Зарядное устройство для аккумуляторных батареек своими руками

Зарядное устройство для аккумуляторных батареек своими руками

Можно конечно купить и отличное готовое устройство смотри фотку выше, но если тратить на это кровные рублики совсем не хочется, то можно собрать и своими руками. Причем схема ЗУ для пальчиковых батареек очень простая и практически не нуждается в наладке и регулировке

Для наших целей нам подойдет почти любой блок питания рассчитанный на напряжение 5-20 вольт. Возьмем за прототип радиолюбительской разработки схему простейшего из них.

Схема состоит из следующих радиокомпонентов: сопротивления R1, двух светодиодов и штепсельного гнезда. Светодиоды рекомендуется использовать разных цветов. Параллельно одному из них припаиваем выводы для параллельного подключения аккумулятора. Свечение светодиода в соответствии с законом Ома зависит от степени разряда, при полном разряде светодиод гореть не будет). В процессе зарядки свечение светодиода увеличивается. Одинаковое свечение обоих светодиодов говорит о окончании процесса заряда. Номинал сопротивления R1 подбираем в соответствии с рабочим током светодиода из справочника. Например рабочему току светодиода, который равен 20 мА, и напряжению блока питания

Эти конструкции позваляют заряжать портативных Ni-Mn и Ni-Cd аккумуляторы с рабочим напряжением 1,2-1,4 В от USB-порта. С помощью первой схемы можно заряжать один аккумулятор током на 100 мА, вторая схема позволяет заряжать уже две батареи стандарта AA или AAA

Батарейный отсек был позаимствован из старой детской игрушки. О его переделке расскажу чуть подробней. Дело в том, что обычно плюсы и минусы клемм питания установлены противоположно. Но нам надо, что бы в верхней части были две изолирование плюсовые клеммы, а внизу одна общая минусовая. Для этого я нижнюю перенёс наверх, а общую минусовую вырезал из пивной банки, припаяв пружинки. Для пайки использовал паяльную кислоту, по окончанию пайки поверхность обязательно хорошо промыть в проточной воде.

Так как различные пальчиковые аккумуляторы обладают разной емкостью, необходимо разное время для зарядки этих батарей. Аккумуляторы емкостью 1400 мА/ч потребуется заряжать около 14 часов, а для батарей 700 мА/ч потребуется около 7 часов.

За основу взят обычный стабилизатор тока. Конструкция позволяет изменять зарядный ток с помощью переменного сопротивления в от 10 до 500 мА.

Для правильной зарядки батареи напряжение на выходе схемы должно быть на 25 % больше напряжения заряжаемого аккумулятора

Эта радиолюбительская самоделка зарядного устройства используется для зарядки двух никель-кадмиевых аккумуляторов постоянным током. Схема ЗУ имеет два режима работы, автоматическое отключение и генерация звукового сигнала по окончанию процесса зарядки.

Фонарики, цифровые плееры, диктофоны, электронные часы, игрушки, пульты дистанционного управления и портативная медицинская техника — работу всех этих и многих других устройств обеспечивают источники питания.

Устроены источники питания предельно просто: два электрода — отрицательный анод и положительный катод — погружены в емкость с электролитом и упакованы в металлический корпус.

При замыкании контактов начинается движение электронов от одного электрода к другому, возникает электрический ток. Со временем запас активного вещества на аноде истощается, электронов становится меньше. С другой стороны, снижается способность электролита проводить ток. Вот почему батарейка разряжается.

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.

Типы аккумуляторов и их особенности

В зависимости от технологии изготовления аккумуляторных батарей (АКБ) применяются и различные методы заряда. В первую очередь это зависит от химических процессов, проходящих внутри элементов батареек. Используя одинаковый принцип работы, аккумуляторы разделяются по материалам изготовления и химическим процессам, проходящим в них.

При этом важно для многих типов не допускать перезаряда или доводить их до состояния глубокого разряда.

Какие батарейки можно заряжать в зарядном устройстве, определить несложно по маркировке. На предназначенных для перезарядов указывается их ёмкость в Ah и номинальное напряжение. Главное отличие заключается в химической реакции: для аккумуляторов она обратима, а для обычных батареек, таких как «таблетка», нет. Аккумуляторы разделяются по следующим типам:

1. Никель-кадмиевые (Ni-Cd). Были разработаны в 1899 году. Их технология производства была далеко не идеальна, пока в 1947 году не создали элемент с возможностью аннигиляции газов, появляющихся в процессе подзаряда. Такие аккумуляторы не испытывают проблем при заряде в ускоренном режиме. Батарейки обладают высокой нагрузочной способностью, невысокой ценой, надёжностью и морозостойкостью. Хранить АКБ возможно при любой степени заряда. Из недостатков этого типа выделяют: наличие эффекта памяти, токсичность, низкую плотность энергии, скорость саморазряда. В настоящее время в бытовых целях практически не используются из-за своей токсичности.
2. Литий-ионный (Li-Ion). Первый такого типа аккумулятор был выпущен в начале 90-х годов корпорацией Sony. Характеризуются высокой энергетической ёмкостью, низким значением саморазряда. Количество циклов заряд-разряд превышает тысячу раз. Первого поколения аккумуляторы из-за применения в качестве анода металлического лития обладали способностью к воспламенению или взрыву в условиях перезаряда и не выдерживали многократные циклы подзаряда. Замена анода на графит полностью устранила проблему. Такие аккумуляторы не любят перегрева и глубокого разряда.
3. Никель-металл-гидридные (Ni-Mh). В 1984 году использование химического соединения La-Ni-Co позволило поглощать водород на протяжении более 100 циклов, что привело к возможности увеличения циклов заряд разряд до 1 тыс. раз. Устройство для восстановления энергии такого типа контролирует окончание заряда и обеспечивает плавность подзарядки.
4. Литий-полимерный (LiPol). Такого типа аккумулятор разрабатывался для замены Li-Ion первого поколения. В основе работы используется принцип перехода полимеров в полупроводниковое состояние при взаимодействии с ионами. Современные LiPol батареи выполняются произвольной формы с толщиной начиная от одного миллиметра. Эффект памяти отсутствует, поэтому не требуют предварительной разрядки перед зарядом. Для устранения перегрева при зарядке в состав элемента питания входит контроллер, контролирующий все процессы, происходящие при восстановлении ёмкости.
5. Гелиевые батареи. Имеющие малое количества циклов заряд-разряд, характеризуются низким саморазрядом. Выпускаются по технологии AMG и GEL с электролитом, находящимся в связанном виде. При восстановлении энергии требуют 10% от номинальной ёмкости АКБ. При заряде, как и для Li-Ion элементов, первостепенное значение имеет контроль нагрева. Для гелиевых батарей нагрев связан с переходом гелия в жидкое состояние и полная неработоспособность устройства, поэтому без контроля их заряжать нельзя.
6. Свинцово-кислотное устройство накопления энергии было разработано в 1859 году. Элемент энергии представляет собой решётчатую пластину из свинца, покрытую активным материалом и погруженной в электролит. Батарея практически не имеет саморазряда, но её характеристики сильно зависят от окружающей температуры. Обладает эффектом памяти, поэтому ЗУ должно перед зарядом разрядить элемент питания до минимально возможного уровня, а после зарядить. Сами батареи не любят глубокого разряда и при нём очень быстро деградируют.

Хотя на самом деле при ответе на вопрос можно ли заряжать алкалиновые батарейки, следует формально сказать, что да. Это связано с тем, что и в них тоже происходят химические процессы, пусть даже необратимые, но позволяющие накапливать ёмкость. Тут учитывается то, что заряд, накапливаясь, с большой скоростью приводит к быстрому нагреванию батарейки. Поэтому не следует их заряжать более 10−15 минут, при этом желательно контролировать поверхность на нагрев, а приложенное напряжение не должно превышать номинальное.

Таким образом, используемые зарядные устройства должны не допускать перезаряда батареек, контролировать температуру и иметь возможность бороться с так называемым эффектом памяти. Производители предлагают как универсальные приборы, подходящие для всех типов батарей, так и индивидуальные. Основное требование, предъявляемое к устройству — обеспечение безопасного и правильного процесса зарядки.

3. Налаживание

Если устройство собрано правильно и из исправных деталей, налаживание сводится лишь к установке уровня образцового напряжения и, если требуется, настройке токов зарядки для пальчиковых и мизинчиковых аккумуляторов.

Для настройки устройства необходимо иметь пальчиковый и мизинчиковый аккумуляторы. Пальчиковый должен быть заряжен до напряжения 1,48 – 1.49 В.

Если зарядного устройства нет, то аккумулятор заряжается этим зарядным устройством до величины напряжения 1,48 – 1.49 В. В процессе зарядки напряжение на аккумуляторе контролируется измерительным прибором. Как только он зарядится до указанной величины, можно приступать к настройке.

Настройка уровня образцового напряжения

При подаче питания на устройство должны загореться светодиоды HL1 и HL2 обоих каналов. В батарейный отсек вставляется пальчиковый аккумулятор, заряженный до напряжения 1,48 – 1,49 В и производится настройка уровня образцового напряжения первого канала.

Вращением движка подстроечного резистора R2 добиваются погасания светодиода HL1. Затем медленным вращением движка в обратную сторону добиваются включения светодиода. Для точности настройки эту операцию повторяют 2 — 3 раза.

Теперь аккумулятор вставляют в отсек второго канала и производят его настройку таким же образом.

Настройка тока зарядки аккумуляторов

Для удобства настройки в процессе монтажа выводы силового транзистора VT3 временно припаивают к плате отрезками монтажного провода длиной 70 — 80 мм. Провод вывода коллектора разрезают пополам и к его концам подключают миллиамперметр с пределом измерения не менее 500 mA.

Переключатель SA2 первого канала переводят в положение «Заряд», а SA1 в положение «260» и на устройство подают питание.

Далее берут разряженный аккумулятор емкостью 2100 — 2850 mA/ч, вставляют в соответствующий бокс и по миллиамперметру контролируют ток зарядки. Если ток находится в пределах 250 — 270 mA, то ничего не делают. Если ток ниже предела, сопротивление резистора R3 увеличивают на несколько десятков Ом, если выше – уменьшают.

Затем переключатель SA1 переводят в положение «110», в соответствующий бокс вставляют разряженный мизинчиковый аккумулятор емкостью 850 — 1100 mA/ч и таким же образом производят настройку зарядного тока резистором R4, чтобы он находился в пределах 100 – 120 mA.

Таким же образом настраивается второй канал. Теперь снимают питание с зарядного устройства и силовой транзистор VT3 впаивают на место как положено.

Настройка тока разрядки аккумуляторов

Осталось проверить и по необходимости настроить ток разрядки.
Питание на устройство не подается. Переключатель первого канала SA2 переводится в положение «Разряд», а цепь эмиттера транзистора VT4 разрывается и в разрыв включается миллиамперметр с пределом измерения не менее 200 mA.

Кнопкой «Пуск» запускается устройство и по миллиамперметру контролируют ток разрядки аккумулятора, который должен быть в пределах 80 — 100 mA. Если разрядный ток выше, то параллельно лампе включают резистор сопротивлением 15 – 47 Ом. Таким же образом настраивается второй канал.

Если возникли вопросы, обязательно посмотрите этот ролик.

Вот и все. Удачи!

1. Б. Степанов, «Радио», 2006г, №5, стр. 34, Продлим «жизнь» Ni-Cd аккумуляторов!
2. В. Косолапов, «Радио», 1999 г, №2, стр. 36, Простое зарядное устройство.
3. А. С. Партин и Л. Партина, «Радиомир», 2007, №11, стр. 13, Автоматическая «разряжалка».

ЗУ из микроволновой печи

Некоторые автолюбители используют трансформатор от сломанной микроволновой печи. Но этот трансформатор нужно будет переделывать, поскольку он является повышающим, а не понижающим.

Необязательно, чтобы трансформатор был исправен, поскольку в нем зачастую сгорает вторичная обмотка, которую в процессе создания устройства все равно придется удалять.

Переделка трансформатора сводится к полному удалению вторичной обмотки, и намотки новой.

В качестве новой обмотки используется изолированный провод сечением не менее 2,0 мм. кв.

При намотке нужно определиться с количеством витков. Можно сделать это экспериментально – намотать на сердечник 10 витков нового провода, после чего к его концам подсоединить вольтметр и запитать трансформатор.

По показаниям вольтметра определяется, какое напряжение на выходе обеспечивают эти 10 витков.

К примеру, замеры показали, что на выходе есть 2,0 В. Значит, 12В на выходе обеспечат 60 витков, а 13 В – 65 витков. Как вы поняли, 5 витков добавляет 1 вольт.

Ну а далее все делается, как описано выше – изготавливается диодный мост, производится соединение всех составных элементов и проверяется работоспособность.

Стоит указать, что сборку такого зарядного устройства лучше производить качественно, затем все составные части поместить в корпус, который можно изготовить из подручных материалов. Или смонтировать на основу.

Обязательно следует пометить где «плюсовой» провод, а где — «минусовой», чтобы не «переплюсовать», и не вывести из строя прибор.

Обычное ЗУ: заряд и никакого контроля

Такие часто идут в комплекте с аккумуляторами. И для тех АКБ, с которыми они продаются, они подходят идеально. Но с остальными батареями могут возникнуть проблемы. Что с такими зарядными устройствами не так?

• Работают по жесткому циклу. Все параметры зарядки фиксированы, вы не можете менять ни силу тока, ни продолжительность зарядки. Если у вас древнее устройство, купленное в комплекте с АКБ 800 мАч, современные аккумуляторы емкостью 2400 мАч вы будете заряжать ну очень долго.
• Никак не контролируют заряд. Вам может показаться, что контроль все-таки есть, ведь по окончании зарядки загорается зеленый светодиод. Но чаще всего он загорается… по таймеру. То есть, например, производитель рассчитал, что с установленной силой тока элементы емкостью 2400 мАч будут заряжены через 8 часов — значит, через 8 часов можно заканчивать зарядку и сигнализировать о готовности.
• Не имеют «защиты от дурака». Если вы перепутали полярность элементов при установке в ЗУ, это останется на вашей совести.
• Заряжают АКБ только пАрами. Да, один зарядить у вас скорее всего не получится.

Что в итоге? При использовании обычного зарядного устройства вы рискуете получать недозаряженные или перезаряженные аккумуляторы. Неоптимальные циклы зарядки быстро выведут АКБ из строя.

Можно ли продлить срок службы

Проверить заряд батареи можно мультиметром. Если батарея аккумуляторная, для зарядки нужно использовать специальные устройства. Они самостоятельно рассчитают, сколько времени требуется на восстановление заряда. Обычно не менее 8-14 часов.

Пальчиковые батарейки легко подзарядить следующим образом:

1. Взять 2 провода и гальванический элемент с полным зарядом.
2. Соединить плюс с плюсом, а минус с минусом. Через некоторое время старая батарейка подпитается от новой.

Эффективным способом является использование блока питания с мобильного телефона, плеера или другого оборудования, которое применяется для запитки напряжение от 1,5 до 3 В. Батарею подключают к существующим выводам либо разъем обрезают, получая плюс и минус.

При подключении блока питания к сети нужно соблюдать полярность. Если же минус подключить к плюсу, то элемент питания еще больше разрядится.

Заряжать батарею нужно до тех пор, пока она не нагреется до 50°С. После этого ее отключают и ждут остывания. Затем снова подключают, но держат на подзарядке не больше 2 минут. Снова отключают, а потом убирают в морозилку на 10 минут. Батарейку достают из холодильника и ждут, когда она нагреется в комнате естественным образом. После этого ее можно устанавливать в приборы.

Альтернативным способом зарядки алкалиновых батарей можно назвать их помещение в горячую воду. Держать много времени не нужно, достаточно 20 секунд.

Есть еще один прием. В емкость наливают подсоленную воду, помещают батарею. Кастрюлю ставят на плиту, раствор кипятят несколько минут. После этого заряжаемые элементы питания достают, оборачивают изолентой, а потом устанавливают в бытовые приборы.

Зарядить батарею можно, введя в нее химически активные вещества. Для этого в крышке делают несколько отверстий, располагая их вдоль графитового стержня. Глубина прокола не должна превышать ¾ глубины батареи. Проще всего работать шилом, на нем можно заранее отмерить необходимую длину прокола.

Когда отверстия будут готовы, в них заливают активную жидкость. Это может быть уксус. Если его нет, используют соляную кислоту в концентрации 8-10%. После заливки ждут 2-3 минуты, за это время реагенты впитаются в порошок. Процедуру повторяют 2-3 раза.

Используя реагенты, можно восстановить уровень зарядки до 80% от заводского. Чтобы закрепить результат, просверленные отверстия заделывают пластилином или герметиком.

Все перечисленные способы отличаются трудоемкостью, но с их помощью можно заряжать даже плоские таблетки и мизинчиковые элементы питания. Находясь в городе, проще купить новую батарейку, но в походе данные наработки можно использовать, когда возникнет экстренная ситуация.