В некоторых устройствах, в качестве элементов питания, используются никель-кадмиевые (NiCd) и никель-металл-гидридные (NiMH) аккумуляторы, которые предусматривают многократное восстановление (перезарядку)при помощи зарядного устройства. При правильной эксплуатации число циклов перезарядки для NiCd аккумуляторов - 500... 1000, а для NiMH - несколько тысяч.
Установлено, что оптимальным, с точки зрения проходящих внутри электрохимических реакций, является ток, составляющий 10% от номинальной емкости Q, то есть
Iзар = 0,1Q.
В этом случае время зарядки аккумуляторов необходимо выдержать порядка 12-14 часов, элемент наберет 100% своей номинальной емкости, а срок службы аккумуляторов будет максимальным.
Большинство предусматривает работу от бытовой сети переменного тока, напряжением 220 В, с понижением напряжения до нужного уровня. При самостоятельном изготовлении зарядного устройства, когда требуется небольшой ток заряда (до 100 мА), имеет смысл сделать бестрансформаторное зарядное устройство. Для понижения напряжения применяется высоковольтный конденсатор небольших размеров, за счет чего габариты всей конструкции удается уменьшить. Схема такого зарядного устройства, предназначенного для одновременного заряда двух аккумуляторов, приведена на рисунке 1.
Схема обеспечивается асимметричный режим заряда, что позволяет продлить срок службы элементов. Заряд аккумуляторов GB1 и GB2 проводится током около 90 мА.
Для индикации наличия сетевого напряжения используется светодиод HL1, типа АЛ307 и др. Конденсатор С1 из серий К73-17, К73-21, МБГ и другие высоковольтные, на напряжение 400 вольт.
При правильной сборке устройства настройки не потребуется.
Следует помнить, что нельзя прикасаться к аккумуляторам и другим элементам схемы во время их зарядки, подключенным в сеть переменного тока. После окончания заряда необходимо отключить из сети, а только потом изъять аккумуляторы и не оставлять их подключенными в устройстве, т.к. они будут разряжаться через резисторы R5, R6.
Такое зарядное можно применить для зарядки аккумуляторов емкостью 600-1000 мА, т.к. для аккумуляторов большей емкости время заряда будет значительно больше 15-и часов, что не целесообразно.
Несмотря на принимаемые меры защиты, все же лучше, зарядное будет иметь гальваническую развязку от сети, Тем более что в продаже несложно найти подходящий по мощности трансформатор, а выбирать его надо не менее чем с двойным запасом по току.
Схема зарядного устройства с трансформатором представлена на рис. 2, и позволяет одновременно заряжать 2 аккумулятора.
Заряд элементов производится поочередно, через резисторы R2 и R3, в разные полупериоды питающего напряжения. В то время когда нет заряда, происходит разряд элемента током, в 10 раз меньшим, чем зарядный ток Iзар, через резисторы R4, R5.
Аккумуляторы прослужат дольше, их зарядку выполнять от источника стабильного тока. Простой стабилизатор тока можно выполнить на основе транзистора, рис. 3:
В схеме опорное напряжение берется со светодиода (одновременно он является и индикатором того, что идет процесс заряда), а отрицательную обратную связь по току обеспечивает резистор R2.
Величина зарядного тока в диапазоне 10... 100 мА устанавливается за счет изменения напряжения токовой обратной связи подстроечным резистором R2.
Зарядное может быть собрано на КР142ЕН12А(Б) или ее импортном аналоге LM317T. Схема зарядного устройства на К142ЕН12 представлена на рисунке 4:
С помощью такого источника тока можно заряжать не только отдельные элементы, но и составленные из них батареи, включенные последовательно. Для нормальной работы схемы надо, чтобы напряжение после выпрямителя было на 6...7 В больше, чем номинальное напряжение заряжаемого аккумулятора.
Схема содержит минимальное количество элементов и может быть универсальной. Предлагаемая схема позволяет получать разный ток стабилизации, в зависимости от выбора резистора R2 (см. таблицу 1) :
При желании сопротивление задающего ток резистора можно изменять галетным
переключателем - в этом случае возможно заряжать разные типы аккумуляторов, а в автономных условиях в качестве источника напряжения применить подключение к автомобильному аккумулятору.
Диод VD1 в схеме на рисунке 4 предотвращает повреждение микросхемы в случае, заряжаемый элемент будет подключен раньше, чем включено питание устройства.
микросхему лучше закрепить на теплоотводе (радиаторе), обеспечив его изоляцию от корпуса конструкции.
Зарядку аккумуляторов можно автоматизировать двумя способами. Первый способ заключается в ограничении времени зарядки с помощью таймера, отключающего зарядное через заданное время.
Второй способ заключается в том, что параллельно заряжаемому аккумулятору устанавливается пороговое устройство, отключающее заряд при достижении на аккумуляторе расчетного предельного напряжения.
По материалам книги "Путеводитель, в мир электроники. Книга 2." Авторы: Семенов Б. Ю., Шелестов И. П.- М.: COЛOH-Пресс. - 2004, 352 с.
Большинство современных гаджетов – это мобильные устройства, обладающие компактными габаритами и способные работать в автономном режиме. Для этого они оснащены встроенными системами питания, источников энергии в которых является аккумулятор. Современный рынок предлагает широкий выбор таких элементов.
Но наибольшее распространение получили небольшие пальчиковые аккумуляторы. Однако они обладают ограниченным ресурсом и требуют регулярной подзарядки. Для этого используют специальные устройства, подключаемые к стационарной электросети. Один из таких приборов – устройство для заряда пальчиковых аккумуляторов. Оно представлено на рынке различными моделями, попробуем выбрать одну из самых лучших.
Что представляет собой устройство
Это электронный прибор, имеющий компактные габариты. Он служит для заряда батареи энергией от внешнего источника. Обычно это сеть переменного тока.
Схема зарядного устройства для Li Ion аккумуляторов достаточно простая и поэтому прибор может быть собран самостоятельно. Он состоит из следующих элементов:
- Преобразователя напряжения;
- Выпрямителя;
- Стабилизатора;
- Устройства контроля за процессом зарядки.
В качестве преобразователя обычно используется трансформатор, но он может быть заменен импульсным блоком питания. Для контроля за работой зарядки применяются средства индикации, такие как светодиодный амперметр.
Где применяются зарядка для пальчиковых аккумуляторов
Основной сферой использования таких приборов являются мобильные гаджеты. Обычно они работают на различных видах аккумуляторов. Для их зарядки и применяются эти устройства.
Но так как батареи могут быть различного типа, то и характеристики зарядного устройства для 18650 Li Ion аккумуляторов подбираются в соответствии с их рабочим напряжением и номинальной емкостью.
Конструктивные особенности прибора
Зарядное устройство представляет собой небольшой гаджет, приспособленный для работы с конкретными источниками энергии. Можно встретить в продаже и универсальные приборы, рассчитанные на переподготовку как одного, так и нескольких аккумуляторов.
Но так как наибольшей популярностью пользуются пальчиковые элементы, то и устройств для их зарядки выпускается больше всего. Они рассчитаны на работу с аккумуляторами различных габаритов:
В комплекте с некоторыми моделями ЗУ поставляются сменные платы, рассчитанные на батареи различных типов. Новейшие разработки в этой отрасли предполагают оснащение прибора адаптером, что позволяет воспользоваться им в любой стране. Но некоторые по-прежнему предпочитают собирать зарядное устройство для пальчиковых аккумуляторов своими руками.
Смотрим видео, виды устройств, принцип работы и аспекты подбора:
Подключение к сети ЗУ осуществляется при помощи шнура. Но есть образцы, подключаемые напрямую. Их использование не всегда удобно.
Принцип работы устройства
Основным назначением такого прибора является переподготовка источника тока, после того как будет исчерпан ресурс их емкости. Этот процесс в современных ЗУ осуществляется с использованием трех режимов:
- быстрого заряда;
- разряда;
- подзарядки.
Назначение первого пункта понятно – он позволяет привести аккумулятор в рабочее состояние. В то же время два других у непрофессионалов вызывают вопросы. Однако без них зарядка батареи может не состояться.
Именно эти режимы необходимы для устранения таких эффектов, как:
- саморазряд;
- эффект памяти.
Первый получается в случае длительного неиспользования аккумулятора. При этом часто возникает загрязнение электролита или неустойчивость электродов. Эффект памяти связан с технологией изготовления электродов. И чтобы источник тока не вышел из строя преждевременно не стоит подзаряжать его при наличии остаточной емкости. Поэтому в функции зарядного устройства и включен режим разрядки.
Критерии выбора ЗУ
Приобретение такого прибора имеет свою специфику. Одним из самых важных факторов является порядок установки батарей. Чтобы не ошибиться с полярностью и учесть все имеющиеся особенности необходимо внимательно изучить инструкцию и рассмотреть рисунки с вариантами расположения элементов. Это поможет выбрать необходимую вам модель.
Например, используя зарядку для 4 элементов можно ошибиться только с полярностью. Но в то же время приобретая прибор для 2 батарей придется учитывать много особенностей их установки.
Смотрим видео, критерии выбора прибора зарядки:
Специалисты советуют приобретать ЗУ того же производителя, что и аккумуляторы.
Выбирая гаджет следует обращать внимание и на способ его подключения к розетке. Наиболее удобными считаются те в которых используется шнур. Подключаемые без него часто не обеспечивают надежную установку.
Важным параметром является и время заряда. Приобретая универсальное зарядное устройство для Li-Ion аккумуляторов следует учитывать, что в документации приводятся расчетные значения. При этом реальное время обычно несколько больше и это связано со спецификой работы устройства.
Кроме перечисленных выше параметров существует целый перечень других, которые не менее важны при выборе:
- Количество устанавливаемых батарей;
- Типоразмер;
- Особенности их расположения;
- Наличие защиты от перегрева и перенапряжения;
- Автоматическое отключение при полном заряде.
Однако следует учитывать и тот факт, что приборы с большим количеством функций стоят дороже. И в некоторых случаях можно обойтись самым простым, но в то же время дешевым образцом.
Лучшее устройство для зарядки для пальчиковых аккумуляторов
Модель La Crosse BC-700 и NiMN.
Большой ассортимент ЗУ заставляет основательно подходить к выбору. Продукции какой компании отдать предпочтение? Выбрать модель от европейского производителя?
Как правило, они отличаются высоким качеством, но и стоят такие изделия дорого. Зарядные устройства китайского производства – это чаще всего вещь, не подлежащая ремонту и не отличающаяся надежностью.
Хотя и среди этих изделий можно встретить качественные и недорогие модели. Есть неплохие зарядки и отечественной разработки. Они по многим параметрам не уступают зарубежной продукции, но в то же время цена на них значительно ниже.
Какую из моделей выбрать – зависит от конкретных требований покупателя. И чтобы сделать это было проще мы рассмотрим характеристики устройств от различных производителей.
Смотрим видеообзор о модели Robition Smart S100:
Начнем с модели под маркой Robition Smart S100. Это продукция одной из ведущих отечественных компаний. Она представляет собой зарядное устройство с двумя каналами, оснащенное кнопкой разряда. В модельный ряд этого производителя входят приборы, отличающиеся по своему функционалу.
Например, гаджет Ecocharger хотя и не наделе возможностью разрядки аккумуляторов, но способен зарядить даже одноразовую щелочную батарейку. Причем выполнять это процедуру с одним элементом можно до 5 раз. Подключение этой функции осуществляется специальным переключателем, расположенным на боковой панели корпуса.
Кроме этого прибор относится к 4-х канальным. Это значит, что он способен отслеживать уровень заряда каждого аккумулятора по отдельности. Готовность указывается светодиодным индикатором. Стоимость такого прибора не превышает 20 долларов.
Более дорогими являются зарядные устройства марки NiMN. Они обладают более широким функционалом и способны разряжать батарею для восстановления ее емкости. Приборы, также, как и предыдущие способны контролировать уровень заряда каждого отдельного элемента. Использование этого устройства позволяет осуществлять восстановление аккумулятора быстро за счет высокого тока зарядки. Цены на приборы этой марки составляют от 50 до 70 долларов.
Модель зарядки La Crosse BC-700
Иногда случается так, что аккумулятор в машине садиться и завести ее уже не получается, так как стартеру не хватает напряжения и соответственно тока, чтобы провернуть вал двигателя. В этом случае можно «прикурить» от другого владельца авто, чтобы двигатель заработал и аккумулятор стал заряжаться от генератора, однако для этого нужны специальные провода и человек, желающий вам помочь. Можно так же зарядить аккумулятор самостоятельно посредством специализированного зарядного устройства, однако они достаточно дорогие, и пользоваться ими приходится не особо часто. Поэтому в данной статье мы подробно рассмотрим устройство самоделки, а также инструкцию о том, как сделать зарядное устройство для автомобильного аккумулятора своими руками.
Устройство самоделки
Нормальное напряжение на аккумуляторе, отключенном от автомобиля, находится в пределах между 12,5 в и 15 в. Поэтому зарядное устройство должно выдавать такое же напряжение. Ток заряда должен быть равен примерно 0,1 от емкости, он может быть и меньше, но это увеличит время зарядки. Для стандартной батареи емкостью 70-80 а/ч ток должен быть равен 5-10 амперам в зависимости от конкретного аккумулятора. Наше самодельное зарядное устройство для АКБ должно соответствовать этим параметрам. Для сборки зарядного устройства для автомобильного аккумулятора нам потребуются следующие элементы:
Трансформатор. Нам подойдет любой из старого электроприбора или купленный на рынке с габаритной мощностью порядка 150 Ватт, можно больше, но не меньше, иначе он будет сильно нагреваться и может выйти из строя. Отлично, если напряжение его выходных обмоток составляет 12,5-15 В, а ток порядка 5-10 ампер. Посмотреть эти параметры можно в документации к вашей детали. Если же нужной вторичной обмотки нет, то необходимо будет перемотать трансформатор под другое выходное напряжение. Для этого:
Таким образом мы нашли или собрали идеальный трансформатор, чтобы сделать зарядное устройство для аккумулятора своими руками.
Нам также понадобятся:
Подготовив все материалы можно переходить к самому процессу сборки автомобильного ЗУ.
Технология сборки
Чтобы сделать зарядное устройство для автомобильного аккумулятора своими руками, необходимо следовать пошаговой инструкции:
- Создаем схему самодельной зарядки для АКБ. В нашем случае она будет выглядеть следующим образом:
- Используем трансформатор ТС-180-2. Он имеет несколько первичных и вторичных обмоток. Для работы с ним нужно соединить последовательно две первичные и две вторичные обмотки, чтобы получить нужное напряжения и ток на выходе.
- С помощью медного провода соединяем между собой выводы 9 и 9’.
- На стеклотекстолитовой пластине собираем диодный мост из диодов и радиаторов (как показано на фото).
- Выводы 10 и 10’ подключаем к диодному мосту.
- Между выводами 1 и 1’ устанавливаем перемычку.
- К выводам 2 и 2’ с помощью паяльника крепим сетевой шнур с вилкой.
- В первичную цепь подключаем предохранитель на 0,5 А, 10-амперный соответственно во вторичную.
- В разрыв между диодным мостом и аккумулятором подключаем амперметр и отрезок нихромовой проволоки. Один конец которой закрепляем, а второй должен обеспечивать подвижный контакт, таким образом будет меняться сопротивление и ограничиваться ток, подаваемый на аккумулятор.
- Изолируем все соединения термоусадкой или изолентой и помещаем устройство в корпус. Это необходимо, чтобы избежать поражения электрическим током.
- Устанавливаем подвижный контакт на конец проволоки, чтобы ее длинна и соответственно сопротивление были максимальны. И подключаем аккумулятор. Уменьшая и увеличивая длину проволоки, необходимо выставить нужное значение тока для вашего аккумулятора (0,1 от его емкости).
- В процессе зарядки сила тока, подаваемая на аккумулятор, будет сама уменьшаться и когда она достигнет 1 ампера можно сказать, что аккумулятор зарядился. Желательно также контролировать непосредственно напряжение на батарее, однако для этого его необходимо отключить от з/у, так как при зарядке оно будет немного выше реальных значений.
Первый запуск собранной схемы любого источника питания или ЗУ всегда производят через лампу накаливания, если она загорелась в полный накал - или где-то ошибка, или первичная обмотка замкнута! Лампу накаливания устанавливают в разрыв фазного или нулевого провода, питающих первичную обмотку.
Данная схема самодельного зарядного устройства для АКБ имеет один большой недостаток – она не умеет самостоятельно отключать аккумулятор от зарядки после достижения нужного напряжения. Поэтому вам придется постоянно следить за показаниями вольтметра и амперметра. Есть конструкция, лишенная этого недостатка, однако для ее сборки потребуется дополнительные детали и больше усилий.
Наглядный пример готового изделия
Правила эксплуатации
Недостаток самодельного зарядного устройства для аккумулятора 12В заключается в том, что после полной зарядки АКБ автоматическое отключение прибора не происходит. Именно поэтому Вам придется периодически поглядывать на табло, чтобы вовремя выключить его. Еще один важный нюанс – проверять ЗУ «на искру» категорически запрещается.
Питание от батареек есть у многих электронных устройств. Особенно любят ими укомплектовывать игрушки с моторами и лампочками производители в Китае. Заряжаются такие устройства с помощью с помощью пальчиковых батареек классов АА и ААА. Чтобы зарядить такие элементы питания обычно используют розетку, вставляя туда готовые промышленные зарядки.
Можно сделать процесс зарядки батареек более экономичным и безопасным. Для этого понадобится изготовить зарядное устройство самостоятельно. Дополнительными преимуществами его станут: не зависимость от наличии сети в 220 В и возможность питания от любой техники, имеющей usb-вход. В качестве источника энергии подойдут ноутбук, планшет и даже автомобиль (при наличии адаптера на прикуриватель). Подойду любые usb-порты, способные выдавать 5V при силе тока до 500 мА.
Для изготовления простого разрядного устройства потребуется электрическая схема, представленная на рисунке:
На базе этой схемы создается печатная плата зарядного устройства:
Проектируемое зарядное устройство будет способно питать две батарейки АА с NiCd или NiMH ячейками. Получать энергию от него смогут аккумуляторы любой емкости при силе тока в районе 470 мА. С помощью ускоренного режима заряда батарейки 700 mAh будут готовы к полноценной работе через 1,5 часа, 1500 mAh – через 3,5, а самые мощные 2500 mAh – через 5,5.
Если температура батареек существенно увеличится, то зарядное устройство автоматически отсечет напряжение с помощью специального блока. Можно не опасаться оставлять его без присмотра на долгое время.
В качестве основы для зарядного устройства взят элемент Z1А, половина двойного компаратора напряжения LM393. «Контакт 1» является выходом и имеет два состояния: плавающее и низкое. Этот выход во время питания батареи через R5 управляет транзистором. Элемент Z1В на схеме отвечает за светодиодный индикатор, сигнализирующий о зарядке батареек. С помощью резистора R6 ток светодиода ограничен до 10 мА. АКБ имеет прямой контакт с термистором TR1, который дает сигнал к прекращению заряда при сильном перегреве. TIP31 представляет собой маломощный составной транзистор.
По краям разъема usb-кабеля выведены контакты +5VSB (красный провод) и GND (черный провод). Но специалисты рекомендуют перед подключением к схеме в обязательном порядке измерять мультиметром полярность.
Зарядное устройство собрано на компактной печатной плате, схему которой можно найти в архиве:
В тестовом режиме зарядное устройство отлично справляется со своими функциями. Два аккумулятора вполне возможно зарядить за пару часов. Дальнейшая бесперебойная работа показывает его надежность.
USB-зарядник для Ni-Mh аккумуляторов своими руками Зарядное устройство для литиевых аккумуляторов своими руками Как сделать простой Повер Банк своими руками: схема самодельного power bank
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
Для наших целей нам подойдет почти любой блок питания рассчитанный на напряжение 5-20 вольт. Возьмем за прототип радиолюбительской разработки схему простейшего из них.
Схема состоит из следующих радиокомпонентов: сопротивления R1, двух светодиодов и штепсельного гнезда. Светодиоды рекомендуется использовать разных цветов. Параллельно одному из них припаиваем выводы для параллельного подключения аккумулятора. Свечение светодиода в соответствии с законом Ома зависит от степени разряда, при полном разряде светодиод гореть не будет). В процессе зарядки свечение светодиода увеличивается. Одинаковое свечение обоих светодиодов говорит о окончании процесса заряда. Номинал сопротивления R1 подбираем в соответствии с рабочим током . Например рабочему току светодиода, который равен 20 мА, и напряжению блока питания
U бп. R 1 = U бп /I 1 = U бп /0,02 = 50U бп
Значение номинала резистора округляем в большую сторону. Так как сопротивление R1 работает длительное время, то его мощность должна быть 1 Вт. Параметры нашего ЗУ: Uбп = 25 В; R1 = 1,3 кОм. Время зарядки 8 - 24 ч.
Эти конструкции позваляют заряжать портативных Ni-Mn и Ni-Cd аккумуляторы с рабочим напряжением 1,2-1,4 В от USB-порта. С помощью первой схемы можно заряжать один аккумулятор током на 100 мА, вторая схема позволяет заряжать уже две батареи стандарта AA или AAA
Батарейный отсек был позаимствован из старой детской игрушки. О его переделке расскажу чуть подробней. Дело в том, что обычно плюсы и минусы клемм питания установлены противоположно. Но нам надо, что бы в верхней части были две изолирование плюсовые клеммы, а внизу одна общая минусовая. Для этого я нижнюю перенёс наверх, а общую минусовую вырезал из пивной банки, припаяв пружинки. Для пайки использовал паяльную кислоту, по окончанию пайки поверхность обязательно хорошо промыть в проточной воде.
Так как различные пальчиковые аккумуляторы обладают разной емкостью, необходимо разное время для зарядки этих батарей. Аккумуляторы емкостью 1400 мА/ч потребуется заряжать около 14 часов, а для батарей 700 мА/ч потребуется около 7 часов.
