วงจรเครื่องชาร์จสำหรับแบตเตอรี่นิกเกิลเมทัลไฮไดรด์และนิกเกิลแคดเมียม คุณสมบัติของการชาร์จแบตเตอรี่ Ni─MH ข้อกำหนดสำหรับเครื่องชาร์จและพารามิเตอร์พื้นฐาน การชาร์จแบตเตอรี่นิกเกิลแมกนีเซียมด้วยตนเอง
ในเว็บไซต์วิทยุสมัครเล่นแห่งหนึ่ง ฉันเห็นวงจรสำหรับชาร์จแบตเตอรี่ Ni-Mn และ Ni-Cd แบบพกพาที่มีแรงดันไฟฟ้า 1.2-1.4 V จากพอร์ต USB เมื่อใช้อุปกรณ์นี้ คุณสามารถชาร์จแบตเตอรี่แบบชาร์จแบบพกพาได้ด้วยกระแสไฟประมาณ 100 mA โครงการนี้เรียบง่าย แม้แต่นักวิทยุสมัครเล่นมือใหม่ก็สามารถประกอบได้ไม่ยาก
แน่นอนคุณสามารถซื้อหน่วยความจำสำเร็จรูปได้ มีวางจำหน่ายมากมายทั้งในปัจจุบันและทุกรสนิยม แต่ราคาของพวกเขาไม่น่าจะถูกใจนักวิทยุสมัครเล่นมือใหม่หรือคนที่สามารถชาร์จด้วยมือของตัวเองได้
ฉันตัดสินใจที่จะทำซ้ำโครงการนี้ แต่สร้างที่ชาร์จเพื่อชาร์จแบตเตอรี่สองก้อนในคราวเดียว กระแสไฟเอาท์พุตของ USB 2.0 คือ 500 mA คุณจึงสามารถเชื่อมต่อแบตเตอรี่สองก้อนได้อย่างปลอดภัย แผนภาพที่แก้ไขมีลักษณะเช่นนี้
ฉันยังต้องการให้สามารถเชื่อมต่อแหล่งจ่ายไฟ 5 V ภายนอกได้
วงจรประกอบด้วยส่วนประกอบวิทยุเพียงแปดชิ้นเท่านั้น
เครื่องมือที่คุณต้องการคือชุดวิทยุสมัครเล่นขั้นต่ำ: หัวแร้ง, หัวแร้ง, ฟลักซ์, เครื่องมือทดสอบ, แหนบ, ไขควง, มีด ก่อนที่จะบัดกรีส่วนประกอบวิทยุจะต้องตรวจสอบความสามารถในการซ่อมบำรุงก่อน สำหรับสิ่งนี้เราจำเป็นต้องมีผู้ทดสอบ ตัวต้านทานนั้นตรวจสอบได้ง่ายมาก เราวัดความต้านทานและเปรียบเทียบกับค่าที่ระบุ มีบทความมากมายบนอินเทอร์เน็ตเกี่ยวกับวิธีตรวจสอบไดโอดและ LED
สำหรับเคส ฉันใช้กล่องพลาสติกขนาด 65*45*20 มม. ช่องใส่แบตเตอรี่ถูกตัดออกจากของเล่นเด็กเตตริส
ฉันจะบอกคุณเพิ่มเติมเกี่ยวกับการออกแบบช่องใส่แบตเตอรี่ใหม่ ประเด็นก็คือในตอนแรก
ข้อดีและข้อเสียของขั้วจ่ายไฟแบตเตอรี่มีการตั้งค่าตรงกันข้าม แต่ฉันต้องการให้ขั้วบวกที่เป็นฉนวนสองตัวอยู่ที่ด้านบนของช่อง และขั้วลบทั่วไปหนึ่งตัวที่ด้านล่าง ในการทำเช่นนี้ ฉันย้ายขั้วบวกด้านล่างไปด้านบน และตัดขั้วลบทั่วไปออกจากดีบุก โดยบัดกรีสปริงที่เหลือ
เมื่อบัดกรีสปริง ฉันใช้กรดบัดกรีเป็นฟลักซ์ตามกฎระเบียบด้านความปลอดภัยทั้งหมด ต้องแน่ใจว่าได้ล้างบริเวณบัดกรีในน้ำไหลจนกระทั่งกรดถูกกำจัดออกจนหมด ฉันบัดกรีสายไฟจากขั้วต่อแล้วส่งต่อเข้าไปในเคสผ่านรูที่เจาะ
ช่องใส่แบตเตอรี่ถูกยึดเข้ากับฝาครอบเคสด้วยสกรูขนาดเล็กสามตัว
ฉันตัดบอร์ดออกจากโมดูเลเตอร์เก่าสำหรับคอนโซลเกม Dandy ลบชิ้นส่วนที่ไม่จำเป็นทั้งหมดและรางสายไฟที่พิมพ์ออกมา ฉันเหลือเพียงปลั๊กไฟ ฉันใช้ลวดทองแดงหนาเป็นรางใหม่ ฉันเจาะรูที่ฝาครอบด้านล่างเพื่อระบายอากาศ
บอร์ดที่ประกอบเสร็จแล้วพอดีกับเคสอย่างแน่นหนา ดังนั้นฉันจึงไม่ได้ยึดมันไว้
หลังจากติดตั้งส่วนประกอบวิทยุทั้งหมดเข้าที่แล้ว เราจะตรวจสอบการติดตั้งที่ถูกต้องและทำความสะอาดบอร์ดจากฟลักซ์
ตอนนี้เรามาแยกสายไฟออกและตั้งค่ากระแสไฟชาร์จสำหรับแบตเตอรี่แต่ละก้อน
ฉันใช้สาย USB จากเมาส์คอมพิวเตอร์เก่าและสายไฟพร้อมปลั๊กจาก "Dandy" เป็นสายไฟ
สายไฟต้องได้รับการดูแลเป็นพิเศษ ไม่ว่าในกรณีใดคุณควรสับสนระหว่าง "+" และ "-" ที่ปลั๊กของฉัน แหล่งจ่ายไฟ “+” เชื่อมต่อกับหน้าสัมผัสส่วนกลางด้วยสายไฟสีดำและมีแถบสีขาว และแหล่งจ่ายไฟ "-" จะไปตามสายไฟสีดำ (ไม่มีแถบ) ไปที่หน้าสัมผัสด้านนอกของปลั๊ก บนสาย USB สัญลักษณ์ “+” ไปที่สายสีแดง และ “-” ไปที่สายสีดำ เราประสานบวกกับบวกและลบกับลบ เราแยกจุดบัดกรีอย่างระมัดระวัง ต่อไป เราจะตรวจสอบสายไฟว่ามีไฟฟ้าลัดวงจรหรือไม่โดยเชื่อมต่อเครื่องทดสอบในโหมดการวัดความต้านทานเข้ากับขั้วต่อปลั๊ก ผู้ทดสอบควรแสดงความต้านทานแบบไม่มีที่สิ้นสุด ทุกอย่างจะต้องได้รับการตรวจสอบซ้ำอย่างระมัดระวังเพื่อหลีกเลี่ยงการเบิร์นพอร์ต USB หากทุกอย่างเรียบร้อยดี ให้เชื่อมต่อสายไฟของเราเข้ากับพอร์ต USB และตรวจสอบแรงดันไฟฟ้าที่ปลั๊ก ผู้ทดสอบควรแสดง 5 โวลต์
ขั้นตอนสุดท้ายของการตั้งค่าคือการตั้งค่ากระแสไฟชาร์จ ในการทำเช่นนี้เราจะทำลายวงจรของไดโอด VD1 และแบตเตอรี่ "+" เราเชื่อมต่อเครื่องทดสอบเข้ากับช่องว่างในโหมดการวัดกระแสที่เปิดอยู่ที่ขีด จำกัด 200 mA ผลบวกของเครื่องทดสอบคือไดโอด และลบคือแบตเตอรี่
เราใส่แบตเตอรี่เข้าที่ สังเกตขั้ว และจ่ายไฟ ไฟ LED ควรสว่างขึ้น เป็นสัญญาณว่าแบตเตอรี่เชื่อมต่ออยู่ ต่อไปโดยการเปลี่ยนความต้านทาน R1 เราจะตั้งค่ากระแสไฟที่ต้องการ ในกรณีของเราคือประมาณ 100 mA เมื่อความต้านทานของตัวต้านทาน R1 ลดลง กระแสไฟชาร์จจะเพิ่มขึ้น และเมื่อเพิ่มขึ้นก็จะลดลง
เราทำเช่นเดียวกันกับแบตเตอรี่ก้อนที่สอง หลังจากนั้นเราก็บิดตัวและ
ที่ชาร์จพร้อมใช้งานแล้ว
เนื่องจากแบตเตอรี่ AA แต่ละก้อนมีความแตกต่างกัน
ความจุจะต้องใช้เวลาต่างกันในการชาร์จแบตเตอรี่เหล่านี้ แบตเตอรี่
จะต้องชาร์จความจุ 1,400 mAh ด้วยแรงดันไฟฟ้า 1.2 V โดยใช้สิ่งนี้
วงจรใช้งานได้ประมาณ 14 ชั่วโมง และแบตเตอรี่ 700 mAh จะใช้เวลาเพียง 7 ชั่วโมงเท่านั้น
ฉันมีแบตเตอรี่ที่มีความจุ 2,700 mAh แต่ฉันไม่ต้องการชาร์จเป็นเวลา 27 ชั่วโมงจากพอร์ต USB นั่นเป็นเหตุผลที่ฉันสร้างปลั๊กไฟสำหรับแหล่งจ่ายไฟภายนอก 5 โวลต์ 1A ที่ฉันวางไว้
นี่คือรูปถ่ายเพิ่มเติมของอุปกรณ์ที่เสร็จแล้ว
สติกเกอร์ถูกสร้างขึ้นโดยใช้ FrontDesigner 3.0 จากนั้นฉันก็พิมพ์มันด้วยเครื่องพิมพ์เลเซอร์ ฉันตัดมันออกด้วยกรรไกรแล้วติดโดยให้ด้านหน้าติดด้วยเทปบางกว้าง 20 มม. ฉันตัดเทปส่วนเกินออก ฉันใช้แท่งกาวเป็นกาว โดยก่อนหน้านี้ต้องทาทั้งบนสติกเกอร์และบริเวณที่ติดกาว ฉันยังไม่รู้ว่าสิ่งนี้น่าเชื่อถือแค่ไหน
ตอนนี้ข้อดีข้อเสียของโครงการนี้
ข้อดีคือวงจรไม่มีชิ้นส่วนที่หายากและมีราคาแพง และประกอบเข้าด้วยกันที่หัวเข่า นอกจากนี้ยังสามารถจ่ายไฟจากพอร์ต USB ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญสำหรับนักวิทยุสมัครเล่นมือใหม่ ไม่จำเป็นต้องกังวลว่าจะต้องจ่ายไฟให้กับวงจรที่ไหน แม้ว่าวงจรจะง่ายมาก แต่วิธีการชาร์จนี้ก็ใช้กับเครื่องชาร์จอุตสาหกรรมหลายชนิด
คุณยังสามารถใช้การสลับกระแสไฟชาร์จได้โดยการทำให้วงจรซับซ้อนขึ้นเล็กน้อย
เมื่อเลือก R1, R3 และ R4 คุณสามารถตั้งค่ากระแสไฟชาร์จสำหรับแบตเตอรี่ที่มีความจุต่างกันได้ ดังนั้นจึงให้กระแสไฟชาร์จที่แนะนำสำหรับแบตเตอรี่ที่กำหนด ซึ่งโดยปกติจะเท่ากับ 0.1C (ความจุ C ของแบตเตอรี่)
ตอนนี้ข้อเสีย สิ่งที่ใหญ่ที่สุดคือการขาดเสถียรภาพของกระแสไฟชาร์จ นั่นคือ
เมื่อแรงดันไฟฟ้าอินพุตเปลี่ยนแปลง กระแสการชาร์จจะเปลี่ยนไป นอกจากนี้หากมีข้อผิดพลาดในการติดตั้งหรือไฟฟ้าลัดวงจรก็มีโอกาสสูงที่จะเบิร์นพอร์ต USB
เครื่องชาร์จนี้สามารถชาร์จได้ทั้งแบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียมและแบตเตอรี่นิกเกิลเมทัลไฮไดรด์ หากคุณมีแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน คุณอาจต้องการมัน
คำอธิบายการทำงานของเครื่องชาร์จสำหรับแบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียมและนิกเกิลเมทัลไฮไดรด์
วงจรไม่ได้ให้การชาร์จที่รวดเร็วแต่มีประสิทธิภาพ เนื่องจากการชาร์จจะดำเนินการด้วยกระแสไฟฟ้ามาตรฐาน - หนึ่งในสิบของความจุของแบตเตอรี่ร่วมกับเวลาในการชาร์จ 10 ถึง 14 ชั่วโมง โดยไม่มีความเสี่ยงจากการชาร์จไฟเกิน หากคุณแน่ใจว่าแบตเตอรี่หมดไปเพียงครึ่งเดียว คุณสามารถชาร์จจนเต็มได้ภายในเวลาประมาณ 6...7 ชั่วโมง
แบตเตอรี่ขนาด AA มีความจุ 1500 ถึง 1800 mAh (มิลลิแอมป์ชั่วโมง) ดังนั้นกระแสไฟชาร์จควรอยู่ระหว่าง 150 ถึง 180 mA หากคุณต้องการชาร์จแบตเตอรี่ NiCad หลายก้อนในคราวเดียว เพียงเชื่อมต่อแบตเตอรี่เป็นอนุกรมจะส่งผลให้กระแสไฟชาร์จเท่ากันไหลผ่านแบตเตอรี่ทั้งปึก และชาร์จพร้อมกัน
คำถามตอนนี้คือจะทำให้เรามีกระแสคงที่ที่ 180 mA ได้อย่างไร วิธีแก้ปัญหาที่หรูหราและแม่นยำที่สุดคือการใช้แหล่งที่มาปัจจุบัน บทบาทนี้สามารถเล่นได้โดยแหล่งจ่ายกระแสที่เชื่อมต่อตามวงจร ไมโครเซอร์กิต LM317 ค่อนข้างเป็นที่รู้จักและทำการปรับเปลี่ยนโดยการเลือกความต้านทานของตัวต้านทานซึ่งเชื่อมต่อกับพิน OUT และ ADJ
ในกรณีของเรา (สำหรับ 0.18 A) ความต้านทานจะอยู่ที่ 6.94 โอห์ม (1.25/0.18) = 6.94 โอห์ม ค่านี้สามารถหาได้จากตัวต้านทานที่เชื่อมต่อแบบอนุกรม-ขนานหลายตัว แต่จะง่ายกว่าถ้าใช้ค่ามาตรฐานใกล้เคียงที่ 6.8 โอห์ม
หากต้องการรับกระแส 180 mA คุณต้องใช้แรงดันไฟฟ้า แรงดันไฟฟ้าสูงสุดเมื่อชาร์จแบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียมคือ 1.5 V และแหล่งจ่ายกระแสไฟที่ต้องการคือประมาณ 3 V หากคุณชาร์จแบตเตอรี่เพียงก้อนเดียว แรงดันไฟฟ้าจะเป็น 4.5 V
หากคุณกำลังชาร์จแบตเตอรี่ NiCd หลายก้อนพร้อมกัน คุณต้องคูณ 1.5 V ด้วยจำนวนแบตเตอรี่บวก 3 V สำหรับแบตเตอรี่สี่ก้อน นี่จะเป็นแรงดันไฟฟ้าที่ 9 V หากแรงดันไฟฟ้าต่ำเกินไป กระแสไฟชาร์จจะ อ่อนแอ
เห็นด้วย เป็นความคิดที่ดีที่จะชาร์จแบตเตอรี่ของเมาส์หรือคีย์บอร์ดไร้สายโดยตรงจากคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลหรือแล็ปท็อป ฉันขอแจ้งให้คุณทราบว่าเครื่องชาร์จธรรมดาที่ออกแบบมาเพื่อชาร์จแบตเตอรี่ NiCd หรือ NiMH AA สองก้อนจากพอร์ต USB
ข้อมูลจำเพาะ:
ขนาด: 9.7ซม. x 3.0ซม. x 1.5ซม
ประเภทแบตเตอรี่: Dual AA, NiMH หรือ NiCd (หากคุณต้องการชาร์จแบตเตอรี่ AAA คุณสามารถเปลี่ยนหรืออัพเกรดบล็อกได้)
กระแสไฟชาร์จ: 470mA
สิ้นสุดการชาร์จ: แบตเตอรี่มีอุณหภูมิถึง 33°C
กระแสไฟชาร์จ: 10 mA
แหล่งพลังงาน: เดสก์ท็อป แล็ปท็อป หรือฮับ USB
สภาพการทำงาน: 15°C ถึง 25°C
แผนภาพเครื่องชาร์จ:
หากต้องการชาร์จ เพียงเชื่อมต่ออุปกรณ์เข้ากับพอร์ต USB แล้วใส่แบตเตอรี่สองก้อนที่คุณต้องการชาร์จ เมื่อการชาร์จเสร็จสิ้น ไฟ LED จะดับลง
เวลาในการชาร์จโดยประมาณ:
700mAh NiCd - 1.5 ชั่วโมง, 1100mAh NiCd - 2.5 ชั่วโมง, 1600mAh NiMH 3.5 ชั่วโมง, 2000mAh NiMH 4.5 ชั่วโมง, 2500mAh NiMH 5.5 ชั่วโมง
สิ่งสำคัญคือแบตเตอรี่ที่กำลังชาร์จต้องเป็นแบตเตอรี่ชนิดเดียวกันและมีระดับการคายประจุเท่ากัน หากใช้แบตเตอรี่สองก้อนในอุปกรณ์เดียวกัน แบตเตอรี่จะมีระดับการชาร์จเท่ากันและสามารถชาร์จร่วมกันได้
PCB และการติดตั้ง:
ขนาดแผ่น PCB 9.7cm x 3.0cm.
จำเป็นต้องติดตั้งทรานซิสเตอร์บนฮีทซิงค์ขนาดเล็ก และต้องติดตั้งเทอร์มิสเตอร์ในลักษณะที่สัมผัสกับแบตเตอรี่ได้ดีเพียงพอ
รายการองค์ประกอบ:
R1 56 โอห์ม ¼ วัตต์, 5%,
R2 27 โอห์ม ¼ วัตต์, 5%,
R3 22 โอห์ม ¼ วัตต์, 5%,
R4 47 โอห์ม ¼ วัตต์, 5%,
R5 750 โอห์ม ¼ วัตต์, 5%,
R6 220 โอห์ม ¼ วัตต์, 5%,
TR1 10kOhm ที่เทอร์มิสเตอร์ 25°C, ~3.7%/°C,
C1 0.1 µF ตัวเก็บประจุ 10 V,
ไตรมาสที่ 1 TIP32C ทรานซิสเตอร์ PNP, TO-220,
Z1 LM393 ตัวเปรียบเทียบ IC, DIP,
LED1 LED, 10 มิลลิแอมป์
นอกจากนี้ ยังมีที่ใส่แบตเตอรี่ 2 เซลล์ สาย USB และหม้อน้ำ
ก่อนเชื่อมต่ออุปกรณ์ชาร์จเข้ากับคอมพิวเตอร์โดยตรง ให้ตรวจสอบว่าติดตั้งอย่างถูกต้อง การเปิดเครื่องครั้งแรกทำได้ดีที่สุดโดยเชื่อมต่ออุปกรณ์ชาร์จเข้ากับฮับ USB หรือจ่ายไฟจากแหล่งจ่ายไฟ 5V จำเป็นต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าอุปกรณ์ใช้กระแสไฟในช่วง 450 - 490 mA ในระหว่างการชาร์จ เนื่องจาก... ข้อกำหนด USB ไม่อนุญาตให้เชื่อมต่ออุปกรณ์ที่ใช้กระแสไฟจากพอร์ตที่สูงกว่า 500mA และเมื่อกระแสไฟต่ำแบตเตอรี่จะใช้เวลาในการชาร์จนานขึ้น
ถ้าวัดกระแสได้ ฉันไม่อยู่ในช่วง 450 ถึง 490 mA แทนที่ตัวต้านทาน R5 โดยคำนวณค่าโดยใช้สูตร R5 = 1.6 x I;
การชาร์จแบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียมแบบดั้งเดิม (“ปลอดภัย”) ด้วยค่าปัจจุบันน้อยกว่าความจุของแบตเตอรี่สิบเท่าไม่เป็นที่พอใจของผู้ใช้ทุกคน เนื่องจากในกรณีนี้จะใช้เวลามากกว่าสิบชั่วโมงในการรับประกันการชาร์จเต็ม
ในขณะเดียวกัน ก็สามารถชาร์จแบตเตอรี่ได้อย่างปลอดภัยที่กระแสไฟสูง ซึ่งช่วยลดเวลาในการชาร์จ อย่างไรก็ตาม ในเวลาเดียวกัน การตรวจสอบสภาพของแบตเตอรี่ที่กำลังชาร์จอยู่ตลอดเวลาเป็นสิ่งที่จำเป็นเพื่อหลีกเลี่ยงความล้มเหลว
ช่วงเวลาที่แบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียมชาร์จจนเต็มสามารถกำหนดได้อย่างน่าเชื่อถือโดยการวัดแรงดันไฟฟ้าเทียบกับเวลาในการชาร์จ ในรูปแบบทั่วไปจะแสดงในรูป. 1.
แบตเตอรี่ที่ชาร์จจนเต็มจะสอดคล้องกับช่วงเวลาที่แรงดันไฟฟ้าตกถึงค่าสูงสุด เนื่องจากค่าสัมบูรณ์ของค่าสูงสุดอาจแตกต่างกันไปในแต่ละกรณี พารามิเตอร์นี้จึงไม่สามารถใช้เพื่อกำหนดการสิ้นสุดการชาร์จโดยไม่ซ้ำกัน
เครื่องชาร์จ "อัจฉริยะ" จะวัดแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ที่กำลังชาร์จเป็นระยะ กำหนดช่วงเวลาที่สัญญาณการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้า (แรงดันไฟฟ้าเริ่มลดลง) และหยุดการชาร์จ
แม่นยำยิ่งขึ้นพวกเขามักจะเปลี่ยนเครื่องชาร์จให้เป็นโหมดการชาร์จกระแสไฟต่ำที่ปลอดภัย ควรสังเกตว่าแรงดันไฟฟ้าที่ลดลงเมื่อเทียบกับค่าสูงสุดหลังจากผ่านไปมีขนาดเล็ก - ประมาณ 10 mV ต่อองค์ประกอบและในการลงทะเบียนคุณต้องมีอุปกรณ์วัดที่มีความละเอียดที่เหมาะสม
พารามิเตอร์ที่สองที่มักจะตรวจสอบระหว่างการชาร์จอย่างรวดเร็วคือเวลา คำนวณตามกระแสการชาร์จที่รวดเร็ว และแม้ว่าในช่วงเวลานี้แรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่จะยังไม่ถึงสูงสุด การชาร์จจะหยุดลง
ซึ่งช่วยลดความเสี่ยงต่อความล้มเหลวของเครื่องชาร์จได้ในระดับหนึ่งหากติดตั้งแบตเตอรี่ที่ชำรุดซึ่งอาจไม่เปลี่ยนสัญญาณของการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าในระหว่างกระบวนการชาร์จ
มีพารามิเตอร์อื่นที่นอกเหนือจากการเปลี่ยนแปลงสัญญาณของการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่แล้วยังสะท้อนถึงความสมบูรณ์ของกระบวนการชาร์จอย่างเป็นกลาง - อุณหภูมิของกล่องแบตเตอรี่
อย่างไรก็ตาม พารามิเตอร์นี้เป็นหนึ่งในพารามิเตอร์ที่ควบคุมได้ยากที่สุด เนื่องจากต้องมีการสร้างหน้าสัมผัสความร้อนที่เชื่อถือได้ของเซ็นเซอร์อุณหภูมิโดยที่ตัวแบตเตอรี่กำลังชาร์จอยู่
ยิ่งไปกว่านั้น ในแบตเตอรี่แบบปิดผนึกซึ่งส่วนใหญ่ใช้ในอุปกรณ์สวมใส่สมัยใหม่ ซึ่งโดยพื้นฐานแล้วมันเป็นไปไม่ได้ ดังนั้นในทางปฏิบัติแล้วจะไม่ใช้การชาร์จแบตเตอรี่ที่มีการควบคุมอุณหภูมิ
แต่ในขณะเดียวกันคุณต้องละทิ้งโหมดการชาร์จที่เร็วมากด้วย
ชิป MAX713
ในการใช้อัลกอริธึมการชาร์จที่อธิบายไว้ จะมีการผลิตวงจรไมโครพิเศษที่ทำหน้าที่ตรวจสอบและควบคุมข้างต้นทั้งหมด ซึ่งรวมถึงตัวอย่าง ชิป MAX713- ช่วยให้คุณสามารถชาร์จทั้งเซลล์เดียวและแบตเตอรี่ที่ประกอบด้วยแบตเตอรี่หลายก้อน
เวลาในการควบคุมสำหรับการชาร์จอย่างรวดเร็วอาจอยู่ในช่วงตั้งแต่ 22 ถึง 264 นาที (ค่าแยกแปดค่า) และกระแสสามารถอยู่ในช่วงตั้งแต่ 4C ถึง 0.33C (C คือความจุของแบตเตอรี่) พารามิเตอร์ทั้งหมดเหล่านี้ถูกตั้งค่าโดยทางโปรแกรม ชิป MAX713 ยังมีฟังก์ชันสำหรับตรวจสอบอุณหภูมิของแบตเตอรี่ที่กำลังชาร์จอีกด้วย
เมื่อคำนวณโหมดการชาร์จอย่างรวดเร็วของแบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม ให้เลือกกระแสไฟชาร์จ I ก่อน โดยเน้นที่เวลาในการชาร์จที่ต้องการ ควรสังเกตว่าในกรณีที่ไม่มีการควบคุมอุณหภูมิของแบตเตอรี่ที่กำลังชาร์จอย่างน่าเชื่อถือ ไม่แนะนำให้เลือกอุณหภูมิที่สูงกว่า 2C
เมื่อสิ้นสุดโหมดชาร์จเร็ว กระแสไฟจะลดลงเป็นค่าที่ปลอดภัยในระยะยาว ("การชาร์จใหม่") เช่นในชิป MAX713 ค่านี้เลือกไว้ประมาณ 30 mA และไม่ขึ้นอยู่กับกระแสไฟชาร์จเร็ว
แผนผังของเครื่องชาร์จ
แผนภาพของเครื่องชาร์จ "อัจฉริยะ" สำหรับแบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียมที่ผลิตบนชิป MAX713 แสดงในรูปที่ 2 แหล่งจ่ายไฟ 12 V เชื่อมต่อกับขั้วต่อ X1
จะต้องให้กระแสโหลดที่มากกว่ากระแสการชาร์จสูงสุดอย่างน้อย 50 mA ด้วยแรงดันไฟฟ้า 12V คุณสามารถชาร์จแบตเตอรี่ที่มี มากถึงเก้าแบตเตอรี่.
ในเวอร์ชันของผู้เขียนอะแดปเตอร์เครือข่ายแบบเดิมถูกใช้เพื่อจ่ายไฟให้กับอุปกรณ์โดยให้กระแสโหลดสูงถึง 300 mA ที่แรงดันไฟฟ้า 12 V LED HL1 ระบุการทำงานของอุปกรณ์โดยรวมและ LED HL2 ระบุ โหมดการชาร์จอย่างรวดเร็ว
รูปที่ 2 แผนผังของเครื่องชาร์จอัจฉริยะ
หากไม่สว่างขึ้น แสดงว่าการชาร์จเสร็จสมบูรณ์แล้ว แบตเตอรี่เชื่อมต่อกับขั้วต่อ X2 กระแสไฟชาร์จจะถูกควบคุมโดยทรานซิสเตอร์ VT1 หากหลังจากเปิดอุปกรณ์โดยเชื่อมต่อแบตเตอรี่แล้ว ไฟ LED HL2 ไม่ติดสว่าง แสดงว่าแบตเตอรี่ถูกชาร์จแล้ว
ไมโครวงจรถูกตั้งโปรแกรมโดยเชื่อมต่อพิน 3 (PGM0), 4 (PGM1) 9 (PGM2) และ 10 (PGM3) ไปยังพินไมโครวงจร 15 (+), 12 (WATT-) 16 (REF) พวกเขาอาจไม่เชื่อมต่อกับสิ่งใดเลย (เปิด) จำนวนแบตเตอรี่ในแบตเตอรี่จะถูกตั้งโปรแกรมผ่านพิน PGM0 และ PGM1 (ตารางที่ 1) และผ่านพิน PGM2 และ PGM3 จะมีตัวจับเวลาการชาร์จอย่างรวดเร็ว (ตารางที่ 2)
ก่อนที่จะเลือกเวอร์ชันสุดท้ายของอุปกรณ์ จะมีการระบุจำนวนเซลล์ N ในแบตเตอรี่ที่จะชาร์จและกระแสไฟในการชาร์จ
ขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์แรก การเชื่อมต่อพิน 3 และ 4 ของไมโครวงจรถูกกำหนด (ตามตารางที่ 1) และตามพารามิเตอร์ที่สอง เวลาในการชาร์จโดยประมาณ T (เป็นชั่วโมง) ตามสูตร T = C / 0.8ไอ ที่นี่ C ถูกแทนที่ด้วย mAh และฉันอยู่ใน mA ในตาราง 2 ค้นหาค่าที่ใหญ่กว่าที่ใกล้ที่สุดของช่วงเวลาการชาร์จที่ตั้งโปรแกรมได้และกำหนดการเชื่อมต่อที่สอดคล้องกันของพิน 9 และ 10 ของไมโครวงจร
ในขั้นต่อไป กำลัง P (เป็นวัตต์) ที่ทรานซิสเตอร์ T1 จะกระจายไปจะถูกคำนวณโดยใช้สูตร P = (Umax - Umin) * 1 ที่นี่ Umax คือแรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่เอาต์พุตของแหล่งพลังงาน V; Umin - แรงดันไฟฟ้าขั้นต่ำของแบตเตอรี่, V: I - กระแสไฟชาร์จ A
Umin คำนวณตามจำนวนองค์ประกอบ และโดยทั่วไปแรงดันไฟฟ้าขั้นต่ำของแบตเตอรี่หนึ่งก้อนจะเท่ากับ 1V จากการคำนวณนี้ ทรานซิสเตอร์จะถูกเลือกและพิจารณาว่าจำเป็นต้องใช้ตัวระบายความร้อนหรือไม่
ความต้านทานของตัวต้านทาน R2 (เป็นกิโลโอห์ม) คำนวณโดยใช้สูตร R2=U/5 1 โดยที่ U คือแรงดันไฟฟ้าขั้นต่ำของแหล่งพลังงานเป็นโวลต์ ความต้านทานของตัวต้านทาน R5 (เป็นโอห์ม) คำนวณโดยใช้สูตร R5=0 25/I โดยที่ปัจจุบันชาร์จเป็นแอมแปร์
อัตราที่แสดงในแผนภาพสอดคล้องกับแรงดันไฟฟ้าของแหล่งพลังงานขั้นต่ำ 12V และกระแสไฟชาร์จ 0.25 A ด้วยแรงดันไฟฟ้า 12V คุณสามารถชาร์จแบตเตอรี่ได้จากแบตเตอรี่ไม่เกินเจ็ดก้อน
สตีเวน อาฟริช. เครื่องชาร์จอัจฉริยะสำหรับแบตเตอรี่นิกเกิล-แคดเมียม - QST 1994 กันยายน หน้า 40-42 ร2001, 1.
เครื่องชาร์จขนาดกะทัดรัดที่ไม่ซับซ้อนสำหรับแบตเตอรี่ NiMH และ NiCd พร้อมคุณสมบัติที่เป็นประโยชน์เพิ่มเติม เช่น ระบบตัดไฟอัตโนมัติและการควบคุมอุณหภูมิ
พอร์ต USB มีอยู่ในคอมพิวเตอร์และแล็ปท็อปสมัยใหม่เกือบทั้งหมด กระแสเอาต์พุตจาก USB 2.0 สามารถมากกว่า 500 มิลลิแอมป์ที่แรงดันไฟฟ้า 5 โวลต์นั่นคืออย่างน้อย 2.5 วัตต์และ USB รุ่นที่สามยังสูงกว่าอีกด้วย การใช้แหล่งพลังงานดังกล่าวสะดวกมาก เนื่องจากที่ชาร์จสำหรับสมาร์ทโฟน/แท็บเล็ตหลายรุ่นมาพร้อมกับขั้วต่อ USB และคอมพิวเตอร์มักจะอยู่ใกล้แค่เอื้อม วันนี้เราจะชาร์จแบตเตอรี่ NiMH/NiCd ขนาด AA และ AAA จากพอร์ต USB เครื่องชาร์จอุตสาหกรรมสำหรับแบตเตอรี่ USB สามารถนับได้ด้วยมือเดียว และมักจะชาร์จแบตเตอรี่ขนาดเล็กด้วยกระแสไฟฟ้า ซึ่งจะเพิ่มเวลาในการชาร์จอย่างมาก นอกจากนี้ เมื่อประกอบวงจรง่ายๆ เราจะได้รับเครื่องชาร์จที่ดีเยี่ยมพร้อมไฟแสดงสถานะและเซ็นเซอร์อุณหภูมิ ซึ่งมีราคาน้อยมากเพียง 1-2 ดอลลาร์
ที่ชาร์จของเราชาร์จแบตเตอรี่ NiCd/NiMH สองก้อนพร้อมกันด้วยกระแสไฟมากกว่า 470 mA ซึ่งทำให้ชาร์จได้เร็วมาก แบตเตอรี่แบบชาร์จใหม่ได้อาจมีความร้อนเพิ่มขึ้น ซึ่งจะส่งผลเสียต่อแบตเตอรี่อย่างไม่ต้องสงสัย ลดความจุ กระแสไฟสูงสุดที่ส่งออก และเวลาการทำงานปกติ เพื่อป้องกันไม่ให้สิ่งนี้เกิดขึ้น วงจรจะตัดแหล่งจ่ายไฟโดยอัตโนมัติทันทีที่อุณหภูมิแบตเตอรี่สูงถึง 33 องศาเซลเซียสขึ้นไป ฟังก์ชั่นที่มีประโยชน์นี้เทอร์มิสเตอร์ NTC ที่มีความต้านทาน 10 kOhm จะลดลง เมื่อถูกความร้อนความต้านทานจะลดลง เมื่อใช้ร่วมกับตัวต้านทานคงที่ R4 จะเป็นตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้า เทอร์มิสเตอร์จะต้องสัมผัสใกล้ชิดกับแบตเตอรี่จึงจะรับรู้การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิได้ดี
ส่วนหลักของวงจรคือชิปเปรียบเทียบคู่ LM393
อะนาล็อกที่สามารถแทนที่ LM393: 1040CA1, 1401CA3, AN1393, AN6916.
เมื่อทำการชาร์จ ทรานซิสเตอร์จะร้อนขึ้น โดยจะต้องวางบนหม้อน้ำ แทนที่จะเป็น TIP32 คุณสามารถใช้โครงสร้าง PNP เกือบทั้งหมดที่มีกำลังใกล้เคียงกัน ฉันใช้ KT838A อะนาล็อกในประเทศที่สมบูรณ์คือทรานซิสเตอร์ KT816 ซึ่งมี pinout และตัวเรือนที่แตกต่างกัน
สาย USB สามารถตัดจากเมาส์/คีย์บอร์ดเก่าหรือซื้อได้ นอกจากนี้ยังสามารถบัดกรีปลั๊ก USB เข้ากับบอร์ดได้โดยตรงอีกด้วย
หากไฟ LED สว่างขึ้นเมื่อมีการจ่ายไฟ แต่วงจรไม่ได้ชาร์จอะไรเลย คุณจะต้องเพิ่มความต้านทานของตัวต้านทานจำกัดกระแส R6 ในการตรวจสอบการทำงานปกติของวงจร ควรมีแรงดันไฟฟ้าประมาณ 2.37 โวลต์ระหว่างกราวด์และพินที่สามของไมโครเซอร์กิต (Vref) และ 1.6-1.85 โวลต์บนพินที่สอง (Vtmp) ของ LM393
ขอแนะนำให้ชาร์จแบตเตอรี่สองก้อนที่เหมือนกันเพื่อให้ความจุเท่ากันโดยประมาณ มิฉะนั้นปรากฎว่าอันหนึ่งชาร์จเต็มแล้วและอันที่สองชาร์จเพียงครึ่งเดียวเท่านั้น
กระแสไฟชาร์จสามารถตั้งค่าได้อย่างอิสระโดยการเปลี่ยนความต้านทานของตัวต้านทาน R1 สูตรการคำนวณ: R1 = 1.6 * กระแสไฟฟ้าที่ต้องการ
ตัวอย่างเช่น ฉันต้องการให้แบตเตอรี่ชาร์จด้วยกระแส 200 mA เราจะทดแทน:
R1 = 1.6 * 200 = 320 โอห์ม
ซึ่งหมายความว่าโดยการติดตั้งตัวต้านทานแบบแปรผัน/สตริงย่อย เราสามารถเพิ่มฟังก์ชันที่ผิดปกติสำหรับเครื่องชาร์จได้ โดยสามารถเลือกกระแสไฟชาร์จได้โดยอิสระ ตัวอย่างเช่น หากจำเป็นต้องชาร์จแบตเตอรี่ด้วยกระแสไม่เกิน 0.1C จากนั้นคลายเกลียวตัวต้านทานออกเพื่อตั้งค่าที่เราต้องการได้อย่างง่ายดาย นี่เป็นสิ่งสำคัญมากสำหรับแบตเตอรี่อุตสาหกรรมขนาดเล็กซึ่งมีความจุน้อยมากและพิจารณาจากขนาดของแบตเตอรี่
เมื่อแบตเตอรี่ร้อนขึ้น การชาร์จจะปิดลง ซึ่งจะทำให้เวลาในการชาร์จนานขึ้น แนะนำให้ติดตั้งระบบระบายความร้อนในรูปแบบพัดลมขนาดเล็ก
หากคุณมีแบตเตอรี่ NiCd ก่อนที่จะชาร์จจะต้องใช้แบตเตอรี่เหลือ 1 โวลต์นั่นคือเพื่อใช้ความจุ 99% มิฉะนั้นจะรู้สึกถึงผลด้านลบของหน่วยความจำ
เมื่อธนาคารชาร์จเต็มแล้ว กระแสไฟชาร์จจะลดลงเหลือประมาณ 10 mA กระแสไฟฟ้านี้จะป้องกันไม่ให้แบตเตอรี่ NiMH/Camdium คายประจุเองตามธรรมชาติ ประเภทแรกมีอัตราการคายประจุ 100% ต่อปี ในขณะที่ประเภทที่สองมีประมาณ 10%
แผงวงจรพิมพ์สำหรับเครื่องชาร์จมีหลายรุ่นโดยหนึ่งในนั้นซ็อกเก็ต USB ตั้งอยู่บนบอร์ดได้อย่างสะดวกนั่นคือคุณสามารถใช้สาย USB แบบตัวผู้เป็นตัวผู้ได้
คุณสามารถดาวน์โหลดบอร์ดในรูปแบบ .lay ได้ที่นี่
