9zip.ru Радиотехника, электроника и схемы своими руками 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

Для начала рассмотрим, как же работают обычные зарядные устройства в ценовом диапазоне 500 (и даже 700) рублей: они заряжают аккумулятор фиксированным током, часто - повышенным в несколько раз. Если передержать аккумулятор в такой зарядке дольше положенного, то он начнёт перегреваться, сокращая свой драгоценный ресурс работы.

Более дорогие зарядные устройства обеспечивают правильный цикл, который рекомендуют производители аккумуляторов:

• разряд аккумулятора
• заряд с автоматическим определением его окончания
• отключение

Аккумулятор в таких зарядках можно оставлять без боязни повреждения, однако при отключении от сети аккумулятор может разрядиться через цепи зарядки в виду конструктивных недоработок устройства.

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

Важно: первые два пункта нельзя менять местами!

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 G2 ZA 5), IRLML6302 заменены на IRLML6402 (маркировка EB 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 = U²*R = 1,18²*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_подзар²*R = 0,05²*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.

Для питания устройства можно использовать зарядное от мобильного телефона, если оно выдаёт 5В ± 10%.

В качестве альтернативы: универсальное зарядное устройство для любых аккумуляторов на микроконтроллере ATMEGA8, готовый вариант - Lii-100b.

Понравилась статья? Мойдодыр говорит: поделись с друзьями!