10 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Зарядное устройство для аккумуляторных батареек своими руками

Зарядное устройство для аккумуляторных батареек своими руками

Можно конечно купить и отличное готовое устройство смотри фотку выше, но если тратить на это кровные рублики совсем не хочется, то можно собрать и своими руками. Причем схема ЗУ для пальчиковых батареек очень простая и практически не нуждается в наладке и регулировке

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 светодиода из справочника. Например рабочему току светодиода, который равен 20 мА, и напряжению блока питания

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.

За основу взят обычный стабилизатор тока. Конструкция позволяет изменять зарядный ток с помощью переменного сопротивления в от 10 до 500 мА.

Для правильной зарядки батареи напряжение на выходе схемы должно быть на 25 % больше напряжения заряжаемого аккумулятора

Эта радиолюбительская самоделка зарядного устройства используется для зарядки двух никель-кадмиевых аккумуляторов постоянным током. Схема ЗУ имеет два режима работы, автоматическое отключение и генерация звукового сигнала по окончанию процесса зарядки.

Фонарики, цифровые плееры, диктофоны, электронные часы, игрушки, пульты дистанционного управления и портативная медицинская техника — работу всех этих и многих других устройств обеспечивают источники питания.

Устроены источники питания предельно просто: два электрода — отрицательный анод и положительный катод — погружены в емкость с электролитом и упакованы в металлический корпус.

Читать еще:  Воблер на голавля своими руками

При замыкании контактов начинается движение электронов от одного электрода к другому, возникает электрический ток. Со временем запас активного вещества на аноде истощается, электронов становится меньше. С другой стороны, снижается способность электролита проводить ток. Вот почему батарейка разряжается.

История возникновения зарядных приборов

Открытие гальванического электричества привело к созданию первого прототипа аккумуляторных батарей. В 1798 году итальянский физик Алессандро Вольта провёл эксперимент, заключающийся в помещении последовательно подключённых пластин из меди и цинка в кислотный раствор. Он обнаружил, что при пропускании тока по пластинам после его прерывания на них сохранялся остаточный заряд. В последующее время этими экспериментами заинтересовались Готеро, Марианини, Беккерель. Но только в 1859 году Планте создал по-настоящему первый аккумулятор.

В основе его опыта использовались полоски из свинца с проложенным между ними кусочком материи. Затем он скатывал полоски и погружал их подкисленную воду. Подавая и снимая ток, он получал на них разность потенциалов, то есть накопление элементом ёмкости. Дальнейшее развитие привело к тому, что при покрытии пластин окислами свинца улучшилось формирование активного слоя.

В 1896 году американская компания National Carbon Company (NCC) первая в мире начинает выпуск батарей. Сегодня она известна под именем Energizer. Вначале 1901 года учёный Томас Эдисон запатентовал никель-кадмиевый тип батарей. В то же время Вальдмар Юнгнер разрабатывает никель-железный тип, называемый щелочным аккумулятором. Щелочные батареи находят применение в транспорте и на электростанциях. Параллельно с развитием аккумуляторов развиваются и технологии восстановления заряда.

Шаг 2: Начинаем собирать

  • Возьмите печатную плату общего назначения и поместите батареи поверх платы;
  • Отметьте расстояние между краями батарей и их ширину печатной плате;
  • Разверните 8 канцелярских скрепок и используя плоскогубцы, вырезайте зажимы с краев, как видно на изображении выше;
  • Должно быть сделано в общей сложности 8 U-образных зажимов (в зависимости от количества заряжаемых батарей);
  • Вставьте U-образные зажимы в печатную плату, чтобы батареи можно было установить между зажимами;
  • Зажимы будут действовать как держатели батарей;
  • Кроме того, используйте оставшиеся части от скрепок, чтобы сделать боковые упоры;
  • Хорошо прикрепите зажимы на плате как показано на рисунке.

Шаг 5: Соединяем компоненты

  1. Взгляните на схему соединения выше и припаяйте все компоненты вместе.
  2. Не забудьте отметить полярность держателей батарей.
  3. Соедините клеммы держателей батарей с клеммами зарядного модуля в соответствии с полярностью.
  4. Соедините модули так, чтобы они могли питаться от одного зарядного устройства.
  5. Также сделайте соединения между выключателями, чтобы они могли использоваться для независимого управления питанием.

Зарядка и восстановление Li-ion аккумуляторов

У Li-ion элементов питания эффект памяти выражен гораздо меньше, чем у аккумуляторов на основе никеля. В идеале их также нужно заряжать полностью, но дожидаться полной разрядки перед последующей подзарядкой не нужно. Оптимальный уровень заряда для хранения литий-ионных ячеек – 50–70%. Новые элементы питания выходят с заводов с таким уровнем подзарядки, что защищает их от критического уменьшения емкости в процессе хранения и позволяет нормально использовать в дальнейшем.

Производители Li-ion аккумуляторов рекомендуют после покупки несколько раз разрядить их до 10% (но это не значит, что нужно садить в ноль!) и зарядить до 100%. Такая прокачка после покупки повышает точность отображения заряда аккумуляторов. В дальнейшем ее рекомендуется проводить раз в 3 месяца, чтобы повысить точность считывания уровня заряда.

Читать еще:  Самоделки для Хэллоуина

Если постоянно заряжать аккумулятор из слабо разряженного состояния, уровень его заряда начинает отображаться некорректно. Но и полная разрядка вредна для источников питания – из-за нее снижается емкость и длительность работы аккума между подзарядками. Желательно ставить элементы питания на подзарядку при остаточном заряде 10–20%.

Но если выбирать между уровнями остаточного заряда 5% и 30%, то лучше заряжать аккумы заблаговременно, при 30% или даже 40% заряда, чтобы избежать глубокого разряда. Это поможет ощутимо продлить срок службы ячеек. Хранить литий-ионные аккумы рекомендуется в частично заряженном состоянии. Ячейки, заряженные до 40–50%, могут храниться при температуре порядка 15 °С на протяжении года без потери емкости.

1. Описание работы и схема устройства

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

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

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

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

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

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

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

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

Выключателем SА2 устройство переводят в режимы зарядки или разрядки.

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

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

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

Читать еще:  Валик для обоев своими руками

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

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

Можно ли продлить срок службы

Проверить заряд батареи можно мультиметром. Если батарея аккумуляторная, для зарядки нужно использовать специальные устройства. Они самостоятельно рассчитают, сколько времени требуется на восстановление заряда. Обычно не менее 8-14 часов.

Пальчиковые батарейки легко подзарядить следующим образом:

  1. Взять 2 провода и гальванический элемент с полным зарядом.
  2. Соединить плюс с плюсом, а минус с минусом. Через некоторое время старая батарейка подпитается от новой.

Эффективным способом является использование блока питания с мобильного телефона, плеера или другого оборудования, которое применяется для запитки напряжение от 1,5 до 3 В. Батарею подключают к существующим выводам либо разъем обрезают, получая плюс и минус.

При подключении блока питания к сети нужно соблюдать полярность. Если же минус подключить к плюсу, то элемент питания еще больше разрядится.

Заряжать батарею нужно до тех пор, пока она не нагреется до 50°С. После этого ее отключают и ждут остывания. Затем снова подключают, но держат на подзарядке не больше 2 минут. Снова отключают, а потом убирают в морозилку на 10 минут. Батарейку достают из холодильника и ждут, когда она нагреется в комнате естественным образом. После этого ее можно устанавливать в приборы.

Альтернативным способом зарядки алкалиновых батарей можно назвать их помещение в горячую воду. Держать много времени не нужно, достаточно 20 секунд.

Есть еще один прием. В емкость наливают подсоленную воду, помещают батарею. Кастрюлю ставят на плиту, раствор кипятят несколько минут. После этого заряжаемые элементы питания достают, оборачивают изолентой, а потом устанавливают в бытовые приборы.

Зарядить батарею можно, введя в нее химически активные вещества. Для этого в крышке делают несколько отверстий, располагая их вдоль графитового стержня. Глубина прокола не должна превышать ¾ глубины батареи. Проще всего работать шилом, на нем можно заранее отмерить необходимую длину прокола.

Когда отверстия будут готовы, в них заливают активную жидкость. Это может быть уксус. Если его нет, используют соляную кислоту в концентрации 8-10%. После заливки ждут 2-3 минуты, за это время реагенты впитаются в порошок. Процедуру повторяют 2-3 раза.

Используя реагенты, можно восстановить уровень зарядки до 80% от заводского. Чтобы закрепить результат, просверленные отверстия заделывают пластилином или герметиком.

Все перечисленные способы отличаются трудоемкостью, но с их помощью можно заряжать даже плоские таблетки и мизинчиковые элементы питания. Находясь в городе, проще купить новую батарейку, но в походе данные наработки можно использовать, когда возникнет экстренная ситуация.

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector