Site Loader

Содержание

Изготовление зарядного устройства (ЗУ) для NiCd аккумуляторов

Изготовление зарядного устройства (ЗУ) для NiCd аккумуляторов

Зарядные устройства для NiCd аккумуляторов достаточно дешевы. Обычно изготовление внешнего зарядного устройства под популярные размеры аккумуляторов, таких как ААА, АА, C и D, не отнимет много сил и времени. Умение сконструировать подобное устройство окажется полезным и тем, кто захочет встроить ЗУ в робота. В отличие от большинства дешевых ЗУ, которые продолжают заряжать аккумулятор током порядка C/10 даже после его полной зарядки, наше устройство уменьшает зарядный ток до порядка С/30 после того, как батареи оказались полностью заряженными. Такая процедура рекомендована для NiCd аккумуляторов и поможет обеспечить их длительную работоспособность.

Следующая информация позволит вам самостоятельно изготовить ЗУ для стандартного NiCd аккумулятора.

Зарядное устройство представляет собой отдельный блок, схема его подключения приведена на рис. 3.7 в иллюстративных целях. Такую схему легко разместить в корпусе робота, при этом потребуется разъем для соединения с ЗУ. Кроме того, необходим двухполюсный двухпозиционный переключатель, помещенный между разъемом и остальной схемой. Этот переключатель соединяет источник питания (аккумулятор) либо с остальной схемой робота, либо с ЗУ. Обесточивание робота необходимо потому, что в противном случае ток заряда аккумулятора уменьшится (см. рис. 3.7).

Рис. 3.7. Двухпозиционный переключатель, управляющий зарядом АКБ

Питание зарядного устройства можно осуществлять, используя либо обычный трансформатор, либо портативный блок питания, совмещенный со штекерной вилкой (типа используемых для питания плееров). Я предпочитаю последний, поскольку он дает на выходе постоянный ток. Если вы используете трансформатор, то вам дополнительно потребуются сетевой предохранитель, диодный мост, сглаживающий конденсатор и соединительные провода.

В любом случае вы должны подобрать характеристики трансформатора или выпрямителя под тип заряжаемой батареи. Подбор выпрямителя по выходному напряжению и току снизит рассеиваемую мощность на регуляторе LM317; например, не стоит использовать трансформатор на 12 В для зарядки 6-вольтовых батарей.

На рис. 3.8 показана схема блока питания ЗУ. Выходное напряжение может равняться 6, 12, 18, 24 или 36 В в зависимости от типа используемого трансформатора, диодного моста и конденсатора.

Рис. 3.8. Сетевой трансформатор и выпрямительный блок

Схема зарядного устройства приведена на рис. 3.9. Она включает в себя регулятор напряжения LM317 и ограничивающий ток резистор. Величина сопротивления ограничительного резистора зависит от силы тока, необходимого для зарядки аккумуляторной батареи.

Рис. 3.9. Схема зарядного устройства

Ограничительный резистор

Большинство производителей NiCd аккумуляторов рекомендуют заряжать их током, равным 1/10 от их емкости, что обозначается C/10. Таким образом, батарея размера АА емкостью 0,85 Ач необходимо заряжать током C/10 или 85 мА в течение 14 часов. После полной зарядки батареи производители рекомендуют снизить ток до уровня порядка C/30 (1/30 емкости батареи) для поддержания батареи в полностью заряженном состоянии без риска перезаряда или иных повреждений.

В нашем случае рассчитаем характеристики ЗУ для зарядки аккумулятора, состоящего из 4 последовательно соединенных элементов С-типа. Емкость каждого элемента составляет 2000 мАч. Таким образом, ток C/10 составит 200 мА. Стандартное напряжение каждого элемента составляет приблизительно 1,3 В, следовательно, напряжение батареи 4 х 1,3 = 5,2 В. Следовательно, можно использовать 6-вольтовый трансформатор, поддерживающий ток не менее 200 мА.

Для расчета сопротивления ограничивающего ток резистора используется формула:

R=1,25/Icc

Где Icc необходимый ток. Подставляя в формулу 200 мА (0,2 А) получаем:

1,25/0,2=6,25 Ом

Таким образом, сопротивление ограничительного резистора должно быть порядка 6,25 Ом. На схеме (рис. 3.9) этот резистор обозначен R2. Заметим, что на схеме резистор R2 имеет номинал 5 Ом. Это ближайший стандартный номинал резистора по отношению к рассчитанному.

C/30 резистор

Чтобы уменьшить силу тока до значения C/30, мы последовательно включаем еще один резистор, номинал которого составляет 2R или около 12,5 Ом. На схеме этот резистор обозначен как R3. Также подбирается резистор ближайшего стандартного номинала. В нашем случае его значение равно 10 Ом.

Принцип работы ЗУ

В ЗУ в качестве источника постоянного тока используется регулятор напряжения LM317. Ограничительный резистор для значения тока C/10 обозначен на схеме R2 (см. рис. 3.9). Значение R2 равно 5 Ом в сравнении с расчетным значением 6,25 Ом. Использование стандартного резистора близкого номинала не нарушит правильную работу ЗУ. Резистор для значения тока C/30 обозначен как R3. Стандартный номинал этого резистора также близок к расчетному и не нарушает нормальной работы ЗУ. Позже вы увидите, что ЗУ способно осуществлять и «быструю» зарядку аккумуляторов, поскольку имеет устройство контроля выходного потенциала.

V1 представляет собой переменный резистор номиналом 5 кОм. Он предназначен для отпирания тиристора после полной зарядки NiCd батареи. Тиристор в свою очередь переключает двухпозиционное реле, имеющее две группы контактов.

При подаче напряжения на схему ток протекает через регулятор LM317, заряжая батарею током порядка C/10. Резистор R3 при этом закорочен одной из групп контактов реле. Ток также протекает через резистор R1, ограничивающий ток светодиодов D1 и D2. После включения питания загорается красный светодиод D1, который сигнализирует о том, что происходит зарядка.

В процессе зарядки напряжение на потенциометре V1 возрастает. После 14 часов напряжение оказывается достаточным для отпирания тиристора. Через открытый тиристор напряжение поступает на обмотку двухпозиционного реле. Реле включается, красный светодиод гаснет и зажигается зеленый светодиод. Зеленый светодиод показывает, что батарея полностью заряжена. Другая группа контактов реле размыкает закороченный резистор R3. Включение резистора R3 уменьшает зарядный ток до порядка C/30. Диод D3 блокирует протекание тока из аккумулятора в схему ЗУ.

Определение напряжения срабатывания V1

Для нормальной работы схемы необходимо, чтобы тиристор отпирался только после полной зарядки NiCd батареи. Наиболее просто это сделать следующим образом: вставить полностью разряженную батарею в ЗУ, заряжать ее в течение 14 часов, а потом подрегулировать V1. После завершения процесса зарядки медленно поворачивать движок потенциометра V1 до срабатывания реле. При этом должен зажечься светодиод зеленого цвета.

Особенности конструкции

При самостоятельном конструировании ЗУ обратите внимание на следующее. Наиболее критичным является подбор ограничительных резисторов для значений тока C/10 и C/30. Для расчета их номиналов воспользуйтесь приведенными формулами. Рассеиваемая мощность этих резисторов порядка 2 Вт.

Если зарядный ток достаточно велик (более 250 мА), то для отвода тепла снабдите схему LM317 радиатором. Если ЗУ включить до соединения с батареей, то моментально сработает реле, включится зеленый светодиод и зарядный ток окажется равным C/30.

Если ЗУ будет использоваться при более высоких значениях напряжений – пропорционально увеличьте сопротивление R1, ограничивающее ток, протекающий через светодиоды. Например, для напряжения 12 В сопротивление R1 будет равно 680 Ом, для напряжения 24 В – 1,2 кОм соответственно.

При больших значениях напряжения может потребоваться резистор, ограничивающий ток обмотки реле. Полезно измерить реальные значения тока C/10 и C/30, протекающего через заряжаемую батарею, что позволит судить о правильности работы устройства.

Последовательное и параллельное соединение

Способ соединения элементов в батарею определяет необходимые характеристики трансформатора по напряжению и току. Если батарея состоит из 8 элементов типа С, соединенных параллельно, то необходимо умножить необходимый для каждого элемента ток на 8. Если емкость отдельного элемента составляет 1200 мАч, то зарядный ток C/10 будет равен 120 мА. Для 8 параллельных элементов ток составит около 1 А (8х 120 мА=960 мА=0,96 А). Необходимое напряжение составит 1,5 В. Соответственно, необходим трансформатор, выдающий напряжение 1,5 В при токе 1 А. Если эти элементы соединены последовательно, то необходимое напряжение составит 12 В при токе 120 мА.

Быстрое ЗУ

Многие современные NiCd аккумуляторные батареи можно заряжать быстрее при условии, что после их полной зарядки ЗУ переключится в режим C/30. Типичным является удвоение зарядного тока при сокращении времени зарядки в два раза. Таким образом, можно заряжать батарею током C/5 в течение 7 часов.

Хотя я не пробовал использовать данную схему ЗУ для быстрой зарядки, но не вижу оснований, почему она не должна работать. Если вы хотите это сделать, необходимо сперва подстроить потенциометр под значение тока C/10, а потом уменьшить номинал резистора R2 в два раза.

Список деталей

• U1 регулятор напряжения LM317

• L1 двухпозиционное реле с двумя группами контактов

• D1 красный светодиод

• D2 зеленый светодиод

• D2 диод 1N4004

• Q1 тиристор

• V1 подстроечный резистор 5 кОм

• R1 резистор 330 Ом 0,25 Вт

• R2 резистор 5 Ом 2 Вт

• R3 резистор 10 Ом 2 Вт

• R4 резистор 220 Ом 0,25 Вт

• Понижающий трансформатор

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Продолжение на ЛитРес

Зарядное устройство для никель — кадмиевых аккумуляторов

Добавил: STR2013,Дата: 25 Фев 2021

Разработано много схем источников питания и зарядных устройств, в разной степени оригинальных. В основном это схемы специализированного назначения, но многие прекрасно подходят для широкого применения. Рассмотрим одну из них.  Начнём с зарядных устройств.   Конструкцией, ниже будет зарядное устройство для малогабаритных никель — кадмиевых  аккумуляторов.

        Зарядное устройство обеспечивает стабильный ток заряда и автоматически отключается  при достижении заданного напряжения на аккумуляторе.  Работа схемы оригинальна и автору пока не попадались подобные — дело в том, что в обычных схемах  окончание зарядки по достижении заданного напряжения  определяется во время протекания зарядного тока. Из-за наличия внутреннего сопротивления аккумуляторов напряжение полного заряда будет меняться при изменении зарядного тока, что затрудняет определение момента окончания зарядки.

Принципиальная схема зарядного устройства

Предлагаемая схема работает иначе: в течение нескольких секунд на аккумулятор подаётся зарядный ток, затем он автоматически отключается примерно на 1 сек и производится замер ЭДС на аккумуляторе.  Известно, что ЭДС полностью заряженного никель — кадмиевого аккумулятора составляет 1,35 В —  если  на аккумуляторе достигнута эта величина,  переключается компаратор и срабатывает RS триггер, отключающий зарядный  ток и включающий светодиод «Аккумулятор заряжен«.

Зарядное устройство позволяет заряжать аккумуляторные батареи  с максимальным напряжением  до 18 В.  Ток зарядки регулируется переменным резистором в пределах 10 — 200 мА, а  требуемое значение ЭДС аккумуляторной батареи, при которой зарядка прекращается  также устанавливается переменным резистором.

Во время протекания зарядного тока периодически мигает светодиод «Заряд«.

Выходной транзистор необходимо установить на небольшой радиатор, площадь которого зависит от величины требуемого тока заряда и напряжения аккумуляторной батареи.

На оси переменных резисторов желательно насадить регулировочные ручки с указателями, и, с помощью мультиметра, произвести калибровку с нанесением указательных рисок на лицевой панели устройства.

Автор: Кравцов В. (сайт:Автоматика в быту)



ПОДЕЛИТЕСЬ СО СВОИМИ ДРУЗЬЯМИ:

П О П У Л Я Р Н О Е:
  • Простой светодиодный фонарик
  • Светодиодный фонарик своими руками и зарядное устройство к нему.

    Уже давно известно, что фонарики на светодиодах очень экономичны, малогабаритны и имеют более продолжительный срок службы. Светодиодный фонарик можно легко сделать своими руками или переделать имеющийся ламповый. Для этого нужны яркие светодиоды повышенной мощности.

    Светодиоды потребляют меньший ток, долговечней и надежней по сравнению с лампочкой. К тому же они не боятся ударов и тряски.

    Подробнее…

  • Схема зарядного устройства для аккумуляторов 3,7В
  • Следующее зарядное устройство для малогабаритных аккумуляторов построено с использованием компаратора, который отключает зарядный ток при достижении заданного напряжения.

    Заряд производится стабильным током, не зависящим от степени зарядки аккумулятора и напряжения в сети.  Данная схема простая и имеет свои преимущества и недостатки, которые мы обсуждали в предыдущих статьях.

    Подробнее…

  • Схемы самодельных ЗУ для автомобильных АКБ на TL494
  • Ранее мы опубликовали схемы зарядных устройств для автомобильного аккумулятора.

    Сегодня рассмотрим несколько схем с использованием широко распространённой специализированной мс TL494.

    Зарядное устройство, рассматриваемое ниже собрано по схеме ключевого стабилизатора тока с узлом контроля достигнутого напряжения на аккумуляторе для обеспечения его отключения по окончании зарядки.

    Подробнее…

Популярность: 1 071 просм.

Собираем по схеме автоматическое зарядное устройство ni-cd и ni-mh аккумуляторов

Никель-кадмиевые и Никель-металлогидридные аккумуляторы требуют зарядного устройства, которое автоматически отключается после завершения заряда. Порог устанавливается по возросшему напряжению аккумулятора. Такая схема электричества может быть реализована по-разному.

Импульсная схема с компаратором напряжения

Работу такой схемы можно представить так:

  1. На аккумулятор поступает зарядный импульс низкого напряжения большой длительности, например 1 сек;
  2. Источник тока импульса отключается от аккумулятора и подключается измеритель напряжения;
  3. Измеритель напряжения определяет степень заряда и подключает источник импульса вновь, или отключает его в случае, если напряжение превысило заранее определенный уровень.

Лучше всего подобная схема реализована на специализированных микросхемах. Их выпускается большое число вариантов. Сборка ведется по спецификациям из даташитов. Преимущество такого решения — не требуется предварительная градуировка зарядного устройства, (точная установка уровней срабатывания напряжения). ЗУ на специализированной микросхеме работает сразу после сборки при отсутствии ошибок в монтаже.

Между тем, специализированные микросхемы не всегда есть возможность достать. Тогда есть вариант — собрать автоматическое зарядное устройство на транзисторах. При этом желательно наличие цифрового мультиметра, чтобы точно выставить порог отключения после полной зарядки.

Схема на транзисторах

Рассмотрим лучшую схему, предложенную Андреем Шарым. Схема обеспечивает щадящий режим заряда никель-кадмиевых и никель-металлогидридных аккумуляторов. Транзисторы — любые с током коллектора не ниже чем на схеме. ОУ — тоже почти любой со схожими характеристиками К140УД. Трансформатор и диодный мостик – тоже любые на напряжение 6 – 12 вольт и ток 0,5 – 2 А. Дроссель — готовый. При наличии измерителя индуктивности может быть намотан самостоятельно.

Режим работы схемы — импульсный. Обеспечивается высокий КПД. Радиаторы транзисторов во многих случаях не требуются. Схема — низкочастотная, поэтому требования к монтажу минимальны.

Настройка схемы

  1. Подобрать R5 и установить 4,9 вольт в точке указанной на схеме;
  2. Подобрать R9 и установить образцовое напряжение 1,4 вольт на выходе;
  3. Подключить разряженный аккумулятор/секцию аккумуляторов и установить ток на выходе 0,1 от емкости подбором R13.

После наладки устройство готово к работе.

Похожие радиосхемы и статьи:

Зарядное устройство для никель-кадмиевых аккумуляторов

 материалы в категории

Автоматическое зарядное устройство для Никель-кадмиевых аккумуляторов

Никель-кадмиевые аккумуляторные батареи получили довольно широкое распространение. 

известно много способов эффективной зарядки никель-кадмиевых (аккумуляторных) батарей, описываемая схема уникальна тем, что объединяет почти все их преимущества. Так, она вырабатывает постоянный зарядный ток, значение которого может лежать в диапазоне 0,4-1,0 А.

Схема может работать либо от сети переменного тока 220 В, либо от 12-В батареи.

Заряжаемая батарея защищена от перезаряда благодаря автоматическому отключению схемы при достижении заданного уровня напряжения на батарее. Более того, этот уровень можно подстраивать. Наконец, схема недорога и защищена от коротких замыканий. 

Если батарея разряжена, то напряжение на инвертирующем входе операционного усилителя U1 будет ниже напряжения на неинвертирующем входе, устанавливаемом посредством потенциометра R1 (см. рисунок). Вследствие этого выходное напряжение U1 будет примерно равно положительному напряжению питания, что приведет к отпиранию транзистора Q1, а также транзистора Q2, который будет работать в режиме генератора постоянного зарядного тока. Уровень этого тока можно найти из соотношения (Vd-Vbe)/R6, где Vd-напряжение между его базой и эмиттером. Этим током, протекающим далее через диод D8, и заряжается Ni-Cd-батарея. При этом будет гореть светодиод D7, индицируя тем самым протекание процесса зарядки, и являясь индикатором рабочего режима. 

По мере зарядки батареи напряжение на ней увеличивается, что приводит к возрастанию напряжения на инвертирующем входе U1, пока оно не сравняется с Vin. В этот момент выходное напряжение U1 падает до потенциала земли, и транзисторы Q1 и Q2 запираются, предотвращая тем самым перезаряд батареи. Задаваемый предельный уровень выходного напряжения, Vout, можно вычислить из соотношения Vout=Vin(R7+R8)/R8. 

При приведенных значениях компонентов схема вырабатывает зарядный ток 400 мА, который можно изменять, подбирая R6 до достижения максимального значения, равного 1 А. Задаваемый уровень зарядного напряжения следует устанавливать при отключенной батарее. 

Диод D8 предотвращает разряд в обратном направлении в случае отключения сети или 12-В источника питания. Для 7,2-В Ni-Cd-батареи, задаваемое значение зарядного напряжения равно 7,9-8,0 В. Мощный транзистор Q2 следует установить на большой радиатор.

Обсудить на форуме

Зарядка для никель кадмиевых аккумуляторов. Схема и описание

В предыдущей статье мы рассмотрели схему зарядки для литий ионных аккумуляторов. Эта же зарядка для никель кадмиевых аккумуляторов предназначена для зарядки двух никель-кадмиевых аккумуляторов постоянным током. Устройство имеет 2 режима зарядки, автоматическое отключение зарядки и звуковой сигнал окончания зарядки.

Силиконовый коврик для пайки

Размер 55 х 38 см, вес 800 гр….

Описание работы зарядного устройства для никель-кадмиевых аккумуляторов

Схема питания зарядного устройства состоит от понижающего трансформатора, имеющего на выходе вторичной обмотки 12 вольт, двух выпрямительных диодов (VD1 и VD2) и сглаживающего конденсатора C1 на 1000 мкФ. Далее напряжение поступает на DA1 — трехвыводной стабилизатор напряжения 7806 создающего 6 вольт для питания схемы.

Транзистор VT1 и светодиод HL1 являются основой источника постоянного тока. Прямое напряжение красного светодиода (около 1,5 вольт) минус напряжение база-эмиттер транзистора VT1 (около 0,6 В) проходит через резистор сопротивлением 6,8 Ом или 15 Ом в зависимости от положения переключателя SA1. При выборе резистора 15 Ом в цепи эмиттера зарядный ток составляет около 60 мА, в то время как с резистором 6,8 Ом ток равен 130 мА.

Этого достаточно, чтобы зарядить никель-кадмиевый аккумулятор емкостью 600 mAh (AA) за 14 часов и 5 часов соответственно. Если нет подходящего сопротивления, то его можно получить путем параллельного соединения нескольких резисторов, либо последовательным соединением резисторов.

Компаратор LM393 (DD2) используется для режима автоматического отключения зарядки. На его инвертирующем входе при помощи подстроичного резистора установлено 2,9 вольт (номинальное), в то время как его неинвертирующий входе отслеживает напряжение на аккумуляторе.

В то время, когда никель кадмиевый аккумулятор заряжается, внутренний выходной транзистор (в LM393) открыт и, следовательно, открыт транзистор VT1 источника тока. После того, как аккумулятор зарядится примерно на 80% или более от своей емкости, напряжение на клеммах аккумулятора превысит 1,45 вольт.

Напряжение на неинвертирующем входе (вывод 3) DD2 превысит опорное напряжение на инвертирующем входе (вывод 2). Это приведет к тому, что на выходе компаратора сигнал изменяется на противоположный, транзистор VT1 закроется и отключится источник тока.

Для того чтобы исключить постоянное переключение компаратора на границе порогового напряжения, в схему добавлен конденсатор на 0,1 мкФ обеспечивающий обратную связь между выходом и инвертирующим входом компаратора.

Набор для Arduino

Cтартовый набор Keyestudio Super с платой V4.0 для Arduino…

Четыре логических элемента И-НЕ микросхемы DD1 используются для построения двух простых генераторов с разными частотами. При соединении сигналов с этих генераторов образуется тональный сигнал, который воспроизводится пьезоэлектрическим элементом в момент, когда заряд закончен.

Зарядное устройство для Ni-Cd и Ni-MH аккумуляторов. Очень простое

РадиоКот >Схемы >Питание >Зарядные устройства >

Зарядное устройство для Ni-Cd и Ni-MH аккумуляторов. Очень простое

Так, товарищи. Сейчас мы с вами будем заряжать аккумуляторы, просто, качественно, а главное — быстро. Для чего воспользуемся микросхемой MAX713 от компании MAXIM. Это специализированная микросхема, заточенная именно под зарядку указанных типов аккумуляторов.

Итак, что же она умеет — подходите ближе, сейчас увидите.
Итак MAX713 позволяет:

  • заряжать Никель-Кадмиевые и Никель-МеталлоГидридные аккумуляторы в количестве от 1 до 16 штук одновременно;
  • в режиме быстрого заряда регулировать ток заряда от С/3 до 4С, где С — емкость аккумулятора;
  • в режиме медленного заряда доводить аккумуляторы до кондиции током С/16;
  • отслеживание состояния аккумулятора и автоматический переход от быстрого заряда к медленному;
  • в отсутствии зарядного тока через микросхему «утекает» всего 5мкА от аккумуляторов;
  • возможность отключения заряда по температурным датчикам или по таймеру;

Ну и хватит — и так вон сколько получилось.
Как обычно, чтобы разговаривать предметно, смотрим на схему:

Вообще говоря, как мы помним еще со староглиняных времен, заряжать аккумуляторы рекомендовалось током 0,1С, где С — емкость аккумулятора. Однако, с тех пор утекло много пива и производители научились делать более совершенные аккумуляторы, позволяющие учинять над собой такое безобразие, как быстрый заряд (Fast Charge).
«It»s okey», говорят они — вы можете заряжать наши аккумуляторы гораздо большим током - главное не превышать значение 4С, иначе может случиться big-bada-bum.

Разумеется, чем больший зарядный ток используется в процессе зарядки, тем меньше времени нужно на эту самую зарядку. Однако, все же, увлекаться сильно не стоит - ток током, а долговечность аккумулятора тоже не последнее дело. Поэтому, в MAX713 реализован не только быстрый, но и медленный заряд (Trickle Charge), который включается по достижении аккумулятором полного заряда большим зарядным током.

Схема, показанная выше позволяет заряжать два аккумулятора, ёмкостью по 1000мА/ч каждый, током С/2, то есть 500мА.
Имеется индикация включения питания — HL1 и индикация быстрого заряда — HL2.
Аккумуляторы включаются последовательно.
Входное напряжение должно быть равно 6 вольтам. Вы еще тут? А ну бегом за паяльником!

Что? Вам надо заряжать четыре аккумулятора сразу? И не 1000мА/ч, а 1200?
Ну ладно, тогда не бежим за паяльником, а слушаем дальше.

Как я уже говорил, эта микросхема позволяет заряжать до 16 аккумуляторов, током до 4С. Итак, что же от нас требуется, чтобы спроектировать зарядное устройство под наши конкретные цели?

  1. Определиться с зарядным током аккумуляторов. Неплохо было бы узнать, какой максимальный зарядный ток рекомендует производитель. Ну а если не узнали, тогда уж на свой страх и риск. Для начала, я бы не стал превышать С/2.
  2. Решить сколько аккумуляторов нужно заряжать одновременно. После этого, согласно Таблице 1 определить, куда припаивать выводы PGM0 и PGM1. Разумеется, чтобы не перепаивать каждый раз микросхему, нужно предусмотреть переключатель, если нужно заряжать разное количество аккумуляторов.
  3. Подобрать входное напряжение на зарядное устройство. Оно может быть рассчитано по формуле:
    U=2+(1,9*N),
    где N — количество аккумуляторов
    Но это напряжение не может быть меньше 6 вольт.
    То есть, если вы будете заряжать даже один аккумулятор — входное напряжение должно составлять 6 вольт.
  4. Определить мощность выходного транзистора, после чего по справочнику подобрать подходящий. Мощность определяется так:
    P=(Uin — Ubatt)*Icharge,
    где:
    Uin — максимальное входное напряжение,
    Ubatt — напряжение заряжаемых аккумуляторов — суммарное, разумеется,
    Icharge — зарядный ток.
  5. Посчитать сопротивление R1. R1=(Vin-5)/5 — сопротивление получается в килоомах, чтобы получить Омы надо посчитанное значение умножить на 1000.
  6. Определить сопротивление R6. R6=0.25/Icharge Если Icharge подставляется в амперах, сопротивление мы получим в Омах, если а миллиамперах, то в килоомах. Не теряйтесь.
  7. Выбираем время заряда. Это нужно для того, чтобы в случае неисправного аккумулятора, зарядное устройство не гоняло его, бедолагу бесконечное число часов, а отключило по таймеру, даже если аккумулятор и не зарядился. Для выбора времени заряда пользуемся Таблицей 2. И прикручиваем ноги PGM2 и PGM3 согласно этой таблице.
  8. Разумеется, не забудьте учесть при этом зарядный ток, который был выбран, а то может случиться так, что устройство отключится раньше, чем зарядится аккумулятор.

Собственно говоря и все. Дальше будут таблицы.

Таблица 1. Задание количества заряжаемых аккумуляторов.

Количество аккумуляторов

Соединить PGM 1 с…

Соединить PGM 0 с…

1

V +

V+

2

Не подсоединять

V+

3

REF

V+

4

BATT-

V+

5

V+

Не подсоединять

6

Не подсоединять

Не подсоединять

7

REF

Не подсоединять

8

BATT —

Не подсоединять

9

V+

REF

10

Не подсоединять

REF

11

REF

REF

12

BATT-

REF

13

V+

BATT-

14

Не подсоединять

BATT —

15

REF

BATT-

16

BATT-

BATT-

Таблица 2. Задание максимального времени заряда.

Время заряда (мин)

Выключение по падению напряжения

Соединить PGM 3 с…

Соединить PGM 2 с…

22

Выключено

V +

Не подсоединять

22

Включено

V +

REF

33

Выключено

V +

V+

33

Включено

V +

BATT-

45

Выключено

Не подсоединять

Не подсоединять

45

Включено

Не подсоединять

REF

66

Выключено

Не подсоединять

V+

66

Включено

Не подсоединять

BATT-

90

Выключено

REF

Не подсоединять

90

Включено

REF

REF

132

Выключено

REF

V+

132

Включено

REF

BATT-

180

Выключено

BATT —

Не подсоединять

180

Включено

BATT-

REF

264

Выключено

BATT —

V+

264

Включено

BATT —

BATT-

См. так же: Хождение под мухой или две недели с MAX713.


Как вам эта статья?

Заработало ли это устройство у вас?

Зарядка для шуруповёрта своими руками

Часто родное зарядное устройство, входящее в комплект шуруповерта, работает медленно, долго заряжая аккумулятор. Тем, кто интенсивно использует шуруповерт, это очень мешает в работе. Несмотря на то, что в комплект входит обычно два аккумулятора (один установлен в рукоятку инструмента и в работе, а другой подключен к зарядному устройству и находится в процессе зарядки), часто владельцы не могут приспособиться к рабочему циклу аккумуляторов. Тогда имеет смысл изготовить зарядное устройство своими руками и зарядка станет удобнее.

Содержание статьи:

Виды батарей

Аккумуляторы неодинаковы по типам и режимы заряда у них могут быть разными.  Никель-кадмиевые (Ni-Cd) батареи являются очень хорошим источником энергии, способны отдавать большую мощность. Однако, по экологическим причинам их производство прекращено и они будут встречаться все реже и реже. Сейчас всюду их вытеснили литий-ионные аккумуляторы.

Сернокислотные (Pb) свинцовые гелевые аккумуляторы имеют неплохие характеристики, но утяжеляют инструмент и поэтому не пользуются особой популярностью, несмотря на относительную дешевизну. Поскольку они гелевые (раствор серной кислоты загущается силикатом натрия), то никаких пробок в них нет, электролит из них не вытекает и ими можно пользоваться в любом положении. (Кстати, и никель-кадмиевые аккумуляторы для шуруповертов тоже относятся к классу гелевых.)

Литий-ионные аккумуляторы (Li-ion) являются сейчас наиболее перспективными и продвигаемыми в технике и на рынке. Их особенностью является полная герметичность ячейки. Они имеют весьма высокую удельную мощность, безопасны в обращении (благодаря встроенному контроллеру заряда!), выгодно утилизируются, являются наиболее экологически чистыми, имеют малый вес. В шуруповертах в настоящее время применяются очень часто.

Режимы заряда

Номинальное напряжение Ni-Cd ячейки 1.2 В. Никель-кадмиевый аккумулятор заряжается током от 0.1 до 1.0 номинальной емкости. Это означает, что аккумулятор емкостью 5 амперчасов можно заряжать током от 0.5 до 5 А.

Заряд сернокислотных аккумуляторов хорошо знаком всем людям, держащим в руках шуруповерт, ведь практически каждый их них еще и автолюбитель. Номинальное напряжение ячейки Pb-PbO2 составляет 2.0 В, а ток зарядки свинцового сернокислотного аккумулятора всегда 0.1 C (доля тока от номинальной емкости, см. выше).

Литий-ионная ячейка имеет номинальное напряжение 3.3 В. Ток заряда литий-ионного аккумулятора, 0.1 C. При комнатной температуре этот ток можно плавно повышать до 1.0 С – это быстрый заряд. Однако, это годится только для тех батарей, которые не были переразряжены. При заряде литий-ионных батарей следует точно соблюдать напряжение. Заряд производится до 4.2 В точно. Превышение резко снижает срок службы, понижение – уменьшает емкость. При зарядке следует следить за температурой. Теплый аккумулятор следует либо ограничить током до 0.1 С, либо отключить до остывания.

ВНИМАНИЕ! При перегреве литий-ионного аккумулятора при зарядке свыше 60 градусов Цельсия возможен его взрыв и возгорание! Не следует слишком полагаться на встроенную электронику безопасности (контроллер заряда).

При заряде литиевой батареи, контрольное напряжение (напряжение окончания заряда) образует приблизительный ряд (точные напряжения зависят от конкретной технологии и указаны в паспорте на батарею и на ее корпусе):

Число элементов Номинал. напр., В По паспорту, В Конец заряда, В
1 3.6 3.6 4.2
2 7.2 7 8.4
3 10.8 10 12.6
4 14.4 12 16.8
5 18 18 21.0

Напряжение заряда следует контролировать мультиметром или схемой с компаратором напряжения, настроенным точно на применяемую батарею. Но для “электронщиков начального уровня” реально можно предложить только простую и надежную схему, описанную в следующем разделе.

Зарядное устройство + (Видео)

Зарядное устройство, которое предлагается ниже, обеспечивает нужный зарядный ток для любого аккумулятора из всех перечисленных. Шуруповерты питаются от аккумуляторов с разными напряжениями 12 вольт или 18 вольт. Это неважно, главный параметр зарядного устройства для аккумуляторов – ток заряда. Напряжение зарядного устройства при отключенной нагрузке всегда выше номинального, оно падает до нормы при подключении батареи при заряде. В процессе заряда оно соответствует текущему состоянию аккумулятора и обычно чуть выше номинального в конце заряжания.

Зарядное устройство представляет собой генератор тока на мощном составном транзисторе VT2, который питается от выпрямительного мостика, подключенного к понижающему трансформатору с достаточным выходным напряжением (см. таблицу в предыдущем разделе).

Этот трансформатор должен также иметь достаточную мощность, чтобы обеспечить необходимый ток при длительной работе без перегрева обмоток. Иначе он может сгореть. Ток заряда выставляется регулировкой резистора R1 при подключенном аккумуляторе. Он остается постоянным в процессе заряда (тем постоянней, чем выше напряжение от трансформатора. Примечание: напряжение от трансформатора не должно превышать 27 В).

Резистор R3 (не менее 2 Вт 1 Ом) ограничивает максимальный ток, а светодиод VD6 горит, пока идет заряд. К концу заряда, свечение светодиода уменьшается и он гаснет. Тем не менее, не забывайте про точный контроль напряжения литий-ионных аккумуляторов и их температуру!

Все детали в описанной схеме монтируются на печатной плате из фольгированного текстолита. Вместо диодов, указанных в схеме, можно взять русские диоды КД202 или Д242, они довольно доступны в старом электронном ломе. Располагать детали надо так, чтобы на плате оказалось как можно меньше пересечений, в идеале ни одного. Не следует увлекаться высокой плотностью монтажа, ведь вы собираете не смартфон. Распаивать детали вам будет значительно легче, если между ними останется по 3-5 мм.

Транзистор должен быть установлен на теплоотводе достаточной пощади (20-50 см.кв). Все части зарядного устройства лучше всего смонтировать в удобный самодельный корпус. Это будет самым практичным решением, в работе вам ничто не будет мешать. Но здесь могут возникнуть большие сложности с клеммами и подключением к аккумулятору. Поэтому лучше сделать так: взять старое или неисправное зарядное устройство у знакомых, подходящее к вашей модели аккумулятора, и подвергнуть его переделке.

  • Вскрыть корпус старого зарядного устройства.
  • Удалить из него всю бывшую начинку.
  • Подобрать следующие радиоэлементы:
 Поз.  Описание
 VD1-VD4  1N4001 диод выпрямительный
 VD5  диод
 VD6  VD6 светодиод, красный или зеленый, любого типа
 C1  C1 К50-35 или аналогичный 220-1000 мФ от 50 В
 C2  C1 К50-35 или аналогичный 220-1000 мФ от 50 В
 R1  переменный резистор 10 ком, желательно проволочный
 R2  резистор МЛТ-0,25 330 Ом
 R3   резистор МЛТ-2, 1 Ом
 VT1  транзистор КТ361В, Г
 VT2  транзистор КТ829В (устанавливается на радиатор пл. 20 – 50 кв. см
 Т1  Трансформатор силовой 220 В / 24 В, мощность 100 Вт
  • Выбрать подходящий размер для печатной платы, помещающейся в корпус вместе с деталями из приведенной схемы, нарисовать нитрокраской ее дорожки по принципиальной схеме, протравить в медном купоросе и распаять все детали. Радиатор для транзистора нужно установить на алюминиевой пластинке так, чтобы она не касалась ни с какой частью схемы. Сам транзистор плотно прикручивается к ней винтиком и гайкой М3.
  • Собрать плату в корпусе и припаять клеммы по схеме строго соблюдая полярность. Вывести провод для трансформатора.
  • Трансформатор с предохранителем на 0.5 А установить в небольшой подходящий корпус и снабдить отдельным разъемом для подключения переделанного зарядного блока. Лучше всего взять разъемы от компьютерных блоков питания, папу установить в корпус с трансформатором, а маму подключить к диодам мостика в зарядном устройстве.

Собранное устройство будет работать надежно если вы аккуратно и тщательно проделали

Рассмотрены схемы простых зарядных устройств для Ni-Cd аккумуляторов

В этом посте обсуждается простая схема зарядного устройства для NiCd аккумуляторов с автоматической защитой от перезаряда и зарядкой постоянным током.

Когда дело доходит до правильной зарядки никель-кадмиевого элемента, настоятельно рекомендуется остановить или прекратить процесс зарядки, как только он достигнет полного уровня заряда. Невыполнение этого требования может отрицательно сказаться на сроке службы ячейки, значительно снизив эффективность ее резервирования.

Простая схема зарядного устройства Ni-Cad, представленная ниже, эффективно справляется с критерием перезарядки, включая такие функции, как зарядка постоянным током, а также отключение питания, когда клемма элемента достигает значения полного заряда.

Основные характеристики и преимущества

  • Автоматическое отключение при полной зарядке
  • Постоянный ток во время зарядки.
  • Светодиодная индикация отключения полного заряда.
  • Позволяет пользователю добавлять дополнительные каскады для одновременной зарядки до 10 NiCd элементов.
Принципиальная схема

Как это работает

Простая конфигурация, описанная здесь, предназначена для зарядки одного элемента типа AA емкостью 500 мА·ч с рекомендуемой скоростью зарядки, близкой к 50 мА, тем не менее, ее можно удобно и дешево настроить для зарядки нескольких ячейки вместе, повторяя область, показанную пунктирными линиями.

Напряжение питания для схемы поступает от трансформатора, мостового выпрямителя и 5-вольтового IC-регулятора.

Ячейка заряжается транзистором Т1, который сконфигурирован как источник постоянного тока.

T1, с другой стороны, управляется компаратором напряжения с использованием триггера Шмитта TTL N1. Во время зарядки элемента напряжение на клеммах элемента поддерживается на уровне около 1,25 В.

Этот уровень оказывается ниже положительного порога срабатывания N1, который удерживает выход N1 высоким, а выход N2 становится низким. , позволяя T1 получить базовое напряжение смещения через делитель потенциала R4/R5.

Пока Ni-Cd элемент заряжается, светодиод D1 продолжает гореть. Как только ячейка приближается к состоянию полного заряда, напряжение на ее клеммах возрастает примерно до 1,45 В. Из-за этого положительный порог срабатывания N1 повышается, что приводит к тому, что выход N2 становится высоким.

Эта ситуация мгновенно отключает T1. Ячейка перестает заряжаться, а светодиод D1 гаснет.

Поскольку предел положительной активации N1 составляет приблизительно 1,7 В и регулируется определенным допуском, R3 и P1 включены, чтобы изменить его на 1.45 В. Отрицательный предел срабатывания триггера Шмитта составляет около 0,9 В, что ниже напряжения на клеммах даже полностью разряженного элемента.

Это означает, что подключение разряженного элемента к цепи никогда не приведет к автоматическому запуску зарядки. По этой причине включена кнопка пуска S1, при нажатии которой на вход NI поступает низкий уровень.

Для зарядки большего количества элементов часть схемы, показанную в пунктирной рамке, можно повторить отдельно, по одной для каждой батареи.

Это гарантирует, что, независимо от уровня разрядки элементов, каждый из них заряжается до нужного уровня.

Конструкция печатной платы и наложение компонентов

В конструкции печатной платы, приведенной ниже, два этапа дублируются, что позволяет одновременно заряжать два элемента Nicad от одной платы.

Зарядное устройство Ni-Cad с резистором

Это простое зарядное устройство может быть изготовлено из деталей, которые можно найти практически в мусорном контейнере любого конструктора.Для обеспечения оптимального срока службы (количества циклов зарядки) никель-кадмиевые батареи необходимо заряжать относительно постоянным током.

Часто это довольно легко достигается зарядкой через резистор от напряжения питания, во много раз превышающего напряжение аккумулятора. Изменение напряжения батареи по мере ее зарядки, скорее всего, окажет минимальное влияние на зарядный ток. Предлагаемая схема состоит только из трансформатора, диодного выпрямителя и последовательного резистора, как показано на рисунке 1.

Соответствующее графическое изображение облегчает определение необходимого значения последовательного резистора.

Горизонтальная линия проводится через напряжение трансформатора по вертикальной оси до пересечения с указанной линией напряжения батареи. Затем линия, проведенная вертикально вниз от этой точки до пересечения с горизонтальной осью, впоследствии дает нам необходимое значение резистора в омах.

Например, пунктирная линия показывает, что если напряжение трансформатора составляет 18 В, а напряжение заряжаемой никель-кадмиевой батареи составляет 6 В, то значение сопротивления будет около 36 Ом для предполагаемого регулирования тока.

Это указанное сопротивление рассчитано на подачу 120 мА, в то время как для некоторых других значений зарядного тока значение резистора необходимо уменьшить соответствующим образом, например. 18 Ом для 240 мА, 72 Ом для 60 мА и т. д. D1.

Цепь зарядного устройства NiCad с автоматическим управлением током

Никель-кадмиевые аккумуляторы обычно требуют зарядки постоянным током. Показанная ниже схема зарядного устройства NiCad разработана для подачи либо 50 мА на четыре элемента 1,25 В (тип AA), либо 250 мА на четыре элемента 1.Ячейки 25 В (тип C), соединенные последовательно, хотя их можно было просто изменить для различных других значений заряда.

В обсуждаемой схеме зарядного устройства NiCad резисторы R1 и R2 фиксируют выходное напряжение без нагрузки примерно на уровне 8 В.

Выходной ток проходит через резистор R6 или R7, и по мере его увеличения постепенно открывается транзистор Tr1.

Это заставляет точку Y увеличиваться, включая транзистор Tr2 и позволяя точке Z становиться менее положительной.

Следовательно, процесс снижает выходное напряжение и имеет тенденцию снижать ток.В конечном итоге достигается уровень баланса, который определяется значением R6 и R7.

Диод D5 блокирует зарядку аккумулятора, обеспечивая подачу питания на выход IC1 в случае отключения 12 В, что в противном случае может привести к серьезному повреждению IC.

FS2 используется для защиты от повреждения аккумуляторов, находящихся под зарядкой.

Выбор R6 и R7 осуществляется путем проб и ошибок, что означает, что вам понадобится амперметр с подходящим диапазоном, или, если значения R6 и R7 действительно известны, то падение напряжения на них можно рассчитать по закону Ома. .

Зарядное устройство Ni-Cd с одним операционным усилителем

Эта схема зарядного устройства Ni-Cd предназначена для зарядки никель-кадмиевых аккумуляторов стандартного размера AA. Специальное зарядное устройство в основном рекомендуется для NiCad элементов, поскольку они обладают чрезвычайно низким внутренним сопротивлением, что приводит к увеличению зарядного тока, даже если используемое напряжение лишь немного выше.

Поэтому зарядное устройство должно включать в себя схему ограничения зарядного тока до нужного предела. В этой схеме T1, D1, D2 и C1 работают как традиционный понижающий, развязывающий, двухполупериодный выпрямитель и схема фильтрации постоянного тока.Дополнительные части предлагают текущие правила.

IC1 используется в качестве компаратора с отдельным буферным каскадом Q1, обеспечивая в этой конструкции достаточно высокий выходной ток. На неинвертирующий вход IC1 подается опорное напряжение 0,65 В, подаваемое через резисторы R1 и D3. Инвертирующий вход подключен к земле через R2 в пределах уровней тока покоя, что позволяет выходу стать полностью положительным. При подключении к выходу NiCad-элемента большой ток может пройти через R2, вызывая эквивалентное напряжение на R2.

Оно может просто увеличиться до 0,6 В, тем не менее, увеличение напряжения в этой точке меняет входные потенциалы входов IC1, что приводит к уменьшению выходного напряжения и снижению напряжения вокруг резистора R2 до 0,65 В. Максимальный выходной ток ( а также полученный зарядный ток) в результате получается ток с напряжением 0,65 В на 10 Ом или, проще говоря, 65 мА.

Большинство никель-кадмиевых элементов типа AA имеют оптимальный предпочтительный ток заряда не более 45 или 50 мА, и для этой категории сопротивление R2 должно быть увеличено до 13 Ом, чтобы обеспечить соответствующий ток заряда.

Некоторые разновидности быстрозарядных устройств могут работать с током 150 мА, что требует снижения сопротивления R2 до 4,3 Ом (3,3 Ом плюс 1 Ом последовательно на случай, если не удастся приобрести идеальную деталь).

Кроме того, T1 необходимо улучшить до варианта с номинальным током 250 мА, а Q1 необходимо установить с помощью крошечного ребристого радиатора с болтовым креплением. Устройство может легко заряжать до четырех элементов (6 элементов, если T1 модернизирован до типа 12 В), и все они должны быть подключены к выходу последовательно, а не параллельно.

Схема универсального зарядного устройства NiCad

На рис. 1 представлена ​​полная схема универсального зарядного устройства NiCad. Источник тока разработан с использованием транзисторов T1, T2 и T3, которые обеспечивают постоянный зарядный ток.

Источник тока становится активным только тогда, когда элементы NiCad присоединены правильным образом. ICI может проверить сеть, проверив полярность напряжения на выходных клеммах. Если ячейки установлены правильно, контакт 2 микросхемы IC1 не может поворачиваться так же положительно, как на контакте 3.

В результате выход IC1 становится положительным и передает базовый ток на T2, который включает источник тока. Текущий лимит источника можно зафиксировать с помощью S1. Ток 50 мА, 180 мА и 400 мА может быть задан после определения значений R6, R7 и RB. Помещение S1 в точку 1 показывает, что NiCad элементы можно заряжать, положение 2 предназначено для элементов C, а положение 3 зарезервировано для элементов D.

Прочие детали

TR1 = трансформатор 2 x 12 В/0,5 А
S1 = 3-позиционный переключатель
S2 = 2-позиционный переключатель

Источник тока работает по очень простому принципу.Схема подключена как сеть обратной связи по току. Представьте, что S1 находится в положении 1, а выход IC1 положительный. T2 и 13 теперь начинают получать базовый ток и инициируют проводимость. Ток через эти транзисторы составляет напряжение вокруг резистора R6, которое приводит в действие T1.

Увеличивающийся ток вокруг R6 означает, что T1 может проводить с большей силой, что минимизирует ток управления базой для транзисторов T2 и T3.

Второй транзистор в этот момент может проводить меньше, и начальный рост тока ограничен.Таким образом, достигается достаточно постоянный ток с помощью резистора R3 и прикрепленных к нему элементов NiCad.

Пара светодиодов, прикрепленных к источнику тока, показывают рабочее состояние зарядного устройства NiCad в любой момент. IC1 подает положительное напряжение, как только никель-кадмиевые элементы правильно подключены, зажигая светодиод D8.

Если элементы не подключены с соблюдением полярности, положительный потенциал на выводе 2 микросхемы IC1 будет выше, чем на выводе 3, в результате чего на выходе компаратора операционного усилителя будет 0 В.

В этой ситуации источник тока останется выключенным и светодиод D8 не загорится. Идентичное состояние может возникнуть в случае, если никакие ячейки не подключены для зарядки. Это может произойти из-за того, что контакт 2 будет иметь повышенное напряжение по сравнению с контактом 3 из-за падения напряжения на D10.

Зарядное устройство активируется только при соединении ячейки с напряжением не менее 1 В. Светодиод D9 показывает, что источник тока работает как источник тока.

Это может показаться довольно странным, однако входной ток, генерируемый IC1, недостаточен, уровень напряжения также должен быть достаточно большим, чтобы усилить ток.

Это означает, что напряжение питания всегда должно быть больше, чем напряжение на элементах NiCad. Только в этом случае разности потенциалов будет достаточно, чтобы сработала обратная связь по току T1 и загорелся светодиод D9.

Конструкция печатной платы

Использование ИС 7805

На приведенной ниже схеме показана идеальная схема зарядного устройства для никель-кадмиевого элемента.

В нем используется микросхема регулятора 7805 для подачи постоянного напряжения 5 В на резистор, в результате чего ток зависит от номинала резистора, а не от потенциала ячейки.

Значение резистора следует отрегулировать в зависимости от типа, который используется для зарядки; можно использовать любое значение от 10 Ом до 470 Ом в зависимости от номинала ячейки в мАч. Из-за плавающего характера IC 7805 по отношению к потенциалу земли эта конструкция может применяться для зарядки отдельных элементов Nicad или серии из нескольких элементов.

Использование 7805 и светодиода на основе постоянного тока

Следующая схема зависит от регулятора напряжения 7805, который работает с фиксированной нагрузкой R1 и переменной нагрузкой в ​​виде двух никель-кадмиевых батарей.Результат весьма заметен: напряжение и нагрузка постоянны. Полное устройство, включая регулятор напряжения и нагрузку R1, может быть впоследствии подключено последовательно к нагрузке с переменным потенциалом, которой в данном конкретном случае является наша никель-кадмиевая батарея, которая будет заряжаться, и ток останется полностью постоянным. Эта ситуация, безусловно, всегда предполагает, что входное напряжение достаточно высокое.

Схема включает небольшую дополнительную функцию, которая представляет собой светодиод, соединенный последовательно с заземляющим контактом регулятора lC.Этот светодиод настроен на работу как индикатор зарядки NiCd.

Заданный ток 8 мА +/-1 мА, который определяется предпочтительным выходным током и который должен быть включен в этот выходной ток, подается с помощью светодиода. Фиксируя номинал резистора R1, важно помнить о дополнительных 1,5 В, падающих на светодиод.

Как уже говорилось, этот источник тока используется в качестве зарядного тока для NiCad аккумуляторов. В отличие от свинцово-кислотных аккумуляторов NiCd аккумуляторы необходимо заряжать постоянным током.

Типичные NiCad аккумуляторы необходимо заряжать током, который должен составлять 1/10 от их номинального значения в мА·ч, и заряжать примерно в течение 14 часов.

Всегда рекомендуется полностью разряжать NiCd элемент, а затем быстро подключать к зарядному устройству. Это позволит ячейке иметь более длительный срок службы и обеспечить большее количество циклов заряда/разряда.

Зарядка Ni-Cd элемента от источника питания 12 В

Наиболее фундаментальный принцип зарядного устройства заключается в том, что его зарядное напряжение должно быть выше номинального напряжения аккумулятора.Например, аккумулятор на 12 В следует заряжать от источника на 14 В.

В этой схеме зарядного устройства Ni-Cd 12 В используется удвоитель напряжения на основе популярной микросхемы 555. Поскольку вывод 3 микросхемы попеременно подключен между напряжением питания +12 В и землей, микросхема колеблется.

C 3 заряжается через D 2 и D 3 почти до 12 В, когда на контакте 3 низкий логический уровень. В тот момент, когда контакт 3 имеет высокий логический уровень, напряжение перехода C 3 и D 3 повышается до 24 В из-за отрицательного вывода C 3 , который подключен к +12 В, а сам конденсатор удерживает заряд. того же значения.Затем диод D 3 становится смещенным в обратном направлении, но проводимость D 4 достаточна для того, чтобы C 4 заряжался выше 20 В. Этого напряжения более чем достаточно для нашей схемы.

78L05 в позициях IC 2 действует как источник тока, который удерживает свое выходное напряжение, U n , от появления на R 3 при 5 В. Выходной ток, I n , может можно просто рассчитать по уравнению:

Iη = Uη / R3 = 5 / 680 = 7.4 мА

Свойства 78L05 включают сам потребляемый ток, так как центральная клемма (обычно заземленная) дает около 3 мА.

Общий ток нагрузки составляет около 10 мА, что является хорошим значением для постоянной зарядки NiCd аккумуляторов. Для индикации того, что зарядный ток протекает, в схему включен светодиод.

График зарядного тока

На рис. 2 показаны характеристики зарядного тока в зависимости от напряжения батареи. Совершенно очевидно, что схема не совсем идеальна, так как 12-вольтовая батарея будет заряжаться током всего около 5 мА.Несколько причин для этого:

  • Похоже, что выходное напряжение схемы падает с ростом тока.
  • Падение напряжения на 78L05 составляет около 5 В. Но для обеспечения точной работы ИС необходимо добавить дополнительные 2,5 В.
  • На светодиоде скорее всего падение напряжения 1,5В.

Учитывая все вышеизложенное, NiCd аккумулятор на 12 В с номинальной емкостью 500 мАч можно было бы непрерывно заряжать током 5 мА. В сумме это всего лишь 1% от его мощности.

Зарядка 8 элементов последовательно с автоматическим отключением

При постоянном токе до 100 мА эта схема может заряжать до восьми никель-кадмиевых аккумуляторов 1,25 В. Зарядное устройство отключается, и зарядка прекращается, когда напряжение батареи достигает заданного порога. Напряжение элемента Nicad повышается по мере его зарядки, достигая максимума около 1,45 В при полной зарядке.

ПРИМЕЧАНИЕ: Q3 должен быть 8550 или BD140

Когда напряжение восьмиэлементной батареи достигает 11.6 В, он полностью заряжен. Рекомендуемый зарядный ток для элемента Nicad обычно составляет 10% от его номинального значения мАч или 50 мА для аккумулятора емкостью 500 мАч. Подсоедините вольтметр к клеммам A и B, чтобы замкнуть цепь. PR1 устанавливается на соответствующее напряжение срабатывания, которое в данном случае составляет 11V6 для восьми батарей.

Затем между клеммами C и D присоединяется миллиампер. Минимальный зарядный ток регулируется PR2 при кратковременном нажатии кнопки сброса SW1. Между клеммами C и D теперь можно было подключить аккумулятор.Светодиод 2 загорается, как только нажимается SW1, указывая на то, что аккумулятор заряжается.

Ток зарядки уменьшается до нуля, когда напряжение батареи достигает заданного напряжения срабатывания, и загорается светодиод 1, показывая, что батарея полностью заряжена.

Как собрать зарядное устройство для NiCd аккумуляторов

Вы можете использовать зарядное устройство для никель-кадмиевых аккумуляторов для зарядки аккумуляторов, используемых в таких устройствах, как двигатели и ноутбуки. Эти батареи довольно популярны из-за их способности обеспечивать значительную мощность, а также их легко перезаряжать.Иногда производство такого NiCd зарядного устройства может оказаться дорогим, но вы можете следовать приведенным ниже инструкциям, чтобы сделать его самостоятельно.

Инструменты и материалы

  • Лампа
  • Клей
  • Держатель батареи
  • Плоская поверхность
  • Дрель
  • Зарядное устройство с USB-кабелем
  • Батарейки (2 АА)
  • Печатная плата соответствующего типа
  • Принципиальная схема (доступна онлайн)
  • Подходящие компоненты для печатной платы
  • Паяльник
  • Проволока для припоя

Шаг 1. Безопасность и меры предосторожности

Принимая во внимание различные инструменты и материалы, которые вы используете во время этого проекта, лучше помнить о ряде мер безопасности.Поскольку вы будете использовать паяльник, держите под рукой пару резиновых перчаток и защитные очки. Вы должны работать в хорошо проветриваемом помещении, так как дым от пайки может вызвать раздражение. Тщательно вымойте руки после окончания пайки, так как пистолет содержит свинец, который ядовит и может привести к летальному исходу. Также полезно работать в хорошо освещенном помещении и на ровной поверхности.

Шаг 2. Приобретите подходящую печатную плату

Пришло время собрать печатную плату для изготовления батареи.На такие платы можно добавлять всевозможные электрические компоненты. Подготовить собственную печатную плату немного сложно, поэтому можно приобрести уже собранную. Вы можете найти его в хозяйственном магазине. Перед покупкой проконсультируйтесь с профессиональным электриком.

Шаг 3. Сборка компонентов на печатной плате

Припаяйте части печатной платы на место с помощью паяльного пистолета и проволоки. Используйте принципиальную схему, доступную онлайн или из учебника, чтобы определить, где именно должен находиться каждый компонент.Рассмотрим резистор, транзистор, держатель батареи с двумя батареями AA, порт USB-кабеля и так далее.

Положите плату на ровную поверхность. Прикрепите каждый компонент с помощью паяльного пистолета и клея, следя за тем, чтобы лишний металл не расплавился во время этого процесса.

Шаг 4. Завершение

К этому моменту вся печатная плата должна быть готова к зарядке. Просто подключите USB-кабель к NiCd-аккумулятору, который теперь должен быть готов к зарядке.Протестируйте его, чтобы убедиться, что он работает правильно.

Сборка зарядного устройства NiMH и NiCd аккумуляторов типа AA с питанием от USB

5 февраля 2007 г.

Я всегда жалуюсь на все зарядные устройства и настенные бородавки, которые мне нужно брать с собой в поездку. Этот проект, который может заряжать пару никель-металлогидридных (NiMH) или никель-кадмиевых (NiCd) элементов AA с использованием USB-порта ноутбука для питания, возник для решения части этой проблемы. (Кстати, если вы хотите облегчить нагрузку на свой ноутбук, взгляните на мышь MoGo.)

Любой USB-порт может подавать 5 В при токе до 500 мА. Стандарт USB указывает, что устройство не может использовать более 100 мА, пока оно не договорится о праве использовать 500 мА, но, по-видимому, ни один USB-порт не обеспечивает соблюдение этого требования. Это делает порт USB удобным источником питания для таких устройств, как это зарядное устройство.

Имеются коммерчески доступные зарядные устройства USB AA, но каждое из них имеет некоторые недостатки:

  • USBCell представляет собой NiMH элемент AA емкостью 1300 мАч со съемной верхней частью, что позволяет подключать его непосредственно к порту USB.Отдельное зарядное устройство не требуется. К сожалению, емкость элемента очень мала (в наши дни большинство NiMH элементов типа AA имеют емкость 2500 мАч), и для каждого элемента требуется отдельный порт.

  • Доступно двухэлементное зарядное устройство типа АА с питанием от USB, которое продается под разными названиями, но оно заряжается с очень низкой скоростью 100 мА. Дистрибьютор называет это «ночным зарядным устройством», но при токе 100 мА элементу на 2500 мА потребуется около 40 часов для зарядки (40 вместо 25 из-за неэффективности зарядки при малых токах).

  • Я нашел зарядное устройство на 2/4 элемента, которое может питаться от USB-порта, автомобильного адаптера или сетевой розетки, но оно такого же размера, как настенное зарядное устройство, которое я пытаюсь заменить.Другие можно найти здесь и здесь, но для зарядки аккумуляторов емкостью 2500 мАч требуется от 10 до 12 часов.

[ Декабрь 2007 г. Обновление: Компания Sanyo представила зарядное устройство с питанием от USB для своих аккумуляторов Eneloop. Это зарядное устройство не имеет ни одного из недостатков, перечисленных выше, и заряжает пару аккумуляторов емкостью 2000 мАч примерно за 5 часов или один аккумулятор за половину этого времени. Хотя он разработан для Eneloops (см. мой обзор), он будет работать и с обычными NiMH элементами. Ждите обзор на этом сайте в ближайшее время. ]

Зарядное устройство в этом проекте предназначено для зарядки двух элементов AA NiMH или NiCd любой емкости (при условии, что они одинаковы) током около 470 мА. Он будет заряжать NiCd емкостью 700 мАч примерно за 1,5 часа, NiMH емкостью 1500 мАч примерно за 3,5 часа и NiMH емкостью 2500 мАч примерно за 5,5 часов. Зарядное устройство включает в себя схему автоматического отключения зарядки в зависимости от температуры элемента, и элементы могут оставаться в зарядном устройстве на неопределенный срок после отключения.

Технические характеристики

Это зарядное устройство имеет следующие характеристики:

  • Размер: 3.8″Д x 1,2″Ш x 0,7″В (9,7 см x 3,0 см x 1,5 см).
  • Элементы
  • : два AA, NiMH или NiCd
  • Зарядный ток: 470 мА
  • Метод прекращения зарядки: температура батареи (33°C)
  • Малый ток: 10 мА
  • Источник питания: настольный компьютер, ноутбук или концентратор USB-порт
  • Условия эксплуатации: от 15°C до 25°C (от 59°F до 77°F)

Цепь

Сердцем этого зарядного устройства является Z1a, половина компаратора двойного напряжения LM393. Выход (вывод 1) может находиться в одном из двух состояний: плавающем или низком.Во время зарядки внутренний транзистор вытягивает низкий уровень на выходе, потребляя около 5,2 мА тока через Q1 и R5. Q1 имеет бета-версию около 90, поэтому около 470 мА будет проходить через две заряжаемые батареи AA. Это позволит полностью зарядить пару аккумуляторов емкостью 2500 мАч чуть более чем за 5 часов.

Схема зарядного устройства типа АА

с питанием от USB.

Во время зарядки R1, R2 и R4 образуют трехсторонний делитель напряжения, который дает около 1,26 В на неинвертирующем входе Z1a (контакт 3, Vref ).

TR1 — это термистор, непосредственно контактирующий с заряжаемыми элементами. Он имеет сопротивление 10 кОм при 25°C (77°F), которое изменяется обратно пропорционально температуре примерно на 3,7% на каждый 1°C (1,8°F). R3 и TR1 образуют делитель напряжения, значение которого подается на инвертирующий вход (вывод 2, , Vtmp ). При температуре 20 °C (68 °F) TR1 составляет около 12 кОм, что составляет Вtmp около 1,76 В.

Как только элементы полностью заряжены, зарядный ток буквально пропадает впустую в виде тепла.По мере повышения температуры ячейки сопротивление TR1 падает. При 33°C (91°F) сопротивление будет около 7,4 кОм, что делает Vtmp примерно 1,26 В, что соответствует напряжению Vref .

Напряжение батареи в зависимости от времени. Ячейки полны, когда напряжение достигает пика, и вскоре после этого зарядное устройство отключается.

Когда температура поднимется выше 33°C, Vtmp станет меньше, чем Vref , и на выходе Z1a с открытым коллектором будет высокий уровень. Поэтому ток, протекающий через R5, значительно уменьшается, так как теперь он ограничен резисторами R1, R2 и R4.В результате ток, протекающий через Q1 и ячейки, снижается до 10 мА.

Кроме того, поскольку R4 теперь подключен к +5 В через R5 и Q1, а не удерживается на уровне 0,26 В с помощью Z1a, напряжение Vref изменяется примерно до 2,37 В. Это гарантирует, что при падении температуры элемента зарядное устройство не включится снова. Чтобы напряжение Vtmp достигло 2,37 В, сопротивление TR1 должно достичь примерно 20 кОм, что соответствует температуре около 6 °C (43 °F), что никогда не должно происходить при комнатной температуре.

Z1b — еще один компаратор на микросхеме LM393, и при внимательном рассмотрении схемы видно, что он выполняет то же сравнение, что и Z1a. Однако вместо того, чтобы управлять зарядным транзистором, он управляет светодиодом, который указывает, что зарядка идет. R6 ограничивает ток светодиода примерно до 10 мА. При работе светодиода от собственного компаратора (который находится на микросхеме независимо от того, используем мы его или нет), ток светодиода не влияет на Vref .

Наконец, C1 гарантирует, что зарядка начнется, когда будет вставлена ​​пара элементов.При отсутствии элементов питания и выключенном зарядном устройстве напряжение на C1 составляет около 1,9 В (5 В — 0,7 В — Vref). Как только второй из двух элементов вставляется, положительная сторона C1 внезапно понижается до напряжения батареи (около 2,4 В). Это немедленно заставляет отрицательную сторону на 1,9 В ниже, чем это, примерно до 0,5 В. Поскольку он подключен к Vref , выход Z1a становится низким, что приводит к началу зарядки. Через несколько миллисекунд C1 приспосабливается к новой разнице напряжений, создаваемой резисторами R1, R2 и R4 с одной стороны и ячейками с другой, и больше не влияет на схему.

Строительство

Схему лучше всего собрать на печатной плате. Обратитесь к моей статье на эту тему Изготовление отличных печатных плат . Вот разводка печатной платы:

Медная сторона. Фактический размер составляет 9,7 x 3,0 см (3,8 x 1,2 дюйма). Нажмите, чтобы увеличить.

Начните с установки всех резисторов и конденсатора. Резисторы следует устанавливать горизонтально. Установите LED1, ориентируя его так, чтобы отрицательная клемма была подключена к контакту 7 Z1b.

Схема размещения компонентов. Нажмите, чтобы увеличить.

Затем установите Z1, следя за тем, чтобы контакт 1 (обозначенный маленькой точкой или отметкой на одном углу ИС) был ориентирован, как показано на схеме размещения. Если хотите, используйте сокет для Z1.

Транзистор Q1 установлен на небольшом радиаторе. Сначала отогните провода назад на 90° именно там, где они начинают сужаться. Не сгибайте их слишком резко, иначе они могут сломаться. Вставьте Q1 в его отверстия и сдвиньте радиатор вниз. Держите все на месте зажимом, пока припаиваете выводы.Не снимая зажим, просверлите отверстие для болта радиатора.

Зарядное устройство со всеми установленными электронными компонентами. Обратите внимание, что под Q1 есть место для радиатора. Область платы, где будет располагаться держатель батареи, была зачищена для лучшего сцепления.

Следующим шагом будет установка держателя батареи. Я использовал держатель для 2 ячеек, сделанный путем вырезания двух внешних позиций из расположенного рядом держателя для 4 ячеек. Можно, конечно, просто купить 2-ячеечный держатель, но когда я ходил в магазин запчастей, его не было в наличии.У моего подхода есть дополнительное преимущество, заключающееся в том, что клетки легче вставлять и удалять, потому что стороны держателя не изгибаются внутрь над ячейками.

Перед установкой держателя удалите часть центральной перегородки длиной ¼ дюйма, чтобы освободить место для термистора. Также припаяйте несколько выводов к клеммам держателя ячейки. Приклейте держатель на место на печатной плате, заподлицо со сторонами и концами платы. Когда клей высохнет, просверлите отверстия TR1 в плате, чтобы сделать соответствующие отверстия в держателе батареи.Если вы все сделали аккуратно, то эти два отверстия должны оказаться ровно по центральной линии, где вы удалили секцию делителя.

Вставьте термистор в отверстия, а затем поместите пару элементов AA в держатель. Со стороны меди приподнимите термистор так, чтобы он находился в плотном контакте с ячейками, а затем припаяйте его на место. Затем извлеките элементы и подключите провода держателя батареи к отверстиям, отмеченным B+ и B- на схеме размещения.

Готовое зарядное устройство с одной ячейкой на месте.Держатель с 2 ячейками был изготовлен путем срезания внешних позиций держателя с 4 ячейками. Обратите внимание, как установлен термистор, чтобы обеспечить физический контакт с заряжаемыми элементами. Небольшой радиатор охлаждает Q1.

Последним шагом является подключение кабеля питания USB. Либо купите кабель, либо отрежьте его от выброшенного USB-устройства, например сломанной мыши. Отрежьте кабель до нужной длины и снимите примерно 1″ внешней оболочки с конца. Отверните экран и найдите провода +5V и GND.Как правило, это красный и черный цвета соответственно. Зачистите и залудите их концы и припаяйте к контактам USB+5V и USBGND зарядного устройства.

Тестирование

Перед подключением зарядного устройства к источнику питания внимательно проверьте свою работу. Убедитесь, что все компоненты ориентированы правильно (особенно Q1, LED1, Z1 и держатель батареи).

Для начальных тестов я использовал концентратор USB для питания. Пара лезвий канцелярского ножа №11 между ячейками и контактами позволила мне подключить монитор напряжения.

Для начальных тестов я предлагаю вам использовать концентратор USB с питанием. Используя концентратор, вы гарантируете, что зарядное устройство не будет получать питание от вашего компьютера, поскольку неисправность зарядного устройства может привести к повреждению источника питания. Однако обратите внимание, что большинство концентраторов с питанием не будут выдавать никакой мощности, если концентратор не подключен к компьютеру. В качестве альтернативы вы можете использовать регулируемый источник питания 5 В, временно подключенный к дорожкам +5 В и GND на печатной плате.

При подаче питания убедитесь, что светодиод не горит.Если он включен, используйте резистор 330 Ом, чтобы на мгновение закоротить TR1 (это заставляет схему думать, что ячейки сильно нагрелись). Если светодиод не гаснет, значит что-то не так.

При выключенном светодиоде измерьте напряжение между GND и Vref (контакт 3 Z1). Оно должно быть примерно 2,37 В. Это может быть немного больше или меньше в зависимости от точного напряжения питания и изменения номиналов резисторов. Также проверьте напряжение на Втмп (вывод 2). При комнатной температуре она должна быть в пределах 1.от 60В до 1,85В, в зависимости от температуры.

Теперь вставьте пару подходящих элементов AA NiMH, желательно частично или полностью разряженных. Как только вы вставите вторую ячейку, светодиод должен загореться. Снова измерьте напряжение Vref ; теперь оно должно быть около 1,26 В. Vtmp также может немного измениться из-за падения напряжения питания, вызванного нагрузкой на блок питания.

Зарядное устройство заряжается, и напряжение на клеммах аккумулятора должно увеличиваться.Через некоторое время скорость роста должна замедлиться. По мере того, как ячейки достигают примерно 75% заряда, скорость увеличения снова ускорится. Наконец, когда элементы достигают 100% заряда, напряжение начинает снижаться, и элементы начинают нагреваться. Через 15-20 минут зарядное устройство должно отключиться. Если аккумуляторы неприятно нагреваются, а зарядное устройство не отключилось, значит, что-то не так.

Так же стоит померить ток заряда. Самый простой способ сделать это — вставить две тонкие проводящие полоски, например, латунную прокладку, разделенные изолятором, между одной ячейкой и контактом держателя батареи.Затем к двум полоскам подключите амперметр, чтобы зарядный ток протекал через метр. Измеритель должен показывать где-то между 450 и 490 мА. Если он выше, вы превысите спецификацию источника тока USB, поскольку само зарядное устройство использует дополнительные 10 мА (в основном для светодиода).

Если измеренный ток I слишком высокий или слишком низкий, замените R5 резистором другого номинала в соответствии со следующей формулой:

R5 = 1,6 x I

Используйте ближайшее стандартное значение.Например, если вы измеряете ток 510 мА, замените R5 на резистор 820 Ом. Если измеренный ток составил 420 мА, используйте резистор 680 Ом.

Корпус

В то время, когда я писал это, я еще не построил корпус для этой схемы, но планирую сделать это в ближайшем будущем, так как голая плата недостаточно прочна, чтобы бросить ее в сумку для ноутбука, отправляясь в поездку. Корпус будет изготовлен из 1/16-дюймового пластика или авиационной фанеры по бокам и снизу, с полупрозрачной пластиковой панелью над схемой.Батарейный отсек останется открытым. Компенсатор натяжения предотвратит обрыв USB-кабелей в месте их прикрепления к плате. Для охлаждения планирую просверлить отверстия по бокам и сверху в районе радиатора.

Использование зарядного устройства

Пользоваться зарядным устройством очень просто. Просто подключите его к USB-порту и вставьте две батареи, которые вы хотите зарядить. Когда светодиод погаснет, зарядка завершена. Приблизительное время зарядки:

Тип ячейки Время зарядки
700 мАч NiCd 1.5ч
1100 мАч NiCd 2,5 ч
1600 мАч NiMH 3,5 ч
2000 мАч никель-металлгидридный 4,5 ч
2500 мАч NiMH 5,5 ч

Важно, чтобы две заряжаемые батареи были одного типа и с одинаковым уровнем разрядки. Если ячейки не совпадают, одна будет полностью заряжена раньше другой. Когда она достигнет 33°C, зарядное устройство отключится.Если второму элементу требуется более чем на 200 мАч больше, чем первому элементу, он не будет полностью заряжен.

Это зарядное устройство с подходящим корпусом идеально подходит для использования в поездках с использованием ноутбука для питания зарядного устройства. Ноутбук должен быть подключен к сети, чтобы не разрядить аккумулятор.

В общем, если две ячейки используются вместе в одном устройстве (цифровая камера, GPS и т. д.), то они будут синхронизированы и могут заряжаться вместе.

Когда зарядка завершена, зарядное устройство переключится на подзарядку 10 мА.Этого достаточно, чтобы преодолеть естественную скорость саморазряда элементов, но достаточно мало, чтобы элементы можно было оставлять в зарядном устройстве на неопределенный срок. Однако не оставляют элементы в зарядном устройстве, если зарядное устройство не подключено к включенному USB-порту. В противном случае ячейки будут подавать питание на схему и в процессе будут разряжаться.

При использовании этого зарядного устройства с любым компьютером убедитесь, что компьютер не переведен в режим энергосбережения, при котором питание портов USB отключается.Если это произойдет, зарядка прекратится, а заряжаемые элементы разрядятся. При использовании ноутбука в качестве источника питания лучше всего подключить блок питания ноутбука, так как зарядное устройство потребляет значительное количество энергии и, вероятно, займет больше времени, чем батарея ноутбука.

При питании этого зарядного устройства от концентратора USB обязательно используйте концентратор с питанием. Концентратор без питания не сможет обеспечить достаточный ток для зарядного устройства, поскольку он должен разделить 500 мА, поступающие от компьютера, с портами в концентраторе (обычно четыре).Дополнительная длина кабеля также имеет тенденцию снижать напряжение, достигающее зарядного устройства.

Зарядка элементов питания AAA

Если пружины в держателе батареи достаточно длинные, зарядное устройство также можно использовать для зарядки пары элементов питания AAA. Однако затем необходимо вставить прокладки между элементами и сторонами держателя батареи, чтобы гарантировать, что элементы остаются в контакте с термистором. Заряжайте только современные аккумуляторы ААА емкостью от 700 мАч.

Список деталей

Некоторые детали можно приобрести в Radio Shack, но более крупные поставщики электроники, такие как Digi-Key, скорее всего, найдут все необходимые детали.

Часть Описание
Р1 56 кОм ¼ Вт, резистор 5 %
Р2 27 кОм ¼ Вт, резистор 5 %
Р3 22 кОм ¼ Вт, резистор 5 %
Р4 47 кОм ¼ Вт, резистор 5 %
Р5 750 Ом ¼ Вт, резистор 5 %
Р6 220 Ом ¼ Вт, резистор
ТР1 Термистор 10 кОм при 25°C, прибл.3,7%/C° NTC
Radio Shack #271-110 (снято с производства )
С1 Конденсатор 0,1 мкФ, 10 В
Q1 TIP32C PNP-транзистор, корпус TO-220
Z1 ИС компаратора двойного напряжения LM393, DIP
Светодиод1 Красный, зеленый или желтый светодиод, 10 мА
Прочее Держатель для 2-элементной батареи AA
USB-кабель
Малый радиатор

Обратите внимание, что термистор Radio Shack снят с производства.Хотя я не пробовал ни один из них, есть другие подобные термисторы, такие как Vishay #2381 640 54103 (Digi-Key #BC2298-ND). Температурный коэффициент немного отличается (около 4,6%/C°), но в интересующем нас диапазоне он достаточно близок. При использовании этого термистора температуры отключения и включения будут составлять около 32°C (89°F) и 10°C (50°F) соответственно.

В качестве альтернативы, вы можете использовать указанные ниже номиналы резисторов с термистором Vishay, чтобы снова поднять температуру отключения до 33°C и снизить температуру включения до 3°C (37°F).

Часть Альтернативные номиналы резисторов для использования с
Vishay #2381 640 54103 Термистор
Р1 82 кОм ¼ Вт, резистор 5 %
Р2 33 кОм ¼ Вт, резистор 5 %
Р3 27 кОм ¼ Вт, резистор 5 %
Р4 39 кОм ¼ Вт, резистор 5 %

Я не проверял эту комбинацию, но значения были рассчитаны с использованием той же программы, которую я использовал для расчета значений, которые использовались с термистором Radio Shack.Смешивайте ли , а не значения из этой таблицы со значениями, перечисленными выше. Если вы измените какие-либо значения на те, что в этой таблице, измените 90 639 на все 90 640 из них.

Если кто-нибудь найдет альтернативный источник термистора Radio Shack, сообщите мне.


                   

Связанные статьи

Если эта статья оказалась для вас полезной, вас также может заинтересовать:

BU-807: Как восстановить батареи на основе никеля

В 1970-е и 1980-е годы, когда производилась никель-кадмиевая промышленность, в бедах аккумуляторов обвиняли «память».Сегодня слово «память» все еще используется для рекламы новых аккумуляторов как «без памяти». Память происходит от «циклической памяти», что означает, что никель-кадмиевая батарея может помнить, сколько энергии было потреблено при предыдущих разрядах, и будет отдавать такое же количество при повторных разрядах. Если требовалось больше, напряжение резко падало, как будто в знак протеста против навязанной сверхурочной работы.

Память возникает при перезарядке NiCd аккумулятора. Эффект можно обратить вспять с помощью импульсной зарядки, но более эффективно применять полный цикл разрядки. На рис. 1 показаны анод из обычного NiCd, сформированная память и восстановленный анод.

Новый никель-кадмиевый элемент. Анод (отрицательный электрод) в свежем состоянии. Шестиугольные кристаллы гидроксида кадмия имеют поперечное сечение около 1 микрона, что обеспечивает большую площадь контакта с электролитом для достижения максимальной производительности.
Клетка с кристаллическим образованием. Кристаллы
выросли до 50-100 микрон в поперечном сечении, скрывая большую часть активного материала от электролита. Зазубренные края и острые углы могут пробить сепаратор, что приведет к повышенному саморазряду или короткому замыканию.
Восстановлена ​​ячейка. После импульсного заряда кристаллы уменьшаются до 3–5 микрон: почти 100% восстановление. Упражнения или восстановление необходимы, если только импульсная зарядка не эффективна.
Рис. 1. Формирование кристаллов на никель-кадмиевом элементе
Формирование кристаллов происходит в течение нескольких месяцев, если батарея перезаряжена и не обслуживается периодическими глубокими разрядами.

Современная никель-кадмиевая батарея больше не имеет циклической памяти, но страдает кристаллическим образованием . Активный кадмиевый материал наносится на отрицательную пластину, и со временем образуется кристаллическое образование, которое уменьшает площадь поверхности и снижает производительность батареи.На поздних стадиях острые края образующихся кристаллов могут проникнуть в сепаратор, вызывая сильный саморазряд, который может привести к короткому замыканию.

Когда в начале 1990-х годов никель-металлогидрид (NiMH) был представлен как не имеющий памяти, но это утверждение верно лишь отчасти. NiMH подвержен памяти, но в меньшей степени, чем NiCd. В то время как у NiMH есть только никелевая пластина, о которой нужно беспокоиться, у NiCd также есть отрицательный электрод из кадмия, склонный к памяти. Это простое объяснение того, почему NiMH менее восприимчив к памяти, чем NiCd.

Кристаллообразование происходит, если аккумулятор на основе никеля оставить в зарядном устройстве на несколько дней или неоднократно перезаряжать без периодической полной разрядки. Поскольку большинство применений подпадает под этот пользовательский шаблон, NiCd требует периодического разряда до 1 вольта на элемент для продления срока службы. Цикл разрядки/зарядки в рамках технического обслуживания, известный как упражнение , следует выполнять каждые 1–3 месяца. Избегайте чрезмерных физических нагрузок, так как это приводит к ненужному износу батареи.

Если регулярные физические упражнения не выполняются в течение 6 месяцев или дольше, кристаллы врастают в себя, и полного восстановления с разрядом до 1 вольта на клетку может быть уже недостаточно.Восстановление часто возможно путем применения вторичного разряда, называемого восстановлением . Восстановление — это медленный разряд, который разряжает батарею примерно до 0,4 В на элемент и ниже.

Испытания, проведенные армией США, показывают, что NiCd элемент необходимо разряжать как минимум до 0,6 В, чтобы эффективно разрушить более устойчивые кристаллические образования. Во время этого корректирующего разряда ток должен поддерживаться на низком уровне, чтобы свести к минимуму реверсирование элементов, поскольку NiCd допускает лишь небольшое реверсирование элементов (см. BU-501: Основные сведения о разрядке) . На рис. 2 показано напряжение батареи во время разряда до 1 В/мин. ячейки с последующим вторичным разрядом до 0.4В/ячейка.

Рисунок 2: Циклы проверки и восстановления анализатора батарей [1]
Восстановление восстанавливает никель-кадмиевые батареи с трудноизвлекаемой памятью. Восстановление — это медленный глубокий разряд до 0,4 В/ячейка.

Recondition наиболее эффективен для омоложения аккумуляторов, которые не подвергались нагрузкам. Анализаторы батарей автоматически применяют цикл восстановления, если заданная пользователем целевая емкость не может быть достигнута только при разрядке до 1 В на элемент.Хотя маломощные аккумуляторы часто можно полностью восстановить, высокий саморазряд делает некоторые старые аккумуляторы непригодными для обслуживания.

Большинство корабельных батарей в больших самолетах изготовлены из NiCd. Напоминая большие стартерные батареи в автомобиле, эти батареи обслуживаются путем полной разрядки и удержания каждой ячейки при нулевом напряжении в течение 24 часов перед перезарядкой. Затем каждый элемент проверяется на правильное напряжение и проверяется емкость с полным циклом разрядки/зарядки перед их повторной установкой в ​​самолет.Авиационные батареи соблюдают строгие графики технического обслуживания.

Сводка

У вас есть выбор, как продлить срок службы батареи. Каждая аккумуляторная система имеет уникальные потребности в отношении зарядки, глубины разрядки и нагрузки, которые следует соблюдать. Следующие две статьи резюмируют, что нравится и что не нравится батареям.


Каталожные номера

[1] Предоставлено Cadex

Батарейки в портативном мире

Материал по Battery University основан на обязательном новом 4-м издании « Аккумуляторы в портативном мире — Справочник по перезаряжаемым батареям для не инженеров », который доступен для заказа через Amazon.ком.

Восстановление никель-кадмиевой батареи — методы восстановления своими руками

В этой статье мы обсудим различные методы восстановления никель-кадмиевой батареи. В те времена, когда литий-ионные аккумуляторы не были особо популярны, никель-кадмиевые аккумуляторы использовались в электродрелях, радиоприемниках, персональных компьютерах, ноутбуках и многом другом. Любое электрическое устройство, которое можно было сделать портативным, поставлялось с перезаряжаемыми никель-кадмиевыми батареями.

Почти все виды аккумуляторов перестают вырабатывать достаточное напряжение еще до того, как созреют. Ni-Cd аккумуляторы могут испытывать эффект памяти, если их многократно разряжать и перезаряжать до одного и того же уровня заряда.

Очевидным признаком является то, что батарея сохраняет информацию о положении при разрядке, где начинается перезарядка, и при последующем применении подвергается резкому падению напряжения на том конце, когда батарея была разряжена.

Некоторые электронные устройства предназначены для питания от никель-кадмиевых батарей.Они способны выдержать это пониженное напряжение в течение достаточно продолжительного времени, чтобы напряжение вернулось к обычному.

Доступ сейчас: Чертовски простой трюк, чтобы оживить любой аккумулятор

Вещи, необходимые для восстановления никадных аккумуляторов

Для восстановления никель-кадмиевых аккумуляторов нам потребуется несколько инструментов:

  • Защитные очки для защиты глаз
  • Цифровой мультиметр
  • Дополнительная исправная батарея или батареи.
  • Поводки или провода Croc
  • 2 длинных гвоздя
  • Зарядное устройство для никель-кадмиевых аккумуляторов хорошего качества
  • Одноразовая камера
  • Сварщик
  • Перчатки
  • Вода дистиллированная
  • Гидроксид калия
  • Гидроксид лития
  • Ветошь из натуральных волокон

Существует множество способов восстановления никадных аккумуляторов, и они упомянуты ниже.

Проверка напряжения

Используйте цифровой мультиметр, чтобы узнать напряжение разряженной батареи.Если напряжение ниже на 4-6 вольт по сравнению с новым действующим аккумулятором, его можно восстановить.

Используйте хорошую батарею, чтобы шокировать мертвеца

Используйте батарею с напряжением не более 18 вольт и безопасно и правильно подключите ее к разряженной батарее. Это уберет кристаллизацию, которая произошла из-за избыточных разрядов. Держите отрицательный контакт подключенным и коснитесь положительных концов обоих. Это приведет к искрению. После пары нажатий проверьте напряжение. Он должен быть выше, чем раньше.

Разрядить и снова зарядить

Подключите его к устройствам, которые могут помочь в разрядке, а затем используйте качественное зарядное устройство для никель-кадмиевых аккумуляторов, чтобы снова полностью зарядить его. Это сбросит эффект памяти и увеличит емкость выше, чем раньше.

Разрядите аккумулятор и положите его в морозильную камеру

После полной зарядки и разрядки никель-кадмиевых батарей перед следующей зарядкой их необходимо заморозить. Упакуйте никель-кадмиевые батареи в герметичный пакет с застежкой-молнией и поместите их в морозильную камеру.

Пусть они побудут внутри как минимум 3-4 часа, прежде чем снова их вынимать. Когда вы достали батарейки из морозилки, мы даем им время разморозиться.

Рекомендуется выдержать не менее 12-13 часов при комнатной температуре или можно дать им сутки, чтобы убедиться, что они полностью прогрелись до комнатной температуры.

Поместите их в зарядное устройство и полностью зарядите. После этого мы увидели заметный прирост производительности и емкости аккумуляторов.И это должно сэкономить вам деньги на замену их на более новые.

Возрождение с помощью одноразового конденсатора для камеры

Зарядите конденсатор до напряжения, которое более или менее в 3-4 раза превышает напряжение элемента. Теперь присоедините батарею к конденсатору с одинаковыми полярностями взаимно.

Таким образом, как только импульсный заряд проходит через батарею, кристаллы серы повреждаются, и ячейка готова к повторной перезарядке. Привычное использование и ремонт сохранят исправность никель-кадмиевой батареи.

Проверьте аккумулятор

Попробуйте заряжать аккумулятор в течение 8–10 часов или всю ночь, чтобы убедиться, что он заряжен. Если вы обнаружите, что ваше зарядное устройство не работает, вы можете попробовать подзарядить его от другого источника напряжения.

Чтобы убедиться, что вы не перезарядите его, поместите несколько небольших лампочек последовательно, чтобы ток был ниже 1 ампера. Как правило, вы можете использовать 1/2 ампера.

Если вы считаете, что ваша батарея получила достаточно времени для зарядки, проверьте напряжение с помощью мультиметра.Когда вы читаете его, напряжение, скорее всего, намного меньше, чем указано на этикетке, оно должно быть

.

Чтобы узнать, какой ток может выдать ваша батарея, запустите дрель. Возьмитесь за патрон и используйте его, чтобы понять, насколько велика его мощность. Таким образом, вы можете измерить от до до после и увидеть, какой из них работает лучше.

Проверить сварочный аппарат

Используйте мультиметр, чтобы убедиться, что сварочный аппарат подает постоянный ток и какова полярность горелки или зажима: положительная или отрицательная.Время от времени сварщики работают на переменном токе, а иногда и с обратной полярностью.

Поверните ручки, чтобы увидеть, какое напряжение выдает сварщик, когда ток не течет. Некоторые из них выдавали около тридцати вольт при максимальной настройке.

Зарядите батареи с помощью сварочного аппарата

Подсоедините положительную часть сварочного аппарата к «плюсовой» части аккумулятора одновременно с отрицательной частью к «минусовой» клемме аккумулятора. Вы увидите какие-то искры, и ничего не должно ни к чему привариться.Если произошел взрыв, значит, вы сделали что-то не так.

Легче уничтожить одну ячейку, чем всю упаковку за один раз. Иногда вы не можете оживить клетку. Его можно вырезать или отпаять от других и восстановить на исправный.

Подтверждение уровня воды в аккумуляторе

Иногда не возникает серьезной проблемы, упомянутой выше. В большинстве случаев возможно, что уровень воды ниже, чем должен быть, или больше, чем требуется.Если уровни низкие, залейте дистиллированную воду, чтобы пополнить ячейки. В идеальной рабочей среде залитые никель-кадмиевые батареи необходимо промывать каждые 8-24 месяца.

Периоды полива зависят от температуры, скорости зарядки, количества и глубины сбросов. Некоторые батареи нуждаются в поливе каждые 6-14 лет, в зависимости от тех же причин, перечисленных выше.

Залейте электролит до отметки . Когда он сочетается с уравновешенным зарядом, он может закипеть.Ни в коем случае не допускайте падения уровня электролита ниже линии или верха пластин.

Запрещается доливать воду во время уравнительного заряда, так как точная оценка уровня невозможна, когда батарея выделяет газ. Избегайте разбрызгивания воды при доливке. Влажная батарея может привести к ошибкам заземления и/или нестабильной работе.

Держите пламегасящие вентиляционные отверстия постоянно закрытыми, за исключением времени, когда вы доливаете электролит. На дрейфовом заряде рано или поздно произойдет гомогенизация, и уравнительный заряд не требуется.

Если выбрано после доливки уровня воды, может быть полезна равномерная зарядка до 3 дней, чтобы помочь сократить время для гомогенизации концентрации электролита.

Очистка выводов от пыли и электролита

Пыль и грязь, которые могли накопиться во время различных применений, могут быть причиной более низкого напряжения. Контейнеры и крышки должны быть сухими и свободными от пыли. Не используйте тряпки из перьев или сухие тряпки.

Это может вызвать статический разряд, который может привести к взрыву. Если кристаллы карбоната калия появляются на поверхности батареи, смойте их гибкой щеткой и протрите влажной тканью, а затем чистой сухой тканью. Не используйте проволочную щетку или растворители любого типа, такие как бензин, разбавитель, ацетон, керосин и т. д.

Проблемы с подключением

Не реже одного раза в 12 месяцев проверяйте, чтобы соединения соответствовали соответствующему крутящему моменту. Это особенно важно, если батарея используется в работе, где есть много вибраций.Разъемы и клеммные винты должны быть покрыты тонким слоем антикоррозионной смазки или вазелина.

Проверьте вентиляционные заглушки

Перед зарядкой убедитесь, что транспортировочная уплотнительная пленка, используемая для предотвращения утечек электролита на время транспортировки, снята с вентиляционных крышек.

Крышки вентиляционных отверстий ячейки должны быть закрыты на время зарядки. Крышки вентиляционных отверстий должны содержаться в чистоте, чтобы обеспечить вентиляцию газов, образующихся во время зарядки.

Промойте керамические штекеры, если они загрязнены, чистой водой и тщательно высушите их перед установкой обратно на аккумулятор.Если вентиляция не произойдет, он будет нагреваться, вызывая проблемы с нагревом батареи и снижая эффективность.

Подтверждение уровня электролита в аккумуляторе

Электролит никель-кадмиевых аккумуляторов

представляет собой смесь гидроксида калия с небольшим количеством гидроксида лития. Этот щелочной электролит работает как ионный проводник, и, соответственно, плотность существенно не меняется в зависимости от состояния заряда элемента.

Плотность несколько возрастет, если уровень электролита будет низким из-за потери воды.Электролит не следует рассчитывать сразу после добавления воды.

Бутыли, используемые для наполнения, ареометры и т. д., используемые со свинцовыми батареями, ни в коем случае нельзя использовать со щелочными батареями, чтобы избежать кислотного загрязнения.

Часто задаваемые вопросы по ремонту никадных аккумуляторов:

Что следует использовать для снижения воздействия пролитого электролита из никель-кадмиевой батареи?

Раствора борной кислоты и воды должно быть достаточно, чтобы нейтрализовать эффект разлива.

Что происходит при разрядке любой никель-кадмиевой батареи?

Никель-кадмиевая батарея преобразует химическую энергию в электрическую во время разряда и преобразует электрическую энергию обратно в химическую после перезарядки.

Как долго могут работать никель-кадмиевые батареи?

Обычный срок службы никель-кадмиевой батареи составляет от 14 до 20 лет в неумолимой среде с функцией резервного питания. В редких случаях срок службы некоторых батарей превышает их стандартный срок службы более чем на 35%.

Какой электролит используется в никель-кадмиевых батареях?

Никель-кадмиевые аккумуляторы в заряженном состоянии имеют положительные пластины с оксигидроксидом никеля в качестве динамического вещества, отрицательные пластины с полупрозрачно отделенным металлическим кадмием в качестве энергоносителя и электролит из гидроксида калия в воде.

В чем разница между щелочными батареями и никель-кадмиевыми батареями?

Одно из основных различий заключается в напряжении элемента.Обычная щелочная или свинцово-кислотная батарея имеет напряжение ячейки примерно 2 В, которое затем постепенно падает по мере разрядки. Ni-Cd аккумуляторы исключительны тем, что они будут поддерживать стабильное напряжение 1,2 В на элемент до тех пор, пока оно не будет более или менее полностью разряжено.

Есть ли вероятность взрыва никель-кадмиевых аккумуляторов?

Аккумуляторы

Ni-Cd при перезарядке выделяют водород или кислород, что создает риск разрыва или взрыва.

Можно ли выбрасывать старые никель-кадмиевые аккумуляторы в мусор?

Батареи

NiCad содержат кадмий, очень вредный «тяжелый» металл.Никогда не сжигайте никель-кадмиевые аккумуляторы, ни в коем случае не выбрасывайте их в мусорное ведро и не вскрывайте. Всегда старайтесь утилизировать никель-кадмиевые батареи в официальном пункте переработки никель-кадмиевых.

При условии, что никель-кадмиевые батареи запечатаны и ни в коем случае не подвержены короткому замыканию или постоянному перезаряду, никель-кадмиевые батареи безопасны в использовании и не выделяют вредных веществ.

Если за NiCad аккумулятором очень хорошо ухаживать, он должен выдержать отметку в 1000 циклов. Быстрая зарядка Ni-Cad может в некоторой степени сократить срок их службы.

Заключение

В этой статье мы рассмотрели восстановление никель-кадмиевых аккумуляторов. Этот процесс включает в себя использование определенных типов оборудования, которые могут привести к пожару или смерти в результате интоксикации, поэтому его следует выполнять с особой осторожностью. Во время работ по техническому обслуживанию следует надевать соответствующие средства индивидуальной защиты.

Эту работу следует выполнять осторожно, так как небольшая ошибка может привести к повреждению частей оборудования, аккумуляторов и здоровья человека.

Однако это может сделать каждый, если он правильно изучит процесс восстановления аккумуляторов. Программа восстановления аккумуляторов EZ — отличный выбор, потому что она предназначена для того, чтобы люди могли освоить этот процесс с меньшими усилиями.

Никель-кадмиевая батарея – обзор

9 Никель-кадмиевые батареи

Никель-кадмиевые (Ni-Cd) батареи в заряженном состоянии имеют положительные пластины с оксигидроксидом никеля (NiOOH) в качестве активного материала, отрицательные пластины с мелкодисперсным кадмием металл в качестве активного вещества и электролит из гидроксида калия (КОН) в воде (20–35 % по массе).При разрядке NiOOH положительной пластины превращается в Ni(OH) 2 , а металлический кадмий отрицательной пластины превращается в Cd(OH) 2 .

Основными реакциями являются Отрицательная пластина: Cd+2OH-заряжен⇔Cd(OH)2+2e-разряжен

Обратите внимание, что в никель-кадмиевой батарее электролит KOH не участвует в реакциях заряда или разряда.Это означает, что концентрация электролита не меняется при зарядке и разрядке, а реакция разряда не требует адекватного поступления ионов из электролита, чтобы гарантировать достижение полной емкости. Оба они отличаются от поведения свинцово-кислотной батареи.

Никель-кадмиевая аккумуляторная система имеет номинальное напряжение 1,2 В/элемент. Типичное конечное напряжение для разряда в фотоэлектрических системах составляет 0,9–1,0 В/элемент, а типичное конечное напряжение для зарядки в фотоэлектрических системах варьируется в пределах 1.45 и 1,6 В/ячейка в зависимости от батареи, контроллера и типа системы. Нет никакой связи между напряжением холостого хода и SOC.

В фотоэлектрических системах никель-кадмиевые батареи обычно предпочтительнее свинцово-кислотных батарей, когда они работают при очень низких (минусовых) или очень высоких (более 40 °C) температурах, когда свинцово-кислотные батареи могут страдать от замерзания или соответственно значительно сокращается срок службы. Промышленные никель-кадмиевые батареи открытого типа обычно в 3–4 раза дороже за киловатт-час запасенной энергии, чем промышленные свинцово-кислотные батареи открытого типа.

Хотя отдельный никель-кадмиевый элемент может быть полностью разряжен (до 0 В) без вреда для здоровья, не рекомендуется допускать разрядку всего аккумулятора до очень низкого напряжения. Это связано с тем, что некоторые элементы неизбежно будут иметь меньшую емкость, чем другие, и если разряд батареи превысит предел их емкости, элементы малой емкости могут быть подключены к обратной полярности (т. е. будут иметь напряжение менее 0 В), что может укоротить им жизнь. Поэтому обычно указывается, что никель-кадмиевая батарея в фотоэлектрической системе имеет максимальный глубина разряда 90%.

Промышленные никель-кадмиевые батареи, используемые в фотоэлектрических системах, как правило, открытого типа, предназначенные для использования в режиме ожидания при низкой скорости разряда. Они могут быть карманно-пластинчатыми или волокнисто-пластинчатыми. Во всем мире существует давление с целью запретить никель-кадмиевые батареи из-за проблемы с токсичными отходами, и это уже произошло в ЕС [1] для небольших герметичных батарей бытового типа, для которых доступны альтернативные типы батарей. Однако для более крупных батарей в настоящее время нет альтернативной системы с аналогичными свойствами, и трудно понять, как их можно запретить до того, как такая альтернативная система станет доступной.Следует иметь в виду, что любая никель-кадмиевая батарея, предназначенная для фотоэлектрической системы, должна быть правильно утилизирована в конце срока службы (путем возврата производителю для переработки или через утвержденную организацию по переработке батарей).

Эффект памяти — это явление, наблюдаемое в некоторых типах никель-кадмиевых аккумуляторов, работающих с малым циклом, но не в батареях с открытой карманной пластиной, используемых в более крупных стационарных фотоэлектрических системах, о которых идет речь в этой главе. Эффект памяти описывает потерю способности батареи обеспечивать полную емкость при нормальном напряжении при регулярных неглубоких циклах без полной разрядки.Оставшаяся емкость, которая регулярно не использовалась, будет доступна, но при более низком напряжении. Считается, что причиной этого эффекта памяти является образование крупных кристаллов в кадмиевом электроде в присутствии большой площади поверхности металлического никеля. Поэтому это происходит в основном в Ni-Cd батареях из спеченных пластин (как открытых, так и вентилируемых), но не в батареях с карманными или волокнистыми пластинами, используемых в более крупных автономных фотоэлектрических системах в экстремальных температурных условиях.

Большинство промышленных резервных никель-кадмиевых аккумуляторов стандартно поставляются с 20% электролитом KOH.Температура его замерзания составляет -25°C. Если причиной выбора никель-кадмиевой батареи, а не свинцово-кислотной, является предотвращение проблем с замерзанием, эта температура замерзания может быть недостаточно низкой, и может потребоваться использование 30% электролита KOH, который имеет температуру замерзания -58. °С.

Свинцово-кислотные или никель-кадмиевые аккумуляторы?

Свинцово-кислотные или никель-кадмиевые аккумуляторы?

Сообщения о закрытии этого веб-сайта сильно преувеличены! Мы на sheldonbrown.com благодарим Harris Cyclery за многолетнюю поддержку.Harris Cyclery закрылась, но мы продолжаем работать. Продолжайте посещать сайт для получения новых и обновленных статей, а также новостей о возможных новых связях.



Если вы заинтересованы в размещении рекламы на этом сайте, перейдите на сайт SheldonBrown Ads.

Свинцово-кислотные или никель-кадмиевые аккумуляторы?

Марти Гудман

Примечание: эта статья устарела. Литий-ионные аккумуляторы теперь используются в велосипедном освещении.


НО — совет здесь относится к старым батареям и другим приложениям.Герметичные свинцово-кислотные аккумуляторы
по-прежнему широко используются в приложениях, где вес не имеет значения.

Какой тип аккумуляторной батареи лучше всего подходит для ночных велосипедных прогулок? Люди часто спрашивают меня, какой аккумулятор выбрать для системы освещения велосипеда: свинцово-кислотный или NiCd (никель-кадмиевый). Это задумано как «заготовленный» первый ответ на такие вопросы.

Двумя наиболее распространенными технологиями аккумуляторных батарей, используемых в системах велосипедных фар, являются герметичные свинцово-кислотные («SLA») и никель-кадмиевые («NiCd»).Системы с низкой и средней ценой (от 70 до 150 долларов) будут оснащены батареями SLA, а системы со средней и высокой ценой (от 140 до 400 долларов) будут оснащены батареями NiCd.

Краткая версия моего совета:

Если вы много ездите ночью, например, много ночных поездок в неделю, вам следует приобрести систему на основе никель-кадмиевых батарей. Если вы только изредка совершаете ночные поездки, вам, скорее всего, подойдет система на основе SLA. Но в любом случае вам, вероятно, будет очень разумно вложить средства в стороннее зарядное устройство, а не использовать зарядное устройство, поставляемое с системой, которую вы покупаете.

Длинная версия моего совета:

Характеристики батареи

Затраты/выгоды

Свинцово-кислотные аккумуляторы примерно в 2-4 раза дешевле на момент покупки, чем никель-кадмиевые аккумуляторы.

Тем не менее, NiCd, если за ними правильно ухаживать (это ключевая эксплуатационная квалификация!) можно перезаряжать в 3-5 раз больше, прежде чем они изнашиваются, чем батареи SLA.

Стоимость высококачественного стороннего зарядного устройства для обеих систем примерно одинакова (от 45 до 90 долларов).Обратите внимание, что для аккумуляторов SLA требуется другое зарядное устройство, отличное от зарядного устройства для NiCd аккумуляторов.

В целом, никель-кадмиевые батареи, по крайней мере, такие же недорогие и, вероятно, несколько менее дорогие в качестве источника энергии, чем батареи SLA, если вы используете их часто в течение всего срока их службы.

Однако, если вы используете аккумулятор нечасто, скажем, 20 раз в год, то более дорогой NiCd, вероятно, выйдет из строя из-за истечения срока его годности до того, как вы израсходуете все доступные заряды.

NiCd батареи в целом примерно на 30% легче при заданной мощности, чем батареи SLA. Существенная, но не совсем подавляющая разница.

Характеристики хранения

Аккумуляторы SLA сохраняют почти полный заряд в течение двух месяцев и более, просто лежа на полке, не подключенные к зарядному устройству. NiCd аккумуляторы теряют около 1% своего заряда в день, когда лежат на полке, из-за внутреннего «саморазряда».

Характеристики разряда

NiCd батареи имеют более плоскую кривую зависимости напряжения от времени во время разряда, чем батареи SLA.Это означает, что ваши огни будут оставаться относительно более постоянно яркими в течение всего полезного срока службы разряда батареи с данной системой освещения, чем в случае с батареей SLA с сопоставимой емкостью и напряжением в ампер-часах.

[Это относится к системам с лампами накаливания. Светодиодные фонари включают в себя регулировку мощности, чтобы удерживать входной сигнал на светодиоде постоянным — до тех пор, пока батарея больше не сможет обеспечивать необходимое количество энергии — Джон Аллен]

Это и хорошо, и плохо: хорошо, что они остаются яркими, но та же самая характеристика означает, что они практически не предупреждают, когда собираются испражняться.

Не разряжайте полностью ни один из типов

Как NiCd, так и SLA аккумуляторы могут быть серьезно повреждены при глубоком разряде ниже 75% их номинального напряжения. В любой из этих систем никогда нельзя запускать аккумулятор «в землю», позволяя свету изменяться от желтого до оранжевого и затем до тускло-оранжевого. Выключите свет, когда он станет заметно желтым, иначе вы рискуете навсегда повредить аккумулятор.

Многие невежественные люди утверждают, что NiCd аккумуляторы подвержены «памяти заряда».Это неверно. Поскольку велосипедисты используют его для ночного освещения, у NiCd аккумуляторов нет проблем с «памятью заряда». Период. (Подробности см. ниже.)

Некоторые производители, которые поставляют батареи SLA со своими системами освещения (например, VistaLite со своими системами VL4xx), выбирают батареи SLA Cyclon типа Hawker Industries (ранее называвшиеся Gates). Эта конкретная марка и модель батареи SLA значительно превосходит ВСЕ другие батареи SLA. Если вы заменяете аккумулятор SLA в существующей системе освещения, приобретите аккумуляторный блок Hawker Industries Cyclon (доступен в версии 2.шестивольтовые модули на 5 ампер-часов и 5,0 ампер-час). Они предлагают большую полезную емкость батареи для данного номинала в ампер-часах, способны выдерживать глубокий разряд несколько лучше, чем обычные батареи SLA, и выдерживают большее количество циклов перезарядки, чем обычные батареи SLA. Интересно, что розничная цена батареи Hawker Cyclon SLA не так уж сильно отличается от цены аналогичной обычной батареи SLA. Power Sonic (штаб-квартира в Редвуд-Сити, Калифорния) продает аккумуляторы Hawker Cyclon. В Беркли компания Al Lashers может заказать и продать эти батареи.

Проблемы с зарядным устройством

За исключением систем освещения Nite Rider Digital Pro 6 и Xcell Pro (ранее называвшихся NiteHawk), практически все велосипедные системы освещения на рынке поставляют непростительно дешевые зарядные устройства, часто весьма разрушительные для аккумулятора. Проблема в том, что большинство поставляемых зарядных устройств заряжают батарею довольно медленно (для полной зарядки требуется 10 или более часов), а затем продолжают подавать ток в батарею после ее полной зарядки, нагревая ее и в конечном итоге разрушая.многие велосипедисты разрушили свои никель-кадмиевые батареи для бутылок с водой стоимостью 140 долларов, оставив их подключенными к зарядному устройству на несколько дней или недель.

Хотя системы NiteRider Xcell Pro и Digital Pro 6 не являются «умной» системой зарядки, они имеют достаточно безопасную систему зарядки «установил и забыл», но только при использовании с аккумулятором, входящим в комплект поставки. Их система заряжает батарею умеренной скоростью в течение 10 часов, затем таймер переключается на более медленную в 3 раза скорость зарядки для поддержания батареи.Их система не является «умным зарядным устройством» в том смысле, что она никоим образом не определяет фактическое состояние батареи.

Относительно легко сделать дешевое, но безопасное зарядное устройство типа «установил и забыл» для аккумуляторов SLA. Все, что нужно, — это регулятор напряжения, который добавляет от 1 до 2 долларов во время производства или максимум 10 долларов во время или в розничной продаже к стоимости существующих велосипедных систем освещения. Удивительно, но лишь немногие коммерческие системы обеспечивают это, а вместо этого обеспечивают нерегулируемый источник питания постоянного тока, который потенциально (вероятно, на самом деле) может разрушить аккумулятор SLA, если его оставить подключенным.NiteRider МОЖЕТ предоставить такое безопасное зарядное устройство SLA в своем новом продукте Trail Rat. У меня еще не было возможности проанализировать этот новый продукт на моем лабораторном столе.

Для более быстрой зарядки аккумуляторов SLA или NiCd (полная зарядка от 2 до 4 часов) необходимо «умное зарядное устройство». Такое зарядное устройство определяет состояние батареи во время зарядки, подает ток в батарею до тех пор, пока батарея нуждается в этом, определяет, когда батарея заряжена, а затем сокращает ток до значительно уменьшенного тока (или импульсов тока с интервалами), чтобы поддерживать заряд. батарея заправлена ​​без вреда для нее.

Этот тип очень умного зарядного устройства является хорошим удобством с аккумулятором SLA, но не является необходимым, поскольку простое «капельное» зарядное устройство с регулируемым напряжением обычно отлично подходит для велосипедистов. Зарядные устройства Smart SLA можно приобрести у Power Sonic по цене от 50 до 80 долларов за зарядные устройства, подходящие для существующих систем велосипедного освещения. Конечно, вы должны добавить свой собственный кабель, чтобы подключить зарядное устройство к вашей конкретной системе. Умельцы должны отметить, что подходящим зарядным устройством для аккумуляторов SLA является регулируемый источник питания, настроенный на 6.от 90 до 6,95 вольт для 6-вольтовой батареи SLA и от 13,8 до 13,9 вольт для 12-вольтовой батареи SLA.

NiCd-аккумуляторы действительно выигрывают от надлежащего умного зарядного устройства. К сожалению, если вам нужно интеллектуальное зарядное устройство для системы освещения велосипеда, вам придется использовать зарядные устройства, предназначенные для других целей. Или сделать самому с нуля. Я сделал оба, успешно. Некоторые зарядные устройства для электроинструментов DeWalt и Black & Decker могут быть преобразованы в очень эффективные интеллектуальные зарядные устройства для аккумуляторов систем велосипедного освещения.В частности, DW9106 и DW9104 — хороший выбор. Некоторые зарядные устройства для никель-кадмиевых аккумуляторов на 6 В для видеокамер и мобильных телефонов могут подходить в качестве интеллектуальных зарядных устройств для велосипедных никель-кадмиевых аккумуляторов на 6 В. Я построил с нуля два интеллектуальных зарядных устройства для своих аккумуляторных систем, используя микросхему контроллера интеллектуального зарядного устройства Maxim MAX 713. Оба работают очень хорошо. Некоторые использовали более современный чип контроллера интеллектуального зарядного устройства NiCd 2002 года производства Maxim, Benchmarq и Unitrode. Свяжитесь со мной для получения подробной информации, если вы заинтересованы.

Миф о NiCd «памяти»

Обсуждение МИФА о «памяти заряда» в NiCd аккумуляторах
(из обсуждения в списке рассылки BikeCurrent)

Дата: 12 января 1997 г., 13:59:24 +1300
От: Стив Кристолл ([email protected])
Тема: Re: Зарядка Пост на память (опять же!

Из технических заметок GE….

«Среди многих пользователей батарей как в промышленном, так и в потребительском секторах, идея феномена памяти в никель-кадмиевых батареях широко используется неправильно и понимается. Термин «память» стал универсальным «модным словом», которое используется для описания множества прикладных проблем, которые чаще всего путают с простым понижением напряжения.

Однако для хорошо информированных людей «память» — это термин, применяемый к конкретному явлению, очень редко встречающемуся в полевых приложениях.В частности, термин «память» произошел от аэрокосмического никель-кадмиевого приложения, в котором элементы неоднократно разряжались до 25% доступной емкости (плюс-минус 1%) под точным компьютерным контролем, а затем перезаряжались до 100% емкости БЕЗ ПЕРЕЗАРЯДА [курсив в оригинале]. Этот длительный режим с повторяющимся циклом без возможности перезаряда привел к потере емкости выше точки разряда 25%. Отсюда рождение феномена «памяти», при котором никель-кадмиевые батареи якобы теряют емкость, если неоднократно разряжаются до определенного уровня емкости.

«Феномен «памяти», наблюдаемый в этом оригинальном аэрокосмическом приложении, был устранен путем простого перепрограммирования компьютера, чтобы он допускал перезарядку. «всегда является полностью обратимым состоянием; даже в тех редких случаях, когда «памяти» нельзя избежать, ее можно легко стереть. К сожалению, с тех пор мы живем с мыслью о связанной с памятью потере способности». ‘ не может существовать, если выполняется одно из следующих условий:

  1. Аккумуляторы достигают полной перезарядки.
  2. Разряд не одинаков в каждом цикле — плюс-минус 2-3%
  3. Разряд менее 1,0 В на элемент.

«Помните, что наличие любого ОДНОГО из этих условий исключает возможность «памяти». GE не проверяла истинную «память» ни в одном полевом приложении, за единственным исключением упомянутого выше спутникового приложения. Несмотря на отсутствие эмпирических данных, «память ‘ по-прежнему регулярно обвиняют в низкой производительности батареи, вызванной рядом простых, исправимых проблем приложений.»

Конец цитаты…

В основном память (потеря емкости) из-за разрядки это миф.

Уменьшение емкости ваших NiCad/NiMH аккумуляторов из-за перезарядки (нагрева) и перестановки элементов в аккумуляторных батареях с пониженным напряжением убивает ваши аккумуляторы.


Питер Людвиг добавляет:

14 января 1997 г., 12:09:44 +0002
От: Питера Людвига ([email protected])
Тема: Re: Зарядка Сообщение памяти (снова! аааа!)

Стив писал об эффекте памяти:

«В частности, термин «память» произошел от аэрокосмического никель-кадмиевого приложения, в котором элементы неоднократно разряжались до 25% доступной емкости (плюс-минус 1%) под точным компьютерным контролем, а затем перезаряжались до 100% емкости БЕЗ ПЕРЕЗАРЯДКИ.»[выделено в оригинале]

Если быть точным, это появилось на спутнике, который вращается вокруг Земли, так что зарядка и разрядка очень точно одинаковы в каждом цикле. Температура очень постоянна в течение каждого цикла, и нет абсолютно никаких механических ударов или вибраций и т.д.

«Этот длительный режим с повторяющимся циклом без возможности перезарядки привел к потере емкости выше точки разряда 25%».

Также, чтобы быть правильным: эффект памяти вызывает более низкое напряжение в этой точке, чем ожидалось в противном случае.Это привело к преждевременному отключению программного обеспечения. Ячейки на этом этапе отнюдь не пустые, но, как мы знаем, когда напряжение NiCd-ячейки начинает падать, остаточной емкости почти не остается. Таким образом, настоящая «потеря» была вызвана отсечкой.

В любом случае, насколько мне известно, нет другого подтвержденного случая, когда эффект памяти имел бы какое-либо влияние на полевые приложения.


Марти Гудман в октябре 1997 года добавляет:

Я полагаю, что Питер пытался сказать в последнем большом абзаце, что обычно, при отсутствии развития «перегиба напряжения», когда напряжение NiCd-ячейки начинает значительно падать, она очень быстро умирает.Вот почему управляющее программное обеспечение этих спутников было написано так, чтобы они отключались, когда напряжение падало ниже такого-то уровня. Однако, если развился излом напряжения (как это было в случае), у вас есть ситуация, когда напряжение относительно быстро падает довольно низко, но оно будет оставаться на этом низком уровне с утечкой мощности в течение длительного времени … общая выходная мощность ( ампер время вольт = ватт) вы можете получить от ячейки с коленом напряжение не уменьшается, просто напряжение, при котором она будет тушить эту мощность. Таким образом, управляющее программное обеспечение как бы напрасно и неправильно выключало спутник (потому что оно не «знало» о перепадах напряжения и думало, что это обычные разряды аккумуляторов, которые вот-вот разрядятся так глубоко, что могут повредить сами постоянно из-за реверсирования клеток).

Но суть в том, что «памяти заряда» не существует практически для всех целей и задач применения никель-кадмиевых аккумуляторов здесь, на Земле. В тех чрезвычайно необычных случаях, когда происходит явление, которое несведущие люди называют «памятью заряда», это явление не связано с потерей общей мощности батареи, а скорее с тем, что батарея выдает свою полную мощность при несколько более низком напряжении в течение большей части времени. разрядный цикл. Следовательно, это явление более правильно назвать «развитием излома напряжения на кривой зависимости напряжения разряда от времени», чем «памятью заряда».

Но для использования в системах велосипедного освещения, сотовых телефонах, видеокамерах и портативных компьютерах «зарядной памяти» не существует, что бы вам ни говорили невежественные продавцы и рекламщики этих товаров.

ПОЧЕМУ миф о «памяти заряда» в никель-кадмиевых аккумуляторах так сильно сохранился, учитывая, насколько ложна эта концепция?

Это правда, что никель-кадмиевые (и типа SLA тоже) батареи в некоторых ситуациях выигрывают от «циклирования» (почти полностью разряжаются, а затем перезаряжаются).Если NiCd аккумулятор поврежден из-за того, что он был закорочен и разряжен до нуля вольт и оставался там некоторое время, он МОЖЕТ испытать некоторую степень восстановления, если он «зациклен». Точно так же никель-кадмиевые (и SLA) батареи, которые долгое время хранились на полке и потеряли часть своей емкости, могут частично или полностью восстановить свою емкость после двух-четырех циклов. Таким образом, в некоторых случаях СУЩЕСТВУЮТ причины «циклировать» батарею до умеренной степени разрядки, а затем заряжать ее, чтобы «подготовить» ее.Но так бывает только в особых ситуациях, а не рутинно после каждой обычной разрядки. И дело тут не в функции «заряда памяти» (которой опять же нет), а в других более сложных моментах.

ВНИМАНИЕ, что такое «зацикливание» нужно делать очень осторожно!!! Никель-кадмиевые батареи, вероятно, будут повреждены, если будут разряжены до нуля вольт. Правильное циклирование предполагает использование устройства, которое разряжает батарею только до определенного напряжения (обычно 1,0 вольта на элемент или около того для NiCd аккумуляторной батареи, что означает только до 10 вольт для номинальной 12-вольтовой NiCd батареи).

Ограничение напряжения, до которого вы разряжаете аккумулятор SLA во время циклирования, во всяком случае, даже более важно (предел примерно от 1,8 до 1,9 вольт на элемент хорошо работает при умеренной скорости разряда). Поскольку батареи SLA даже более уязвимы, чем NiCd, к повреждению, если их полностью снизить до нуля вольт: это, скорее всего, уничтожит батарею SLA прямо здесь и сейчас. Так что, если вы пытаетесь «перезарядить» аккумулятор, используйте оборудование, предназначенное для правильного и безопасного выполнения этого… не просто подцепите какой-нибудь груз к аккумулятору и уйдите, а вернитесь через несколько часов или на следующий день!

NiCd аккумуляторы могут (думаю, чаще всего) повреждаться при перезарядке.Они могут самоуничтожиться из-за роста внутренних шорт («дендритов»), оставленных на полке. Им может навредить повторяющийся слишком глубокий разряд до более чем 85% их номинальной емкости (некоторые другие утверждают, что это наиболее частая причина преждевременного выхода из строя NiCd аккумуляторов). Дело в том, что с никель-кадмиевыми батареями обычно случается много плохих вещей. И случилось то, что на протяжении многих лет, когда у кого-то разряжалась или потеряла большую часть своей емкости никель-кадмиевая батарея, люди, как правило, говорили: «Ах! Эта батарея страдает от «памяти заряда», хотя на самом деле (а ) «зарядная память» не существует и (b) аккумулятор был разрушен в результате одной из вышеупомянутых ситуаций, обычно такой, которую можно было бы предотвратить, если бы была известна настоящая причина.

Я полагаю, что именно по вышеуказанным причинам сохранился миф о «зарядовой памяти». Это призрачное, ложное объяснение приводилось каждый раз, когда у кого-то возникали проблемы с никель-кадмиевой батареей. К сожалению, это ложное «знание» помешало людям осознать настоящие причины проблем с NiCd-системами и принять меры по их устранению.

Статьи Шелдона Брауна и других

Сообщения о закрытии этого веб-сайта сильно преувеличены! Мы в ШелдонБрауне.com благодарим Harris Cyclery за многолетнюю поддержку. Harris Cyclery закрылась, но мы продолжаем работать. Продолжайте посещать сайт для получения новых и обновленных статей, а также новостей о возможных новых связях.

Если вы хотите сделать ссылку или закладку на эту страницу, URL:
https://www.sheldonbrown.com/article.html
Последнее обновление: Гарриет Фелл .

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.