Диодный мост выдерживающий ток более ампера. Конденсатор фильтра электролитический на емкость от 470 мкФ, и напряжением 25-50В. Трансформатор можно взять с мощностью 20-40 ватт и имеющим нужное нам напряжение на вторичной обмотке. Ток зарядки аккумулятора устанавливаем согласно формулы:
I = (0,5 … 0,7) / R2
Резистор R2 желательно ставить переменный (для возможности регулировки максимального начального тока заряда). Стабилизатор КРЕН12А (LM317) позволяет регулировать выходное напряжение зарядки в широких пределах (от 1,5 до 35 В).
По мере напряжение на нем будет приближаться к напряжению стабилизатора и, соответственно, ток через транзистор (нижний по схеме) станет понижаться. Это приведет к его постепенному закрыванию, а светодиод плавно погаснет. Для контроля процесса зарядки, удобно использовать на выходе стрелочный индикатор. Хорошо подходят для этого индикаторы уровня записи старых магнитофонов.
Зарядка настроек не требует и при правильной сборке начинает работать сразу. При подключении к клеммам разряженного аккумулятора загорается светодиод и стрелка прибора отклоняется к концу шкалы, в зависимости от типа аккумулятора. С помощью переменного резистора R3 выставляем максимальный ток зарядки. По мере зарядки яркость светодиода будет постепенно понижаться, а стрелка прибора приближаться к началу шкалы. При полной зарядке, когда напряжения на аккумуляторе и выходе зарядного устройства сравняются, ток через аккумулятор станет нулевым. Это исключит всякий риск перезарядить аккумулятор.
Вместо переменного резистора R4 удобнее использовать переключатель с набором заранее подобранных сопротивлений. Тогда нужно будет лишь установить переключателем нужное нам напряжение заряда.
Подбирая сопротивления нижнего ряда резисторов, мы выставляем на выходе нужное нам напряжение. Таким способом легко подобрать любое напряжение. Зарядное устройство собрано на небольшой плате, размерами 2,5 х 3 см.
Андрей Барышев, г. Выборг
В данной статье описывается изготовление несложного устройства, предназначенного для безопасной зарядки любых малогабаритных аккумуляторов. Под «безопасностью» здесь подразумевается возможность ручной установки зарядного тока, рекомендованного для каждого конкретного типа аккумулятора, а также автоматическое снижение выходного тока до нулевого значения после того, как аккумулятор зарядится полностью, до своего номинального напряжения. Такое зарядное устройство (ЗУ), конечно, не может служить полноценной заменой «фирменному» ЗУ, которое разрабатывается под конкретный тип аккумулятора и обеспечивает оптимальный режим его заряда. Но его удобно иметь под рукой, если вам часто приходится пользоваться различными типами аккумуляторов, а специальных «зарядок» к этим аккумуляторам нет. ЗУ позволяет заряжать аккумуляторы разных типов, с номинальным напряжением, начиная от 1.2 В («таблетки», «пальчиковые»), батареи сотовых телефонов различных моделей (напряжением 3.7…4.5 В), а также 9 и 12-вольтовые аккумуляторы. Зарядный ток может быть до 500 мА и выше, это зависит только от мощности примененных в схеме элементов.
Принцип работы
Как правило, рекомендуемый изготовителем зарядный ток аккумулятора составляет 1/10 от номинальной паспортной емкости С А, которая измеряется в А/ч (ампер/час) и указывается на его корпусе. То есть, например, для аккумулятора емкостью 700 мА/ч оптимальным будет ток заряда 70 мА. Поскольку ток в процессе зарядки будет уменьшаться, его первоначальное значение можно задать немного выше рекомендованного для того, чтобы ускорить процесс зарядки (если это необходимо). Но делать это следует в умеренных пределах, чтобы не допустить сильного нагрева аккумулятора. Максимальное значение начального зарядного тока рекомендуется устанавливать не более (0.2 - 0.3)С А.
В предлагаемой схеме предусмотрена ручная установка значения этого тока и возможность его визуального отображения и контроля в процессе зарядки при помощи светодиода и небольшого встроенного стрелочного прибора.
Принципиальная схема ЗУ приведена на рис. 1.
Постоянное выпрямленное напряжение поступает с выпрямителя Br1 на схему ограничителя тока с узлом индикации, собранном на транзисторах VT1, VT2 и светодиоде VD1. Затем, через стабилизатор напряжения на микросхеме DA1, ток заряда поступает на аккумулятор, подключенный к контактам J1 и J2. При этом регулируемый стабилизатор напряжения на микросхеме (МС) DA1 позволяет изменять напряжение стабилизации схемы при помощи переключателя S1 в соответствии с рабочим напряжением подключаемого аккумулятора. Если аккумулятор разряжен и его напряжение меньше значения напряжения стабилизации схемы, через резистор Р1 начинает течь ток, значение которого будет тем больше, чем сильнее степень разряда аккумулятора. В начале зарядки напряжение на этом резисторе превысит значение 0.6 В, откроется транзистор VT2, а VT1, наоборот, станет закрываться, ограничивая выходной ток схемы. Резистор R2 в цепи базы транзистора VT2 защищает его от перегрузки, а светодиод в его коллекторной цепи служит индикатором и светится в процессе заряда. Когда аккумулятор полностью зарядится и его напряжение сравняется с напряжением стабилизации МС DA1, ток через резистор Р1 упадет и транзистор VT2 закроется, что приведет к погасанию светодиода и полному открытию транзистора VT1. При этом напряжение на заряжаемом аккумуляторе не превысит значения напряжения стабилизации МС DA1 (установленное переключателем S1) и это защитит аккумулятор от перезаряда. Таким образом, переменный резистор Р1 является своеобразным «датчиком тока», изменяя сопротивление которого можно задавать первоначальный максимальный зарядный ток.
Конструкция и детали
Схема может питаться от любого малогабаритного трансформатора с напряжением на вторичной обмотке 12 … 20 В. Здесь подойдет, например, трансформатор от «зарядки» для сотовых телефонов старых типов (в «зарядках» новых типов, как правило, применяют импульсные схемы, не имеющие такого понижающего трансформатора). Переменное напряжение с этого трансформатора выпрямляется диодным мостом Br1 и, затем, сглаживается конденсатором C1 (эти элементы также можно взять из той же «зарядки», что и трансформатор). Емкость С1 может быть 470 мкФ и более, напряжение всех конденсаторов в схеме - не ниже 36 В. Диоды выпрямительного моста - любые выпрямительные на ток от 0.5 А (КД226, и др.), можно применить диодный мост типа КЦ403. Транзисторы VT1, VT2 - средней или большой мощности, n-p-n типа (например КТ815, КТ817, КТ805 c любой буквой или импортные аналоги типа ). Допустимый ток коллектора таких транзисторов позволяет устанавливать ток заряда до 1.5 А, но при токах более 200 мА эти транзисторы нужно установить на небольшие радиаторы-теплоотводы. Светодиод может быть любой маломощный, например АЛ307. Микросхема DA1 - регулируемый стабилизатор напряжения или отечественный аналог КР142ЕН12А (с учетом цоколевки выводов). Такие стабилизаторы позволяют регулировать выходное напряжение в широких пределах - от 1.25 до 35 В. Вместо плавной регулировки выходного напряжения в данном случае удобнее использовать дискретный переключатель на несколько положений, соответствующих номинальным значениям тех аккумуляторов, которые предполагается заряжать этим ЗУ. Например: 1.2 В - 2.4 В - 3.6 В - 3.9 В - 9 В - 12 В. В приведенном здесь варианте ЗУ для этой цели используется малогабаритный галетный переключатель на 6 фиксированных положений. Нужные значения напряжений устанавливаются при настройке подбором резисторов R9 … R14, номиналы которых лежат в пределах от десятков Ом до нескольких кОм.
Ток заряда, помимо светодиода, можно контролировать при помощи дополнительного стрелочного микроамперметра, включенного на выходе схемы последовательно с нагрузкой (аккумулятором). Для этого подойдет, например, стрелочный индикатор уровня записи старых магнитофонов или какой-нибудь аналогичный. Можно, конечно, обойтись и без него, сделав схему с заданными фиксированными значениями зарядного тока. Тогда вместо переменного резистора Р1 нужно будет применить набор постоянных сопротивлений, переключаемых в зависимости от нужного значения зарядного тока. В этом случае понадобиться и дополнительный переключатель. Но использование отдельного стрелочного прибора для этих целей сделает работу с ЗУ гораздо более удобной, а сам процесс зарядки будет наглядно отображаться на всем ее протяжении. К тому же, полное погасание светодиода VD1 произойдет при снижении тока через него ниже 10-15 мА (в зависимости от типа), а это не будет соответствовать полной зарядке подключенного аккумулятора, через который еще будет протекать небольшой ток. Поэтому лучше ориентироваться по стрелке прибора.
Зарядное устройство для варианта с МС LM317 собрано на небольшой печатной плате размерами 25 × 30 мм (рис. 2). При использовании других типов МС следует учесть расположение их выводов, оно может отличаться.
ЗУ можно собрать в небольшом корпусе подходящих размеров, например - от сетевого адаптера. Расположение деталей в корпусе такого варианта показано на рис. 3.
Настройка
Настройку предлагаемой схемы ЗУ начинают с установки необходимых зарядных напряжений на выходе. Для этого к клеммам J1 и J2 вместо аккумулятора подключают сопротивление около 100 Ом (мощностью не менее 5 Вт, лучше проволочное, иначе оно будет сильно греться!). Переключатель S1 установить в крайнее положение, соответствующее подключаемому аккумулятору, например, «1.2 В». Подбирая резистор R9, добиваются напряжения на выходных клеммах на 15 - 20 % больше номинального напряжения заряжаемого аккумулятора. То есть, в данном случае, выставляем на выходе около 1.4 В. Затем переключаем S1 в следующее положение (например «2.4 В») и подбором резистора R10 выставляем на выходе около 2.8 В… И так далее, для всех нужных значений. Максимальное напряжение, которое можно выставить таким образом, определяется максимальным значением выходного напряжения МС DA1, а входное напряжение схемы (на коллекторе VT1) должно превышать выходное не менее чем на 3 В для обеспечения нормального режима стабилизации микросхемы.
После установки всех необходимых значений выходного напряжения следует откалибровать стрелочный прибор - микроамперметр. Для этого подключаем в схему последовательно с ним тестер или амперметр, а к выходным клеммам - переменное сопротивление (проволочное, большой мощности) порядка 100 Ом и, меняя его значение, добиваемся на выходе максимального значения тока, на который будет рассчитано наше зарядное устройство (например, 300 мА). Вместо переменного здесь можно использовать и наборы постоянных сопротивлений. После чего подбираем шунт - сопротивление, которое припаиваем между контактами нашего стрелочного индикатора. Его надо подобрать так, чтобы при выбранном максимальном токе стрелка установилась в конец шкалы. Это сопротивление (его видно на рис. 3) для примененного стрелочного индикатора типа «М476» составило 1 Ом. В этом случае полное отклонение стрелки к концу шкалы будет соответствовать току заряда 300 мА. Шкалу можно проградуировать - нанести метки, соответствующие токам от 0 до 0.5 А, однако делать это необязательно. На практике вполне достаточно будет определять примерное значение тока.
Работа с ЗУ
Устанавливаем переключатель S1 в положение, соответствующее номинальному напряжению аккумулятора, который нужно зарядить.
При подключении к клеммам J1, J2 разряженного аккумулятора загорается светодиод, и стрелка прибора отклоняется к концу шкалы. С помощью переменного резистора Р1 выставляем максимальный ток зарядки для данного аккумулятора. По мере заряда аккумулятора яркость светодиода будет постепенно понижаться, а стрелка прибора приближаться к началу шкалы. На последней стадии заряда светодиод погаснет, но о полном заряде аккумулятора лучше делать вывод по стрелке прибора - когда она будет на «нуле» (то есть в самом начале шкалы). После этого аккумулятор может находиться в зарядном устройстве сколь угодно долго - перезаряда его не произойдет.
Если у вас «батарея» аккумуляторов (несколько штук, включенных параллельно или последовательно), то каждый из аккумуляторов лучше заряжать отдельно, а не в группе. Потому, что внутренние сопротивления каждого из них хоть незначительно, но отличаются от остальных, а это может привести к перезаряду или недозаряду отдельных элементов батареи, что отрицательно скажется на ее общей емкости. Например, для зарядки 4-х пальчиковых аккумуляторов лучше сделать четыре модуля (платы), подключенных на каждый аккумулятор отдельно. Трансформатор, выпрямитель (диодный мост) и сглаживающий электролитический конденсатор при этом могут быть общими, но рассчитанными на суммарную мощность нагрузки.
Для комментирования материалов с сайта и получения полного доступа к нашему форуму Вам необходимо |
Данное зарядное устройство предназначено для независимой автоматической зарядки трёх малогабаритных АКБ, размера ААА, АА. Весь процесс зарядки индицируется светодиодами. Если аккумулятор не разряжен до 1-го вольта, то ЗУ проведёт его разрядку и только потом начнётся зарядка, по окончании которой ЗУ проверит работоспособность аккумулятора, и если он будет неисправен, то подаст соответствующий сигнал.
За основу своей конструкции, я взял схему из журнала «Радио» № 10 за 2007 год - «Зарядное устройство на микроконтроллере PIC12F675», стр. 33-35.
Схема зарядного устройства и схема блока питания, приведены ниже на рисунках 1 и 2. В оригинальном зарядном устройстве, был использован импульсный блок питания на микросхеме TNY264, который подробно описан в журнале "Радио" за 2006 год, стр. 33-34, и в качестве которого можно использовать любой подходящий блок питания, с выходным напряжением 9 - 12 вольт, и током нагрузки от 1,5 ампера.
Рисунок 1.
Схема электрическая принципиальная.
Рисунок 2.
Схема электрическая принципиальная блока питания.
Программа для применённого в схеме микроконтроллера PIC12F675, постоянно дорабатывается. На данное время есть версия прошивки ZU_12F675_V_6.5.1. Я прошил версией ZU_12F675_V_6.4. Работает нормально. В прикреплённом архиве имеются все эти прошивки.
Данное зарядное устройство так же можно собрать и на микроконтроллере PIC12F683, программа для него написана пользователем kpmic
с форума, ссылка на который приведена ниже и основательно отличается от версий для МК 12F675.
На данном микроконтроллере я работу устройства не проверял, а прошивка для него также имеется в прикреплении.
Да, схема и плата при применении данного микроконтроллера переделки не требует, отличие от версий для МК 12F675
измерение напряжения производится по прерыванию АЦП..
Работа схемы.
После подачи питающего напряжения, МК DD1 последовательно проверяет наличие подключенных к ячейкам аккумуляторов. При отсутствии напряжения на гнезде XS1 - МК DD1 "делает вывод”, что аккумулятор не установлен и переходит к анализу состояния следующей ячейки. Когда аккумулятор подключен, MK DD1 измеряет его напряжение, и если оно более 1 В. ячейка включается на режим разрядки.
На выводе 5 регистра DD2 появляется высокий уровень напряжения, открывается транзистор 1VT3, и через него и резистор 1R8 протекает ток разрядки около 100 мА, а светодиод 1HL2 начинает светить, индицируя этот режим.
Как только напряжение аккумулятора станет менее 1 В, МК DD1 выключит режим разрядки и светодиод 1HL2 погаснет. Высокий уровень появится на выводе 6 регистра DD2, откроются транзисторы 1VT1 и 1VT2, начнется зарядка аккумулятора и загорится светодиод 1HL1.
В этом режиме МК DD1 периодически измеряет напряжение на аккумуляторе, и когда оно достигнет значения 1,45 В, он начинает проверять возрастает напряжение или нет. Когда напряжение перестает увеличиваться, режим зарядки прекращается и кратковременно включается режим разрядки (загорается светодиод 1HL2) и измеряется напряжение на аккумуляторе. Если оно будет 1,1 В и менее, что свидетельствует о неудовлетворительном состоянии аккумулятора, светодиод 1HL2 станет мигать.
При подключении к ЗУ аккумулятора, напряжение на котором менее 1 В, режим зарядки включается сразу.
Для охлаждения элементов ЗУ применен вентилятор М1, который начинает работать при включении режима зарядки любого из аккумуляторов. Так как на него поступает напряжение питания меньше номинального (примерно 8,5 В), вращается он медленно, но производительности достаточно для охлаждения устройства. После окончания зарядки всех аккумуляторов вентилятор прекращает работу, а светодиод HL1 зеленого цвета свечения начинает мигать, показывая, что ЗУ можно отключить от сети.
ЗУ собрал на печатке, которую сделал по размерам имеющегося корпуса
Рисунок 3.
Печатная плата ЗУ.
При номиналах 1R2 24Ома - ток заряда около 0,22А и 1R8 10 Ом - ток разряда - 0,1А. Если нужны другие токи (под конкретный АКБ), то необходимо подбирать эти резисторы.
При прошивке МК особое внимание об-ратить на калибровочный байт, прошитый на заводе. Перед программированием необходимо прочитать содержимое его памяти. В конце последней строки вместо 3FFF будет 34ХХ это и есть байт, после загрузки hex в буфер программы эту константу нужно вернуть на место вручную ! Ели затереть калибровочный байт, ЗУ не будет работать.
Ниже на рисунке 4, он обведён красным квадратом.
Рисунок 4.
Скрин с калибровочным байтом.
Если собрано все правильно, детали исправные, МК прошит как говорилось раньше, то ЗУ начинает работать сразу.
В процессе прогонки (проверки работоспособности, проверка max
тока потребления, чтобы определиться с блоком питания) проводил заряд-разряд АКБ на всех каналах по раздельно и вместе.
У применённой мной версии прошивки, после включения устройства - кратковременно мигают светодиоды разряда.
Если напряжение больше 1 V - включается разряд, загораются светодиоды разряда и светодиод индикации включения.
Желтый (1HL2) - разряд до 0,9 V, красный (1HL1) - заряд, напряжение зависит от состояния аккумулятора, чем хуже аккумулятор, тем выше напряжение, может доходить до 2,5 V (зависит от внутреннего сопротивления аккумулятора).
После окончания заряда, на 10 сек. включается желтый (разряд) и измеряется напряжение на аккумуляторе, и если оно упало до 1,1 вольта (и ниже), то мигает желтый светодиод. Аккумулятор в таком случае можно выкинуть или использовать в пультах управления. Хватает на пару месяцев.
При тестировании использовал свой лабораторный БП:
Рисунок 5.
Лабораторный БП.
Зеленый (HL1) включается при отсчете минутных интервалов, вспыхивает каждую минуту.
Так как устройство предназначенного для длительной работы (полный цикл заряд-разряд АКБ 2,8 А/ч занял около 15 часов), то желательно проконтролировать температурный режим силовых элементов (1DA1, 1VT2 во всех каналах) в подготовленном Вами корпусе.
Я сначала установил 1VT2 такие, как по схеме - КТ973, но в процессе работы «уж больно сильно они грелись» - до 70С. Пришлось поставить по мощнее - TIP146 (по схеме Дарлингтона, составные, аналог КТ825). Можно было в принципе оставить и КТ973, только желательно предусмотреть для них теплоотвод.
7805 тоже порядочно греются, если есть возможность, то их тоже лучше ставить на радиатор (все три на общую пластину через изолятор).
После всех тестов определился с параметрами необходимого БП, который должен иметь напряжение 9,5 V, и с током нагрузки 1,5 А.
Сначала пытался использовать и «китайские» малогабаритные БП, потом принял решение собирать ИБП по подобию в оригинале, на основе микрух TNY267PN (имеются в наличии). При проектировании использовал программу PIExpertSuite. Данная прога очень упрощает изготовление ИБП.
Вот скрин рабочего проекта:
Рисунок 6.
Скрин рабочего проекта схемы БП.
Рисунок 7.
Спецификация (список элементов).
Схема электрическая принципиальная, применённого мной в устройстве блока питания.
Рисунок 8.
Схема блока питания.
Программа PIExpertSuite очень удобная для проектирования импульсных блоков питания (правда, только на основе подобных микрух) и дает все рекомендации в использовании и применении компонентов, а также и изготовлении импульсного трансформатора.
Изготовил плату ИБП
Рисунок 10.
Печатная плата ИБП.
Собрал, проверил в работе.
Рисунок 11.
Собранная конструкция блока питания.
При изготовлении ЗУ обратил внимание, что в схеме есть неточности: вывод 4 (GP3/MCLR) DD1 подключить к плюсу питания через резистор 1 к; перепутаны ноги DD1 5, 7 - это 1-й и 3-й канал (просто поменять местами при изготовлении платы).
Рисунок 12.
Плата БП в корпусе.
Рисунок 13.
Плата ЗУ в крышке корпуса.
Рисунок 14.
Компоновка устройства.
По данному ЗУ есть форум журнала "Радио", где обсуждаются некоторые вопросы по повторению данной конструкции…
Если кто-то заинтересуется данной конструкцией, и в процессе сборки, или настройки возникнут какие либо вопросы, то задавайте их на форуме. Чем смогу - обязательно помогу и отвечу на вопросы.
В прикреплённом вложении содержатся все необходимые файлы для сборки ЗУ.
Архив для статьи.
Я постарался вставить в заголовок этой статьи все плюсы данной схемы, которою мы будем рассматривать и естественно у меня это не совсем получилось. Так что давайте теперь рассмотрим все достоинства по порядку.
Главным достоинством зарядного устройство является то, что оно полностью автоматическое. Схема контролирует и стабилизирует нужный ток зарядки аккумулятора, контролирует напряжение аккумуляторной батареи и как оно достигнет нужного уровня – убавит ток до нуля.
Какие аккумуляторные батареи можно заряжать?
Практически все: литий-ионные, никель-кадмиевые, свинцовые и другие. Масштабы применения ограничиваются только током заряда и напряжением.Для всех бытовых нужд этого будет достаточно. К примеру, если у вас сломался встроенный контроллер заряда, то можно его заменить этой схемой. Аккумуляторные шуруповерты, пылесосы, фонари и другие устройства возможно заряжать этим автоматическим зарядным устройством, даже автомобильные и мотоциклетные батареи.
Где ещё можно применить схему?
Помимо зарядного устройства можно применить данную схему как контроллер зарядки для альтернативных источников энергии, таких как солнечная батарея.Также схему можно использовать как регулируемый источник питания для лабораторных целей с защитой короткого замыкания.
Основные достоинства:
- - Простота: схема содержит всего 4 довольно распространённых компонента.
- - Полная автономность: контроль тока и напряжения.
- - Микросхемы LM317 имеют встроенную защиту от короткого замыкания и перегрева.
- - Небольшие габариты конечного устройства.
- - Большой диапазон рабочего напряжения 1,2-37 В.
Недостатки:
- - Ток зарядки до 1,5 А. Это скорей всего не недостаток, а характеристика, но я определю данный параметр сюда.
- - При токе больше 0,5 А требует установки на радиатор. Также следует учитывать разницу между входным и выходным напряжением. Чем эта разница будет больше, тем сильнее будут греться микросхемы.
Схема автоматического зарядного устройства
На схеме не показан источник питания, а только блок регулировки. Источником питания может служить трансформатор с выпрямительным мостом, блок питания от ноутбука (19 В), блок питания от телефона (5 В). Все зависит от того какие цели вы преследуете.Схему можно поделать на две части, каждая из них функционирует отдельно. На первой LM317 собран стабилизатор тока. Резистор для стабилизации рассчитывается просто: «1,25 / 1 = 1,25 Ом», где 1,25 – константа которая всегда одна для всех и «1» - это нужный вам ток стабилизации. Рассчитываем, затем выбираем ближайший из линейки резистор. Чем выше ток, тем больше мощность резистора нужно брать. Для тока от 1 А – минимум 5 Вт.
Вторая половина - это стабилизатор напряжения. Тут все просто, переменным резистором выставляете напряжение заряженного аккумулятора. К примеру, у автомобильных батарей оно где-то равно 14,2-14,4. Для настройки подключаем на вход нагрузочный резистор 1 кОм и измеряем мультиметром напряжение. Выставляем подстрочным резистором нужное напряжение и все. Как только батарея зарядится и напряжение достигнет выставленного – микросхема уменьшит ток до нуля, и зарядка прекратиться.
Я лично использовал такое устройство для зарядки литий-ионных аккумуляторов. Ни для кого не секрет, что их нужно заряжать правильно и если допустить ошибку, то они могут даже взорваться. Это ЗУ справляется со всеми задачами.
Чтобы контролировать наличие заряда можно воспользоваться схемой, описанной в этой статье - .
Есть ещё схема включения этой микросхемы в одно: и стабилизация тока и напряжения. Но в таком варианте наблюдается не совсем линейная работа, но в некоторых случаях может и сгодиться.
Информативное видео, только не на русском, но формулы расчета понять можно.
Устройство обеспечивает стабильный ток заряда, автоматически отключается при достижении заданного напряжения на аккумуляторе. Схема работает так:
В течение нескольких секунд на аккумулятор подаётся зарядный ток, затем он автоматически отключается, примерно на 1 сек и производится замер ЭДС на аккумуляторе.
Как правило ЭДС полностью заряженного никель - кадмиевого аккумулятора составляет 1,35 V - если на аккумуляторе достигнута эта величина, переключается компаратор и срабатывает RS триггер, отключающий зарядный ток и включающий светодиод "Аккумулятор заряжен ".
Зарядное устройство позволяет заряжать аккумуляторные батареи с максимальным напряжением до 18 V . Ток зарядки регулируется переменным резистором в пределах 10 - 200 мА, а требуемое значение ЭДС аккумуляторной батареи, при которой зарядка прекращается также устанавливается переменным резистором.
Во время протекания зарядного тока периодически мигает светодиод "Заряд ".
Выходной транзистор необходимо установить на небольшой радиатор, площадь которого зависит от величины требуемого тока заряда и напряжения аккумуляторной батареи.
На ось переменных резисторов желательно насадить ручки с
указателями, и с помощью мультиметра произвести калибровку с нанесением
рисок на лицевой панели устройства.
Простое автоматическое зарядное устройство.
Устройство для заряда аккумуляторов сотовых телефонов.
На рисунке представлена схема устройства для заряда сотовых телефонов на никель-металлогидридных (Ni-MH) и литиевых (Li-ion) аккумуляторах номинальным напряжением 3,6-3,8V с индикацией состояния и автоматической регулировкой выходного тока.
Для изменения значений выходного тока и напряжения, необходимо изменить номиналы элементов VD4, R5, R6.
Первоначальный ток зарядного устройства 100 мА, это значение
определяется выходным напряжением вторичной обмотки трансформатора Тр1
и величиной сопротивления резистора R2. Оба эти параметра можно
корректировать, подбирая понижающий трансформатор или сопротивление
ограничивающего резистора.
Напряжение
сети 220V понижается трансформатором Тр1 до 10V на вторичной обмотке,
затем выпрямляется диодным мостом VD1 и сглаживается конденсатором С1. Выпрямленное
напряжение через токоограничивающий резистор R2 и усилитель тока на
транзисторах VT2, VT3 поступает через разъем XI на аккумулятор сотового телефона и
заряжает его минимальным током. При этом свечение светодиода HL1
свидетельствует о наличии зарядного тока в цепи. Если данный светодиод
не светится, то это значит, что аккумулятор заряжен полностью, или в
цепи зарядки нет контакта с нагрузкой (аккумулятором).
Свечение
второго индикаторного светодиода HL2 в самом начале процесса зарядки не
заметно, т. к. напряжения на выходе зарядного устройства недостаточно
для открывания транзисторного ключа VT1. В это же самое время составной
транзистор VT2, VT3 находится в режиме насыщения, и зарядный ток
присутствует в цепи (протекает через аккумулятор).
Когда
напряжение на контактах аккумулятора достигнет значения 3,8V, что
говорит о полностью заряженном аккумуляторе, стабилитрон VD2
открывается, транзистор VT1 также открывается и светодиод HL2
загорается, а транзисторы VT2, VT3 соответственно закрываются и
зарядной ток в цепи питания аккумулятора (XI) уменьшается почти до нуля.
Налаживание.
Налаживание сводится к установке максимального зарядного тока и
напряжения на выходе устройства, при котором светится светодиод HL2.
Для
этого потребуются два однотипных аккумулятора для сотового телефона с
номинальным напряжением 3,6-3,8V. Один аккумулятор полностью
разряженный, а другой соответственно полностью заряженный штатным
зарядным устройством.
Максимальный ток устанавливается опытным путем:
К
выходу зарядного устройства (точки А и Б, разъема XI) через включенный
последовательно миллиамперметр постоянного тока подключают заведомо
разряженный сотовый телефон который после длительной эксплуатации
выключился сам из-за разряженной аккумуляторной батареи, и подбором
сопротивления резистора R2 выставляют ток 100 мА.
Для этой цели
удобно использовать стрелочный миллиамерметр с током полного отклонения
100 мА, применять цифровой тестер нежелательно из-за инерции считывания
и индикации показаний.
После этого (предварительно отключив
зарядное устройство от сети переменного тока) эмиттер транзистора VT3
отпаивают от других элементов схемы и вместо "севшего" аккумулятора к
точкам А и Б на схеме подключают нормально заряженный аккумулятор (для
этого переставляют аккумуляторы в одном и том же телефоне). Теперь
подбором сопротивления резисторов R5 и R6 добиваются зажигания
светодиода HL2.
После этого эмиттер транзистора VT3 подключают обратно к другим элементам схемы.
О деталях
Трансформатор Тр1 любой, рассчитанный на питание от сети 220V 50 Гц и вторичной обмоткой, выдающей напряжение 10 - 12V.
Транзисторы
VT1, VT2 типа КТ315Б - КТ315Е, КТ3102А - КТ3102Б, КТ503А - КТ503В,
КТ3117А или аналогичные по электрическим характеристикам.
Транзистор
VT3 - из серий КТ801, КТ815, КТ817, КТ819 с любым буквенным индексом.
Необходимости в установке этого транзистора на теплоотвод нет.
Все постоянные резисторы (кроме R2) типа МЛТ-0,25, MF-25 или аналогичные, R2 - мощностью 1 Вт.
Оксидный конденсатор С1 типа К50-24, К50-29 или аналогичный на рабочее напряжение не ниже 25V.
Светодиоды HL1, HL2 типа АЛ307БМ или другие (для индикации состояния различными цветами), рассчитанные на ток 5-12 мА.
Диодный мост VD1 - любой из серии КЦ402, КЦ405, КЦ407.
Стабилитрон
VD2 определяет напряжение, при котором зарядной ток устройства
уменьшится почти до нуля. В данном варианте необходим стабилитрон с
напряжением стабилизации (открывания) 4,5-4,8V. Указанный на схеме
стабилитрон можно заменить на КС447А или составить из двух
стабилитронов на меньшее напряжение, включив их последовательно. Кроме
того, порог автоматического отключения режима зарядки устройства можно
корректировать изменением сопротивления делителя напряжения, состоящего
из резисторов R5 и R6.
Источник:
Кашкаров А. П. «Электронные самоделки» - Спб.: БХВ-Петербург, 2007, стр.32.
http://istochnikpitania.ru/index.files/Electronic_sxem.files/Electronic_sxem45.htm
Простые
схемы зарядных устройств.
Сейчас на рынке имеется множество сложных устройств, для зарядки аккумуляторов токами различной формы и амплитуды с системами контроля зарядного процесса, однако на практике эксперименты с различными схемами зарядных устройств подводят нас к простому выводу, что всё гораздо проще.
Зарядный ток 10% от ёмкости АКБ подходит как для NiCd, так и для Li-Ion аккумуляторов. И чтобы полностью зарядить аккумулятор, ему надо дать время зарядки около 10 - 12 часов.
Например, когда нам нужно зарядить пальчиковый аккумулятор на 2500 мА, нужно выбрать ток 2500/10 = 250 мА и заряжать им его в течении 12 часов.
Схемы нескольких таких зарядных устройств показаны ниже
:
Устройство, не содержащее трансформатора изображенное на рис. 2, позволяет заряжать, как один аккумулятор, так и батарею из нескольких аккумуляторных элементов, зарядный ток при этом изменяется незначительно.
В качестве диодов D1 - D7 используются диоды КД105 или аналогичные. Светодиод
D8 - АЛ307 или подобный, желаемого цвета свечения. Диоды D1 - D4 могут быть
заменены на диодную сборку. Резистором R3 подбирают необходимую яркость
свечения светодиода. Емкость конденсатора С1, задающего необходимый зарядный
ток рассчитывается по формуле:
C1= 3128/А,
А =
V
- R2,
V
= (220 - Uедс) / J: Где: C1 в мкФ; Uедс - напряжение на
аккумуляторной батарее в
V
; J
- необходимый зарядный ток в А.
Например, рассчитаем емкость конденсатора для зарядки батареи из 8 аккумуляторов емкостью 700mAh.
Зарядный ток (J) будет составлять 0.1 емкости аккумулятора - 0.07А, Uедс 1.2 х 8 =9.6 V .
Следовательно, V = (220 - 9.6) / 0.07 = 3005.7, далее А = 3005.7 - 200 = 2805.7.
Емкость конденсатора составит С1 = 3128 / 2805.7 = 1.115 мкФ, ближайший номинал - 1мкФ.
Рабочее напряжение конденсатора должно быть не менее 400 V . Рассеиваемая мощность резистора R2 определяется величиной зарядного тока. Для зарядного тока 0.07А она будет 0.98 Вт (P= JxJxR). Выбираем резистор с рассеиваемой мощностью 2 Вт.
Зарядное устройство не боится коротких замыканий. После сборки зарядного устройства можно проверить зарядный ток, подключив вместо аккумуляторной батареи амперметр.
Если аккумуляторная батарея подключена с нарушением полярности, то еще до включения зарядного устройства в электрическую сеть светодиод D8 будет светиться.
После подключения устройства к электрической сети светодиод сигнализирует о прохождении зарядного тока через аккумуляторную батарею.
Показанное на рис. 3 устройство позволяет заряжать одновременно четыре аккумулятора Д-0,26 током 26 мА в течение 12...14 часов.
Рис.3
Избыточное напряжение сети 220V гасится за счет реактивного сопротивления конденсаторов (Хс).
Используя эту электрическую схему и зная рекомендуемый для конкретного типа аккумуляторов ток заряда (I з), по приводимым ниже формулам можно определить емкость конденсаторов С1, С2 (суммарно С=С1+С2) и выбрать тип стабилитрона VD2 так, чтобы напряжение его стабилизации превышало напряжение заряженных аккумуляторов примерно на 0,7V .
Тип стабилитрона зависит только от количества одновременно заряжаемых аккумуляторов, так, например, для заряда трех элементов Д-0,26 или НКГЦ-0,45 необходимо применять стабилитрон VD2 типа КС456А. Пример расчета приведен для аккумуляторов Д-0,26 с зарядным током 26мА.
В зарядном устройстве применяются резисторы типа МЛТ или С2-23, конденсаторы С1 и С2 типа К73-17В на рабочее напряжение 400V . Резистор R1 может иметь номинал 330...620 кОм, он обеспечивает разряд конденсаторов после отключения устройства.
Светодиод HL1 можно использовать любой, при этом подобрав резистор R3 так, чтобы он светился достаточно ярко. Диодная матрица VD1 заменяется четырьмя диодами КД102А.
Индикация наличия напряжения в цепи заряда осуществляется светодиодом HL1, диод VD3 позволяет предотвратить разряд аккумулятора через цепи зарядного устройства при отключении его от сети 220V .
При заряде аккумуляторов НКГЦ-0,45 током 45мА резистор R3 необходимо уменьшить до величины, при которой светодиод светится полной яркостью.
Схема зарядного устройства (рис. 4) предназначена для заряда аккумуляторов типа НКГЦ-0,45 (НКГЦ-0,5). Заряд производится током 40...45 мА в течение одной полуволны сетевого напряжения, в течение второй полуволны, диод закрыт и на элемент G1 зарядный ток не поступает.
Рис. 4
Для индикации наличия сетевого напряжения используется миниатюрная лампа HL1 типа СМН6.3-20 или аналогичная.
При правильной сборке устройств настройка не требуется. Емкость конденсатора считаем по формуле: С1 (в мкФ)= 14.8* ток зарядки (в А)
Если нужен ток 2А, то 14.8*2=29.6 мкФ. Берем конденсатор эмкостью 30мкФ и получаем ток заряда 2 Ампера. Резистор, для разряда конденсатора.
Схема зарядного устройства,
приведенная на следующем рисунке, представляет собой простейший стабилизатор
тока. Зарядный ток регулируется с помощью переменного резистора в пределах от
10 до 500 мА.
В устройстве можно применить любые диоды способные выдержать зарядный ток.
Напряжение питания должно быть на 30% больше максимального напряжения заряжаемой батареи.
Так
как все приведенные схемы НЕ исключают возможность получения
аккумулятором избыточного заряда, при использовании таких устройств
необходимо контролировать время заряда, которое не должно превышать 12
часов.