Схема зарядного пристрою для нікель-металгідридних та нікель-кадмієвих акумуляторів. Зарядні пристрої (для батарей) Імпульсне зу для нікелю кадмієвих акумуляторів
Сьогодні ми розповімо як правильно заряджати нікель-кадмієві акби.
Класичний заряд- Це заряд стабілізованим струмом 10% від ємності, вказаної на батареї, протягом 14 годин. Таким чином, для 100% заряду елемента необхідно повідомити 140% від його ємності. Розглянемо на прикладі акумулятора зображеного на зображенні вище. На акб зазначено: 600 mAh (у перекладі означає 600 мАг милі Ампер годинника) для його заряду необхідно подавати струм рівний 600/10 = 60 милі Ампер протягом 14 годин. Аналогічно, для заряду батареї ємністю 1200 мАг - 120мА протягом 14 годин.
Прискорений заряд Ni-Cd батарей- Заряд стабілізованим струмом 30% -40% від ємкості вказаної на батареї. У цьому зберігається умова повідомлення 140% ємності. Розглянемо на прикладі акб ємністю 1000mAh: нам необхідно повідомити 140% від ємності, тобто 1000mAh x 140%= 1400mAh Припустимо, струм заряду вибраний 35% від ємності, що дорівнює 350мА, для отримання часу заряду 00000000000000000000000000A0
Імпульсний заряд Ni-Cd батарейЦей вид заряду застосовується для часткового відновлення ємнісних показників акб і продовження терміну її служби. Суть імпульсного заряду нікель-кадмієвого акумулятора полягає у чергуванні імпульсів заряду з короткочасним підключенням навантаження (імпульсами розряду).
Струм розряду вибирається у межах 5-10% від ємності акб. Співвідношення довжини імпульсу розряду до імпульсу заряду 1:10. Наприклад: 20мс імпульс розряду, 200мс імпульс заряду. Всі перераховані вище види заряду діють, але в процесі експлуатації акб втрачає корисну ємність. Найбільш коректним способом методом визначення закінчення заряду є метод виміру зміни напруги на елементі. (дельта V)
Заряд Ni-Cd батарей за дельтом VЦе найбільш прогресивний і точний вид заряду АКБ, що запобігає її перезаряду. Більшість сучасних зарядних пристроїв засновані на цьому принципі роботи, у поєднанні з контролем стану температури елемента. Отже, що таке дельта V? У процесі заряду акумулятора напруга на його висновках зростає і досягає верхнього піку в момент, коли акб отримало максимально можливий заряд. Після проходження точки максимальної напруги вона починає падати. Цей процес і отримав назву «дельта V» Для Ni-Cd акумуляторів значення дельта V при закінченні заряду становить близько 10мВ, цей же параметр становить 3-7 мВ. У момент закінчення заряду також спостерігається стрімке зростання температури елемента. Сучасні спеціалізовані мікросхеми для зарядки Ni-Cd акб типу MAX712 або дешевший, але не менш розумний аналог мікросхеми MC33340, вміють відстежувати ці характеристики (напруга, температуру). Однак необхідно врахувати, що перезаряд струмом вище 10-20% ємності може призвести до вибуху батареї. Отже, якщо особливої потреби у швидкому заряді немає, цілком придатний класичний зарядний пристрій, тобто. забезпечує стабільний струм 10% від номінальної ємності.
Кадмієвий акумулятор – затребуване джерело енергії, яке використовують для комплектації побутової техніки.
Вони зараховані до лужних типів. Ними оснащують ті агрегати та пристрої, до складу яких не можна запровадити інші моделі.
До складу нікель кадмієвих акумуляторів введені мінусові та плюсові струмопровідні висновки, для поділу яких використано сепаратор. Внутрішня частина заповнена лужним електролітичним складом. Корпус для нікель кадмієвих батарей підготовлений із спеціального металу, герметично запаяний.
Щоб забезпечити найкращий контакт, для підготовки електродів використовують фольгу, що відрізняється невеликою товщиною. Для конструювання сепаратора, який зосереджують між виводами в батареях нікель кадмієвих застосовують ткану сировину. Адже він не взаємодіє із лужним електролітом.
Для підключення акумуляторної батареї до інших нікелевих кадмієвих джерел живлення застосовують борн. До складу пристрою нікель кадмієвих акумуляторів входять зварні з'єднання, за допомогою яких забезпечується щільне з'єднання.
- Переваги нікель-кадмієвих джерело живлення
- Чисельність циклів розряду та заряду досягає 1000 і більше.
- Технологія заряджання нікель кадмієвих акумуляторів відносно проста. Її зможуть продати і новачки-автомобілісти.
- Експлуатувати такі джерела живлення можна й у зимовий період, за жорстких умов.
- Місткість не знижується навіть за мінусової температури.
Негативні сторони
- Пристрої мають таку властивість, як «ефект пам'яті». Для його усунення виникає потреба у проведенні певних заходів.
- Рівень саморозряду підвищений.
- Якщо порівняти cd акумулятори з іншими джерелами живлення, можна виділити їх невисоку енергетичну щільність.
- Для підготовки застосовано токсичні компоненти. Тому деякі держави не використовують акумуляторні батареї, не займаються їх виготовленням.
- Для утилізації таких агрегатів використовують відповідне обладнання. У нашій країні нікель кадмієвих агрегатів готують установки для утилізації, переробки.
Заряд, розряд нікель-кадмієвих акумуляторних батарей
Процес розряду
Розрядні параметри джерела живлення багато в чому залежать від конструктивних особливостей, характеристик електродів та струмовивідів. Вони ж визначають величину напруги та внутрішнього опору.
Розрядні параметри залежать від:
- Особливості та структури сепаратора.
- Якості збирання.
- Кількість електролітичного складу, яким заповнений корпус.
- Інше.
При тривалому розряді nicd джерела фахівці рекомендують користуватися дисковими батарейками, доповненими великогабаритними пресованими висновками. Тому при невеликому збільшенні струму розрядна ємність, а також напруга знижується. Щоб оптимізувати цей показник, товщину висновків зменшують чисельність збільшують.
Максимальне значення ємності спостерігається за кімнатної температури. Подальше підвищення температури не впливає на цей параметр. Негативна температура провокує зниження розрядної напруги, підвищення розрядного струму.
Використання шуруповертів, укомплектованих нікель-кадмієвими джерелами живлення, у зимовий період потребує обережності.
Зарядний процес
У процесі заряджання ni cd акумуляторів необхідно вводити обмеження заряду. Адже в процес підзарядки всередині корпусу підвищується тиск, виробляється кисень, а коефіцієнт застосування струму знижується.
Як заряджати ni cd батарею? Щоб повністю відновити заряд, має бути повідомлено ємність 150–160 відсотків. Температурний діапазон – 0-35 градусів. Якщо не враховувати температурний діапазон, тиск підвищиться. Через аварійний клапан виділятиметься киснева суміш. Тому важливо заздалегідь визначити, як правильно заряджати акумулятор.
Розряджений нікель-кадмієвий акумулятор заряджають у різних режимах. Від вибраного режиму залежить час заряджання.
- Струмом в 0,2 від загальної ємності протягом 7 годин.
- Струмом в 0,3 від загальної ємності не більше 4 годин.
Заряджаючи агрегат у прискореному режимі (струмом 0,4 від наявної ємності), перезаряд заборонений, оскільки це спричинить зменшення ємності. Встановлювати, доки заряджено джерело живлення, можна за допомогою відповідних пристроїв. Працюючи зі струмами застосовується амперметр. Щоб визначити кількість вольт, використовують вольтметр чи мультиметр.
Зарядник для нікель-кадмієвих акумуляторних батарей
Для заряду ni cd батареї використовують реверсивні та автоматичні зарядники.
Автоматичний зарядний пристрій ni cd відрізняється простотою використання. З його допомогою можна підзарядити 2-4 батареї для шуруповерта або іншої побутової техніки. Після розміщення батареї у ЗУ встановлюється режим, число. Після цього агрегат підключають до мережі.
Автоматичні моделі оснащені індикаторами, за допомогою яких визначається стан джерел живлення, що заряджаються, при роботі зі струмом. Такі пристрої підходять для того, щоб розряджати ni cd батареї.
Імпульсні зарядники відрізняються складнішою конструкцією. Їх можна використовувати під час роботи зі значним струмом. Оскільки їх відносять до професійних агрегатів, перед використанням вивчається як зарядити джерело живлення, як виставити необхідні параметри.
Реверсні (імпульсні) моделі підходять для циклічної подачі струму заряду і розряду. При розряді та заряді заздалегідь визначаються параметри струму, напруги.
Особливості використання
Тривала експлуатація впливає функціонування і працездатність кадмій нікелевих акб. До погіршення працездатності та виходу з ладу наводять:
- Робоча поверхня струмопровідних виводів зменшується.
- Активна маса струмопровідних висновків суттєво зменшується.
- Лужний електролітичний склад змінює склад, що неправильно перерозподіляється за джерелом живлення.
- Утворюється витік за провідними елементами. У результаті розрядка зарядженого джерела живлення настає досить швидко.
- Витрата рідини, кисню зростає. При надмірному виділенні кисню процес стає необоротним.
- Органічні склади починають розпадатися.
Відновлення нікель-кадмієвих акумуляторів
Процедура відновлення нікель кадмієвих акумуляторів, які використовуються для комплектації шуруповерта, іншого портативного агрегату, займає певний час. Оскільки вартість таких акб висока, перед реалізацією слід вивчити особливості.
По суті відновлюємо нікель-кадмієвий акумулятор шуруповерта імпульсним струмом, який подається протягом 2-4 секунд. Величина струму перевищує параметри ємності 10 і більше разів.
Перед тим як відновити АКБ, готуються певні елементи та інструменти:
- Працездатне джерело живлення із сильними показниками струму. Як АКБ використовують автоакумулятор.
- Затискачі.
- Провід.
- Мультиметр, за допомогою якого контролюється напруга.
- Захисні предмети.
Процедура відновлення включає певні заходи:
- Блок портативного інструменту або окремої батареї визначає позитивний і негативний контакт.
- Користуючись затискачами чи крокодилами, а також відрізками дротів приєднуються мінуси.
- Інший кінець дроту притискають до позитивного контакту. Тривалість контакту дроту становить 1-2 секунди (можливе збільшення до 3 секунд). Подібні дії займають небагато часу. При контакті стежать за тим, щоб дроти не прикипіли до блоку батареї.
Після закінчення одного циклу за допомогою мультиметра вимірюється рівень напруги. Щойно напруга відновилася, переходять до набору ємності. Щоб відновити та виконати ремонт джерела живлення, виконується 2–4 цикли.
Така методика приносить очікуваний ефект лише на короткий термін. Усе тому, що електролітичний склад змінюється, змінюється його обсяг. В результаті акумулятори як джерела довго використовувати не можна.
Модернізована методика
Щоб відновити нікель кадмієві акумулятори, а також забезпечити їх тривалу експлуатацію, виконуються такі дії:
- Усі батареї ретельно перевіряються, вимірюється напруга. Ті елементи, у яких напруга близько нулю, вилучаються.
- У корпусі за допомогою відповідного інструменту готуються отвори, щоб залити 1 см3 дистильованої води.
- Джерела живлення відстоюються протягом короткого проміжку часу, після чого проводять повторну перевірку напруги.
- Якщо працездатність АКБ відновлена, сформовані отвори обробляють герметиком, пайкою.
- Блок комплектується батареями, повторно заряджається. Портативний інструмент готовий до експлуатації, коли на заряднику індикатор змінить відтінок. Для цього потрібно користуватися імпульсними зарядними пристроями, які відрізняються великим функціоналом, якісною комплектацією.
- При нульовому напрузі АКБ вводять дистильовану воду знову.
- Процедуру повторюють до того часу, поки досягнуть позитивного результату.
Особливості зберігання
На кадмієвих акумуляторах правила експлуатації підготовлені фахівцями. В інструкції зазначено, як зберігати джерела живлення. Виділено кілька основних правил.
Зберігати ni cd джерела можна лише за повної розрядки. Для цього використовують зарядні пристрої, які оснащені відповідною функцією. Для спустошення застосовують лампи розжарювання з відповідною кількістю ампер.
Зберігати акумуляторні батареї, які правильно підготовлені можна довго. Температурні зміни не впливають на стан та працездатність.
Для зберігання нікелю кадмієвих акумуляторів використовують приміщення. Адже температурні коливання не провокують розрядки, запуску незворотних процесів.
Хоча зберігаються нікель-кадмієві акумулятори довго, певному етапі виникає потреба у утилізації. Для цього слід звернутися до організації, яка виконує подібні процеси.
Ефективність нікелю кадмієвих акумуляторів важко переоцінити. Ними комплектують портативні інструменти, що використовуються в побуті та промисловості. При правильному користуванні, дотриманні техніки безпеки та умов експлуатації період застосування перевищує п'ять років.
Відео про Нікель кадмієві акумулятори
Для розрахунку часу заряджання нікель-метал-гідридного акумулятора (Ni-MH) можна використовувати таку спрощену формулу:
Час заряджання (год) = Місткість акумулятора (мАч) / Сила струму зарядного пристрою (мА)
Допустимо у нас є Ni-MH акумулятор з ємністю 2000mAh, зарядний струм у нашому саморобному зарядному пристрої припустимо 500mA. Ділимо ємність батареї на струм заряду і отримуємо 2000/500 = 4:00!
Правила, які бажано дотримуватись, для тривалої експлуатації нікель-метал-гідридного (Ni-MH) акумулятора:
Зберігайте акумулятори Ni-MH з низькою кількістю заряду (30 - 50% від його ємності)
Нікель-металогідридні батареї чутливі до нагрівання, тому в жодному разі не перевантажуйте їх, інакше різко знизиться здатність Ni-MH акумулятора тримати та видавати накопичений заряд.
Ni-MH акумулятор можна, але зовсім не обов'язково тренувати. Чотири цикли заряду/розряду в хорошому зарядному пристрої дозволяють досягти максимуму ємності, яка втрачається в процесі зберігання акумуляторів.
Після розряду або заряду дайте трохи часу охолонути гібриду до кімнатної температури. Заряд Ni-MH акумуляторів при температурі нижче 5 або вище 50 градусів може суттєво зіпсувати їхнє здоров'я.
Якщо виникла потреба розрядити Ni-MH акумулятор, то не розряджайте його нижче рівня 0.9В для кожного елемента
Якщо ви постійно використовуєте одну і ту ж батарею з акумуляторів у будь-якому приладі в режимі дозаряду, іноді бажано розряджати кожен акумулятор зі складання до рівня в 0,9В і здійснювати його повний заряд у зовнішньому зарядному пристрої.
Тим, хто не дуже добре розуміється на радіоелектроніці і робить у цьому напрямі перші кроки, рекомендую зібрати таку просту схему ЗУ, всього на одному біполярному транзисторі. Залежно від обраного номіналу опору R2 буде змінюватися зарядний струм і в принципі заряджати різні батаєї, навіть літієві.
R1 = 120 Ом, R2 = Дивись таблицю на схемі, C1 = 220 мкФ 35В, D1 = 1N4007, D2 = практично будь-який світлодіод, Q1 – транзистор BD135
Схема ідеально підійде для застосування від бортової мережі автомобіля або будь-якого блоку живлення, з напругою на виході 6-12 вольт. Її можна використовувати для заряджання мобільних телефонів, різних електронних іграшок, планшетів, MP3 тощо. Схема досить універсальна, так як ми вибираємо зарядний струм. Світлодіод, що горить, говорить про те, що йде процес зарядки.
У таблиці вище вказується мінімальна та максимальна напруга живлення ЗУ. Наприклад, для зарядки АКБ 6В мінімальна напруга потрібна 12В. Рекомендується заряджати акумулятор струмом, який у 10 разів нижче за ємність батареї, а час для його заряду потрібно близько 15 годин. Якщо вдвічі збільшити зарядний струм, то і заряджати батарею можна вдвічі швидше і це не призведе до пошкодження батареї. Транзистор має бути змонтований на радіаторі.
Якщо використовуєте різні пристрої в яких все ще використовуються пальчикові батарейки, то їх доводиться часто міняти, наприклад в метал детекторі або GPS-Глонас туристичному навігаторі eTrex. Але є вирішення цієї проблеми заміна звичайних батарей на нікелеві батареї стандарту АА. Ось тут і знадобиться вам заряджання акумуляторів АА
Біполярний транзистор і світлодіод HL1 є основою схеми джерела постійного струму. Пряма напруга світлодіода близько 1,5 вольта мінус напруга емітерного переходу транзистора VT1 (0,6 В) слід через резистор номіналом 6,8 Ом або 15 Ом залежно від положення тумблера SA1. При виборі опору номіналом 15 Ом у ланцюзі емітерного ланцюга зарядний струм буде близько 60 мА, а з опором 6,8 Ом струм буде 130 мА. Цього цілком вистачає для зарядки нікель-кадмієвого акумулятора ємністю 600 mAh за 14 годин або 5 годин, залежно від резистора.
Компаратор на мікросхемі LM393 застосовується для автоматичного вимкнення ЗУ. На його інверсному вході за допомогою опору підстроювання задано 2,9 вольт, а на його прямому вході відстежується напруга на акумуляторі.
У момент процесу заряджання нікель кадмієвого акумулятора, внутрішній вихідний транзистор LM393 відкритий і тому відкритий і VT1. Після заряду батареї на 80% або більше, напруга на клемах акумулятора стане вищою за 1,45 вольт. Напруга на неінвертуючому вході DD2 стане вище опорної напруги на вході, що інвертує, і на виході компаратора сигнал зміниться на протилежний, транзистор VT1 замикається, відключаючи джерело струму.
Для того щоб виключити перемикання компаратора в діапазоні порогової напруги, в конструкцію введена ємність конденсатор на 0,1 мкФ створює зворотний зв'язок між виходом і входом, що інвертує, мікросхеми.
Чотири логічні елементи І-НЕ DD1 застосовуються для побудови двох генераторів з різними частотами. При з'єднанні сигналів з них з'являється тональний сигнал, який слідує на п'єзоелектричний елемент у момент часу, коли заряд АКБ закінчено.
Ця схема, виконана з використанням 4-х біполярних транзисторів, в першу чергу застосовується для заряджання 12 вольтових Ni-Cd батарей. Крім того, можна заряджатися акумуляторні на 6 і 9 вольт, але доведеться зменшити потужність пристрою. Вбудований регулятор струму регулює зарядний струм до чотирьох амперів. Коли він досягає свого максимуму, напруга на опір R1 - 0.7В тому відкриває транзистор Q1. У цей момент транзистор Q2 відкритий і шунтує базу Q3 на землю, що призводить до зміщення режиму Q4, через який відбувається зарядка. Так здійснюється регулювання зарядного струму. При зарядці акумуляторів з низьким рівнем напруги надлишок напруги ЗУ падатиме на Q4.
Первинна обмотка трансформатора типова на 230 вольт, напруга вторинної обмотки має бути близько 30 вольт, при струмі 3 ампера. Діодний мост зібрав на чотирьох діодах 1N5400; Запобіжник F1 струм 500 мА. Резистор R1 знайти проблематично через нестандартний опір, його можна замінити, опором по 0,3 Ом кожен. Схему можна доповнити фільтруючим конденсатором та захистом від переплюсування.
ЗУ опмсане у статті призначене в першу чергу для заряду Ni-MH нікелевих акумуляторів. Основа його спеціалізована мікроскладання управління зарядом LT4060. Нижче наведена схема досить потужна і ефективна, вона застосовується для швидкого (близько години) заряду Ni-MH АКБ.
В Інтернеті на очі потрапила схема автоматичного зарядного пристрою Ni-Cd акумуляторів, розроблена Юрієм Башкатовим. Зібрав схему на макетній платі – не працює. Змоделював її на комп'ютері за допомогою програми Work Bench. В результаті вийшло те, що зображено на схемі. Працює пристрій в такий спосіб. Транзистор VT1 (p-n-p) відкритий, якщо на його базі є негативний потенціал, який може з'явитися, коли транзистор VT2 (n-p-n) відкритий, - це, у свою чергу, відбувається, якщо потенціал на його базі, що встановлюється за допомогою змінного резистора R4, буде на 0,3 - 0,4 більше цього показника з його ж емітері.
Еміттер транзистора VТ2 з'єднаний з катодом тиристора VS1 і акумулятором, що заряджається. Як тільки напруга на ньому досягне граничного значення, транзистор VТ2 закриється. Слідом за ним закриється транзистор VT1. Тиристор вимкнеться, заряд припиниться. Цим самим запобігає перезаряду Ni-Cd акумулятора.
Резистором R4 встановлюється поріг спрацьовування автоматичного пристрою. Для інформативності величини напруги з урахуванням (гранична величина напруги заряду) можна було б до базі підключити вольтметр. Однак автори вважають, що вольтметр краще підключити до емітера транзистора VT2. Таким чином, відразу при підключенні акумуляторів видно, яка на них напруга. При натиснутій кнопці, контролюючи напругу по вольтметру, встановлюємо напругу на емітері за допомогою резистора R7. Після цього, не відпускаючи кнопки SА1, виставляємо поріг спрацьовування пристрою резистором R4, контролюючи спрацьовування загоряння баластної лампочки ЕL1. Як тільки напруга на акумуляторах досягне порогового режиму, лампочка згасне, заряд закінчиться.
Практика заряду Ni-Cd акумуляторів показала, що кінцева напруга, рекомендована в інструкціях, не 1,2, і навіть не 1,5, а 1,7, тому для двох акумуляторів я встановлюю поріг спрацьовування 3,4 В.
На цей раз мова піде про конструювання найпростішого USB-зарядника для Ni-Cd та Ni-Mh акумуляторних батарей.
Схема досить гарного зарядника проста і може бути реалізована з бюджетом лише у 20 рублів. Це вже дешевше, ніж будь-яка китайська зарядка. Серцем нашого зарядного пристрою всім добре знайома мікросхема лінійного стабілізатора LM317.
На вхід схеми подається напруга 5 від будь-якого USB-порту.
Мікросхема стабілізує напругу рівня 1,5 У. Це напруга повністю зарядженого Ni-Mh акумулятора.
А працює пристрій дуже просто. Акумулятор заряджатиметься напругою 1,5-1,6 Вольт від мікросхеми. Резистор R1 як датчик струму одночасно обмежує струм заряду. Шляхом його підбору струм можна зменшити чи збільшити.
Коли вихід схеми підключений акумулятор, на резисторі R1 утворюється падіння напруги. Його достатньо для спрацьовування транзистора, колекторний ланцюг якого підключений світлодіод. Останній спалахує і в міру заряду акумулятора згасатиме до повного відключення. Це станеться наприкінці зарядного процесу.
Таким чином, діод горить, коли акумулятор заряджається, і гасне, коли останній повністю заряджений. Одночасно в міру заряду акумулятора знижуватиметься сила струму, і в кінці її значення дорівнює 0.
З цього випливає, що перезаряд і вихід з ладу акумулятора неможливі.
Мікросхема LM317 працює в лінійному режимі, тому невеликий тепловідведення не завадить. Хоча за струму 300 мА нагрівання мікросхеми не більше норми. Світлодіод бажано підібрати з мінімальною робочою напругою. Колір абсолютно не важливий. Замість BC337 допускається використання будь-якого малопотужного транзистора зворотної провідності, хоч на КТ315. Бажана потужність резистора R1 0,5-1 Ватт. Всі резистори, що залишилися - 0,25 і навіть 0,125 Ватт. Оскільки діапазон напруг дуже вузький, навіть похибка резисторів може вплинути працювати схеми. Тому резистор R2 рекомендується замінити на багатооборотний опором 100 Ом.
З його допомогою можна дуже точно відрегулювати потрібну вихідну напругу.
Спочатку потрібно знайти всі необхідні компоненти, а також слот для батарейок.
Пристрій може заряджати акумулятор практично будь-якого стандарту, якщо пристосувати відповідний слот. При збиранні не можна використовувати друковану плату. Монтаж робиться начіпним способом. Компоненти приклеюються під слот батарейок і заливаються термоклеєм, оскільки схема дуже надійна у роботі.
Зібраний пристрій виглядає приблизно так:
Але може виглядати набагато краще.
Тільки необхідно підібрати світлодіод з мінімально можливою напругою свічення, інакше він може взагалі не світитися. За цією схемою можна заряджати кілька акумуляторів, але рекомендується використовувати лише для заряджання одного.
