Постът обсъжда проста схема на зарядно NiCd с автоматична защита срещу презареждане и постоянно зареждане с ток.
Когато става въпрос за правилно зареждане на никел-кадмиева клетка, стриктно се препоръчва процесът на зареждане да бъде спрян или прекъснат веднага щом достигне пълното ниво на зареждане. Неспазването на това може да повлияе неблагоприятно на работния живот на клетката, като значително намали нейната ефективност на архивиране.
Представената по-долу проста схема на зарядно Ni-Cad ефективно се справя с критерия за презареждане, като включва съоръжения като постоянно зареждане по ток, както и прекъсване на захранването, когато клетъчният терминал достигне пълната стойност на зареждането.
Основни характеристики и предимства
- Автоматично изключване при пълно ниво на зареждане
- Постоянен ток през цялото зареждане.
- LED индикация за пълно зареждане отрязана.
- Позволява на потребителя да добавя още етапи за зареждане до 10 NiCd клетки едновременно.
Електрическа схема
Как работи
Опростената конфигурация, описана тук, е проектирана да зарежда една клетка от 500 mAh „AA“ с препоръчителната скорост на зареждане близо до 50 mA, но въпреки това тя може удобно да бъде персонализирана евтино, за да зарежда няколко клетки заедно, като повтаря зоната, показана в пунктирани линии.
Захранващото напрежение за веригата се получава от трансформатор, мостов изправител и 5 V IC регулатор.
Клетката се зарежда с T1 транзистор, който е конфигуриран като постоянен източник на ток.
T1, от друга страна, се управлява от компаратор на напрежение, използвайки TTL спусъка на Schmitt N1. По време на зареждането на клетката напрежението на клемата се поддържа около 1,25 V.
Изглежда, че това ниво е по-ниско от положителния праг на задействане на N1, който поддържа изхода на N1 висок, а изходът на N2 става нисък, което позволява на T1 да получи напрежението на основното отклонение през потенциалния разделител R4 / R5.
Докато Ni-Cd клетката се зарежда, светодиодът D1 остава светен. Веднага след като клетката се доближи до състоянието на пълно зареждане, нейното напрежение на терминала се покачва до приблизително 1,45 V. Поради това положителният праг на задействане на N1 се повишава, което води до изход на N2 да се повиши.
Тази ситуация незабавно изключва T1. Клетката вече спира да се зарежда и също така светодиодът D1 се изключва.
Тъй като положителната граница на активиране на N1 е приблизително 1,7 V и се контролира от специфичен толеранс, R3 и P1 са включени, за да го променят до 1,45 V. Отрицателната граница на задействане на спусъка на Schmitt е около 0,9 V, което се оказва по-ниско отколкото крайното напрежение дори на напълно разредена клетка.
Това означава, че свързването на разредена клетка във веригата никога няма да задейства зареждането да се стартира автоматично. Поради тази причина е включен бутон за стартиране S1, който при натискане намалява входа на NI.
За да заредите повече брой клетки, частта от веригата, разкрита в пунктираната кутия, може да се повтори отделно, по една за всяка батерия.
Това гарантира, че независимо от нивата на разреждане на клетките, всяка от тях се зарежда индивидуално до правилното ниво.
Дизайн на печатни платки и наслагване на компоненти
В дизайна на печатни платки по-долу се дублират два етапа, за да могат две клетки Nicad да се зареждат едновременно от една платка.
Ni-Cad зарядно устройство с резистор
Това специално зарядно устройство може да бъде конструирано с части, които могат да се видят в почти всеки контейнер за боклуци на конструктора. За оптимален живот (брой цикли на зареждане) Ni-Cad батериите трябва да се зареждат с относително постоянен ток.
Това често се постига доста лесно чрез зареждане чрез резистор от захранващо напрежение, многократно по-високо от напрежението на батерията. Промяната в напрежението на батерията при зареждане вероятно ще има минимално влияние върху зарядния ток. Предложената схема е съставена само от трансформатор, диоден токоизправител и сериен резистор, както е показано на фигура 1.
Свързаното графично изображение улеснява необходимото определяне на стойността на серийния резистор.
Чрез напрежението на трансформатора по вертикалната ос се изтегля хоризонтална линия, докато тя пресича определената линия на напрежение на батерията. След това линия, изтеглена вертикално надолу от тази точка, за да отговаря на хоризонталната ос, впоследствие ни осигурява необходимата стойност на резистора в ома.
Например пунктираната линия показва, че ако напрежението на трансформатора е 18 V и Ni-Cd батерията, която ще се зарежда, е 6 V, тогава стойността на съпротивлението ще бъде около 36 ома за предвиденото управление на тока.
Това посочено съпротивление се изчислява, за да достави 120 mA, докато за някои други скорости на зареждащия ток стойността на резистора ще трябва да бъде намалена по подходящ начин, напр. 18 ома за 240 mA, 72 ома за 60 mA и т.н. D1.
Схема на зарядно устройство NiCad, използваща автоматичен контрол на тока
Никел-кадмиевите батерии обикновено изискват зареждане с постоянен ток. Показаната по-долу схема на зарядно устройство NiCad е разработена да доставя или 50mA до четири 1,25V клетки (тип AA), или 250mA до четири 1,25V клетки (тип C), свързани последователно, въпреки че може просто да бъде модифицирана за различни други стойности на зареждане.
В обсъжданата схема на зарядно устройство NiCad R1 и R2 фиксирайте изходното напрежение без товар до приблизително 8V.
Изходният ток се движи посредством R6 или R7 и с покачването му транзисторът Tr1 постепенно се включва.
Това причинява точка Y. да се увеличи, включването на транзистора Tr2 и позволявайки на точката Z да стане по-малко по-малко положителна.
Следователно процесът намалява изходното напрежение и има тенденция да намалява тока. В крайна сметка се постига ниво на баланс, което се определя от стойността на R6 и R7.
Диодът D5 инхибира батерията, която се зарежда, осигурявайки захранване на изхода на IC1 в случай на изваждане на 12V, което в противен случай може да причини сериозни щети на IC.
FS2 е вграден за защита срещу повреда на заредените батерии.
Изборът на R6 и R7 се извършва чрез някои опити и грешки, което означава, че ще ви е необходим амперметър с подходящ обхват, или ако стойностите на R6 и R7 са наистина известни, тогава спадът на напрежението върху тях може да бъде изчислен чрез закона на Ом.
Ni-Cd зарядно устройство с единичен усилвател
Тази Ni-Cd зарядна схема е предназначена за зареждане на NiCad батерии със стандартен размер AA. Специално зарядно устройство се препоръчва най-вече за NiCad клетки поради причината, че те притежават изключително ниско вътрешно съпротивление, което води до увеличен ток на зареждане, дори ако използваното напрежение е малко по-високо.
Следователно зарядното устройство трябва да включва верига за ограничаване на зарядния ток до правилна граница. В тази схема T1, D1, D2 и C1 работят като традиционно понижаващо, изолиращо, изправител с пълна вълна и DC филтрираща верига. Допълнителните части предлагат настоящата наредба.
IC1 се използва като компаратор с отделен буферен етап Q1, осигуряващ сравнително висока функционалност на изходния ток в този дизайн. Неинвертиращият вход на IC1 се доставя с 0,65 V: референтно напрежение, представено чрез R1 и D3. Инвертиращият вход е свързан към земята чрез R2 в рамките на нива на ток в покой, което позволява на изхода да стане напълно положителен. Като има NiCad клетка, прикрепена през изхода, силен ток може да направи усилие да премине през R2, причинявайки еквивалентно количество напрежение да се развие през R2.
Той може просто да се увеличи до 0,6 V, въпреки това нарастващото напрежение в този момент обръща входните потенциали на входовете IC1, което води до намаляване на изходното напрежение и понижаване на напрежението около R2 обратно 0,65 V. Най-високият изходен ток (и също полученият ток на заряд) е резултатът на тока, генериран с 0,65 V през 10 ома или 65 mA казано по-просто.
Повечето AA NiCad клетки притежават оптимален предпочитан ток на заряд от не повече от 45 или 50 mA и за тази категория R2 трябва да бъде увеличен до 13 ома, за да можете да имате подходящия заряден ток.
Няколко разновидности на бързо зарядно устройство могат да работят със 150 mA и това изисква намаляване на R2 до 4,3 ома (3,3 ома плюс 1 ом последователно, в случай че не може да се набави идеална част).
Освен това, T1 трябва да бъде подобрен до вариант с текущ ток от 250 mA., А Q1 трябва да бъде инсталиран с помощта на малък болтови ребра. Устройството може лесно да зарежда до четири клетки (6 клетки, когато T1 се надстрои до тип 12 V) и всички те трябва да бъдат прикрепени последователно към изхода, а не паралелно.
Универсална схема на зарядно NiCad
Фигура 1 показва пълната електрическа схема на универсалното зарядно устройство NiCad. Изработен е източник на ток, използващ транзисторите T1, T2 и T3, които предлагат постоянен ток на зареждане.
Текущият източник става активен само когато NiCad клетките са прикрепени правилно. ICI е позициониран да проверява мрежата, като проверява полярността на напрежението на изходните клеми. Ако клетките са монтирани правилно, щифт 2 на IC1 не може да се обърне толкова положително, колкото на щифт 3.
В резултат на това изходът IC1 получава положителен резултат и осигурява базов ток към T2, който включва източника на ток. Текущата граница на източника може да бъде фиксирана с помощта на S1. Ток от 50 mA, 180 mA и 400 mA може да бъде предварително зададен, след като се определят стойностите на R6, R7 и RB. Поставянето на S1 в точка 1 показва, че NiCad клетките могат да бъдат заредени, позиция 2 е предназначена за C клетки и позиция 3 е запазена за D клетки.
Разни части
TR1 = трансформатор 2 x 12 V / 0,5 A
S1 = трипозиционен превключвател
S2 = 2 позиционен превключвател
Текущият източник работи по много основен принцип. Веригата е свързана като текуща мрежа за обратна връзка. Представете си, че S1 е на позиция 1 и изходът IC1 е положителен. T2 и 13 сега започват да получават базов ток и инициират проводимост. Токът през тези транзистори представлява напрежение около R6, което задейства T1 в действие.
Ескалиращ ток около R6 означава, че T1 може да проведе с по-голяма сила, като по този начин минимизира базовия задвижващ ток за транзистори T2 и T3.
В този момент вторият транзистор може да проведе по-малко и първоначалното нарастване на тока е ограничено. По този начин се реализира разумно постоянен ток посредством R3 и прикрепените NiCad клетки.
Няколко светодиода, прикрепени към текущия източник, показват оперативно състояние на зарядното устройство NiCad във всеки един момент. IC1 подава положително напрежение, след като клетките NiCad се свържат по правилния начин, осветявайки светодиода D8.
Ако клетките не са свързани с правилна полярност, положителният потенциал на извод 2 на IC1 ще бъде по-висок от извод 3, което води до изхода на сравнителния усилвател да стане 0 V.
В тази ситуация текущият източник ще остане изключен и светодиодът D8 няма да свети. Идентично условие може да възникне в случай, че не са свързани клетки за зареждане. Това може да се случи, защото щифт 2 ще има повишено напрежение в сравнение с щифт 3, поради спада на напрежението в D10.
Зарядното устройство ще се активира само когато се присъедини клетка, състояща се от минимум 1 V. LED D9 показва, че текущият източник работи като източник на ток.
Това може да изглежда доста странно, но входният ток, генериран от IC1, просто не е адекватен, нивото на напрежението също трябва да бъде достатъчно голямо, за да подсили тока.
Това предполага, че захранването винаги трябва да бъде по-голямо от напрежението в NiCad клетките. Само в тази ситуация потенциалната разлика ще бъде достатъчна, за да се включи текущата обратна връзка T1, осветяваща светодиода D9.
Дизайн на печатни платки
Използване на IC 7805
Схемата по-долу показва идеална схема на зарядно устройство за клетка ni-cad.
Това използва a 7805 IC регулатор да се доставят постоянни 5V през резистор, което кара токът да зависи от стойността на резистора, вместо от клетъчния потенциал.
Стойността на резистора трябва да се регулира по отношение на типа, който се използва за зареждане на всяка стойност между 10 Ohm до 470 Ohm, може да се използва в зависимост от рейтинга на mAh на клетката. Поради плаващия характер на IC 7805 по отношение на земния потенциал, този дизайн може да се приложи за зареждане на отделни клетки на Nicad или серии от няколко клетки.
Зареждане на Ni-Cd клетка от 12V захранване
Най-фундаменталният принцип на зарядното устройство за батерии е, че неговото напрежение на зареждане трябва да бъде по-голямо от номиналното напрежение на батерията. Например, 12 V батерия трябва да се зарежда от източник 14 V.
В тази 12V Ni-Cd верига за зарядно устройство се използва удвоител на напрежение, базиран на популярната 555 IC. Тъй като изход 3 на чипа е свързан редуващо се между захранващото напрежение +12 V и земята, IC колебае.
° С3получава такса чрез Dдвеи D3до почти 12 V, когато щифт 3 е логически нисък. Моментният щифт 3 е логически висок, напрежението на кръстовището на C3и D3усилва до 24 V поради отрицателния извод на C3който е включен при +12 V, а самият кондензатор държи заряд със същата стойност. След това диод D3става обратен пристрастен, но D4провежда точно колкото за С4за зареждане над 20 V. Това е повече от достатъчно напрежение за нашата верига.
78L05 в ICдвепозиции действа като доставчик на ток, който задържа изходното си напрежение, Uн, от появата в R3при 5 V. Изходният ток, Iн, може просто да се изчисли от уравнението:
Iη = Uη / R3 = 5/680 = 7,4 mA
Свойствата на 78L05 включват самия ток на изтегляне, тъй като централният терминал (обикновено заземен) дава на нашия около 3 mA.
Общият ток на натоварване е около 10 mA и това е добра стойност за постоянно зареждане на NiCd батерии. За да покаже, че зарядният ток тече, във веригата е включен светодиод.
Графика на текущата такса
Фигура 2 изобразява свойствата на зареждащия ток спрямо напрежението на батерията. Съвсем очевидно е, че веригата не е напълно перфектна, тъй като 12 V батерията ще се зарежда с ток, измерващ само около 5 mA. Няколко причини за това:
- Изходното напрежение на веригата изглежда пада с нарастващия ток.
- Спадът на напрежението в 78L05 е около 5 V. Но трябва да се включат допълнителни 2,5 V, за да се гарантира, че IC работи точно.
- През светодиода най-вероятно има спад от 1,5 V на напрежението.
Като се има предвид всичко по-горе, 12 V NiCd батерия с номинален капацитет 500 mAh може да се зарежда непрекъснато, използвайки ток от 5 mA. Общо това е само 1% от капацитета му.
Предишно: Дистанционно управление с помощта на мрежова комуникация Напред: Верига на регулатора на скоростта на двигателя с постоянен въртящ момент