Ładowarka do akumulatorów Ni-Cd i Ni-MH na chipie TEA1101. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Ładowarki, akumulatory, ogniwa galwaniczne

 Komentarze do artykułu

W artykule opisano „inteligentną” zagraniczną ładowarkę do przyspieszonego ładowania akumulatorów niklowo-kadmowych i niklowo-wodorkowych, wykonaną na chipie TEA1101 (Phillips) oraz jej udoskonalenie w celu rozszerzenia jej możliwości.

Od wielu lat w sklepach i marketach spotkać można akumulatory Ni-Cd (niklowo-kadmowe) oraz akumulatory, które w odpowiednich warunkach eksploatacji wytrzymują do 1000 cykli ładowania-rozładowania. Do wad tych akumulatorów należy zaliczyć tzw. „efekt pamięci”. Polega ona na tym, że zużyty akumulator należy doprowadzić do stanu całkowitego rozładowania (około 1 V na akumulator) i dopiero wtedy należy rozpocząć nowy cykl ładowania.

Wraz z rozpowszechnieniem akumulatorów niklowo-kadmowych pojawiły się stosunkowo nowe – Ni-MH (niklowo-wodorkowe), które również stały się powszechnie stosowane. Przy takich samych wymiarach jak akumulatory Ni-Cd, akumulatory te mają prawie dwukrotnie większą pojemność. Oczywiście są też drogie i nie pozbawione wad. Akumulatory Ni-MH mają dużą rezystancję wewnętrzną i niski szczytowy prąd rozładowania, dlatego nie są przeznaczone do zasilania urządzeń energochłonnych takich jak wiertarki elektryczne, wkrętarki elektryczne, kompresory, odkurzacze itp.

Z powodu niewłaściwych metod ładowania „żywotność” akumulatorów skraca się nawet o 30%. Z kolei uszkodzone akumulatory podczas utylizacji powodują nieodwracalne szkody dla środowiska. Właściwe i umiejętne ładowanie akumulatorów przyniesie zatem nie tylko fundamentalne oszczędności finansowe, ale również pozytywnie wpłynie na środowisko.

Najtańsze i najprostsze ładowarki składają się z transformatora, diody prostowniczej, rezystora ograniczającego prąd i diody LED. Transformator obniża napięcie sieciowe z 220 V do 4...12 V, co następnie prostuje prostownik jednopołówkowy. Rezystor ogranicza prąd ładowania, a dioda LED informuje o podłączeniu akumulatora do ładowarki. W sklepach często można spotkać urządzenia produkowane głównie w krajach azjatyckich o podobnych lub identycznych obwodach. Produkcja takich urządzeń nie wiąże się z żadnymi kosztami, ale pamiętaj, że nie chronią one akumulatorów przed przeładowaniem. Już po kilku cyklach w akumulatorach mogą nastąpić nieodwracalne zmiany, skracające ich żywotność.

Podczas ładowania należy stale monitorować prąd, utrzymując go na określonym poziomie. Aby skrócić czas, zwiększa się prąd ładowania, który może osiągnąć wartość liczbową równą 100% pojemności akumulatora. Jeżeli w takich warunkach moment pełnego naładowania nie jest monitorowany, wewnątrz akumulatora mogą gromadzić się gazy i wzrastać ciśnienie, aż do jego mechanicznego uszkodzenia i awarii.

Stan naładowania można monitorować, stale mierząc temperaturę obudowy akumulatora. Metoda ta opiera się na tzw. ujemnym współczynniku temperaturowym (około -1 mV/°C) akumulatorów Ni-Cd i Ni-MH. Ładowanie zostaje zatrzymane przy odpowiedniej wartości temperatury, która jest obliczana dla każdego konkretnego przypadku. Jednak ta metoda nie jest szeroko stosowana, biorąc pod uwagę trudności, które pojawiają się podczas próby dokładnego pomiaru temperatury i potrzeby dokładnych obliczeń.

Istnieje jeszcze inny sposób kontroli pełnego naładowania akumulatora, polegający na wykrywaniu spadku napięcia, w literaturze często nazywany jest metodą ΔV [1-6]. Polega na śledzeniu zmiany napięcia na zaciskach akumulatora w czasie i przerwaniu ładowania w momencie osiągnięcia maksymalnej charakterystyki. To właśnie ta metoda - pomiar znaku ΔУ - leży u podstaw zasady działania urządzenia, która zostanie omówiona dalej.

Metoda detekcji maksymalnej jest dziś najdokładniejszym sposobem określenia końca ładowania akumulatorów Ni-Cd i Ni-MH. Napięcie na zaciskach akumulatora przy stałym prądzie ładowania jest funkcją rosnącą monotonicznie. Gdy akumulator jest w pełni naładowany, przestaje gromadzić energię, a w pobliżu elektrody dodatniej zaczyna gromadzić się gaz. Prowadzi to do gwałtownego wzrostu temperatury i spadku napięcia na zaciskach akumulatora. Specjalistyczny mikroukład (w opisywanej ładowarce TEA1101) w określonych odstępach czasu mierzy aktualne napięcie na ładowanym akumulatorze i porównuje je z poprzednim pomiarem. Jeżeli wynik porównania przyjmie wartość ujemną, czyli obecne napięcie jest mniejsze od poprzedniego, a podobne zjawisko powtarza się przy kilkudziesięciu pomiarach, ładowarka przechodzi w tryb ładowania zachowawczego prądem w granicach 1/20...1/ 80 nominalnej pojemności baterii. Ładowanie zachowawcze nie powoduje dalszego gazowania akumulatora i nie szkodzi mu.

Wartość ΔV, jaką jest w stanie zmierzyć ładowarka, zależy od zastosowanego mikroukładu, a raczej od pojemności wbudowanego w niego przetwornika analogowo-cyfrowego, który przetwarza napięcie na kod cyfrowy. W układzie TEA1101 liczba bitów wynosi 12, co zapewnia dyskretność rzędu 0,025% bezwzględnej wartości napięcia. Jest to wystarczające dla obu rodzajów akumulatorów, podczas gdy np. chip TEA1100 ma tylko 10-bitowy ADC, którego dokładność jest wystarczająca tylko do pracy z akumulatorami Ni-Cd.

Schemat „inteligentnej” ładowarki pokazano na rys. 1. Oznaczenia pozycji wszystkich elementów odpowiadają schematowi producenta.

Podstawą urządzenia jest wyspecjalizowany mikroukład TEA1101 (DA1). Napięcie zasilania mikroukładu stabilizuje stabilizator VT3VD4R6R7 na poziomie 8 V, jednak pozostaje on sprawny do napięcia 11,5 V. Napięcie proporcjonalne do prądu ładowania akumulatora jest podawane na wejście IB (pin 5) mikroukładu, z czujnika prądu - rezystora R4, który jest porównywany z określonymi wartościami prądu ładowania przyspieszonego i konserwatywnego, określonymi odpowiednio przez rezystory R13 i R12. Jeśli prąd ładowania odbiega od ustawionej wartości, na analogowym wyjściu sterującym AO (pin 2) pojawia się napięcie sterujące.Jeżeli w ładowarce zastosowano regulator liniowy, napięcie to podawane jest na tranzystor sterujący, który dokonuje korekty . Jednak układ TEA1101 ma wbudowany modulator szerokości impulsu i odpowiednio wyjście PWM (pin 1).

Impulsowa regulacja prądu ładowania ma wszystkie zalety regulatorów SHI w stosunku do liniowych - wyższą wydajność, małe straty mocy na elemencie regulacyjnym itp. Opisana ładowarka zbudowana jest dokładnie na zasadzie regulacji SHI, a sygnał analogowy jest podawany do jednostki sterującej VT4R16 - R18 w dwóch kolorach LED HL2, na podstawie którego koloru i jasności można w przybliżeniu ocenić prąd ładowania. Najjaśniejsza poświata czerwonej diody oznacza szybkie ładowanie akumulatora (tranzystor VT4 jest maksymalnie otwarty). Płynne przejście z koloru czerwonego przez pomarańczowy na zielony świadczy o spadku napięcia regulacyjnego i zakryciu elementu regulacyjnego. Jasnozielona poświata pochodzi z momentu przejścia do trybu ładowania zachowawczego.

Niestety takie wskazanie nie pozwala dokładnie określić momentu osiągnięcia pełnego naładowania. Jednak układ TEA1101 ma specjalne wyjście LED (pin 15) do sterowania diodą LED. Dioda ta (HL1) zachowuje się inaczej w różnych fazach ładowania, dostarczając tym samym pełnej informacji o procesach zachodzących w ładowarce.Jeżeli dioda nie świeci lub świeci bardzo słabo, może pulsować z niskim poziomem jasności, akumulator nie jest podłączony do ładowarki. Stale i jasno świeci - następuje przyspieszone ładowanie akumulatora. Miga jasno — akumulator jest w pełni naładowany. Jeśli przy pierwszym uruchomieniu alarm jest taki sam jak przy zakończeniu ładowania, najprawdopodobniej akumulator jest niesprawny i nie można go przywrócić. Oczywiście we wszystkich tych sytuacjach należy również zwrócić uwagę na dwukolorową diodę LED, jej świecenie wskazuje, czy ładowanie rzeczywiście trwa, czy nie.

Początkowo urządzenie przemysłowe przeznaczone było do ładowania akumulatorów lub akumulatorów składających się z dwóch lub trzech akumulatorów o pojemności 600...700 mAh. Urządzenie to można jednak poddać prostemu dopracowaniu, w wyniku którego jego możliwości znacznie się rozszerzą. Faktem jest, że wszystkie parametry ładowarki można ustawić, dobierając odpowiednie elementy i napięcie zasilania.

Prąd trybu szybkiego ładowania jest obliczany ze wzoru

lfast = R8 Uref/(R4 R13) = 3,9 10³ 1,25/ /(0,27 27 10³) = 0,669A,

gdzie Uref = 1,25 V jest napięciem odniesienia na wyjściu Rref (pin 10).

Konserwatywny prąd ładowania

lnorm \u0,1d 8R4 Uref / (R12 R0,1 P) \u9d 10x x Z.XNUMX XNUMX³ 1,25/(0,27 6,2 10³ 4) = 0,073 A,

gdzie P jest mnożnikiem, którego wartość jest określana przez połączenie pinu 8 (PR) układu TEA1101. Gdy ten pin jest podłączony do pinu 6 (Us) mikroukładu, P \u1d 16, jeśli do pinu 4 (GND), - P \u2d XNUMX, a gdy pin nie jest podłączony, P \uXNUMXd XNUMX.

Zatem z powyższych zależności widać, że jeśli w miejsce R8 podłączymy rezystory o różnych rezystancjach, to możliwe jest ładowanie akumulatorów i akumulatorów o różnych pojemnościach C. W tabeli. 1 pokazuje obliczone wartości rezystancji R8 i prądu w trybach ładowania szybkiego i konserwatywnego.

Ponadto, aby naładować akumulatory dużą liczbą akumulatorów, należy zmienić współczynnik przenoszenia dzielnika rezystancyjnego R14R15 na wejściu UAC mikroukładu (pin 7). w tabeli. 2 pokazuje sześć opcji baterii zawierających od jednej do sześciu baterii. Biorąc pod uwagę, że maksymalny prąd szybkiego ładowania dla akumulatorów o pojemności 1000...1200 mAh powinien wynosić około 1 A, a spadek napięcia na elemencie regulującym i dwóch diodach wyniesie około 2,5 V, wymagane napięcie źródła zasilania przy ładując akumulatory składające się z czterech lub więcej akumulatorów, wybierz napięcie równe 18 V.

Schemat zmodyfikowanej wersji urządzenia pokazano na ryc. 2.

Ocenę minimalnego wymaganego napięcia zasilania, aby zapewnić taki lub inny prąd ładowania, przeprowadzono bardzo w przybliżeniu, ale kolejne eksperymenty wykazały poprawność obliczeń.

literatura

1. Nachrustung von Ladenstationen fue NC-Akkuwerzeuge mit dem Ladecontroller TEA1101. - Funk Amateur, 2000, nr 2, s. 164-167.
2. „Inteligentna” ładowarka do akumulatorów Ni-Cd. - Radio, 2001. nr 1.S.72.
3. Grigoriev B. Algorytm szybkiego ładowania akumulatorów. - Radio, 2001, nr 8, s. 38.
4. Boshboom W. Charakterystyka ładowania akumulatorów w ramach zarządzania ładowaniem TEA1101. Raport nr: NPO/AN9301.
5. Monitor baterii do ładowarek Ni-Cd i Ni-MH. Philips Semiconductors - wstępna specyfikacja. grudzień 1992.
6. Inteligentna ładowarka akumulatorów Ni-MH i Ni-Cd. - Radioelektroniczny dźwięk Hi-Fi-Video, 1998, nr 7-8. S. 21-26.

Autor: V.Golutvin, Lwów, Ukraina

Zobacz inne artykuły Sekcja Ładowarki, akumulatory, ogniwa galwaniczne.

Czytaj i pisz przydatne komentarze do tego artykułu.

<< Wstecz

Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:

Sztuczna skóra do emulacji dotyku 15.04.2024

W świecie nowoczesnych technologii, w którym dystans staje się coraz bardziej powszechny, ważne jest utrzymywanie kontaktu i poczucia bliskości. Niedawne odkrycia w dziedzinie sztucznej skóry dokonane przez niemieckich naukowców z Uniwersytetu Saary wyznaczają nową erę wirtualnych interakcji. Niemieccy naukowcy z Uniwersytetu Saary opracowali ultracienkie folie, które mogą przenosić wrażenie dotyku na odległość. Ta najnowocześniejsza technologia zapewnia nowe możliwości wirtualnej komunikacji, szczególnie tym, którzy znajdują się daleko od swoich bliskich. Ultracienkie folie opracowane przez naukowców, o grubości zaledwie 50 mikrometrów, można wkomponować w tekstylia i nosić jak drugą skórę. Folie te działają jak czujniki rozpoznające sygnały dotykowe od mamy lub taty oraz jako elementy uruchamiające, które przekazują te ruchy dziecku. Dotyk rodziców do tkaniny aktywuje czujniki, które reagują na nacisk i odkształcają ultracienką warstwę. Ten ... >>

Żwirek dla kota Petgugu Global 15.04.2024

Opieka nad zwierzętami często może być wyzwaniem, szczególnie jeśli chodzi o utrzymanie domu w czystości. Zaprezentowano nowe, ciekawe rozwiązanie od startupu Petgugu Global, które ułatwi życie właścicielom kotów i pomoże im utrzymać w domu idealną czystość i porządek. Startup Petgugu Global zaprezentował wyjątkową toaletę dla kotów, która automatycznie spłukuje odchody, utrzymując Twój dom w czystości i świeżości. To innowacyjne urządzenie jest wyposażone w różne inteligentne czujniki, które monitorują aktywność Twojego zwierzaka w toalecie i aktywują automatyczne czyszczenie po użyciu. Urządzenie podłącza się do sieci kanalizacyjnej i zapewnia sprawne usuwanie nieczystości bez konieczności ingerencji właściciela. Dodatkowo toaleta ma dużą pojemność do spłukiwania, co czyni ją idealną dla gospodarstw domowych, w których mieszka więcej kotów. Miska na kuwetę Petgugu jest przeznaczona do stosowania z żwirkami rozpuszczalnymi w wodzie i oferuje szereg dodatkowych funkcji ... >>

Atrakcyjność troskliwych mężczyzn 14.04.2024

Od dawna panuje stereotyp, że kobiety wolą „złych chłopców”. Jednak najnowsze badania przeprowadzone przez brytyjskich naukowców z Monash University oferują nowe spojrzenie na tę kwestię. Przyjrzeli się, jak kobiety reagowały na emocjonalną odpowiedzialność mężczyzn i chęć pomagania innym. Wyniki badania mogą zmienić nasze rozumienie tego, co sprawia, że ​​mężczyźni są atrakcyjni dla kobiet. Badanie przeprowadzone przez naukowców z Monash University prowadzi do nowych odkryć na temat atrakcyjności mężczyzn w oczach kobiet. W eksperymencie kobietom pokazywano zdjęcia mężczyzn z krótkimi historiami dotyczącymi ich zachowania w różnych sytuacjach, w tym reakcji na spotkanie z bezdomnym. Część mężczyzn ignorowała bezdomnego, inni natomiast pomagali mu, kupując mu jedzenie. Badanie wykazało, że mężczyźni, którzy okazali empatię i życzliwość, byli bardziej atrakcyjni dla kobiet w porównaniu z mężczyznami, którzy okazali empatię i życzliwość. ... >>

Przypadkowe wiadomości z Archiwum Zakwaszenie oceanu jest szkodliwe dla raf koralowych 29.01.2018 Zakwaszenie oceanów rośnie z roku na rok i komplikuje rozwój raf koralowych. Naukowcy robią prognozy do 2100 roku. Ekosystem rafy koralowej jest zagrożony z powodu globalnej zmiany klimatu na naszej planecie. Naukowcy z Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI) przeprowadzili badanie, które wykazało, że zakwaszenie oceanów utrudnia wzrost i zagęszczanie szkieletów koralowców. Zmiany klimatyczne, podnoszenie się poziomu mórz i znaczne ocieplenie we wszystkich częściach oceanu zaburzają naturalny rozwój raf koralowych, gdyż to morskie zwierzę sięga do Słońca, w związku z tym wymaga zagęszczenia, które staje się dla niego coraz mniej możliwe. Jednak ocieplenie mórz powoduje jedynie blaknięcie koralowców, podczas gdy zakwaszenie jest bardziej szkodliwe i trudne do wykrycia. Według naukowców do 2100 r. gęstość raf w rejonie Trójkąta Koralowego zmniejszy się do 20%, a na Karaibach, Morzu Czerwonym i w kierunku Wysp Hawajskich sytuacja będzie nieco lepsza, foki zmniejszą się o 10%.

Inne ciekawe wiadomości:

▪ Trójkąt śmierci

▪ Dane są przesyłane w momencie uzgadniania

▪ Atrament zmienia kolor

▪ Elektryfikacja win

▪ IHLP-6767DZ-11 — wysokoprądowe niskoprofilowe cewki indukcyjne

Wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika

Ciekawe materiały z bezpłatnej biblioteki technicznej:

▪ sekcja serwisu Syntezatory częstotliwości. Wybór artykułu

▪ artykuł Zamiast koła - skórka. Wskazówki dla mistrza domu

▪ artykuł Czy dzieci miały zabawki w starożytności? Szczegółowa odpowiedź

▪ artykuł Bukszpan. Legendy, uprawa, metody aplikacji

▪ artykuł Automatyczna ładowarka akumulatorów. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

▪ artykuł Wand-kameleon. Sekret ostrości

Zostaw swój komentarz do tego artykułu:

Wszystkie języki tej strony

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn

www.diagram.com.ua
2000-2024