Как сделать зарядное устройство для батареек

Как сделать зарядное устройство для батареек

Простой зарядник для пальчикового аккумулятора

Автор: AcousticManiac
Опубликовано 18.04.2013
Создано при помощи КотоРед.

Доброго дня всем, сегодня я поведаю вам историю поиска и обретения мной одной полезной схемки. Началось все аж летом 2011 года, когда я прикупил недорогой MP3-плеер флешку Explay L12, в USB втыкаемую и единым мизинцем питаемую. Покупал принципиально под мизинец, ибо меня не устраивает ничтожный период работоспособности техники со встроенным Li-Ion/Li-Po аккумулятором, который даже подзарядить негде в пути в случае непредвиденной посадки, а тут во как хорошо, сдох мизинец-выкинул да вставил запаску-и еще две недели слушай (кроме шуток, реально две недели держится на Дураселле али Энерджайзере).

Первое врямя так и делал-гальванику юзал, благо маман, очень кстати работающая на хозтоварах, снабжала меня качественными и недорогими энергоносителями. Но потом захотелось мне на NiMH-аккумулятор пересесть, пущай, думаю, маман лучше продает батарейки, чем мне давать, авось больше денег в доме будет)). Купить-то мизинец оказалось не проблема, а вот найти зарядку-на удивление сложно. Дело в том, что большинство зарядок, имеющихся в продаже, заряжают по два-четыре пальца, а с одним работать наотрез отказываются. Одноканальные зарядки, знаю, бывают, но такую найти не удалось. И начал я рыскать по интернетам в поисках схемы, желательно работающей от 5в. USB, заодно привлекши к поискам здешних форумчан, открывши тему с просьбой о помощи, и радость моя была велика, когда я нашел вот это:

Но радость оказалась недолгой. После сборки оказалось, что оно нифига не хочет работать-мелкий транзистор и ОУ греются, напряжение на выходе не настраивается, в общем, ужос. Усы мои поникли, и я, запивая Вискас валерьянкой, пожаловался публично-мол, не робит, чего делать-то? Мне в ответ один добрый человек сказал, мол, и ОУ не подходящий тут, и вообще, перемороченная схема-мелкий транзистор лишний, индикаторы не по месту расставлены, и бла-бла-бла. В общем, по итогу рассуждений и опытов родилась вот такая схемка:

Действовать оно должно (и, надо полагать, таки действует) следующим образом: пока напряжение на неинвертирующем входе больше напряжения на инвертирующем, ОУ держит транзистор открытым. По мере заряда напряжение на неинвертирующем входе понижается, и, как только оно уравняется с напряжением на инвертирующем входе, ОУ хлопает дверью базой транзистора, закрывая его. Заряд, однако, прекращается не мгновенно, а постепенно, начиная с определенного понижения напряжения на неинвертирующем входе. Визуально это можно наблюдать по уменьшению яркости свечения HL1 до тех пор, пока он вообще даже в кромешной тьме не потухнет полностью, это и будет официальным и безоговорочным концом зарядки. Ток заряда зависит от сопротивления R2, у меня при 15 Ом ток заряда получился

190мА. Мощность этого резистора должна быть лучше не менее 2вт., ибо даже при моем незначительном токе он греется весьма заметно (на нем рассеивается около 0,5вт)

Налаживание сводится к подстройке напряжения окончания заряда. Для этого вместо батарейки вставляем в гнездо резистор на 100 Ом и подстроечником R6 выставляем напряжение на клеммах в районе 1,45-1,47в.. Выставили напряжение? Молодцы, теперь можно вставлять палец и втыкать зарядник в источник питания. Загорятся оба светодиода, и, если HL2 будет светить постоянно, так как всего лишь индицирует наличие питания, то HL1, как уже было сказано, укажет своим угасанием, что заряду конец). Ну а о настройке тока уже сказано. Добавлю лишь, что в прилагаемом файле с печатками я дублировал R2 и ввел переключатель, чтобы установить разными сопротивлениями разный зврядный ток.

Немного о деталях: Помимо необходимости в мощном токозадающем резисторе данная схема нуждается в сверх-ярких светодиодах. Такой выбор у меня обусловлен их большой эффективностью-даже при токе всего 1мА они горят весьма заметно, в отличии от простых АЛ307, которые при таком токе разглядишь лишь в темноте. Да и при питании от USB каждый миллиампер на счету. В случае с HL1, еще и ни к чему отбирать слишком большой ток с выхода ОУ, хотя, в принципе, не так много едят эти АЛ307.. В общем, можно любые 3-вольтные светики ставить, но для обычных АЛ307, возможнро, придется уменьшать R1 и R7, чтобы увеличить яркость. Я использовал 3-миллиметровые сверх-яркие красный HL1 и зеленый HL2. АЛ307 тоже применял при опытах, но сверх-яркие больше в душу запали.

Подстроечник гораздо лучше брать многооборотный, ибо с простым и точно выставлять напряг напряжно, и настройка может сбиться от любого случайного прикосновения. Транзистор брать можно с любой буквой. ОУ, кроме указанных, даже не знаю, мало какие опера работают от столь малого напряжения, да и ни к чему замены искать, обозначенных LM358 и LM324 как грязи повсюду. На старой материнке, к примеру, можно найти и тот, и другой (правда, в SMD-шном корпусе SOIC8).

Некоторые тонкости эксплуатации: А вот теперь немного о грустном. Так как схема предельно простая, она недостаточно умна, чтобы заряжать батарейки большим током. Как известно, стандартный ток заряда для любого аккумулятора численно равен 10% от его емкости, при этом заряд продолжается до 16 часов. Удвоив ток, мы сократим заряд вдвое. Утроив-втрое. Обратно пропорциональная зависимость рулит. Однако, при большом токе напряжение аккумулятора возрастет быстрее, и схема прекратит заряд до полного восстановления пальца. Негоже аккумы неполноценно заряжать, товарищи, а посему рекомендую не выставлять ток более 20% от емкости, а лучше, 10-15%, как говорится, тише едешь-дальше будешь, да и куда спешить-воткнул вечером да и забирай с утра готовое. Лично я так и делаю.

Второй неприятный момент состоит в том, что если кому захочется зарядить от USB 2 или более пальца, придется собирать по одной схеме на каждый акк, и на каждое ЗУ потребуется своя порция тока, от USB 2.0 при лимите выдаваемого тока 500мА особо не разгуляешься и не настроишь высокий ток заряда всем пальцам.

Напряжение окончания заряда зависит от точного значения напряжения питания, все же в исходной схеме было зерно истины в лице стабилизатора) Так что гонять зарядник надо всегда от одного и того же источника питания. Я использую 5-вольтовый сетевой адаптер с разъемом USB, оставшийся от другого старого плеера.

Хочу выразить благодарность товарищу под ником Sstvov за приведение схемы к рабочему виду, и нашему уважаемому модератору Starichok51 за полезные консультации и пояснение принципа работы схемы. Благодаря их помощи я теперь могу поделиться с человечеством этой мелкой полезняшкой))) И прошу извинения за многа букафф, просто захотелось описать все и сразу до мелочей))

Ну, и в заключении пара фоток-двухканальный прототип, собранный для итоговых испытаний (они прошли успешно), и одноканальная итоговая версия, которая уже почти полтора года обеспечивает мой плеер неиссякаемой возобновляемой энергией.

Как подзарядить батарейки в домашних условиях: делаем зарядник для пальчиковых аккумуляторов, схема сборки зарядного устройства

Литий-ионные батареи широко используются во всех электронных гаджетах, которые мы используем сегодня, например, в мобильных телефонах, ноутбуках, блоках питания и т. д. Эти батареи являются надежным источником питания, поэтому их хорошо использовать в различных DIY проектах.

Однако подзарядить эти аккумуляторы по-прежнему трудно, так как коммерческие зарядные устройства довольно дороги. Кроме того, для литий-ионных батарей необходимо зарядное устройство хорошего качества, которое стоит довольно дорого, в противном случае срок службы батареи значительно сокращается.

Я расскажу вам, как сделать зарядку для пальчиковых батареек, в которой вы сможете заряжать одновременно четыре батарейки. Она очень проста в изготовлении и работает как сбалансированное зарядное устройство, останавливая питание отдельных ячеек после полной зарядки аккумулятора.

Шаг 1: Посмотрите видео

С помощью видео, вы можете легко увидеть всю последовательность сборки и глубоко вникнуть в суть зарядника для батареек. Тем не менее, рекомендую ознакомиться с шагами ниже для получения дополнительной информации о заряднике для аккумуляторных батареек.

Шаг 2: Заказываем запчасти

Шаг 3: Давайте начнем

1. Возьмите плату PCB и расположите на ней батарейки.
2. Отметьте расстояние между краями батарей и их ширину на PCB плате. (Соответственно, если плата очень большая, вы легко можете отрезать по размеру).
3. Распрямите 8 канцелярских скрепок и с помощью плоскогубцев, обрежьте края как на фото выше.
4. В общей сложности должно быть сделано 8 U-образных зажимов (зависит от количества заряжаемых батарей)
5. Установите U-образные зажимы на плате, чтобы батареи можно было установить между ними.
6. Эти зажимы нужны для удержания батарей.
7. Используя оставшиеся скрепки, сделайте боковое ограждение как на фото.
8. Хорошо припаяйте зажимы к плате PCB, как показано на рисунке. Примечание: Убедитесь, что зажимы не касаются друг друга во время пайки.

Шаг 4: Добавляем необходимые компоненты

1. Установите зарядный модуль TP4056 на плату, как показано на фото выше
2. Используя маркер, отметьте отверстия модуля на плате.
3. Припаяйте штыревые разъемы к каждому из отмеченных отверстий.
4. Поместите модуль на разъемы и аккуратно припаяйте.
5. Количество модулей должны быть равно количеству батарей, которое вы хотите заряжать, т.е. одна батарея – один модуль.
6. Припаяйте все модули к плате как показано на фото.
7. Возьмите выключатели и припаяйте их между каждым модулем на плате.

Заметка: Сверяйте свой прогресс по фото, чтобы избежать ошибок.

Шаг 5: Соединяем компоненты

1. Взгляните на схему соединения выше и припаяйте все компоненты вместе.
2. Не забудьте отметить полярность держателей батарей.
3. Соедините клеммы держателей батарей с клеммами зарядного модуля в соответствии с полярностью.
4. Соедините модули так, чтобы они могли питаться от одного зарядного устройства.
5. Также сделайте соединения между выключателями, чтобы они могли использоваться для независимого управления питанием.

Шаг 6: Тестируем зарядную станцию

1. Вставьте батареи в предназначенные для них места.
2. Подключите зарядное устройство от мобильного телефона и включите питание.
3. Индикатор на модуле начнет светиться, это означает, что идет процесс зарядки.
4. Используйте выключатели, чтобы переключать питание, поступающее к батарейкам.
5. Переместите все выключатели в положение OFF, если вы хотите зарядить только одну батарейку.
6. Используйте выключатели для зарядки нужного количества батарей.
7. Поскольку каждая батарея имеет отдельное место для зарядки, вы никогда не столкнетесь с проблемами перезарядки и недозарядки (самые распространенные проблемы, повреждающие литий-ионные элементы)

Заметка: Модуль зарядки TP4056 способен обеспечить 1A при 5В. Так как мы использовали 4 модуля, то необходимо использовать зарядное устройство, обеспечивающее 2А, чтобы получить по крайней мере 500мА на каждую ячейку.

Вот и все, на этом руководство заканчивается, сделайте в домашних условиях такую станцию и не беспокойтесь о заряде ваших литий-ионных батарей.

Рассказываю как сделать какую-либо вещь с пошаговыми фото и видео инструкциями.

Самодельное зарядное устройство для аккумуляторов аа

• Самоделкин
• 24 марта 2013

Уже более 4-х лет верой и правдой мне служит самодельное зарядное устройство для заряда аккумуляторов «аа» и «ааа» (Ni-Mh, Ni-Ca) с функцией разряда акб до фиксированного значения напряжения (1 Вольт) . Блок разряда аккумуляторов создавался для возможности проведения КТЦ (Контрольно-тренировочный цикл), говоря проще: для восстановления емкости аккумуляторовпотрепанных неправильными китайскими зарядниками с формулой последовательного заряда 2-х или 4-х акб. Как известно, такой способ заряда укорачивает жизнь аккумуляторам, если вовремя их не реставрировать.

Технические характеристики зарядного устройства:

• Количество независимых каналов заряда: 4
• Количество независимых каналов разряда: 4
• Ток заряда: 250 (мА)
• Ток разряда 140 (мА)
• Напряжение отключения разряда 1 (В)
• Индикация: светодиодная

Собиралось зарядное не на выставку, а что называется из подручных средств, то есть утилизировалось окружающее добро, которое и выкинуть жалко и хранить особо не зачем.

Из чего можно самому сделать зарядку для «АА» и «ААА» аккумуляторов:

• Корпус от CD-Rom
• Силовой трансформатор от магнитолы (перемотанный)
• Полевые транзисторы с материнских плат и плат HDD
• Прочие компоненты или покупались или выкусывались:)

Как уже отмечалось, зарядка состоит из нескольких узлов, которые могут жить абсолютно автономно друг от друга. То есть, одновременно можно работать с 8 аккумуляторами: от 1 до 4 заряжать + от 1 до 4 разряжать. На фото видно, что кассеты для аккумуляторов, установлены под форм-фактор «АА» в простонародье «пальчиковых аккумуляторов», если необходимо работать с «мини-пальчиковыми акб» «ААА» достаточно подложить под минусовую клему гайку небольшого калибра. При желании можно продублировать держателями под размер «ааа». Наличие акб в держателе индицируется светодиодом (отслеживается прохождение тока).

Блок заряда

Заряд осуществляется стабилизированным током, у каждого канала свой стабилизатор тока. Для того, что бы ток заряда был неизменным при подключении как 1 так и 2,3,4 аккумуляторов, перед стабилизаторами тока установлен параметрический стабилизатор напряжения. Естественно, кпд этого стабилизатора не на высоте и потребуется установить все транзисторы на теплоотвод. Заранее планируйте вентиляцию корпуса и размеры радиатора, учитывая то что в закрытом корпусе температура на радиаторе будет выше чем в разобранном состоянии. Можно модернизировать схему, введя возможность выбора тока заряда. Для этого схему необходимо дополнить одним переключателем и одним резистором на каждый канал, который будет увеличивать ток базы транзистора и соответственно повышать ток заряда проходящий через транзистор в аккумулятор. В моем случае блок заряда собран навесным монтажом.

Блок разряда акб

Блок разряда более сложен и требует точности в подборе компонентов. В основе лежит компаратор типа lm393, lm339 или lp239 функцией которого является подача сигнала «логической единицы», либо «ноля» на затвор полевого транзистора. При открытии полевого транзистора он подключает к аккумулятору нагрузку в виде резистора значение которого определяет ток разряда. При снижении напряжения на аккумуляторе до установленного порога отключения 1 (Вольт). Компаратор захлопывается и устанавливает на своем выходе логический ноль. Транзистор выходит из насыщения и отключает нагрузку от аккумулятора. Компаратор имеет гистерезис, который обуславливает повторное подключение нагрузки не при напряжении 1,01 (В) а при 1,1-1,15 (В). Смоделировать действие компаратора вы сможете скачав модель разрядного устройства для Proteus. Подобрав значения резисторов вы сможете перестроить устройство на нужное вам напряжение. Например: подняв порог отключения до 3 Вольт можно сделать разрядное для li-on и Li-Po аккумуляторов.
Вы можете скачать плату разрядного устройства в формате Sprint Layout она проектировалась для применения компаратора lm393 в DIP-корпусе. Питание компараторов должно осуществляться от стабилизированного источника напряжением 5 вольт, его роль выполняет TL-431 усиленный транзистором.

Зарядно-разрядное устройство для разных типов аккумуляторов

Часто возникает ситуация с неадекватным поведением «пальчиковых» аккумуляторов (тип АА, 1,2 вольта), например, используемых в цифровом фотоаппарате. Это выражается в значительном сокращении времени их работы, хотя аккумуляторы при этом могут быть практически новыми. Конечно, причина может быть в плохом качестве самих элементов питания, однако зачастую это может происходить и с экземплярами вполне приличного производителя и, соответственно, качества.

Часто причина кроется в особенностях контроллера питания самого аппарата — он предполагает использование элементов питания большой ёмкости (например, 2300 -2700 мА-ч) и при меньших ёмкостях аккумуляторных батарей воспринимает их как «севшие», выдавая соответствующую информацию на дисплее (значок разряда батареи) и выключая аппарат. Эта же ситуация возможна при некоторой потери ёмкости и вполне мощных элементов питания. Ситуация эта усугубляется ещё и тем, что применяемые обычно «силовые» аккумуляторы типа NiCd или NiMN имеют пресловутый и вредный :-)) эффект «памяти». Из-за преждевременного отключения питания автоматикой аппарата, аккумуляторы не успевают разрядиться до конца и, следовательно, при последующем заряде не могут набрать полную ёмкость. Очень часто продлить жизнь таких аккумуляторов вполне возможно, для чего перед очередной зарядкой их следует просто разрядить до конца.

Предел допустимого разряда для NiCd, NiMN элементов обычно указан в справочной литературе на уровне 0,9-1 вольт, однако в некоторых источниках есть информация о возможном уровне разряда до 0,4 вольт. Ниже будут приведены схемы довольно простых устройств для автоматического заряда и разряда аккумуляторов, доступных для повторения даже начинающими радиолюбителями.

При помощи такого зарядного устройства (ЗУ) можно заряжать аккумуляторы разных типов, с номинальным напряжением 1,2 В («таблетки», «пальчиковые»), батареи сотовых телефонов различных моделей (напряжением 3,9…4,5 В), а также 9 и 12 – вольтовые аккумуляторы. Зарядный ток может быть до 500 мА и выше, это зависит только от мощности примененных в схеме элементов.

Принцип работы

Как правило, рекомендуемый изготовителем зарядный ток аккумулятора составляет 1/10 его номинальной паспортной емкости СА, которая измеряется в А/ч (ампер/час) и указывается на его корпусе. То есть, например, для аккумулятора емкостью 700 мА/ч оптимальным будет ток заряда 70 мА. В предлагаемой схеме предусмотрена ручная установка значения этого тока и возможность его визуального отображения и контроля в процессе зарядки при помощи небольшого стрелочного прибора.

Принципиальная схема ЗУ приведена на рис.1.

Переменное сопротивление Р1 является своеобразным «датчиком тока» и, изменяя его сопротивление, можно задавать первоначальный максимальный зарядный ток. Поскольку ток в процессе зарядки уменьшается, то его первоначальное значение можно задать немного выше рекомендованного для того, чтобы ускорить процесс зарядки (если это необходимо). Но делать это следует в умеренных пределах, чтобы не допустить сильного нагрева аккумулятора. Максимальное значение начального зарядного тока рекомендуется устанавливать не более 0,3СА (СА – емкость аккумулятора в Ач).

Конструкция и детали

Схема может питаться от любого малогабаритного трансформатора с напряжением на вторичной обмотке 12 … 20 В. Здесь подойдет, например, трансформатор от «зарядки» для сотовых телефонов старых типов (в «зарядках» новых типов, как правило, применяют импульсные схемы, не имеющие такого понижающего трансформатора). Переменное напряжение с этого трансформатора выпрямляется диодным мостом Br1 и, затем, сглаживается конденсатором C1 (эти элементы также можно взять из той же «зарядки», что и трансформатор). Емкость С1 может быть 470 мкФ и более, напряжение всех конденсаторов в схеме — не ниже 36 В. Диоды выпрямительного моста – любые выпрямительные, на ток от 0,5 А (КД226, 1N4007 и др.), можно применить диодный мост типа КЦ403. Транзисторы VT1, VT2 – типа КТ815, КТ817, КТ805 c любой буквой или импортные аналоги (например — PN2222). Допустимый ток коллектора таких транзисторов позволяет устанавливать ток заряда до 1,5 А, но при токах более 200 мА эти транзисторы нужно установить на небольшие теплоотводы. Светодиод может быть любой маломощный, например типа АЛ307. Микросхема DA1 – регулируемый стабилизатор напряжения LM317 или отечественный аналог КРЕН12А (цоколевка выводов указана на схеме в скобках). Такие стабилизаторы позволяют регулировать выходное напряжение в широких пределах – от 1,45 до 35 В. Вместо плавной регулировки выходного напряжения в данном случае удобнее использовать дискретный переключатель на несколько положений, соответствующих номинальным значениям тех аккумуляторов, которые предполагается заряжать этим ЗУ. Например: 1,2В – 2,4В – 3,6В – 3,9В – 9В – 12В. Нужные значения напряжений устанавливаются при настройке, подбором резисторов R9 … R14, номиналы их лежат в пределах от десятков Ом до нескольких кОм.

Ток заряда, помимо светодиода, можно контролировать при помощи дополнительного стрелочного или цифрового микроамперметра, включенного на выходе схемы последовательно с нагрузкой (аккумулятором).

Настройка

Настройку предлагаемой схемы ЗУ начинают с установки необходимых зарядных напряжений на выходе. Для этого к клеммам J1 и J2 вместо аккумулятора подключают сопротивление около 100 Ом (мощностью не менее 5 Вт, лучше проволочное. Иначе оно будет сильно греться!). Переключатель S1 установить в крайнее положение, соответствующее подключаемому аккумулятору, например, «1,2В». Подбирая резистор R9, добиваются напряжения на выходных клеммах на 15 – 20 % больше номинального напряжения заряжаемого аккумулятора. То есть, в данном случае выставляем на выходе около 1,4В. Затем переключаем S1 в следующее положение(например «2,4В») и подбором резистора R10 выставляем на выходе около 2,8В. И так далее, для всех нужных значений. Максимальное напряжение, которое можно выставить таким образом, определяется максимальным значением выходного напряжения МС DA1.

После установки всех необходимых значений выходного напряжения, следует откалибровать стрелочный прибор – микроамперметр. Для этого подключаем в схему последовательно с ним тестер или амперметр, а к выходным клеммам – переменное сопротивление (проволочное, большой мощности) порядка 100 Ом и, меняя его сопротивление, добиваемся на выходе максимального значения тока, на который будет рассчитано наше зарядное устройство (например – 300 мА). Вместо переменного проволочного, можно использовать наборы постоянных сопротивлений. После чего подбираем шунт – сопротивление, которое припаиваем между контактами нашего стрелочного индикатора. Его надо подобрать так, чтобы при максимальном токе стрелка установилась в конец шкалы. Это сопротивление (его видно на рис.3) для примененного стрелочного индикатора типа «М476» составило 1 Ом. В этом случае полное отклонение стрелки к концу шкалы будет соответствовать току заряда 300 мА. Шкалу можно проградуировать – нанести метки, соответствующие токам от 0 до 0,5 А, однако делать это необязательно. На практике вполне достаточно будет определять примерное значение тока.

Работа с ЗУ

При подключении к клеммам J1, J2 разряженного аккумулятора загорается светодиод и стрелка прибора отклоняется к концу шкалы. С помощью переменного резистора Р1 выставляем максимальный ток зарядки для данного аккумулятора. По мере заряда аккумулятора яркость светодиода будет постепенно понижаться, а стрелка прибора приближаться к началу шкалы. На последней стадии заряда светодиод погаснет, но о полном заряде аккумулятора лучше делать вывод по стрелке прибора – когда она будет на «нуле» (то есть в начале шкалы). После этого аккумулятор может находиться в зарядном устройстве сколь угодно долго – перезаряда его не произойдет

Если у вас «батарея» аккумуляторов (несколько штук, включенных параллельно или последовательно), то каждый из аккумуляторов лучше заряжать отдельно, а не в группе. Потому, что внутреннее сопротивления каждого из них хоть незначительно, но отличается от остальных, а это может привести к перезаряду или недозаряду отдельных элементов «батареи». Например, для зарядки 4-х «пальчиковых» аккумуляторов лучше сделать 4 модуля (платы), подключенных на каждый аккумулятор отдельно. Трансформатор, выпрямитель (диодный мост) и сглаживающий электролитический конденсатор при этом могут быть общими, но рассчитанными на суммарную мощность нагрузки.

Внешний вид зарядного устройства с органами управления показан на рисунке: