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.
Давно пользуюсь коммуникаторами, очень удобная штука все в одном — записная книжка, калькулятор, фонарик, видео и фото камера, интернет, видео и MP3 плеер, навигатор, сейф (для информации), радиоприемник, игровая консоль, и еще куча всего. Супер гаджет — о чем еще можно мечтать? А я скажу о чем, о маленьком ядерном реакторе вместо батарейки! Но на данный момент обламываемся, и радуемся li-ion аккумулятору которого при хорошей нагрузке аппарата хватает на 3 часа. Есть выход: убираем яркость телефона на минимум вырубаем интернет удаляем живые обои, переключаемся в режим «в самолете» включаем только чтобы позвонить, и тогда телефона (как заявлено производителем) хватает на двое суток. В общем это не вариант, и заинтересовался я всерьез альтернативными источниками питания, речь пойдет о дополнительной батарее для вашего гаджета или «Вампирчике»
Начнем наверно с самого основного это аккумуляторы, я поставил две банки li-ion купленные в радио товарах в г. Владивосток когда был там в отпуске, можно купить в принципе любые и в любых количествах (в разумных пределах) подходящие по размеру самое главное побольше жадности, ой, емкости. Увеличиваем емкость запаралеливая банки. Паралелить можно только одинаковые аккумуляторы, ОБЯЗАТЕЛЬНО сбалансирорав их между собой — соединяем минусы (как правило, они являются корпусом банки, а плюсы соединяем резистором сопротивлением ом 30.
Вольтметром меряем напряжение на выводах резистора. Ждем, бывает сутки, бывает сразу одинаковые значения. Как только оно станет меньше сотни милливольт — их можно соединять напрямую, без резистора. Спаиваем их между собой и припаиваем концы к контроллеру (можно добыть из любого старого аккумулятора сотового телефона) Вот у нас и получился аккумулятор повышенной емкости.
РАБОТАЯ С ГОЛЫМИ БАНКАМИ БЕЗ КОНТРОЛЛЕРА СОБЛЮДАЕМ ОСТОРОЖНОСТЬ НЕ ПУТАЕМ ПОЛЯРНОСТЬ И НИ В КОЕМ СЛУЧАЕ НЕ УСТРАИВАЕМ КОРОТКОЕ ЗАМЫКАНИЕ!
Откладываем его в сторонку и чешем репу чем его заряжать то теперь, понятно дело зарядкой от сотового. Они есть везде и всегда и выход у большей части USB розетка.
Можно напрямую припаять провода к аккумлятору и папе usb и воткнуть в зарядное они обычно идут 5V 1A. Но так скучно и неинтересно я решил сделать индикатор заряда. Включили в зарядку светиться красный светодиод, зарядился аккумулятор загорелся зеленый, отключили от зарядки оба потухли.
Транзисторы с маркировкой t06 — p-n-p PMBS3906, 100мА 40В, комплементарен PMBS3904. Выпаял из старой материнской платы.
Резисторы R1 и R2 с маркировкой 471 — 470Ом Добыл из старых контроллеров для сотового аккумулятора
Резистор R3 можно поставить значением 1.5 Ом но я такого не нашел поставил два паралельно по 1 Ому и того получилось 0.5 Ома. Два поставил так как боялся, что сильно греться будут при токе заряда примерно 0.5А Маркировка 1R00 нашел на схеме жесткого диска от ноута.
Диод с маркировкой SS14 Описание: Диод, Шоттки, 1 А, 40 В Валялся у меня выпаял не знаю откуда, но если есть железо с СМД детальками то найдете на нем без проблем что нибудь похожее.
Светодиоды купил самые обычные СМД 3V красный и зеленый, но вполне и в избытке можно повыпаивать с плат от сотовых телефонов.
Собирал схему из того что было более-менее похоже на резисторы R1 и R2 можно поставить значением 330 Ом
Огромное спасибо хотелось бы передать форуму по Электронике cxem.net . Тема разработки индикатора, общими усилиями и особенно участником Kival Может кому пригодится для общего развития.
Монтаж деталей производил на кусочке текстолита обмеднного, вырезанного с платы.
Дальше сие маленькое чудное устройство монтируем на usb «папу» я выковырял из старого data кабеля
Втыкаем в зарядку и проверяем работоспособность
Без нагрузки светиться оба светодиода, под нагрузкой зеленый гаснет.
Вкратце, принцип очень простой — когда аккумулятор заряжается ток идет по цепи и не дает светиться зеленому светодиоду, как только контроллер отрабатывает, что аккумулятор заряжен и больше в него не лезет, цепь размыкается ток перестает течь и загорается зеленый, как только вытаскиваете из зарядки диод Д3 не дает току от аккумулятора идти к индикатору и оба гаснут.
Ну вроде с индикатором и зарядкой определились, теперь надо бы прикинуть как будем кормить телефон с аккумулятора ведь у нас на выходе от 3,7v до 4.2v, а для зарядки сотового нежно не меньше 5V а для нокии и того больше. Тут нам понадобится повышающий преобразователь DC-DC Тут я пас, схемы рисовать не буду и распинаться по этому поводу ибо интернет кишмя кишит этим материалом, а у меня в городе нет магазина радио деталей и поэтому я не стал заморачиваться с пайкой этого элемента, а тупо (или умно) заказал с интернета. Так же можно купить китайский зарядник от одной батарейки и выковырять оттуда, но в надежности оного я лично сомневаюсь, а заряжать то будем, не халям балям, а дорогие коммуникаторы.
Казалось бы все есть и осталось все только соединить проводочками, но при эксплуатации устройства возникли некоторые неудобства, вот лежит мой прибор как кусок пластмасса и непонятно есть в нем заряд или пустой он? А литий ионные аккумуляторы очень не любят лежать разряженные. Захотелось мне вольтметр, маленький компактный вольтметр так как усройство было собранно и место под него изначально не закладывалось. начались поиски схем, рецептов и готовых агрегатов. И воля случая — захожу в магазин мобильных аксессуаров и вижу чудо китайского полета инженерной мысли.
Да да лягушенок с жк экраном стоимостью 150 руб.
Я его быстро расковырял 🙂 как оказалось схема вольтметра исполнена отдельно, от импульсного трансформатора и очень легко выпаевается. Самое главное запомнить как был припаян экран и куда припаивать провода питания (кстати как оказалось полярность не имеет значения) Поскольку мою память давно расслабили цифровые технологии — решил (чтобы не забыть нужно сфотать)
После всех манипуляций получаем вольтметр на 4 деления С такими характеристиками 4 столбика 4,14V/ 3 столбика 4,04v/ 2 столбика 3,94V/ 1столбик 3,84V/ дальше остается пустая батарея вплоть до того как контроллер аккумулятора не отрубит питание это примерно 3,4 — 3,6V
Поскольку вольтметр тоже потребляет определенное количество дорогого нам электричества подключаем его через кнопку. Нажали посмотрели отпустили!
Дальше ищем подходящую коробочку куда можно поместить все наше нажитое непосильным трудом спаянное потом и кровью. Я в неравном бою отбил у жены коробочку с тенями (тени и зеркальце были возвращены) и уложил все туда.
Спаиваем по схеме
Usb разъемы я разместил на полоске из жести, дабы увеличить площадь при приклеивании. Аккумулятор приклеиваем на двусторонний скотч, кнопку на супер клей, USB разъемы припаиваются (как было сказано выше) припаиваются к жестянке она в свою очередь приклеивается на супер клей, под жк экран выпиливаем прямоугольное отверстие, монтаж и примерку производим аккуратно — стекло очень хрупкое. Садим на термоклей.
Ну собственно и все! Облагораживаем на свой вкус и юзаем устройство!
Уже более 4-х лет верой и правдой мне служит самодельное зарядное устройство для заряда аккумуляторов «аа» и «ааа» (Ni-Mh, Ni-Ca) с функцией разряда
акб до фиксированного значения напряжения (1 Вольт). Блок разряда аккумуляторов создавался для возможности проведения КТЦ
(Контрольно-тренировочный цикл), говоря проще: для восстановления емкости аккумуляторов
потрепанных неправильными китайскими зарядниками с формулой последовательного заряда 2-х или 4-х акб. Как известно, такой способ заряда укорачивает жизнь аккумуляторам, если вовремя их не реставрировать.
Технические характеристики зарядного устройства:
- Количество независимых каналов заряда: 4
- Количество независимых каналов разряда: 4
- Ток заряда: 250 (мА)
- Ток разряда 140 (мА)
- Напряжение отключения разряда 1 (В)
- Индикация: светодиодная
Собиралось зарядное не на выставку, а что называется из подручных средств, то есть утилизировалось окружающее добро, которое и выкинуть жалко и хранить особо не зачем.
Из чего можно самому сделать зарядку для «АА» и «ААА» аккумуляторов:
- Корпус от CD-Rom
- Силовой трансформатор от магнитолы (перемотанный)
- Полевые транзисторы с материнских плат и плат HDD
- Прочие компоненты или покупались или выкусывались:)
Как уже отмечалось, зарядка состоит из нескольких узлов, которые могут жить абсолютно автономно друг от друга. То есть, одновременно можно работать с 8 аккумуляторами: от 1 до 4 заряжать + от 1 до 4 разряжать. На фото видно, что кассеты для аккумуляторов, установлены под форм-фактор «АА» в простонародье «пальчиковых аккумуляторов», если необходимо работать с «мини-пальчиковыми акб» «ААА» достаточно подложить под минусовую клему гайку небольшого калибра. При желании можно продублировать держателями под размер «ааа». Наличие акб в держателе индицируется светодиодом (отслеживается прохождение тока).
Блок заряда
Заряд осуществляется стабилизированным током , у каждого канала свой стабилизатор тока. Для того, что бы ток заряда был неизменным при подключении как 1 так и 2,3,4 аккумуляторов, перед стабилизаторами тока установлен параметрический стабилизатор напряжения. Естественно, кпд этого стабилизатора не на высоте и потребуется установить все транзисторы на теплоотвод. Заранее планируйте вентиляцию корпуса и размеры радиатора, учитывая то что в закрытом корпусе температура на радиаторе будет выше чем в разобранном состоянии. Можно модернизировать схему, введя возможность выбора тока заряда. Для этого схему необходимо дополнить одним переключателем и одним резистором на каждый канал, который будет увеличивать ток базы транзистора и соответственно повышать ток заряда проходящий через транзистор в аккумулятор. В моем случае блок заряда собран навесным монтажом.
Блок разряда акб
Блок разряда более сложен и требует точности в подборе компонентов. В основе лежит компаратор типа lm393, lm339 или lp239 функцией которого является подача сигнала «логической единицы», либо «ноля» на затвор полевого транзистора. При открытии полевого транзистора он подключает к аккумулятору нагрузку в виде резистора значение которого определяет ток разряда. При снижении напряжения на аккумуляторе до установленного порога отключения 1 (Вольт). Компаратор захлопывается и устанавливает на своем выходе логический ноль. Транзистор выходит из насыщения и отключает нагрузку от аккумулятора. Компаратор имеет гистерезис, который обуславливает повторное подключение нагрузки не при напряжении 1,01 (В) а при 1,1-1,15 (В). Смоделировать действие компаратора вы сможете скачав . Подобрав значения резисторов вы сможете перестроить устройство на нужное вам напряжение. Например: подняв порог отключения до 3 Вольт можно сделать разрядное для li-on и Li-Po аккумуляторов.
Вы можете она проектировалась для применения компаратора lm393 в DIP-корпусе. Питание компараторов должно осуществляться от стабилизированного источника напряжением 5 вольт, его роль выполняет TL-431 усиленный транзистором.
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
