Зарядное устройство для ni cd – Зарядное устройство для Ni-Cd и Ni-Mh аккумуляторов на 4 канала

Умная и дешевая зарядка для Ni-MH/Ni-Cd AA/AAA аккумуляторов Opus BM-100

Всем доброго времени суток )
В этом обзоре пойдет речь о достаточно функциональном и «умном» зарядном устройстве для Ni-MH/Ni-Cd AA/AAA аккумуляторов Opus BM-100. Попробовал поиском тут пройтись по сайту — не нашел обзора такой модели. Вот решил поделиться результатами своей покупки.

Если уже было — прошу не пинать, может плохо искал, но не нашел.
Для начала — предыстория покупки.
На сегодняшний день никелевые элементы питания отошли на второй план и уступили более современным литиевым. По крайней мере у меня именно так и произошло. Основная масса девайсов — на литии, на никеле осталась только всякая мелочевка, типа звонков, пультов и т.п.
И для меня наиболее оптимальным оказалось использование Opus BT — C3100 V2.1.
Но вот у родителей все наоборот, только у отца пару фонариков на 18650, для которых и зарядное есть. Все остальное питается от никелевых элементов, для которых в доме конечно имеется несколько зарядных устройств, но каждое из которых имеет свои недостатки, причем значительные.
Итак, было решено подыскать недорогую зарядку, которая должна соответствовать следующим требованиям:
1) от 4-х независимых каналов (заряд любого кол-ва элементов в слотах, а не попарно, как часто бывает)
2) полный разряд перед зарядом
3) регулировка тока заряда, желательно начиная от 100 мА/ч, чтобы не убивать ААА элементы
4) защита от перезаряда, разряда, переполюсовки и «умный» алгоритм заряда
5) измерение емкости и функция восстановления — не обязательны, но если будут — хорошо конечно. основными критериями при выборе не являлись.
В итоге хорошенько погуглив просмотрел, наверное, все возможные варианты. Остановился на этой, т.к. до 20 баксов и немногим более аналогов просто не нашел.

Итак приступим непосредственно к обзору.
С момента оплаты заказа до получения на почте прошло 18 дней. Что шустрее обычного. Пришла вот в такой цветной картонной коробке (упаковку посылки не фотографирую, ничего интресного, все как всегда),

внутри которой находились сама зарядка, блок питания, переходник и инструкция.

Инструкция

Блок питания с вилкой под американскую розетку(( Не нравятся мне эти конструкции с переходниками… Хотя для любителей китайшоппинга это дело уже привычное, а у себя дома я установил универсальную розетку, куда можно включать и евро, и американские, и английские вилки без переходников. Удобно ) Но поскольку будет использоваться у родителей — придется включать через переходник.

На выходе данного блока (как и на входе зарядного естественно) — 3 В. Тут важно не ткнуть случайно от чего-то другого блок с бОльшим напряжением. От старшего брата BT-C3100 V2.1 блок внешне 1в1, но на выходе 12В, так еще и разъем такой же. Если пользоваться в 1 квартире — вероятность уничтожения BM-100 крайне высока. Рано или поздно кто-то обязательно ткнет не тот блок. К счастью зарядки будут трудиться в разных квартирах.

Сам дисплей контрастный, информация хорошо читается, по горизонтали и вертикали очень хорошие углы обзора. А вот подсветки нет.

Сверху зарядника, помимо слотов для АКБ, находятся 3 кнопки:

«MODE» — для активации изменения режима работы ЗУ нужно ее удерживать не менее 2 секунд. Затем короткими нажатиями происходит цикличное переключение между режимами для всех слотов одновременно:
CHARGE — заряд АКБ
DISCHARGE: разряд, затем заряд АКЬ
DISCHARGE REFRESH: несколько циклов разряд/заряд
CHARGE TEST: заряд, разряд, заряд. показывает емкость АКБ, замеренную при разряде

«DISPLAY»

коротким нажатием циклично сменяет режимы отображения на дисплее ток — mA, напряжение — V, емкость — mAh и время — h.

«CURRENT» циклично сменяет возможные варианты тока заряда/разряда. Доступны варианты 200, 500, 700, 1000mA и если АКБ присутствует только в слотах 1 и/или 4 то ток можно выставит 1500 и 1800mA (что имхо является добровольным убийством АКБ).
Токи разряда составляют 100, 250, 350 и 500mA.

Для каждого слота отдельно выбрать режим нельзя. Все 4 слота будут работать по одинаковой программе. Что собственно не мешает вставлять в них аккумуляторы разного типоразмера и емкости. Все 4 канала независимые.
При замере емкости и в режиме восстановления ток разряда равен половине тока заряда. ИМХО не правильно это. Лучше бы 1:1, а еще лучше — в 2 раза больше тока заряда.

После отключения и включения питания — по умолчанию стоит режим заряда с током 200 мА.
Многим это не нравится, но я считаю это правильным решением, т.к. больший ток может подкинуть неприятный сюрприз. Допустим поставили вы ААА с емкостью 600 мА/ч на зарядку током в 200 (что для них и так не мало), а после пропадания питания в электросети или случайного «шевеления» блока в розетке на них пойдет 500 (как на старшем брате Opus BT — C3100 V2.1.) или 700, могут потечь. И это самое безопасное последствие… Так что пусть лучше будет просто потеря времени, а не АКБ, которые еще и плату могут залить…

Корпус выполнен из качественного прочного пластика, в руках держать приятно. При попытках сжатия или кручения ничего не люфтит, звуков не издает, все очень монолитно ощущается. Активного охлаждения нет. Во время зарядки (4 шт, 500 мА) АКБ нагреваются конечно, но не критично, рукой спокойно можно держать. В зарядке также присутствуют термодатчики, которые следят за температурой батарей и защищают от чрезмерного перегрева.

На нижней части корпуса расположены отверстия для охлаждения и информация о ЗУ

Не удержался и раскрутил корпус, чтобы оценить качество платы.
Итак сама плата изготовлена очень качественно, SMD элементы припаяны явно в заводских условиях, все аккуратно и ровно. Помимо SMD компонентов на нижней части платы еще присутствует микросхема-«клякса» и провода, которые уходят к термодатчикам. Флюс смыт, но немного его наблюдается в местах пайки контактных площадок АКБ к плате. Дальше решил не разбирать, чтобы не возникло проблем с дисплеем.

На фонаревке есть обзор этой зарядки на английском языке с графиками, у меня подобного оборудования для замеров нет, так же как и нет оснований не доверять их правдивости. Копипизпастить их сюда без согласования с автором посчитал не этичным. Получается буквы читаем тут — картинки смотрим там ))

И еще несколько фоток напоследок в сравнении с Opus BT — C3100 V2.1.

BM-100 заметно компактнее, что и логично. Функционал и разнообразие типоразмеров АКБ то BT-C3100 значительно шире.

ВЫВОД:
На плюсы и минусы делить не буду, скажу свое впечатление. За эти деньги просто отличная зарядка, без явных недостатков, подойдет для содержания домашнего парка АА/ААА АКБ, тем кто не желает тратить значительные суммы на более дорогие бренды и все равно не будет пользовать их функционал по полной.

Хотелось бы конечно ток заряда задавать с меньшего значения (почему бы от 50 или 100 мА не сделать, все равно же это программного реализовано), ток разряда сделать вдвое больше тока заряда либо возможность выставлять руками значение, выбирать режим для каждого слота… Но все это уже придирки. Для целей, которых покупалась эта зарядка — она полностью подходит. И радует цена в 18 баксов.К покупке рекомендую!

Товар куплен за собственные средства, без купонов и скидок. Мнение абсолютно честное, с магазином обзор не согласован.

mysku.ru

Зарядное устройство для NiMH аккумулятора

Недавно получил комплект никель-металлогидридных аккумуляторных (NiMH) батарей для шуруповерта «Bosch» 14.4V, 2.6Ah. Аккумуляторы фактически имели малую емкость, хотя эксплуатировались под нагрузкой лишь незначительное время и имели малое число циклов разряд(работа) — заряд. По этой причине решил разобрать батареи, выполнить их поэлементные замеры для определения характеристик и возможного восстановления, использования «выживших» элементов в других самоделках требующих отдачи большого тока в короткое время. Эта работа поэтапно описана в заметке «Автоматическое устройство для разряда аккумулятора».

После разборки батареи

был выполнен подготовительный разряд элементов на указанном устройстве, с контролем по минимальному остаточному напряжению 0,9…1,0 вольт, для исключения глубокого разряда. Далее потребовалось простое и надежное зарядное устройство для их полной зарядки.

Требования к зарядному устройству

Производители NiMH аккумуляторов рекомендуют выполнять заряд с величиной тока в интервале 0,75-1,0С. При этих режимах, КПД процесса зарядки, большую часть цикла, максимально высокий. Но к моменту окончания процесса зарядки, КПД резко снижается и энергия переходит в выделение тепла. Внутри элемента резко растёт температура и давление. Аккумуляторы имеют аварийный клапан, который может открыться при увеличении давления. При этом свойства аккумулятора будут безвозвратно потеряны. Да и сама высокая температура оказывает негативное влияние на структуру электродов батарейки.

По этой причине, для никель-металлогидридных аккумуляторов очень важным является контроль режимов и состояния батареи при зарядке, момента окончания процесса зарядки, для исключения перезаряда или разрушения аккумулятора.

Как указывалось, в конце процесса заряда NiMH аккумуляторной батареи её температура начинает расти. Это является основным параметром для отключения заряда. Обычно в качестве критерия прекращения заряда берётся рост температуры более чем на 1 градус за минуту. Но при небольших токах заряда (менее 0,5С), когда температура растёт достаточно медленно, это обнаружить сложно. Для этого может быть использовано абсолютное значение температуры. Таким значением принимают 45-50°C. В этом случае заряд должен быть прерван, и возобновлён (при необходимости) после остывания элемента.

Также необходимо установить ограничение по времени заряда. Его можно рассчитать по емкости батареи, величине тока зарядки и КПД процесса, плюс 5-10 процентов. В этом случае, при нормальной температуре процесса, зарядное устройство отключают по установленному времени.

При глубоком разряде NiMH аккумулятора (менее 0,8В) ток заряда, предварительно, устанавливается на уровне 0,1…0,3С. По времени этот этап ограничен и составляет около 30 минут. Если за это время аккумулятор не восстанавливает напряжения 0,9…1,0В, то элемент беспереспективен. В положительном случае, далее выполняют заряд с увеличенной величиной тока в интервале 0,5-1,0С.

И еще, о сверхбыстром заряде аккумуляторных батарей. Известно, что при заряде до 70% своей ёмкости никель-металлогидридный аккумулятор имеет КПД зарядки близкий к 100 процентам. Поэтому, на этом этапе возможно увеличить ток для ускоренного его прохождения. Токи в таких случая ограничивают значением 10С. Высокий ток легко может привести к перегреву аккумулятора и разрушению структуры его электродов. Поэтому использование сверхбыстрого заряда рекомендуется только при постоянном контроле процесса зарядки.

Процесс изготовления зарядного устройства для NiMH аккумулятора рассмотрен ниже.

1. Установление исходных данных.
— Зарядка элемента постоянной величиной тока 0,5…1,0С до номинальной емкости.
— Выходной ток (регулируемый) – 20…400 (800) ma.
— Стабилизация выходного тока.
— Выходное напряжение 1,3…1,8 В.
— Входное напряжение — 9…12 В.
— Входной ток — 400 (1000) ma.

2. В качестве источника питания для ЗУ выбираем мобильный адаптер 220/9 вольт, 400 ma. Возможна замена на более мощный (например, 220/1,6…12В, 1000 ma). Изменений в конструкции ЗУ при этом не потребуется.

3. Рассмотрим схему зарядного устройства

Вариант конструкции зарядного устройства аккумулятора представляет собой узел стабилизации и ограничения тока и выполнен на одном элементе операционного усилителя (ОУ) и мощном составном n-p-n транзисторе КТ829А. ЗУ дает возможность регулировки тока заряда. Стабилизации установленного тока происходит за счет повышения или понижения выходного напряжения.

В точке соединения резистора R1 и стабилитрона VD1 образуется стабильное опорное напряжение. Изменяя величину напряжения, снятого с потенциометра R2 резисторного делителя, на неинвертирующем входе операционного усилителя (вывод 3), изменяем величину выходного напряжения (вывод 6), а следовательно и ток через VТ1. Резистором R5 ограничиваем ток в цепи заряжаемого аккумулятора. Изменение падения напряжения на R5 при отклонении зарядного тока, через обратную связь (ООС) на инвертирующий вход ОУ (вывод 2), корректирует и стабилизирует выходной ток ЗУ. Установленный R2 ток будет стабилен до конца зарядки этого и последующих однотипных аккумуляторов.

Данная схема стабилизатора тока весьма универсальна и может применяться для ограничения тока в различных конструкциях. Схема легка в повторении, состоит из простых и доступных радиокомпонентов и при верном монтаже сразу начинают работать.

Особенностью данной схемы является возможность применить имеющиеся в наличии операционные усилители с напряжением питания на уровне 12В, например, К140УД6, К140УД608, К140УД12, К140УД1208, LM358, LM324, TL071/081. Транзистор КТ829А — основной силовой элемент и весь ток проходит по нему, поэтому обязательно устанавливается на теплоотвод. Выбор транзистора определяется необходимым зарядным током установленным для зарядки аккумулятора.

4. Выбираем корпус для зарядного устройства. Он определит форму, конструкцию, условия теплоотвода и внешний вид ЗУ. В данном случае выбран алюминиевый аэрозольный баллон. Удаляем его верхнюю часть.

5. Отрезаем от универсальной монтажной платы часть, равную по ширине внутреннему диаметру баллона. Желательно плотное, без качки, вхождение платы в баллон.

6. Комплектуем ЗУ деталями согласно схемы. Аэрозольный колпачок по размеру хорошо подходит в качестве ручки потенциометра.

7. Закрепляем транзистор на радиаторе и устанавливаем радиатор на краю платы, согласно фото.

8. Припаиваем выводы транзистора к контактным площадкам платы.

9. Распаиваем сопротивление, ограничивающее максимально возможный ток заряда аккумулятора. Так как весь ток заряда проходит через резистор R5, то для лучшего охлаждения резистора, он набран из широко распространенных (МЛТ-1) четырех паралельно соединенных резисторов по 22 ома, мощностью по 1 вт. Дополнительно, последовательно установлен резистор на 1,8 ома мощностью 5 вт. Общее сопротивление R5 составило около 7 ом ( средней мощностью 4 вт). Сопротивление и комплектация резисторов зависят от планируемого тока зарядки и наличия деталей у изготовителя.

10. Соберем управляющую часть ЗУ на макетной монтажной плате. Присоединим изготовленную силовую часть ЗУ и подключим нагрузку – заряжаемый аккумулятор. Для проверки работы и отладки режимов, подключим ЗУ к регулируемому блоку питания. Проверяем диапазон регулировки зарядного тока, при необходимости подбираем величину резисторов R2 и R3.

11. Переносим управляющую часть ЗУ на рабочую платку

и присоединяем ее к силовой части.

12. На плате, сбоку, устанавливаем гнездо для подключения блока питания ЗУ (адаптера или другого БП).

13. Устанавливаем ЗУ в корпус, расположив радиатор в его верхней (открытой) части.
Предварительно сверлим в нижней цилиндрической части корпуса ряд отверстий диаметром 6 мм. Рабочее положение корпуса ЗУ вертикальное, поэтому в нем, аналогично печной трубе, создается естественная тяга. Воздух, нагреваемый резисторами и радиатором поднимается из корпуса вверх, затягивая холодный в нижние отверстия. Такая вентиляция работает эффективно, потому что значительный нагрев радиатора при 2-х, 3-х часовой работе ЗУ, практически не ощущается нагревом корпуса.

14. Зарядное устройство собрано рабочим комплектом и испытано под нагрузкой, полной зарядкой десятка аккумуляторов. ЗУ работает стабильно. При этом периодически ведётся контроль расчетного времени зарядки, а также температуры аккумулятора для отключения ЗУ при критических значениях. Использование «крокодильчиков» для подключения аккумулятора позволяет подключить к ЗУ контрольный амперметр (мультиметр) для регулировки зарядного тока. При зарядке последующих однотипных элементов, амперметр не нужен.

Доставка новых самоделок на почту

Получайте на почту подборку новых самоделок. Никакого спама, только полезные идеи!

*Заполняя форму вы соглашаетесь на обработку персональных данных

Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

usamodelkina.ru

Зарядное устройство для Ni-Cd, Ni-Mh и Li-Ion на ATMega8

Данное зарядное устройство имеет возможность заряжать от одного до шести аккумуляторов емкостью от 50 до 1200 мА/час. Начальная точка для прошивки была статья Ридико Леонида Ивановича «Немного о зарядке NiMH и NiCd аккумуляторов». Причина по которой была взята эта статья является то, что в этой статье были более подробно описаны к зарядному устройству. Исходя из данной статьи при зарядке NiMh аккумуляторов выполняются режимы:

1. Фаза определения наличия аккумулятора
2. Фаза определения состояния аккумулятора
3. Разрядка аккумулятора
4. Предзарядка аккумулятора
5. Плавное увеличение тока зарядки
6. Быстрая зарядка
7. Дозарядка
8. Отключение аккумулятора

В фазе определения наличия аккумулятора Аналого-Цифровой Преобразователь (АЦП)  МК Измеряет величину напряжения на клеммах. Если напруга на клеммах меньше ~0,1В, то на дисплее появится ошибка, аккумулятор заряжаться не будет. Этот способ не совсем удобен т.к. если аккумулятор долгое время не заряжался, то его надо будет с начало немножко подзарядить.

В фазе определения состояния аккумулятора первым делом производится измерение температуры аккумулятора с помощью датчика температуры DS18B20, который находится в пластиковом корпусе. Благодаря этому датчику исходный текст прошивки значительно упрощается. Но при его использовании появляется трудность при его размещении на аккумуляторе. Лучше мерить температуру возле отрицательного электрода. Если температура от 5 до 40 градусов Цельсия, то через аккумулятор выставляется ток 0,1*С, где С-ёмкость аккумулятора. Если напруга при этом больше 1,85В, зарядка дальше не идёт и появляется ошибка. Такая проверка помогает определить то что вставили батарейку которая не пригодна для повторной зарядки. Исходя из этого можно сказать что устройство измеряет внутреннее сопротивления аккумулятора. По этой причине нельзя сказать что он полностью сумеет отличать аккумуляторы. В этом устройстве применяется принцип быстрой зарядки (силой тока ~1С в час). Считается что такой принцип зарядка аккумулятора лучше чем 0,1С в течении 12 часов. Пр зарядке на ~80% батарея начинает быстро греться вот тогда и вступает в роль наш термодачик.

Сама зарядка происходит в импульсном режиме (около 1с.), чередующимися с короткими (5 мс) интервалами разрядки.

Критериев нормального окончания зарядки 3:

• Уменьшение напряжения на аккумуляторе.
• Увелечение температуры аккумулятора более 40 градусов.
• Скорость роста температуры аккумулятора 1 градус/минуту и более.

В каждом случаи прибор переходит в режим дозарядки. Любой из случаев приводит к переходу в режим дозарядки — аккумулятор вначале остывает в течение 10 минут, затем заряжается током 0.1*С в течение еще 20 минут. Этот режим уравнивает аккумуляторы в батарее — полностью зарядившиеся тихонько греются, не очень хорошо зарядившиеся — заряжаются лучше. После этого зарядка закончена и аккумулятор отключается.

Список ошибок:

1. «TIME OVER» Истекло время быстрой зарядки (90 минут) и не сработал ни один из критериев окончания зарядки.
2. «HIGH TEMP» Слишком высокая температура (выше 40 градусов).
3. «INC TEMP» Температура быстро растет не в режиме быстрой зарядки.
4. «HI VOLTAGE» Высокое напряжение (более 1.85 В) на одной банке.
5. «HI RESIST» Высокое внутреннее сопротивление банки
6. «CURRENT» Невозможно установить ток, т.е. при увеличении напряжения зарядки до максимума, ток не достиг требуемого значения.
7. «LO VOLTAGE» Слишком низкое напряжение на аккумуляторе (менее 0.4 В на банку в фазе определения состояния)
8. «NO U INC» Напряжение при подзарядке не растет
9. «LO TEMP» Слишком низкая температура (менее 5 градусов)
10. «NO ACC» Нет аккумуляторов

При ошибке появляется сообщение на дисплее, процесс зарядки останавливается. Для повторного цикла необходимо выключить питание устройства (или можно приделать кнопочку между ножкой микроконтроллера RESET и общим проводом).

Fuse bits микроконтроллера установлены на тактирование от внутреннего RC генератора 8 МГц.

Схема + прошивка + исходники [171,39 Kb]

Возможно, вам это будет интересно:

meandr.org

Зарядное устройство для Ni-Cd аккумуляторов — Меандр — занимательная электроника

Хотя никель-кадмиевые аккумуляторы уступи­ли позиции другим типам аккумуляторов (металлогидридным, литий-ионным и т.п.), но все равно этот тип аккумуляторов широко применяется для питания радиоэлектронной аппаратуры, в основ­ном мобильного предназначения. Так, автор статьи использует никель-кадмиевый аккумулятор фирмы Gpbatteries уже несколько лет для питания компьютерной радиомышки Atech G7-630.

Основная характеристика аккумуляторов — ем­кость (количество запасенной в нем энергии). Ем­кость обычно указывают в мАч или Ач. Номиналь­ной емкостью называют типовое значение, приводимое в характеристиках аккумулятора. Она определяется, в первую очередь, конструкцией ак­кумулятора и технологией изготовления.

В процессе эксплуатации напряжение аккумуля­тора уменьшается от максимального до минималь­ного значения. Минимальным называют напряже­ние, при котором оставшаяся энергия аккумулятора незначительна и дальнейшая его эксплуатация не­целесообразна. Для никель-кадмиевых аккумулято­ров минимальное напряжение составляет 1,0 В, и это четкий критерий завершения разрядки. Номи­нальным называют напряжение, установившееся на аккумуляторе через некоторое время после оконча­ния зарядки. Это напряжение приводят в справоч­ных данных на аккумулятор. Оно обычно равно 1,2 В. Номинальное напряжение аккумулятора опре­деляется только его электрохимической системой, то есть гальванической парой и электролитом. Сра­зу после окончания заряда и отключения зарядно­го устройства напряжение аккумулятора макси­мально и составляет 1,5…1,55 В. Это напряжение, обычно, считают критерием окончания заряда акку­мулятора. Конструкция аккумуляторов герметична. При зарядке давление в аккумуляторе повышается. В процессе разрядки давление внутри аккумулято­ра снижается, и при напряжении ниже минимально­го оно может снизиться до уровня, который не обес­печивает герметичность. Длительное хранение аккумулятора в разряженном состоянии может вы­вести его из строя. Известно, что аккумуляторы, долго не работавшие, теряют емкость и работоспо­собность. Восстановить их можно за несколько ци­клов заряда-разряда. С течением времени эксплу­атации аккумуляторов происходят естественные процессы старения, и характеристики аккумулято­ров ухудшаются. Срок службы аккумуляторов обыч­но достигает 5 лет, но при нормальной эксплуатации они надежно работают и до 10 лет.

Схема зарядного устройства (ЗУ), позволяющая в некоторых случаях продлить срок эксплуатации никель-кадмиевых и металлогидридных аккумуля­торов, показана на рис.1. Это ЗУ производит циклический заряд-разряд аккумулятора разными по амплитуде и по длительности импульсами. Заряд- разрядные импульсы формирует генератор, вы­полненный на 555-м интегральном таймере DА1. У разных производителей в его маркировке име­ются различные префиксы: NE, SЕ, SLC, TLС и др. Российский (советский) аналог этой МС — КР1006ВИ1.

Рис. 1

Рассмотрим работу ЗУ по схеме рис.1 подроб­нее. Когда на входах 2 и 6 микросхемы DА1 напря­жение находится в пределах от 1/3 до 2/3 напря­жения Еп1, происходит заряд конденсатора С1 от плюса источника питания Еп1 через резисторы R1 и R2 на минус Еп1. При этом на выходе микросхе­мы (выводе 3 DА1) формируется высокий уровень, несколько меньший по уровню, чем напряжение питания. Этот процесс длится до момента дости­жения на конденсаторе С1 напряжения, равного 2/3 напряжения питания. Так формируется им­пульс, управляющий зарядом аккумулятора. Дли­тельность сформированного импульса заряда можно с достаточной точностью определить по формуле:

Tз=0,693(R1+R2)С.

При достижении на конденсаторе С1 напряже­ния, равного 2/3 Еп1, переключается внутренний компаратор микросхемы, и на выходе формирует­ся напряжение, близкое к потенциалу общей ши­ны. При этом также открывается внутренний тран­зистор таймера, коллектор которого подсоединён к выводу 7 микросхемы. Конденсатор С1 начина­ет разряжаться через резистор R2. Разряд проис­ходит до момента достижения на С1 напряжения 1/3 Еп1. Так формируется импульс, управляющий разрядом аккумулятора. Длительность этого им­пульса можно рассчитать по формуле:

Tр=0,693Р2С.

При достижении на С1 уровня 1/3 Еп1 переклю­чается внутренний компаратор нижнего уровня, и вновь на выходе микросхемы устанавливается вы­сокое напряжение. Эти переключения будут пов­торяться до тех пор, пока включено напряжение питания. Как видно из приведенных выше формул, длительности импульсов заряда и разряда аккуму­лятора совершенно не зависят от величины питаю­щего напряжения.

Далее импульсы инвертируются микросхемой с открытым коллектором типа SN74LS05 (отечественный аналог К555ЛН2). Микросхема с открытым коллектором необходима для формиро­вания двухполярных импульсов. Когда на входе эл­емента DD1.2 присутствует низкий уровень, то на выходе — высокий, и транзистор VT2 закрыт. Ког­да на входе элемента DD1.6 присутствует низкий уровень, то на выходе — высокий, и транзистор VT1 открыт. Соответственно, открыт и транзистор УЇ3. Происходит заряд аккумулятора током от плюса источника Еп2 через аккумулятор, ограничитель­ный резистор R12, участок К-Э транзистора на минус источника Еп2. Величину тока заряда можно определить по формуле:

Iз=(Еп2-UкэVТ3-Uакк)/R12.

Светодиод HL2 является индикатором режима заряда аккумулятора.

Когда на входе элемента DD1.2 присутствует высокий уровень, то на выходе — низкий, и тран­зистор VT2 открыт. Происходит разряд аккумуля­тора током от плюса источника Еп1 через участок Э-К транзистора и ограничительный резистор Р11, аккумулятор на минус источника Еп1. Вели­чину тока разряда можно определить по формуле:

Iр=(Еп1-UкэVТ2-Uакк)/R11.

Светодиод HL1 является индикатором режима разряда аккумулятора.

При этом на входе элемента DD1.6 присутству­ет высокий уровень, то на выходе — низкий, и тран­зистор VT1 закрыт. Соответственно, закрыт и транзистор VT3, отключая цепь заряда.

Как видно из схемы и приведенных формул, длительность цикла заряда относится к длитель­ности времени разряда как 10/1 и амплитуда за­рядного тока относится к амплитуде разрядного приблизительно 10/1. Амплитуды приблизитель­но имеют такое соотношение, так как          не равно UкэVT2. Более точные значения можно определить, сравнивая амплитуду импульсов осциллографом на резисторе 0,1 Ом, который сле­дует включить между плюсом аккумулятора и об­щим контактом источников питания.

На схеме значения сопротивлений резисторов R10-R13 указанны приблизительно, для примера. Соотношение 10/1 не догма. Можно выбрать и ме­ньшие отношение токов заряда и разряда: крите­рий выбора — восстановление работоспособности аккумулятора. Обычно зарядный ток выбирается величиной равной 1/10 от емкости аккумулятора, но можно выбрать и больший ток заряда. Все за­висит от состояния аккумулятора. При заряде импульсом тока большой величины необходимо контролировать температуру аккумулятора во избежание его разгерметизации (бывает и со взрывом) и при значительном нагреве снизить за­рядный ток. Следует также контролировать напря­жение на нем, а при достижении максимального значения нужно отключить вовремя аккумулятор отзарядного устройства. Следует помнить, что при больших токах заряда время заряда значительно сокращается.

Необходимо заметить, что в случае, если за­рядные импульсы будут иметь значительную вели­чину, то источник питания Еп2 должен иметь повы­шенную мощность. Во избежание возникновения «эффекта памяти» следует ставить на зарядку только полностью разряженный аккумулятор.

ЗУ собрано на печатной плате из односторон­не фольгированного стеклотекстолита размерами 50х70 мм, чертеж которой показан на рис.2, а рас­положение деталей на этой плате — на рис.3.

Рис. 2

Рис. 3

Литература

1. Найдёров В.З. Функциональные устройства на микросхемах. — М.: Радио и связь, 1985.
2. Шило В.Л. Функциональные аналоговые ин­тегральные схемы. — М.: Радио и связь, 1982.

Автор: Олег Белоусов, г. Черкассы

Возможно, вам это будет интересно:

meandr.org

Зарядка для шуруповёрта своими руками

Часто родное зарядное устройство, входящее в комплект шуруповерта, работает медленно, долго заряжая аккумулятор. Тем, кто интенсивно использует шуруповерт, это очень мешает в работе. Несмотря на то, что в комплект входит обычно два аккумулятора (один установлен в рукоятку инструмента и в работе, а другой подключен к зарядному устройству и находится в процессе зарядки), часто владельцы не могут приспособиться к рабочему циклу аккумуляторов. Тогда имеет смысл изготовить зарядное устройство своими руками и зарядка станет удобнее.

Содержание статьи:

Виды батарей

Аккумуляторы неодинаковы по типам и режимы заряда у них могут быть разными.  Никель-кадмиевые (Ni-Cd) батареи являются очень хорошим источником энергии, способны отдавать большую мощность. Однако, по экологическим причинам их производство прекращено и они будут встречаться все реже и реже. Сейчас всюду их вытеснили литий-ионные аккумуляторы.

Сернокислотные (Pb) свинцовые гелевые аккумуляторы имеют неплохие характеристики, но утяжеляют инструмент и поэтому не пользуются особой популярностью, несмотря на относительную дешевизну. Поскольку они гелевые (раствор серной кислоты загущается силикатом натрия), то никаких пробок в них нет, электролит из них не вытекает и ими можно пользоваться в любом положении. (Кстати, и никель-кадмиевые аккумуляторы для шуруповертов тоже относятся к классу гелевых.)

Литий-ионные аккумуляторы (Li-ion) являются сейчас наиболее перспективными и продвигаемыми в технике и на рынке. Их особенностью является полная герметичность ячейки. Они имеют весьма высокую удельную мощность, безопасны в обращении (благодаря встроенному контроллеру заряда!), выгодно утилизируются, являются наиболее экологически чистыми, имеют малый вес. В шуруповертах в настоящее время применяются очень часто.

Режимы заряда

Номинальное напряжение Ni-Cd ячейки 1.2 В. Никель-кадмиевый аккумулятор заряжается током от 0.1 до 1.0 номинальной емкости. Это означает, что аккумулятор емкостью 5 амперчасов можно заряжать током от 0.5 до 5 А.

Заряд сернокислотных аккумуляторов хорошо знаком всем людям, держащим в руках шуруповерт, ведь практически каждый их них еще и автолюбитель. Номинальное напряжение ячейки Pb-PbO2 составляет 2.0 В, а ток зарядки свинцового сернокислотного аккумулятора всегда 0.1 C (доля тока от номинальной емкости, см. выше).

Литий-ионная ячейка имеет номинальное напряжение 3.3 В. Ток заряда литий-ионного аккумулятора, 0.1 C. При комнатной температуре этот ток можно плавно повышать до 1.0 С – это быстрый заряд. Однако, это годится только для тех батарей, которые не были переразряжены. При заряде литий-ионных батарей следует точно соблюдать напряжение. Заряд производится до 4.2 В точно. Превышение резко снижает срок службы, понижение – уменьшает емкость. При зарядке следует следить за температурой. Теплый аккумулятор следует либо ограничить током до 0.1 С, либо отключить до остывания.

ВНИМАНИЕ! При перегреве литий-ионного аккумулятора при зарядке свыше 60 градусов Цельсия возможен его взрыв и возгорание! Не следует слишком полагаться на встроенную электронику безопасности (контроллер заряда).

При заряде литиевой батареи, контрольное напряжение (напряжение окончания заряда) образует приблизительный ряд (точные напряжения зависят от конкретной технологии и указаны в паспорте на батарею и на ее корпусе):

Число элементов	Номинал. напр., В	По паспорту, В	Конец заряда, В
1	3.6	3.6	4.2
2	7.2	7	8.4
3	10.8	10	12.6
4	14.4	12	16.8
5	18	18	21.0

Напряжение заряда следует контролировать мультиметром или схемой с компаратором напряжения, настроенным точно на применяемую батарею. Но для “электронщиков начального уровня” реально можно предложить только простую и надежную схему, описанную в следующем разделе.

Зарядное устройство + (Видео)

Зарядное устройство, которое предлагается ниже, обеспечивает нужный зарядный ток для любого аккумулятора из всех перечисленных. Шуруповерты питаются от аккумуляторов с разными напряжениями 12 вольт или 18 вольт. Это неважно, главный параметр зарядного устройства для аккумуляторов – ток заряда. Напряжение зарядного устройства при отключенной нагрузке всегда выше номинального, оно падает до нормы при подключении батареи при заряде. В процессе заряда оно соответствует текущему состоянию аккумулятора и обычно чуть выше номинального в конце заряжания.

Зарядное устройство представляет собой генератор тока на мощном составном транзисторе VT2, который питается от выпрямительного мостика, подключенного к понижающему трансформатору с достаточным выходным напряжением (см. таблицу в предыдущем разделе).

Этот трансформатор должен также иметь достаточную мощность, чтобы обеспечить необходимый ток при длительной работе без перегрева обмоток. Иначе он может сгореть. Ток заряда выставляется регулировкой резистора R1 при подключенном аккумуляторе. Он остается постоянным в процессе заряда (тем постоянней, чем выше напряжение от трансформатора. Примечание: напряжение от трансформатора не должно превышать 27 В).

Резистор R3 (не менее 2 Вт 1 Ом) ограничивает максимальный ток, а светодиод VD6 горит, пока идет заряд. К концу заряда, свечение светодиода уменьшается и он гаснет. Тем не менее, не забывайте про точный контроль напряжения литий-ионных аккумуляторов и их температуру!

Все детали в описанной схеме монтируются на печатной плате из фольгированного текстолита. Вместо диодов, указанных в схеме, можно взять русские диоды КД202 или Д242, они довольно доступны в старом электронном ломе. Располагать детали надо так, чтобы на плате оказалось как можно меньше пересечений, в идеале ни одного. Не следует увлекаться высокой плотностью монтажа, ведь вы собираете не смартфон. Распаивать детали вам будет значительно легче, если между ними останется по 3-5 мм.

Транзистор должен быть установлен на теплоотводе достаточной пощади (20-50 см.кв). Все части зарядного устройства лучше всего смонтировать в удобный самодельный корпус. Это будет самым практичным решением, в работе вам ничто не будет мешать. Но здесь могут возникнуть большие сложности с клеммами и подключением к аккумулятору. Поэтому лучше сделать так: взять старое или неисправное зарядное устройство у знакомых, подходящее к вашей модели аккумулятора, и подвергнуть его переделке.

• Вскрыть корпус старого зарядного устройства.
• Удалить из него всю бывшую начинку.
• Подобрать следующие радиоэлементы:

Поз.	Описание
VD1-VD4	1N4001 диод выпрямительный
VD5	диод
VD6	VD6 светодиод, красный или зеленый, любого типа
C1	C1 К50-35 или аналогичный 220-1000 мФ от 50 В
C2	C1 К50-35 или аналогичный 220-1000 мФ от 50 В
R1	переменный резистор 10 ком, желательно проволочный
R2	резистор МЛТ-0,25 330 Ом
R3	резистор МЛТ-2, 1 Ом
VT1	транзистор КТ361В, Г
VT2	транзистор КТ829В (устанавливается на радиатор пл. 20 – 50 кв. см
Т1	Трансформатор силовой 220 В / 24 В, мощность 100 Вт

• Выбрать подходящий размер для печатной платы, помещающейся в корпус вместе с деталями из приведенной схемы, нарисовать нитрокраской ее дорожки по принципиальной схеме, протравить в медном купоросе и распаять все детали. Радиатор для транзистора нужно установить на алюминиевой пластинке так, чтобы она не касалась ни с какой частью схемы. Сам транзистор плотно прикручивается к ней винтиком и гайкой М3.
• Собрать плату в корпусе и припаять клеммы по схеме строго соблюдая полярность. Вывести провод для трансформатора.
• Трансформатор с предохранителем на 0.5 А установить в небольшой подходящий корпус и снабдить отдельным разъемом для подключения переделанного зарядного блока. Лучше всего взять разъемы от компьютерных блоков питания, папу установить в корпус с трансформатором, а маму подключить к диодам мостика в зарядном устройстве.

Собранное устройство будет работать надежно если вы аккуратно и тщательно проделали

instrument-blog.ru

Зарядное устройство для NI-Cd и Ni-MH аккумуляторов

РадиоКот >Схемы >Питание >Зарядные устройства >

Зарядное устройство для NI-Cd и Ni-MH аккумуляторов

Доброго времени суток, коллеги и сочувствующие. Хочу предложить вашему вниманию устройство для медленного заряда Ni-Cd и Ni-MH аккумуляторов. 

 _________

Небольшой экскурс в теорию:
Стандартный (или медленный) метод заряда.
Этот метод подразумевает заряд током приблизительно равным 50 мА (статья написана в ранний мезозой, когда емкости АКБ были 600-700 мА/ч, прим. DOG) в течение 15 часов. При таком токе, диффузия кислорода более чем достаточна, чтобы предпринимать какие-либо меры для уменьшения тока после достижения полного заряда. Безусловно, что в этом случае существует риск получить уменьшение напряжения при перезаряде.

На графике (Рис.1) ток заряда поддерживается постоянно равным 0. 1C в течение 16 часов. Во время заряда наблюдается повышение напряжения на элементе аккумулятора. (По окончании заряда и при перезаряде напряжение начинает уменьшаться. Примеч. Переводчика.) Следует отметить, что NiCd и NiMH аккумуляторы всегда заряжаются постоянным током, в отличие от свинцово-кислотных, которые заряжаются при постоянном напряжении.

_______

Отрывок из книги “Batteries in a Portable World “by Isidor Buchmann. Перевод Владимира Васильева

Собственно, схематическое изображение плода моих трудов сама схема:

Итак, для АКБ типа «АА» рекомендую ток 150 мА, для «ААА» 90 мА.

Перезаряд и перегрев в данном случае на 99,9% исключены.

Каждый аккумулятор заряжается самостоятельно, т.е. неисправность одной банки никак не повлияет на заряд остальных.

Моя схема является усовершенствованной схемой зарядного устройства ЗУ-95, сначала делал некоторое подобие аналога (высоковольтная часть была скопипастина на 100%),  но в процессе и оригинал переделал. 

Вообще, давно витала необходимость сваять ЗУ для зарядки сразу двух комплектов по 4 АКБ (а лучше сразу 16, 24, 32….) для портативных радиостанций walkie talkie. В теории (!!!), данной схемой можно смело заряжать порядка 130-150 АКБ… Из-за того, что корпус такой зарядки будет иметь немалые размеры, пришлось на практике ограничился восемью.

Идея замены стабилитронов  парами диодов уже была опробована и успешно проверена на практике в предыдущих моих практических изысканиях с игровым контроллером MJOY на АТ-Mega8, что существенно удешевляет схему.
Собирается быстро, даже с изготовлением корпуса из кабель-канала я потратил меньше времени чем на начертнаписание схемы и написание статьи.

 

_____________

® Сан Саныч (D.AL) a.k.a. DOG

Файлы:
Принципиальная схема

Все вопросы в Форум.

---

Как вам эта статья?	Заработало ли это устройство у вас?

www.radiokot.ru

Конструкция зарядного устройства от шуруповёрта.

Схема, устройство, ремонт

Без сомнений, электроинструмент значительно облегчает наш труд, а также сокращает время рутинных операций. В ходу сейчас и всевозможные шуруповёрты с автономным питанием.

Рассмотрим устройство, принципиальную схему и ремонт зарядного устройства для аккумуляторов от шуруповёрта фирмы «Интерскол».

Для начала взглянем на принципиальную схему. Она срисована с реальной печатной платы зарядного устройства.

Печатная плата зарядного устройства (CDQ-F06K1).

Силовая часть зарядного устройства состоит из силового трансформатора GS-1415. Мощность его около 25-26 Ватт. Считал по упрощённой формуле, о которой уже говорил здесь.

Пониженное переменное напряжение 18V со вторичной обмотки трансформатора поступает на диодный мост через плавкий предохранитель FU1. Диодный мост состоит из 4 диодов VD1-VD4 типа 1N5408. Каждый из диодов 1N5408 выдерживает прямой ток 3 ампера. Электролитический конденсатор C1 сглаживает пульсации напряжения после диодного моста.

Основа схемы управления – микросхема HCF4060BE, которая является 14-разрядным счётчиком с элементами для задающего генератора. Она управляет биполярным транзистором структуры p-n-p S9012. Транзистор нагружен на электромагнитное реле S3-12A. На микросхеме U1 реализован своеобразный таймер, который включает реле на заданное время заряда – около 60 минут.

При включении зарядника в сеть и подключении аккумулятора контакты реле JDQK1 разомкнуты.

Микросхема HCF4060BE запитывается от стабилитрона VD6 – 1N4742A (12V). Стабилитрон ограничивает напряжение с сетевого выпрямителя до уровня 12 вольт, так как на его выходе около 24 вольт.

Если взглянуть на схему, то не трудно заметить, что до нажатия кнопки «Пуск» микросхема U1 HCF4060BE обесточена – отключена от источника питания. При нажатии кнопки «Пуск» напряжение питания от выпрямителя поступает на стабилитрон 1N4742A через резистор R6.

Далее пониженное и стабилизированное напряжение поступает на 16 вывод микросхемы U1. Микросхема начинает работать, а также открывается транзистор S9012, которым она управляет.

Напряжение питания через открытый транзистор S9012 поступает на обмотку электромагнитного реле JDQK1. Контакты реле замыкаются, и на аккумулятор поступает напряжение питания. Начинается заряд аккумулятора. Диод VD8 (1N4007) шунтирует реле и защищает транзистор S9012 от скачка обратного напряжения, которое образуется при обесточивании обмотки реле.

Диод VD5 (1N5408) защищает аккумулятор от разряда, если вдруг будет отключено сетевое питание.

Что будет после того, когда контакты кнопки «Пуск» разомкнутся? По схеме видно, что при замкнутых контактах электромагнитного реле плюсовое напряжение через диод VD7 (1N4007) поступает на стабилитрон VD6 через гасящий резистор R6. В результате микросхема U1 остаётся подключенной к источнику питания даже после того, как контакты кнопки будут разомкнуты.

Сменный аккумулятор.

Сменный аккумулятор GB1 представляет собой блок, в котором последовательно соединено 12 никель-кадмиевых (Ni-Cd) элементов, каждый по 1,2 вольта.

На принципиальной схеме элементы сменного аккумулятора обведены пунктирной линией.

Суммарное напряжение такого составного аккумулятора составляет 14,4 вольт.

Также в блок аккумуляторов встроен датчик температуры. На схеме он обозначен как SA1. По принципу действия он похож на термовыключатели серии KSD. Маркировка термовыключателя JJD-45 2A. Конструктивно он закреплён на одном из Ni-Cd элементов и плотно прилегает к нему.

Один из выводов термодатчика соединён с минусовым выводом аккумуляторной батареи. Второй вывод подключен к отдельному, третьему разъёму.

Алгоритм работы схемы довольно прост.

При включении в сеть 220V зарядное устройство ни как не проявляет свою работу. Индикаторы (зелёный и красный светодиоды) не светятся. При подключении сменного аккумулятора загорается зелёный светодиод, который свидетельствует о том, что зарядник готов к работе.

При нажатии кнопки «Пуск» электромагнитное реле замыкает свои контакты, и аккумулятор подключается к выходу сетевого выпрямителя, начинается процесс заряда аккумулятора. Загорается красный светодиод, а зелёный гаснет. По истечении 50 – 60 минут, реле размыкает цепь заряда аккумулятора. Загорается светодиод зелёного цвета, а красный гаснет. Зарядка завершена.

После зарядки напряжение на клеммах аккумулятора может достигать 16,8 вольт.

Такой алгоритм работы примитивен и со временем приводит к так называемому «эффекту памяти» у аккумулятора. То есть ёмкость аккумулятора снижается.

Если следовать правильному алгоритму заряда аккумулятора для начала каждый из его элементов нужно разрядить до 1 вольта. Т.е. блок из 12 аккумуляторов нужно разрядить до 12 вольт. В заряднике для шуруповёрта такой режим не реализован.

Вот зарядная характеристика одного Ni-Cd аккумуляторного элемента на 1,2V.

На графике показано, как во время заряда меняется температура элемента (temperature), напряжение на его выводах (voltage) и относительное давление (relative pressure).

Специализированные контроллеры заряда для Ni-Cd и Ni-MH аккумуляторов, как правило, работают по так называемому методу дельта -ΔV. На рисунке видно, что в конце зарядки элемента происходить уменьшение напряжения на небольшую величину – порядка 10mV (для Ni-Cd) и 4mV (для Ni-MH). По этому изменению напряжения контроллер и определяет, зарядился ли элемент.

Так же во время зарядки происходит контроль температуры элемента с помощью термодатчика. Тут же на графике видно, что температура зарядившегося элемента составляет около 45⁰С.

Вернёмся к схеме зарядного устройства от шуруповёрта. Теперь понятно, что термовыключатель JDD-45 отслеживает температуру аккумуляторного блока и разрывает цепь заряда, когда температура достигнет где-то 45⁰С. Иногда такое происходит раньше того, как сработает таймер на микросхеме HCF4060BE. Такое происходит, когда емкость аккумулятора снизилась из-за «эффекта памяти». При этом полная зарядка такого аккумулятора происходит чуть быстрее, чем за 60 минут.

Как видим из схемотехники, алгоритм заряда не самый оптимальный и со временем приводит к потере электроёмкости аккумулятора. Поэтому для зарядки аккумулятора можно воспользоваться универсальным зарядным устройством, например, таким, как Turnigy Accucell 6.

Возможные неполадки зарядного устройства.

Со временем из-за износа и влажности кнопка SK1 «Пуск» начинает плохо срабатывать, а иногда и вообще отказывает. Понятно, что при неисправности кнопки SK1 мы не сможем подать питание на микросхему U1 и запустить таймер.

Также может иметь место выход из строя стабилитрона VD6 (1N4742A) и микросхемы U1 (HCF4060BE). В таком случае при нажатии кнопки включение зарядки не происходит, индикация отсутствует.

В моей практике был случай, когда стабилитрон пробило, мультиметром он «звонился» как кусок провода. После его замены зарядка стала исправно работать. Для замены подойдёт любой стабилитрон на напряжение стабилизации 12V и мощностью 1 Ватт. Проверить стабилитрон на «пробой» можно также, как и обычный диод. О проверке диодов я уже рассказывал.

После ремонта нужно проверить работу устройства. Нажатием кнопки запускаем зарядку АКБ. Приблизительно через час зарядное устройство должно отключиться (засветится индикатор «Сеть» (зелёный). Вынимаем АКБ и делаем «контрольный» замер напряжения на её клеммах. АКБ должна быть заряженной.

Если же элементы печатной платы исправны и не вызывают подозрения, а включения режима заряда не происходит, то следует проверить термовыключатель SA1 (JDD-45 2A) в аккумуляторном блоке.

Схема достаточно примитивна и не вызывает проблем при диагностике неисправности и ремонте даже у начинающих радиолюбителей.

Главная &raquo Мастерская &raquo Текущая страница

Также Вам будет интересно узнать:

 

go-radio.ru