Automatyczna ładowarka do akumulatorów Ni-Cd. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Ładowarki, akumulatory, ogniwa galwaniczne

 Komentarze do artykułu

W artykule przedstawionym naszym czytelnikom opisano automatyczną ładowarkę, która zdaniem autora ładuje akumulatory Ni-Cd niemal idealnie. Dodatkowo można go używać do ładowania akumulatorów Ni-MH. Urządzenie w oryginalnej wersji przeznaczone jest do ładowania akumulatora o napięciu nominalnym 7,5 V i pojemności 1300 mAh radiostacji Motorola GP1200. Dla każdego, kto chce powtórzyć to urządzenie do ładowania innych akumulatorów, podano wzory na obliczenie głównych elementów.

Wiadomo [1], że akumulator Ni-Cd uważa się za naładowany, gdy po podłączeniu ładowarki napięcie na nim wynosi 1,5 V. Po wyłączeniu ładowarki napięcie szybko spada do około 1,45-1,47 V. Przeładowanie jest niedopuszczalne , ponieważ skraca to żywotność baterii.

Normalne ładowanie akumulatora jest możliwe, jeśli zostanie on rozładowany do napięcia w granicach 1 ... 1,1 V. Rozładowanie do napięcia poniżej określonego poziomu powoduje skrócenie żywotności akumulatora, a przy wyższej wartości następuje efekt pamięci. Dlatego przed ładowaniem należy upewnić się, że akumulator został rozładowany do powyższego napięcia.

Przybliżony czas ładowania oblicza się ze wzoru t = 1,4 C/I10, gdzie t to czas ładowania, h; C - pojemność baterii, mAh; I10 - znamionowy prąd ładowania: 110=С/10,mA; 1,4 to współczynnik korygujący uwzględniający straty, ponieważ podczas ładowania część energii jest nieodwracalnie przekształcana w ciepło. Należy pamiętać, że prawie wszystkie współczesne akumulatory Ni-Cd powstają w oparciu o bardziej zaawansowaną technologię, dlatego współczynnik korekcyjny dla nich mieści się w przedziale od około 1,1 do 1,2.

Jak więc zapobiec przeładowaniu akumulatora po cyklu ładowania i automatycznemu odłączeniu go od ładowarki?Możesz na przykład obliczyć czas potrzebny do naładowania akumulatora, ustawić prąd ładowania i podłączyć przekaźnik czasowy. Jednak to rozwiązanie ma swoje negatywne strony. Jak wspomniano powyżej, współczynnik korygujący dla konkretnego akumulatora może się nieznacznie różnić, co doprowadzi do nieprawidłowego pomiaru czasu, a w rezultacie może być niedoładowany lub przeładowany. Jeśli akumulator nie został całkowicie rozładowany, ładowarka wykorzystująca tę metodę najprawdopodobniej go naładuje. Jeżeli w trakcie ładowania napięcie w sieci zasilającej zniknie, a następnie pojawi się ponownie, przekaźnik czasowy zresetuje swoje odczyty i rozpocznie cykl od nowa, co ponownie doprowadzi do gwarantowanego doładowania. Ostatecznie żywotność baterii zostanie zauważalnie zmniejszona.

Rozważmy inną opcję. Jeśli skupisz się na końcowej wartości napięcia na akumulatorze wynoszącej 1,5 V, możesz kontrolować nie czas, ale napięcie na nim i zgodnie z tym odłączyć go od ładowarki. Z reguły jednak nie ma identycznych akumulatorów i podczas ładowania akumulatora niektóre jego elementy będą niedoładowane.

Jeśli weźmiesz pod uwagę charakterystykę ładowania akumulatora, możesz odkryć interesującą cechę: podczas ładowania napięcie na zaciskach akumulatora maleje. Pozostaje jedynie sprawdzić fakt spadku napięcia i wydać komendę wyłączenia ładowarki.

Przyjrzyjmy się temu bardziej szczegółowo. Podzielmy proces ładowania na trzy etapy. Pierwszy etap - napięcie na akumulatorze (AB) wzrasta do poziomu 1,5 V na ogniwo. Czas trwania tego etapu wynosi około 80...90% czasu całkowitego.

Drugi etap - napięcie na akumulatorze przekracza 1,5 V na element. Na tym etapie zachodzi najbardziej tajemniczy proces - niektóre akumulatory są ładowane, a inne ulegają lekkiemu przeładowaniu. Prawie niemożliwe jest przewidzenie, jakie będzie w tej chwili napięcie na akumulatorze. Wszystko zależy od tożsamości parametrów akumulatora. Zauważono, że im bardziej różnią się parametry, tym większy jest wzrost napięcia. Pod koniec tego procesu akumulatory będą prawie równomiernie naładowane. Czas trwania tego etapu wynosi około 10...20% czasu całkowitego.

Trzeci etap - napięcie na akumulatorze spada i staje się mniejsze niż 1,5 V na element. Ładowanie zostało zakończone.

Ale co zrobić, jeśli napięcie na trzecim etapie nie spadnie poniżej 1,5 V na element. Taka sytuacja występuje bardzo rzadko podczas ładowania Ni-Cd, ale jest typowa dla akumulatorów Ni-MH. Jest bardzo proste wyjście. Zazwyczaj drugi etap dla wszystkich nowoczesnych akumulatorów trwa nie dłużej niż dwie godziny (dokładniej 1...2 godziny). Dlatego wystarczy zastosować timer, który wyłączy ładowarkę dwie godziny po rozpoczęciu drugiego etapu.

Rozważmy ładowanie akumulatora ze stacji radiowej Motorola GP1200, składającej się z sześciu akumulatorów o pojemności 1300 mAh. Jego napięcie znamionowe, jak większość akumulatorów do radiostacji tej firmy, wynosi 7,5 V. Należy również wziąć pod uwagę obecność diody zabezpieczającej wbudowanej w akumulator, wchodzącej w obwód ładowania. Zazwyczaj spadek napięcia na tej diodzie wynosi około 0,28 V. Obliczmy parametry ładowarki do ładowania tego akumulatora.

Znamionowy prąd ładowania I10=0/10=130 mA. Napięcie odpowiedzi komparatora wynosi 6-1,5 = 9 V. Do tej wartości dodajemy spadek napięcia na diodzie ochronnej: 9 + 0,28 = 9,28 V.

Współczynnik korygujący dla akumulatorów Motorola wynosi około 1,2. Maksymalny czas ładowania akumulatora wynosi t=1,20/I10=1,2-1300/130=12 godzin.

Obwód pamięci pokazano na ryc. jeden.

(kliknij, aby powiększyć)

Urządzenie składa się z trzech głównych elementów: A1 - prostownika z podwajaniem napięcia i stabilizatora prądu ładowania; A2 - komparator sterujący wyzwalaczem zadawania prądu i timerem ładowania; A3 to wyzwalacz określający prąd ładowania akumulatora.

Główne zalety proponowanej pamięci automatycznej:

• łatwo powtarzalny;
• zmontowane z dostępnych i niedrogich elementów (koszt mikroukładu TL082 wynosi 12 rubli);
• zapewnia niemal idealne ładowanie, gwarantując długą żywotność baterii;
• posiada tryb kompensacji samorozładowania AB;
• wyposażony w pełną ochronę, nie może naładować już w pełni naładowanego akumulatora;
• po kilku cyklach ładowania parametry akumulatorów w akumulatorze zbliżają się do siebie;
• jeżeli do ładowania zostanie założony akumulator, który nie jest całkowicie rozładowany, ładowarka automatycznie określi, ile akumulatora należy doładować (nie polecam często korzystać z tej opcji, gdyż zaczyna pojawiać się „efekt pamięci” i w efekcie , pojemność baterii spadnie);
• Łatwy w użyciu, wystarczy włączyć ładowarkę i od czasu do czasu zmieniać ładowane akumulatory.

Jeżeli do ładowarki zostanie podłączony akumulator (GB1), na wyjściu stabilizatora DA1 pojawi się stabilne napięcie 5 V. W efekcie zapali się dioda HL3 sygnalizująca podłączenie akumulatora do urządzenia. Wyzwalacz ustawiający prąd, zamontowany na tranzystorach VT2-VT4, zasilany jest tym samym napięciem. Ze względu na obecność kondensatora C6 napięcie na bazie tranzystora VT3 rośnie wolniej niż na bazie tranzystora VT4. Tranzystor VT4 otwiera się, rezystor R14 jest podłączony do stabilizatora prądu DA1 i określa prąd ładowania w pierwszym stopniu. W rezultacie zapala się dioda HL2 sygnalizując rozpoczęcie ładowania.

Gdy napięcie na akumulatorze osiągnie 9,28 V, komparator DA2.1 zadziała, co doprowadzi do otwarcia tranzystora VT2. W rezultacie napięcie u podstawy tranzystora VT4 gwałtownie spadnie, a wyzwalacz przejdzie do innego stabilnego stanu: tranzystor VT4 jest zamknięty, a tranzystory VT2 i VT3 są otwarte. Prowadzi to do tego, że prąd ładowania jest teraz wyznaczany przez rezystancję rezystorów R10 i R11 połączonych równolegle. Łatwo obliczyć, że prąd pozostaje taki sam. Naturalnie w rezultacie dioda HL2 zgaśnie, a dioda HL1 zaświeci się, sygnalizując drugi stopień. Drugi etap zakończy się spadkiem napięcia na akumulatorze, w wyniku czego komparator DA2.1 ponownie się przełączy, zgaśnie dioda HL1 i zamknie się tranzystor VT2. Teraz prąd ładowania zależy tylko od rezystancji rezystora R11. Ładowanie zostało zakończone.

Jak pokazuje praktyka, w wyniku powtarzanych i niemal idealnych cykli ładowania parametry akumulatorów w akumulatorze wyrównują się, a napięcie na końcu drugiego etapu dąży do 1,5 V na ogniwo, czasami nie przekraczając tej wartości. W takim przypadku komparator najprawdopodobniej nie będzie działać. Tutaj właśnie wchodzi w grę licznik czasu ładowania zamontowany na wzmacniaczu operacyjnym DA2.2. Kondensator C5 ustawia czas (około dwóch godzin), po którym timer się przełączy. Po tym czasie tranzystor VT2 zamknie się i, jak wspomniano powyżej, prąd ładowania, liczbowo równy w przybliżeniu 1/30 pojemności akumulatora, zostanie określony przez rezystancję rezystora R11. Tak mały prąd kompensuje jedynie samorozładowanie akumulatora. Teoretycznie akumulator może pozostawać w tym trybie przez czas nieokreślony.

Rezystor trymera R3 ustawia próg zadziałania komparatora DA2.1. W rzeczywistości komparator zasilany jest asymetrycznym napięciem bipolarnym, a jego progiem zadziałania jest przejście napięcia na wejściu odwracającym przez zero. Komparator jest tak skonstruowany, że dolny próg jest o około 60 mV mniejszy od górnego progu [2]. Ma to na celu wyeliminowanie „odbijania” podczas przełączania tranzystora VT2.

Ładowarka zasilana jest z transformatora, którego napięcie przemienne na uzwojeniu wtórnym wynosi 12 V. Prostownik z podwajaniem napięcia montowany jest na diodach VD1, VD2 i kondensatorach C1, C2 - na jego wyjściu napięcie wynosi około 30 V, co wystarczy na naładowanie baterii dziesięciu akumulatorów.

W przypadku konieczności ładowania akumulatora o innej pojemności i (lub) innym napięciu, parametry ładowarki można łatwo przeliczyć. Aby to zrobić, potrzebne będą trzy parametry: pojemność, liczba akumulatorów w akumulatorze oraz obecność (lub brak) diody ochronnej.

Znając pojemność, obliczany jest znamionowy prąd ładowania. Na podstawie liczby akumulatorów i obecności (lub braku) diody zabezpieczającej obliczane jest napięcie przełączające komparatora. Może być konieczne wybranie rezystora R2, aby rezystor dostrajający R3 mógł zostać użyty do regulacji progu odpowiedzi. Pozostaje obliczyć rezystancję rezystorów R10, R11, R14: R14=5/I10; R11=4R14; R10=R11/3. Uzyskane wartości nie są jednak całkowicie standardowe, dlatego w pamięci zastosowano kompozytowe, połączone równolegle rezystory: R14 - cztery równolegle połączone rezystory R11; R10 - trzy równolegle połączone rezystory R11. Polecam zastosować rezystory kompozytowe. W przeciwnym razie, jeśli występuje większy rozrzut wartości, komparator może nie zostać przełączony.

Urządzenie zmontowano na trzech płytkach drukowanych (każdy węzeł na osobnej płytce), których rysunki pokazano na ryc. 2.

Stabilizator DA1 należy umieścić na żebrowanym lub szpilkowym radiatorze o powierzchni co najmniej 20 cm2. W urządzeniu należy stosować wyłącznie kondensatory o pojemności wskazanej na schemacie. Rezystancja upływu kondensatora C5 wynosi co najmniej 2 MOhm.

Przed montażem należy zdjąć zworkę S1. Następnie napięcie z transformatora sieciowego podawane jest na złącze X1. Zamiast AB podłączony jest jego odpowiednik. Rezystancję zastępczą akumulatora oblicza się ze wzoru Reeq=Ucp/I10, gdzie Ucp jest napięciem przełączającym komparatora (9,28 V). W naszym przypadku odpowiednikiem akumulatora z radia Motorola GP1200 jest rezystor o rezystancji około 75 Ohm i mocy co najmniej 2 W. Po zainstalowaniu odpowiednika dioda HL3 powinna się zaświecić. Następnie do kondensatora C3 doprowadza się napięcie przełączające komparatora (9,28 V) z zewnętrznego zasilacza regulowanego, zachowując polaryzację: zacisk ujemny łączymy zgodnie ze schematem z lewym zaciskiem kondensatora C3, a zacisk dodatni łączymy z zaciskiem Prawidłowy. Rezystor trymera R3 ustawia próg włączenia diody LED HL1. Następnie należy sprawdzić, czy w przypadku stopniowego spadku napięcia z zewnętrznego zasilacza regulowanego z 9,28 do 9,2 V, dioda HL1 na pewno zgaśnie.

Następnie sprawdzana jest funkcjonalność całej pamięci. Aby to zrobić, należy nieznacznie obniżyć napięcie z zewnętrznego zasilacza o co najmniej 1 V. W rezultacie dioda HL1 zgaśnie oczywiście, jeśli była zapalona. Następnie wyłączamy odpowiednik AB. Dioda HL3 powinna zgasnąć. Ponownie łączymy odpowiednik. Świecą się diody HL2 i HL3. Dioda HL3 sygnalizuje obecność akumulatora w urządzeniu, zaś dioda HL2 sygnalizuje rozpoczęcie ładowania. Następnie stopniowo zwiększa się napięcie zewnętrznego źródła zasilania. Przy napięciu 9,28 V dioda HL2 powinna zgasnąć, a dioda HL1 powinna się zaświecić, sygnalizując start drugiego etapu.

Na koniec pozostaje sprawdzić licznik czasu ładowania. Aby to zrobić, między bazą a emiterem tranzystora VT2 podłącza się woltomierz. Powinien pokazywać napięcie około 0,7 V. W tym momencie świeci się dioda HL1. Po 2 godzinach ±20 minutach wskazania woltomierza powinny się zmniejszyć. Dioda HL1 pozostanie zapalona. Ale podczas ładowania akumulatora, gdy tylko napięcie baza-emiter tranzystora VT2 spadnie, dioda LED HL1 gaśnie. Konfiguracja została ukończona. Odłącz zewnętrzne zasilanie regulowane, odpowiadające akumulatorowi i załóż zworkę S1. Urządzenie jest gotowe do użycia.

literatura

1. Podręcznik zapieczętowanych źródeł prądu. - S.-Pb.: Himizdat, 2000.
2. Horowitz P., Hill W. Sztuka obwodów. - M.: Mir, 1983.

Autor: Yu.Osipenko, Ufa

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 Biało-biały chrząszcz 17.08.2007 Angielscy entomolodzy znaleźli najbielszego chrząszcza w Azji Południowo-Wschodniej. Błąd wielkości paznokcia jest pokryty losowo ułożonymi łuskami o wielkości pięciu mikrometrów. Idealnie rozpraszają promienie świetlne wszystkich kolorów, dając w efekcie białe odbite światło. Skorupa chrząszcza jest bielsza niż mleko, szkliwo czystych zębów czy najwyższej jakości papier do pisania. Uważa się, że możliwe będzie stworzenie idealnie białych materiałów syntetycznych o tej samej strukturze.

Inne ciekawe wiadomości:

▪ Stacja dokująca Iogear GTD733

▪ Pamięć na ruchomych nanorurkach

▪ Nowy sposób wytwarzania energii elektrycznej za pomocą wody

▪ Szkło samoleczące

▪ Baterie do wody morskiej

Wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika

Ciekawe materiały z bezpłatnej biblioteki technicznej:

▪ sekcja witryny Duża encyklopedia dla dzieci i dorosłych. Wybór artykułu

▪ artykuł AVerMedia DVD EZ Maker USB Plus. sztuka wideo

▪ artykuł Dlaczego bęben jest okrągły? Szczegółowa odpowiedź

▪ artykuł Czerwony czy zielony? Radio - dla początkujących

▪ artykuł Zdalne przełączanie programów telewizyjnych. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

▪ artykuł Pasywny system ochrony głośników. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

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