Автоматическое умное зарядное устройство для пальчиковых аккумуляторов АА
Как нетрудно догадаться из названия, речь в этой статье пойдёт о простом, но полезном зарядном устройстве. Несмотря на свою простоту, оно умеет делать то, что под силу лишь дорогим фирменным зарядкам и что неведомо дешёвым из магазинов. А именно:
- восстановление ёмкости аккумуляторов, потерянной вследствие неправильной зарядки или эксплуатации
- правильный заряд, рекомендованный производителями
Более дорогие зарядные устройства обеспечивают правильный цикл, который рекомендуют производители аккумуляторов:
- разряд аккумулятора
- заряд с автоматическим определением его окончания
- отключение
Схема зарядного устройства, предлагаемого здесь, лишена всех недостатков и выполнена с учётом всех требований. Её автором является Сергей Задорожный, ссылка на страницу с авторским описанием:
Архив со схемой, рисунком печатной платы в разрешении 1:1 и схемой расположения элементов: charger_pcb.zip
Алгоритм работы устройства следующий:
- установка аккумулятора
- включение питания
- разряд аккумулятора (горит красный светодиод). этот этап можно пропустить, просто нажав кнопку.
- автоматическое определение окончания разряда по напряжению на аккумуляторе
- заряд (горит желтый светодиод) током 1/10 ёмкости
- автоматическое определение окончания заряда по напряжению на аккумуляторе
- подзаряд (горят жёлтый и зелёный светодиоды) низким током
В режиме подзаряда аккумулятор может находиться сколь угодно долго, поэтому можно смело оставлять аккумулятор в таком зарядном устройстве на ночь - он не будет перегрет и повреждён.
Нетрудно догадаться, что десяток циклов разряд-заряд может частично восстановить аккумулятор, потерявший ёмкость.
Устройство, несмотря на свою функциональность, выполнено без использования микроконтроллеров. Используется лишь одна распространённая микросхема LM2903 (можно заменить на LM393), имеющая в своём составе два компаратора. Один из них управляет процессом разряда аккумулятора, второй - зарядом и подзарядом.
Печатная плата - двухсторонняя, используются компоненты как в выводном исполнении, так и в SMD. Микросхема - в DIP корпусе, стабилизатор TL431 также выводной. Все транзисторы и почти все резисторы - SMD. Резисторы разряда и заряда - выводные, резистор подзаряда - SMD.
Замена деталей: IRLML2402 заменены на IRLML2502 (маркировка G 2 ZA 5), IRLML6302 заменены на IRLML6402 (маркировка E B KK 8).
Рассчитывать номиналы элементов необходимо для конкретных аккумуляторов в зависимости от их ёмкости. Как известно, оптимальный режим заряда NiMH аккумуляторов - током, в 10 раз меньшим их ёмкости, в течение примерно 10 часов. Например, для аккумуляторов ёмкостью 1300мА/ч это будет 130мА.
Ток разряда аккумулятора задаётся резистором R7, его сопротивление рассчитывается следующим образом: (U разр /I разр). Чтобы разрядить аккумулятор за оптимальное время, в районе одного часа, зададимся током разряда в 250мА. Напряжение на разряженном аккумуляторе должно быть порядка 1,18 вольт. По формуле находим: 1,18/0,25 = 4,7 Ом. Рассеиваемая мощность при этом = U 2 *R = 1,18 2 *4,7 = 0,3Вт.
Выбрав необходимый ток заряда , рассчитываем сопротивление параллельно соединённых резисторов R9||R10 по конечной формуле: 2,94/I зар -4,7. Для тока в 130мА это будет 2,94/0,13-4,7=18 Ом. Так как это - нужное сопротивление двух параллельно соединённых резисторов, то сопротивление каждого из них должно быть вдвое больше, то есть - 36 Ом. Мощность, выделяемую на каждом из этих резисторов, можно рассчитать по формуле: (I зар /2) 2 *2R = (0,13/2) 2 *36=0,15Вт.
Ток подзаряда целесообразно выбрать величиной в 2/5 от тока заряда. В рассматриваемом случае - это 50мА. Сопротивление резистора R18 рассчитывается по конечной формуле: 0,6/I подзар = 0,6/0,05 = 12 Ом. Рассеиваемая при этом мощность равна I подзар 2 *R = 0,05 2 *12 = 0,03 Вт.
Наладка устройства следующая:
- Резистор R1 переводится в крайнее левое по схеме положение
- Аккумулятор устанавливается в зарядное устройство
- Подключается питание
- Начинается разряд (горит красный светодиод)
- Засечь время начала заряда (зажёгся жёлтый светодиод)
- Через 10 часов, медленно вращая переменный резистор R1, добиться зажигания зелёного светодиода.
В качестве альтернативы.
У каждого из нас дома есть устройства, которые работают от батареек размеров АА или ААА. Помимо использования обычных батареек в технике некоторые предпочитают пользоваться аккумуляторами, которые заряжаются посредством специальных зарядок. Именно аккумуляторы помогают многим сэкономить кучу денег, отказавшись от покупки одноразовых батареек.
Но зарядки для аккумуляторов все чаще продаются китайские и поэтому срок их службы очень недолговечен. Так что же делать, когда срочно нужно зарядить батарейки, а времени бежать по магазинам, в поисках зарядного устройства, совсем нет?
Выход есть! Причем он достаточно прост. Можно сделать самодельную простую зарядку для ваших батареек из самых обычных подручных материалов. Для этого даже не потребуется идти в магазин.
Для того, чтобы понять о чем идет речь, предлагаем вам посмотреть видео:
Для изготовления зарядки нам необходимо подготовить:
- корпус для вставки батареек;
- старая зарядка для телефона;
- ножик;
- клеевой пистолет.
Приступаем к изготовлению зарядки для батареек. Берем зарядное от старого телефона, которое должно быть рассчитано примерно на 5 В. Отрезаем кончик той части, которая подсоединялась к телефону и зачищаем провода.
Определяем полярности проводов при помощи тестера.
Корпус для вставки батареек можно отделить от любой детской старой игрушки, которая работала на батарейках. Отмечаем на ней для себя, где будет расположен «плюс», а где «минус».
Соединяем зачищенные провода от старого зарядного устройства с корпусом для батареек. Провода сначала прикручиваются к клеммам, а затем закрепляются при помощи клеевого пистолета или паяльника. При соединении зарядки с корпусом нужно быть внимательным, чтобы не перепутать полярности, иначе зарядка не будет работать.
На сегодняшний момент, достаточно много различных устройств, работающих на батарейках. И тем досаднее, когда в самый неподходящий момент наше устройство перестает работать, потому что батарейки попросту сели, а их заряда недостаточно для нормального функционирования прибора.
Приобретать каждый раз новые батарейки довольно затратно, а вот попытаться изготовить своими руками самодельное устройство для зарядки пальчиковых аккумуляторов вполне себе стоит.Многие умельцы отмечают, что предпочтительнее заряжать подобные аккумуляторы (AA или AAA) с помощью постоянного тока, потому что такой режим наиболее выгоден в плане безопасности для самих батареек . Вообще, переданная сила заряда от сети составляет порядка 1,2-1,6 от значения емкости самого аккумулятора. К примеру, никель-кадмиевый аккумулятор, емкость которого будет составлять 1А/ч, будет заряжаться током емкостью 1,6 А/ч. При этом, чем меньше показатель данной мощности, тем лучше для процесса зарядки.
В современном мире существует достаточно много бытовых приборов, оснащенных специальным временным таймером, отсчитывающим определенный промежуток, затем сигнализируя об его окончании. При изготовлении своими руками устройства для зарядки пальчиковых аккумуляторов, можно также применить данную технологию , которая уведомит вас об окончании процесса заряда аккумуляторов.
AAпредставляет собой прибор, генерирующий постоянный ток, заряжая мощностью до 3 А/ч. При изготовлении использовалась самая обычная, даже классическая схема, которую вы видите ниже. Основой, в данном случае, является транзистор VT1.
Напряжение на данном транзисторе обозначено с помощью светодиода красного цвета VD5, выполняющий роль индикатора, при включении прибора в сеть. Резистор R1 задает определенную мощность токов, проходящих через данный светодиод, в результате чего колеблется напряжение в нем. Значение коллекторного тока формируется сопротивлением от R2 до R5, которые включены в VT2 — так называемую «эмиттерную цепь». При этом, меняя значения сопротивления, можно контролировать степень зарядки. R2 постоянно включен в VT1, задавая ток постоянного действия с минимальным значением — 70 мА. Чтобы повысить мощность заряда, необходимо подключать остальные резисторы, т.е. R3,R4 и R5.
Читайте так же: Изготовим электрогенератор своими руками
Стоит отметить, что зарядное устройство функционирует только тогда, когда осуществлено подключение аккумуляторов .После включения прибора в сеть, на резисторе R2 появляется определенное напряжение, передающееся на транзистор VT2. Затем, ток протекает дальше, в результате чего начинает интенсивно гореть светодиод VD7.
Рассказ про самодельное устройство
Зарядка от USB-порта
Можно изготовить зарядное устройство для никель-кадмиевых батарей на основе обычного USB-порта . При этом, заряжаться они будут током емкостью примерно 100 мА. Схема, в таком случае, будет следующей:
На сегодняшний момент, существует достаточно много различных зарядных устройств, продающихся в магазинах, но их стоимость может быть достаточно высокой. Учитывая, что главный смысл различных самоделок — это именно экономия денежных средств, то самостоятельная сборка еще более целесообразна в данном случае.
Данную схему можно доработать, добавив дополнительную цепь для зарядки пары аккумуляторов AA. Вот, что в итоге получилось:
Чтобы было более наглядно, вот те комплектующие, которые использовались в процессе сборки:
Понятно, что без элементарного инструментария нам не обойтись, поэтому перед началом сборки необходимо удостовериться, что у вас в наличии есть все необходимое:
- паяльник;
- припой;
- флюс;
- тестер;
- пинцет;
- различные отвертки и нож.
Читайте так же: Рассмотрим, какой стабилизатор напряжения выбрать?
Интересный материал про изготовление своими руками, рекомендуем к просмотру
Тестер необходим для того, чтобы проверить работоспособность наши радиодетали. Для этого нужно сравнить их сопротивление, после чего сверить с номинальным значением.
Для сборки нам также понадобится корпус и батарейный отсек. Последний можно взять из детского симулятора Тетрис, а корпус может быть изготовлен из обычного пластмассового футляра (6,5см/4,5см/2см).
Крепим отсек для батарей на корпусе, используя шурупы. В качестве основы для схемы прекрасно подойдет плата от приставки Денди, которую нужно выпилить. Удаляем все ненужные компоненты, оставляя только гнездо питания. Следующим шагом будет пайка всех деталей, основываясь на нашей схеме.
Шнур питания для устройства можно взять обычный шнур от компьютерной мыши, обладающий входом USB, а также часть питающего провода со штекером. При пайке нужно строго соблюдать полярность, т.е. припаивать плюс к плюсу и т.д. Подключаем шнур к USB, проверяя напряжение, которое подается на штекер. Тестер должен показывать 5В.
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.
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
