Pradedantiesiems inžinieriams, mėgėjams ir visiems, kurie domisi elektronika, baterijos įkrovimo grandinė gali būti vienas vertingiausių projektų. Nesvarbu, ar tai būtų baterijos, skirtos šviesos diodams, išmaniesiems telefonams, ar kitiems elektroniniams prietaisams, Todėl neįmanoma išbūti nė dienos nenaudojant baterijomis maitinamo prietaiso. Skirtingiems akumuliatoriams reikia skirtingų įkrovimo būdų.
Iš esmės tai reiškia, kad jei jau turite akumuliatoriaus įkrovimo grandinę, norėsite ją pritaikyti prie konkrečių akumuliatoriaus įkrovimo reikalavimų. Taigi, būtent to ir siekiama šiame vadove. Jame aptarsime veiksnius, į kuriuos turėsite atkreipti dėmesį pritaikydami savo įkrovimo grandinę, taip pat bendrąsias pritaikymo funkcijas.
Akumuliatoriaus įkrovimo grandinės pritaikymo veiksniai
Yra įvairių tipų komercinių įkraunamų akumuliatorių. Tačiau labiausiai paplitę yra nikelio-metalo hidrido (NiMH), nikelio-kadmio (NiCd), ličio jonų polimero (LiPo), švino rūgšties ir įkraunami šarminiai akumuliatoriai.
Geriausia būtų imtis specialių atsargumo priemonių ir sukonstruoti arba pritaikyti įkrovimo grandinę kiekvienam akumuliatoriaus tipui. Taigi, iŠ šiame vadovo skyriuje aptarsime veiksnius, kurie gali turėti įtakos tam, kaip jūsų įkrovimo grandinė veiks kiekvienam akumuliatoriaus tipui.
Nikelio-metalo hidrido didelis itin ilgaamžis akumuliatorius izoliuotas
Srovės reguliuojamas įkrovimas: tranzistorių, rezistorių ir jungiklių rinkinys turi reguliuoti maksimalią srovę, kad būtų išvengta perkrovimo.
Akumuliatoriaus nuotėkis: reikia imtis specialių atsargumo priemonių, kad būtų išvengta per didelio įkrovimo, nes tai gali sukelti akumuliatoriaus nuotėkį.
Akumuliatoriaus padėtis: keičiant akumuliatoriaus gnybtus, akumuliatoriai gali išsikrauti arba veikti netaisyklingai.
Įkrovimo ciklas: vidutiniškai nikelio-metalo hidrido akumuliatoriai turi iki 500 įkrovimo ciklų.
- Nikelio kadmio baterijos
Nikelio kadmio baterijos, kurios yra įkraunamos
Nuolatinė srovė: geriausias būdas įkrauti NiCad bateriją yra naudoti nuolatinę įkrovimo srovę. Todėl, jei ketinate įkrauti vieną 500 mAh AA bateriją, siūlome naudoti pastovų masinį įkrovimą, mažesnį nei 50 mA.
Įkrovimo ciklai: NiCad baterijos turi iki 1000 įkrovimo ir iškrovimo ciklų limitą.
- Ličio jonų polimerų baterijos
Ličio jonų polimerų akumuliatorius
Pakopinis įkrovimas: ličio jonų polimerų baterijos yra mažiau atsparios perkrovimui. Nors daugeliu atvejų galite ir turėtumėte naudoti nuolatinę srovę, kad galėtumėte juos įkrauti, tačiau galite naudoti žingsninį įkrovimo metodą, kad užtikrintumėte saugumą ir ilgaamžiškumą. Be to, tai galite pasiekti naudodami daugybę rezistorių, kurie sumažina srovės intensyvumą skirtingose fazėse.
Šilumos valdymas: ličio jonų baterijos yra populiarios dėl greito įkrovimo galimybių. Todėl išmaniųjų telefonų gamintojai juos pirmiausia naudoja savo įrenginiuose. Tačiau kraunant juos reikia atkreipti dėmesį į akumuliatoriaus temperatūrą. Tai galite valdyti į savo įkroviklio dizainą integravę radiatorių. Atitinkamai, akumuliatoriaus temperatūros stebėjimas yra svarbus bet kuriam ličio jonų akumuliatoriui. Aukšta temperatūra gali sumažinti bendrą baterijos veikimo laiką.
Ličio jonų įkraunamo akumuliatoriaus iliustracija
- Uždarytos švino rūgšties baterijos
švino rūgštinis akumuliatorius
Pastovi įtampa: Mes įkrauname sandarius švino rūgšties akumuliatorius naudodami pastovios įtampos metodą.
Pastovi srovė: sandarų švino rūgšties akumuliatorių įkrauname nuolatine srove, kol jis pasiekia tam tikrą įtampos lygį, tada jį įkrauname. Todėl turėsite atitinkamai sukurti arba pakeisti įkrovimo grandinę.
Automatinis išjungimas: norėdami išvengti per didelio įkrovimo, turime integruoti automatinio išjungimo mechanizmą.
Įprastos akumuliatoriaus įkrovimo grandinės konfigūracijos
Elektroniniai komponentai, išdėstyti grandinės schemoje
Šiame vadovo skyriuje aptarsime įvairias akumuliatoriaus įkrovimo grandinės funkcijas ir konfigūracijas. Apžvelgsime kiekvienos jų dalis ir principus.
12V nuolatinės įtampos akumuliatoriaus įkroviklis
Detalių sąrašas
Kad sukurtumėte savo nuolatinės įtampos 12V 100 Ah akumuliatoriaus įkrovimo grandinę, jums reikės:
- 10 kΩ rezistorių x 2 (R1 ir R2)
- 1KΩ rezistoriaus (R3)
- 6KΩ rezistoriaus (R4)
- 12Ω rezistoriaus x 2 (R5 ir R6)
- 1nF kondensatoriaus (C1)
- 220 µF kondensatorius (C2)
- 1N4001 diodas (D1)
- 1N4148 diodas x 2 (D2 ir D3)
- Žalias šviesos diodas (D4)
- BD140 tranzistorius (T1)
- BC546 tranzistorius (T2)
- 18 V transformatorius
Principas
Nuolatinės įtampos įkroviklis yra paprasta įkroviklio grandinė, kurią reikia suprojektuoti, sukonstruoti ir galiausiai pritaikyti. Dažniausiai juos naudojame sandariuose automobilių švino rūgštiniuose akumuliatoriuose. Paprastai juos sudaro nuolatinės srovės (DC) maitinimo šaltinis, kurį gali sudaryti žeminantis transformatorius ir lygintuvas. Jei planuojate naudoti pastovios įtampos įkroviklį ličio jonų polimerų akumuliatoriuje, jums reikės pažangesnės konstrukcijos.
Minėtą nuolatinės įtampos akumuliatoriaus įkroviklį galite naudoti vienam arba keliems akumuliatoriams įkrauti. Tačiau jų bendra įtampa turi būti 12 V. Todėl jį galite naudoti iš viso šešiems 2 V akumuliatoriams įkrauti.
Pirmiau aprašyta konstrukcija yra pakankamai kompaktiška, kad galėtumėte ją supakuoti į tinklo adapterį. Be to, jį sunku naudoti neteisingai. Priešingai, net jei akumuliatorius prijungtumėte atvirkštiniu poliškumu, tai nepadarytų trumpojo jungimo ar įtakos grandinei. Šioje akumuliatorių įkrovimo grandinėje kaip indikatorius naudojama žalia LED lemputė.
Joje naudojama antrinė grandinė su 1N4001 diodų tilteliu 18 V kintamajai srovei, kurią tiekia transformatorius, ištiesinti. Per grandinę tekės 6 mA srovė ir įkraus išsikrovusį akumuliatorių. Ji tekės iš R2 į D2, tada iš R4 į R6, kol pasieks D1.
Kai baterija (-os) pasieks 0,5 V įtampą, pirmojo tranzistoriaus bazės emiteris bus pakankamai prisotintas, kad jis taptų laidus. Iš viso 500 mAh NiCD akumuliatorius visiškai įkraunamas per 12 valandų. T1 tranzistorius neleis jai įvykti trumpajam jungimui.
Nikelio-kadmio akumuliatoriaus įkroviklis
Nikelio-kadmio baterijos
Detalių sąrašas
- 0-6 6 V 500 mA žeminantis transformatorius
- Maitinimo kabelis su 230 V kintamosios srovės įvadu
- 1N4007 PN sandūros lygintuvo diodas
- Rezistorius 10Ω x 2
- Žaliasis šviesos diodas
Principas
Jei jums atrodo, kad ankstesnius akumuliatoriaus įkrovimo grandinės pritaikymo būdus šiek tiek per sudėtinga sukurti, štai paprastesnis projektas. Tai paprastas metalinis nikelio-kadmio akumuliatoriaus įkroviklis, kuriam reikia mažiau dalių nei ankstesniam baziniam projektui. Iš tikrųjų jums iš viso reikia tik šešių komponentų.
Jį galite naudoti mobiliojo telefono akumuliatoriui ir įkraunamam žibintuvėliui įkrauti. Šiame projekte patariame naudoti dvi AA dydžio baterijas. Aukščiau pateiktą akumuliatoriaus įkrovimo grandinę taip pat galite naudoti sausų elementų baterijoms įkrauti.
Pirmiau pateikta grandinė yra lėtasis įkroviklis. Taigi ji užtikrins jūsų akumuliatoriaus tarnavimo laiką. Be to, norint visiškai įkrauti baterijas, prireiks 12 valandų. Schemoje naudojama 220 V kintamoji srovė, kuri eina per 0-6 V žeminančią transformatorių. Toliau grandinė srovę perduoda 4007 diodams ir, prieš patekdama į antrinę grandinę, praleidžia ją per 10 omų rezistorių.
Grandinėje taip pat yra antrinė grandinė, kurioje lygiagrečiai su žaliu šviesos diodu jungiamas 10 omų rezistorius. Šviesos diodą naudojame grandinės būsenai (įjungta arba išjungta) nurodyti. Perėjusi per antrinę grandinę, srovė pasiekia akumuliatorių.
12 V akumuliatoriaus absorbavimo ir plūduriuojančio įkrovimo grandinė
Elektros grandinės schema ir ampermetras
Detalių sąrašas
- LM317 reguliuojamas įtampos reguliatorius (IC1)
- LM358 operacinis stiprintuvas (IC2)
- BC547 NPN tranzistorius (T1)
- 5 mm šviesos diodas x 3 (L1, L2 ir L3)
- 8 V Zenor diodas (ZD1)
- I¼ vato +-5 % anglies 270 omų rezistorius (R1)
- N4007 lygintuvo diodas x 5 (D1, D2, D3, D4 ir D5)
- ¼ vato +-5 % anglies 2,2 K omų (R2)
- 2K-Ohm potenciometras (VR1)
- ¼ vato +-5 % anglies 10K-Om (R3 ir R6)
- 5K-Ohm potenciometras (VR2)
- ¼ vato +-5 % anglies 22K omų (R4 ir R5)
- 5 vatų +-5 % anglies 0,2 Om (R7)
- ¼ vato +-5 % anglis 4,7 K omų (R8 ir R9)
- 20K-Ohm potenciometras (VR3)
- 220 μF 40 V aliuminio elektrolitinis kondensatorius (C1)
- 10µF 25V aliuminio elektrolitinis kondensatorius (C2 ir C3)
- 1µF keraminis diskinis kondensatorius (C4)
- 230 V kintamosios srovės maitinimo įėjimas
- 15V-0-15V antrinis transformatorius (X1)
- 2 kontaktų jungties gnybtas (CON1)
- 12V, 7Ah įkraunama baterija (CON2)
- 2 kontaktų jungtis (J1)
- Įjungimo / išjungimo jungiklis (S1)
- LM317 radiatorius (S2)
Principas
Jei ieškote kur kas sudėtingesnio grandinės pritaikymo projekto, tuomet verta pasidomėti šiuo projektu. Grandinės konstrukcija leis įkrauti 12 V 7 Ah sandarius švino rūgštinius akumuliatorius. Ji įkraus akumuliatorių tol, kol jis pasieks absorbcijos įtampą. Peržengusi absorbcijos stadiją, ji pereis į plaukiojančiąją stadiją, kad palaikytų įkrovą plaukiojančioje įtampoje. Didžiausia plūduriuojanti įtampa yra 14,3 V, o plūduriuojanti įtampa - ne daugiau kaip 13,8 V.
Pagrindiniai grandinės konstrukcijos komponentai yra 15 V-0-15 V transformatorius (X1), operacinis stiprintuvas komparatorius (IC2), LM358 reguliuojamas įtampos reguliatorius (IC2) ir keletas kitų dalių. 230 V kintamoji srovė patenka į transformatorių, kuris sumažina pagrindinę įtampą. Vėliau pirmieji du IN4007 diodai ją ištiesina (D1 ir D2). Toliau ji pasieks LM317, kuris ją išlygina.
Patariame LM317 įtampos reguliatoriui uždėti radiatorių, kad jis atliktų sunkųjį darbą grandinėje. Be to, jei įmanoma, ketvirtąjį kondensatorių (C4) turite pastatyti netoli operacinio stiprintuvo komparatoriaus (IC2). Kalibravimui turėsite naudoti 2 kontaktų pertraukiklį (j1).
Iš pradžių, kai nustatysite įkrovimo įtampą, reikės nuimti džemperį ir vėl prijungti baigus kalibravimo ciklą.
Greitojo švino rūgšties akumuliatoriaus įkroviklio grandinė
Sandarus švino rūgšties akumuliatorius
Detalių sąrašas
- 1 omų rezistorius x 2 (R1 ir R2)
- 820 omų rezistorius (R3)
- 560 omų rezistorius (R4)
- 470 omų rezistorius (R5)
- 500 omų iš anksto nustatytas potenciometras (P1)
- 1000uF 25 voltų kondensatorius (C1)
- 330 n kondensatorius (C2)
- 1uF 16 voltų kondensatorius (C3)
- 500 mA judančios ritės matuoklis (M1)
- 12V 600 mA antrinis tinklo transformatorius (Tr1)
- Įjungimo ir išjungimo jungiklis DPST (S1)
- 100 Ma uždelsto veikimo radiatorius
- 1N4001 diodai x 6 (D1, D2, D3, D4, D7 ir D8)
- IN41148 diodai x 2 (D5, D9)
- Žalias šviesos diodas (D6)
- L200 reguliatorius (IC1)
Principas
Šią rūgštinio akumuliatoriaus įkrovimo grandinės pritaikymą galite naudoti 6 V ir 12 V švino rūgštiniams akumuliatoriams greitai įkrauti. Be to, šioje konstrukcijoje yra automatinio išsijungimo komponentas. Taigi ji gali veikti kaip automatinio akumuliatoriaus įkroviklio grandinė arba galite ją pritaikyti į tokią grandinę. Be to, joje įmontuota apsauga nuo trumpojo jungimo, poliškumo pasikeitimo ir temperatūrinių perkrovų.
Jo dabartinis dizainas patrauklus laikui, nes skatina greitą įkrovimą. Tačiau dėl to gali sumažėti akumuliatoriaus talpa ir tarnavimo laikas.
Šioje grandinėje įkrovimo srovei palaikyti naudojamas L200 įtampos reguliatorius. Savo ruožtu pirmieji du rezistoriai skirti srovei trumpinti. Tačiau antrasis rezistorius reikalingas tik tuo atveju, jei naudojate didesnę nei 0,5 A įkrovimo srovę.
Siūlome su L200 reguliatoriumi įdiegti radiatorių. Grandinę galite maitinti iš elektros tinklo arba iš 12 V automobilio akumuliatoriaus. Vis dėlto, jei planuojate naudoti 12 V automobilio akumuliatorių, turėtumėte tiekti 18 V antrinę įtampą. Be to, pirmojo rezistoriaus (R1) varžą turite padidinti iki 1 k omų. Be to, pirmąjį iš anksto nustatytą potenciometrą turite pakeisti iš anksto nustatytu 1 K Om.
Didelės srovės ličio jonų įkroviklio grandinė
Raudonos ličio jonų baterijos baltame fone
Detalių sąrašas
- 7K omų rezistorius x2 (R1 ir R5)
- 240 omų rezistorius (R2)
- 10K omų rezistorius (R3 ir R4)
- 10K Om iš anksto nustatytas potenciometras x 2 (P1 ir P2)
- 6A4 - 400 V 6A perjungimo diodas x 2 (D1 ir D5)
- 1N4148 diodas (D2)
- 7 V ½ vato ZENER diodas x 2 (D3 ir D4)
- 741 Operacinis stiprintuvas 12 V įėjimui (IC1)
- LM338 reguliuojamas reguliatorius (IC2)
Principas
Šis akumuliatoriaus įkrovimo pritaikymas yra šiek tiek mažiau sudėtingas nei ankstesni du. Tiesą sakant, šiam pritaikymui atlikti galite pakartotinai panaudoti kai kuriuos ankstesnio pritaikymo komponentus. Šioje konstrukcijoje yra du svarbūs etapai: per didelio įkrovimo išjungimo etapas (IC1) ir įtampos reguliatoriaus etapas (IC2).
Jei ketinate naudoti 12 V įvestį, turėsite naudoti 741 operacinius stiprintuvus, skirtus 12 V įvesčiai. Tačiau jei planuojate padidinti įėjimo įtampą 24 V įėjimu, jums reikės vieno LM321 operacinio stiprintuvo (IC1).
Pirmasis iš anksto nustatytas potenciometras (P1) veikia kaip valdymo ratukas, kuriuo keičiama įkrovimo įtampa grandinėje. Antrasis potenciometras padeda išvengti per didelio įkrovimo. Nustatydami pirmą kartą, neprijunkite išėjimo akumuliatoriaus.
Tada reikia nustatyti antrąjį potenciometrą (P2) į įžeminimo lygį. Po to turėsite sureguliuoti pirmąjį potenciometrą, kad gautumėte geriausią įtampos lygį akumuliatoriui įkrauti. Taip pat galite įdiegti žalios ir raudonos spalvos šviesos diodus, kuriuos naudosite kaip būsenos rodmenis.
Išvada
Pirmiau pateiktame vadove išnagrinėta, kaip galite įkrauti beveik visų tipų akumuliatorius pritaikydami akumuliatoriaus grandinės konstrukciją. Įtraukėme, mūsų nuomone, penkias geriausias pritaikymo funkcijas ir tipus. Užtikrinome, kad būtų puikus sudėtingų ir lengvai sukonstruojamų konstrukcijų derinys. Nesvarbu, ar esate pradedantis, ar patyręs elektronikos mėgėjas, pirmiau pateiktame tekste turėtumėte rasti didelę vertę. Vis dėlto tikimės, kad jums patiko skaityti šį vadovą. Pažymėkite jį ir pasidalykite juo su visais savo draugais. Kaip visada, dėkojame, kad skaitote.