заряжать с помощью зарядного устройства NiCd, так как обнаружение окончания заряда не сработает.
  • Зарядка при комнатной температуре: NiMH-элементы не любят заряжаться при низких или высоких температурах.
  • Проверить температуру элемента: Если NiMH-элемент нагревается, зарядку следует прекратить. Бытовые зарядные устройства не всегда корректно завершают зарядку. Извлеките батареи, когда они теплые на ощупь. Прекратите использовать зарядное устройство, которое «готовит» аккумуляторы.
  • Проверка состояния заряда вручную: При использовании многих нижних зарядных устройств для никель-металлгидридных аккумуляторов существует реальная возможность перезарядки, и может отсутствовать резервное время окончания заряда.Поэтому целесообразно вручную проверить вероятность зарядки аккумулятора и прекратить зарядку.
  • Проверка возможности быстрой зарядки: Хотя многие NiMH-элементы можно быстро заряжать, это подходит не для всех. Перед применением быстрой зарядки сверьтесь с таблицей данных.
  • Быстрая зарядка: Если NiMH-элементы можно быстро заряжать, то их лучше всего заряжать в этом режиме. При такой зарядке легче определить точку окончания зарядки.При зарядке примерно до 70% эффективность зарядки приближается к 100%, а аккумулятор остается холодным. Поэтому приемлема быстрая зарядка большинства никель-металлгидридных элементов.
  • Капельная подзарядка: В идеале не допускайте непрерывной подзарядки в течение длительного времени. Никелевые батареи должны остывать при непрерывной подзарядке. Если тепло, капельный заряд слишком велик.
  • Используйте правильное зарядное устройство: Никелевые и литиевые батареи требуют очень разных алгоритмов зарядки.Не смешивайте зарядные устройства. Зарядное устройство NiMH также может заряжать NiCd; зарядное устройство NiCd перезаряжает NiMH.

Поскольку никель-металлгидридные элементы более чувствительны к способу заряда по сравнению с другими формами перезаряжаемых аккумуляторов, необходимо соблюдать осторожность, чтобы выбрать правильное зарядное устройство NiMH, а также правильно его использовать.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *