Меню

Контроллер заряда nimh аккумулятора



Зарядное устройство для Ni-Cd и Ni-MH аккумуляторов.

Сейчас мы с вами будем заряжать аккумуляторы, просто, качественно, а главное — быстро. Для чего воспользуемся микросхемой MAX713 от компании MAXIM. Это специализированная микросхема, заточенная именно под зарядку указанных типов аккумуляторов.

Итак, что же она умеет — подходите ближе, сейчас увидите.
Итак MAX713 позволяет:

  • заряжать Никель-Кадмиевые и Никель-МеталлоГидридные аккумуляторы в количестве от 1 до 16 штук одновременно;
  • в режиме быстрого заряда регулировать ток заряда от С/3 до 4С, где С — емкость аккумулятора;
  • в режиме медленного заряда доводить аккумуляторы до кондиции током С/16;
  • отслеживание состояния аккумулятора и автоматический переход от быстрого заряда к медленному;
  • в отсутствии зарядного тока через микросхему «утекает» всего 5мкА от аккумуляторов;
  • возможность отключения заряда по температурным датчикам или по таймеру;

Ну и хватит — и так вон сколько получилось.
Как обычно, чтобы разговаривать предметно, смотрим на схему:

Вообще говоря, как мы помним еще со староглиняных времен, заряжать аккумуляторы рекомендовалось током 0,1С, где С — емкость аккумулятора. Однако, с тех пор утекло много пива и производители научились делать более совершенные аккумуляторы, позволяющие учинять над собой такое безобразие, как быстрый заряд (Fast Charge).
«It’s okey», говорят они — вы можете заряжать наши аккумуляторы гораздо большим током — главное не превышать значение 4С, иначе может случиться big-bada-bum.

Разумеется, чем больший зарядный ток используется в процессе зарядки, тем меньше времени нужно на эту самую зарядку. Однако, все же, увлекаться сильно не стоит — ток током, а долговечность аккумулятора тоже не последнее дело. Поэтому, в MAX713 реализован не только быстрый, но и медленный заряд (Trickle Charge), который включается по достижении аккумулятором полного заряда большим зарядным током.

Схема, показанная выше позволяет заряжать два аккумулятора, ёмкостью по 1000мА/ч каждый, током С/2, то есть 500мА.
Имеется индикация включения питания — HL1 и индикация быстрого заряда — HL2.
Аккумуляторы включаются последовательно.
Входное напряжение должно быть равно 6 вольтам. Вы еще тут? А ну бегом за паяльником!

Что? Вам надо заряжать четыре аккумулятора сразу? И не 1000мА/ч, а 1200?
Ну ладно, тогда не бежим за паяльником, а слушаем дальше.

Как я уже говорил, эта микросхема позволяет заряжать до 16 аккумуляторов, током до 4С. Итак, что же от нас требуется, чтобы спроектировать зарядное устройство под наши конкретные цели?

  • Определиться с зарядным током аккумуляторов. Неплохо было бы узнать, какой максимальный зарядный ток рекомендует производитель. Ну а если не узнали, тогда уж на свой страх и риск. Для начала, я бы не стал превышать С/2.
  • Решить сколько аккумуляторов нужно заряжать одновременно. После этого, согласно Таблице 1 определить, куда припаивать выводы PGM0 и PGM1. Разумеется, чтобы не перепаивать каждый раз микросхему, нужно предусмотреть переключатель, если нужно заряжать разное количество аккумуляторов.
  • Подобрать входное напряжение на зарядное устройство. Оно может быть рассчитано по формуле:
    U=2+(1,9*N),
    где N — количество аккумуляторов
    Но это напряжение не может быть меньше 6 вольт.
    То есть, если вы будете заряжать даже один аккумулятор — входное напряжение должно составлять 6 вольт.
  • Определить мощность выходного транзистора, после чего по справочнику подобрать подходящий. Мощность определяется так:
    P=(U in — U batt )*I charge ,
    где:
    U in — максимальное входное напряжение,
    U batt — напряжение заряжаемых аккумуляторов — суммарное, разумеется,
    I charge — зарядный ток.
  • Посчитать сопротивление R1. R1=(V in -5)/5 — сопротивление получается в килоомах, чтобы получить Омы надо посчитанное значение умножить на 1000.
  • Определить сопротивление R5. R5=0.25/I charge Если I charge подставляется в амперах, сопротивление мы получим в Омах, если а миллиамперах, то в килоомах. Не теряйтесь.
  • Выбираем время заряда. Это нужно для того, чтобы в случае неисправного аккумулятора, зарядное устройство не гоняло его, бедолагу бесконечное число часов, а отключило по таймеру, даже если аккумулятор и не зарядился. Для выбора времени заряда пользуемся Таблицей 2. И прикручиваем ноги PGM2 и PGM3 согласно этой таблице. Разумеется, не забудьте учесть при этом зарядный ток, который был выбран, а то может случиться так, что устройство отключится раньше, чем зарядится аккумулятор.

Собственно говоря и все. Дальше будут таблицы.

Таблица 1. Задание количества заряжаемых аккумуляторов.

Количество аккумуляторов

Соединить PGM 1 с…

Соединить PGM 0 с…

Источник

Контроллер заряда nimh аккумулятора

Зарядное устройство для Ni-Cd и Ni-MH аккумуляторов на микроконтроллере.

Автор: Барсик
Опубликовано 30.01.2008

Мне всегда хотелось иметь автоматическое зарядное устройство (ЗУ), которое работает так, как надо мне, а не так, как считают нужным китайские маркетологи.
Мои требования такие:
1. Перед началом заряда аккумулятор разряжается до напряжения 1 вольт на элемент, после чего автоматически включается на заряд.
2. Заряд осуществляется стабильным током 0,1C в течение 15 часов. Кстати, это не только моё требование. Именно такой режим заряда рекомендуют изготовители аккумуляторов. По истечении 15 часов аккумулятор автоматически отключается от ЗУ.
3. При отключении электроэнергии или уменьшении напряжения в сети до уровня, при котором нормальная работа зарядного устройства невозможна, зарядное устройство выключается, а прошедшее время заряда запоминается. При возобновлении подачи электроэнергии перезапуск таймера не происходит, а заряд продолжается дальше с того значения времени и до тех пор, пока не пройдут заданные 15 часов.
4. Простота работы с устройством. Чтобы им спокойно могли пользоваться домохозяйки. Никаких дисплеев и кнопок управления. Установил аккумуляторы и забыл. И то, что забыл — не страшно. Ничего аккумуляторам не сделается.
Готовые устройства или схемы меня не устраивали по ряду причин. Пришлось действовать по старому доброму принципу «сделай сам». Для начала был разработан универсальный контроллер для подобных зарядных устройств.
На всякий случай отмазка: Аффтар не является профессиональным программистом или электронщиком (по крайней мере, в настоящее время). Так что если Вы повторите эту разработку, и у Вас дом сгорит, то это Ваши проблемы. Аффтар за это ответственности не несёт. (Гениально, я считаю. Здесь и далее, прим. Кота.)

Описание принципиальной схемы контроллера.

Для управления ЗУ используется микроконтроллер ATtiny13 семейства AVR фирмы Atmel. Вывод 6 контроллера (AIN1) является входом аналогового компаратора, с помощью которого контролируется состояние источника питания. Вывод 7 (ADC1) это вход АЦП, с помощью которого измеряется напряжение на батарее аккумуляторов. Высокий уровень на выходе 2 (PB3) включает зарядник. Высокий уровень на выходе 5 (PB0) включает цепь разряда аккумулятора. Вывод 3 (PB4) служит для индикации окончания заряда аккумулятора.
В качестве тактового генератора используется внутренний RC генератор микроконтроллера. Разъём XP1 предназначен для внутрисхемного программирования микроконтроллера непосредственно в этом устройстве. Если в дальнейшем перепрограммирование не планируется, то этот разъём можно не устанавливать.
Порог срабатывания аналогового компаратора задаётся делителем напряжения на резисторах R1, R2. Напряжение питания считается нормальным, если напряжение на входе 6 микроконтроллера больше 1,2 вольта.
Напряжение батареи подаётся на вход АЦП микроконтроллера через делитель напряжения на резисторах R4, R5. Чтобы напряжение на батарее измерялось правильно, коэффициент деления этого делителя должен быть 1,86 на элемент. Соотношение резисторов должно быть таким: R5/R4 = 1,86*N — 1, где N — количество элементов в аккумуляторной батарее. Например, для случая двух элементов:
R5/R4 = 1,86*2 — 1 = 2,72. Если R4 = 100 КОм, то R5 = 100*2,72 = 272 КОм.
При аварийном отключении питания, микроконтроллер некоторое время питается от конденсатора C8. Ёмкость этого конденсатора должна быть достаточной для того, чтобы микроконтроллер успел сохранить своё состояние в энергонезависимой памяти. Диод VD1 не даёт конденсатору C8 разряжаться через микросхему DA1.
Конденсаторы C1, C5, C6 защищают входы микроконтроллера от импульсных помех.

Алгоритм работы следующий. После подачи питания на микроконтроллер, происходит частичная инициализация внутренних устройств микроконтроллера (порт ввода/вывода, таймер, АЦП, компаратор и т.п.). Затем проверяется, в норме ли напряжение питания. Если напряжение в норме, то завершается инициализация и считывается значение статуса из энергонезависимой памяти (EEPROM), чтобы узнать, чем занимался контроллер в прошлой жизни до отключения питания.
Далее, проверяется, установлена ли аккумуляторная батарея в зарядное устройство. Для этого измеряется напряжение на аккумуляторной батарее. Если оно больше, чем 0,5 вольта на элемент, то считается, что батарея установлена.
Если в момент включения питания батарея находилась в зарядном устройстве, то работа продолжится в соответствии с тем состоянием, которое было записано в энергонезависимую память. Если раньше шёл разряд, то продолжится разряд, а затем начнётся заряд. Если шёл заряд, то продолжится заряд, пока не пройдёт 15 часов, после чего зарядник будет выключен. Если на момент отключения питания заряд успел завершиться, то зарядник не включается, а будет светиться зелёный светодиод, сигнализирующий об окончании зарядки.
Если же в момент включения питания батарея не была установлена, то считается, что будет начат новый цикл разряд/заряд. Программа зацикливается и ждёт, когда будет установлена батарея. Как только батарея будет установлена, будет включена цепь разряда аккумулятора. При этом начинает светиться жёлтый светодиод. Разряд будет продолжаться до тех пор, пока напряжение на аккумуляторе не уменьшится до 1 вольта на элемент. После этого разрядная цепь отключается и включается зарядник. Жёлтый светодиод гаснет и начинает светиться красный. Зелёный светодиод начинает вспыхивать с частотой 1 Гц. По продолжительности свечения зелёного светодиода и паузе между вспышками можно приблизительно оценить время, которое прошло с начала зарядки, и, соответственно, заряд, который успел набрать аккумулятор. Чем больше время свечения по отношению к паузе, тем больше времени прошло. Например, если время, в течение которого зеленый светодиод светится, равно времени в течение которого зеленый светодиод погашен, то, значит, прошло 7,5 часа, и аккумулятор зарядился наполовину.
Если во время заряда аккумуляторы были извлечены из зарядного устройства до окончания процесса заряда, то из-за работающего зарядника, напряжение на контактах держателя резко возрастёт. По этому признаку микроконтроллер узнаёт, что аккумуляторы были извлечены, и выключает режим заряда. После установки аккумуляторов в держатель будет начат новый цикл разряд/заряд.
Заряд продолжается в течение 15 часов. После 15 часов зарядник выключается, красный светодиод гаснет, а зелёный начинает светиться непрерывно, что означает окончание цикла заряда. В этом состоянии контроллер будет оставаться неограниченно долго, пока аккумулятор не будет удалён из зарядного устройства.
Если в течение цикла разряд/заряд, на любом из этапов, произойдёт отключение электроэнергии, то цикл приостанавливается, и состояние контроллера сохраняется в энергонезависимой памяти. После возобновления подачи электроэнергии цикл продолжается дальше с того этапа, на котором был остановлен. За состоянием питающего напряжения следит аналоговый компаратор — вход 6 микроконтроллера. Если напряжение на входе аналогового компаратора становится меньше 1,1 вольта, то происходит прерывание выполняемой программы, выходы контроллера переключаются на низкий уровень, состояние контроллера записывается в энергонезависимую память, и контроллер переходит в спящий режим.
Управляющая программа написана на языке C для среды разработки CodeVisionAVR. Над текстом программы смеяться не надо. Аффтар не является профессиональным программистом, и как раз с этой программы начинал учиться программировать микроконтроллеры AVR.

Читайте также:  Как проверить срок годности аккумулятора varta

При программировании необходимо установить фьюзы (поставить «галки»): CKSEL0, SUT0, CKDIV8, BODLEVEL1. Остальные фьюзы должны быть сброшены.
Я пользовался программатором STK 200/300 и программой, встроенной в среду разработки CodeVisionAVR. Можно пользоваться любым программатором, который понимает ATtiny13.
Будьте осторожны. В некоторых программах, в частности в UniProf, всё с точностью до наоборот — «галки» соответствуют НЕ установленным фьюзам. Лучше, прежде, чем начать программирование, сначала фьюзы считать и посмотреть, как они стоят. С завода ATtiny13 приходят с установленными CKSEL0, SUT0, CKDIV8. Надо добавить к ним BODLEVEL1. (Интересно, какой вредитель придумал, что установленному фьюзу соответствует «0», а не установленному — «1»?)
Короче, будьте аккуратны при программировании фьюзов.

Конструкция и детали.

Собрали тут чего-то

Макет собран на универсальной плате. Микроконтроллер установлен в панельку. Соединения выполнены проводом МГТФ. Печатная плата не разрабатывалась. Конденсаторы C1 — C6 — керамические. C7, C8 — любые оксидные. Ёмкость конденсатора C8 должна быть не меньше, чем указано на схеме.

Пример использования контроллера — зарядное устройство для цифрового фотоаппарата.

На основе контроллера, описанного выше, было сделано зарядное устройство для цифрового фотоаппарата.

Оно предназначено для заряда двух Ni-MH аккумуляторов размером AA и ёмкостью 2500 мАч.
Собственно зарядник представляет собой стабилизатор тока на микросхеме LM317T (DA2). Ток заряда определяется резистором R16 и рассчитывается по формуле: I = 1,25/R16.
Для включения/выключения зарядника используется каскад на транзисторах VT2, VT3. Когда на выходе 2 микроконтроллера DD1 низкий уровень, транзистор VT2 закрыт, а транзистор VT3 открыт и соединят вход ADJ микросхемы DA2 с общим проводом. При этом напряжение на выходе микросхемы DA2 уменьшается до 1,25 вольта. Если на выходе 2 микроконтроллера DD1 появляется высокий уровень, то транзистор VT2 открывается, а транзистор VT3 закрывается, и микросхема DA2 начинает работать как стабилизатор тока. Диод VD7 не даёт аккумуляторам разряжаться при выключенном стабилизаторе тока. Диод VD6 и резистор R17 создают небольшой сдвиг уровня выходного напряжения, чтобы уменьшить выходное напряжение микросхемы DA2 в выключенном состоянии.
Для разряда аккумуляторов, к ним подключается резистор R12 с помощью ключа на транзисторе VT1.
Диодный мостик VD1 — VD4 на входе зарядного устройства защищает от неправильного подключения источника питания.
В качестве источника питания используется готовый нестабилизированный сетевой адаптер БПН 12-03 с выходным напряжением 12 вольт и током нагрузки 300 мА.
Внешний вид и конструкция готового устройства показаны на рисунках ниже:

Фото 1

Фото 2

Фото 3, я так думаю

Зарядное устройство собрано в готовом пластмассовом корпусе G026, к которому свеху крепится держатель аккумуляторов. В качестве держателя используется готовый батарейный отсек для двух элементов АА. Микросхема LM317 (DA2) и транзистор VT1 установлены на алюминиевую пластину по размерам корпуса через изолирующие прокладки из слюды. Транзистор VT1 можно на радиатор не ставить, т.к. рассеиваемая им мощность не превышает 0,7 ватта. Резистор R12 составлен из двух резисторов по 1 Ом, 1 ватт.
Печатная плата не разрабатывалась. Устройство собрано на универсальной плате. Микроконтроллер установлен в панельку.

Проверка работоспособности зарядного устройства.

Если устройство собрано без ошибок и микроконтроллер запрограммирован правильно, то наладка не требуется. Но, во-первых, где Вы видели устройство без ошибок? А во-вторых, всё равно хотелось бы убедиться, что всё работает так, как надо.
Первое включение делают без микросхемы микроконтроллера. Спалить её всегда успеете. Подключите источник питания с напряжением 8 — 12 вольт. Должен засветиться синий светодиод HL2. Убедитесь, что напряжение на выходе микросхемы DA1 составляет 5 вольт. На панельке для микроконтроллера соедините перемычкой вывод 8 поочерёдно с выводами 2, 3, 5. Соответственно, поочерёдно должны светиться светодиоды HL4, HL1, HL3. Установите резистор сопротивлением 100 КОм между выводами 4 и 8 на панельке микроконтроллера. Подключите к тем же выводам вольтметр с входным сопротивлением не меньше 1 МОм. Китайский цифровой мультиметр вполне подойдёт. Отключите источник питания, и засеките время, за которое напряжение на этом резисторе уменьшится с 4,5 вольт до 2 вольт. Если это время превышает 20 секунд, то значит, конденсатор C8 имеет достаточную ёмкость, и микроконтроллеру будет чем питаться при внезапном отключении электроэнергии.
При отключённом питании, соедините перемычкой на несколько секунд выводы 4 и 8 на панельке микроконтроллера, чтобы конденсатор C8 разрядился. Установите микроконтроллер в панельку.
Для дальнейшей проверки, необходимо собрать небольшую тестовую схему, и подключить её к контроллеру, как показано на нижеследующем рисунке:

Резисторы R101 — R104 должны иметь одинаковый номинал и могут быть от 4,7 до 10 Ком.
Установите движок резистора R102 в нижнее по схеме положение, что соответствует нулю вольт на входе 7 микроконтроллера. Движок резистора R104 установите в верхнее по схеме положение, что соответствует максимальному напряжению на входе 6 (Power Good) микроконтроллера. Подключите вольтметр к выводу 7 микроконтроллера. Включите питание. Должен засветиться синий светодиод HL2. В этом состоянии микроконтроллер должен ожидать, когда к нему подключат аккумуляторы.
Постепенно перемещая движок резистора R102, увеличивайте напряжение на входе 7 микроконтроллера. При напряжении 0,25 — 0,30 вольт должен засветиться красный светодиод HL4, а зелёный HL1 должен начать вспыхивать с интервалом в 1 секунду. Это говорит о том, что микроконтроллер обнаружил подключённый аккумулятор и включил режим заряда.
Подключите вольтметр к выводу 6 (Power Good) микроконтроллера. Постепенно перемещая движок резистора R104, уменьшайте напряжение на входе 6 микроконтроллера. При напряжении около 1,1 вольт, красный HL4 и зелёный HL1 светодиоды должны погаснуть. Это говорит о том, что микроконтроллер обнаружил снижение напряжения питания ниже допустимого уровня, все выключил и заснул. Постепенно увеличивайте напряжение на входе 6 микроконтроллера. При напряжении около 1,2 вольт, должен снова включиться режим заряда, но не сразу, а с задержкой в 1 — 5 секунд. Установите напряжение на входе 6 микроконтроллера на максимум.
Подключите вольтметр к выводу 7 микроконтроллера. Резистором R102 продолжайте увеличивать напряжение на входе 7 микроконтроллера. При напряжении 0,95 — 1,0 вольт, красный HL4 и зелёный HL1 светодиоды должны погаснуть. В этом состоянии микроконтроллер считает, что аккумуляторы были извлечены из зарядного устройства во время зарядки.
Снова установите движок резистора R102 в нижнее по схеме положение, что соответствует нулю вольт на входе 7 микроконтроллера. Подключите вольтметр к точке соединения резистора R106 и кнопки SB1. Нажмите и не отпускайте кнопку SB1. Резистором R102 установите напряжение равным 0,6 — 0,8 вольта. Отпустите кнопку. Через 1 — 2 секунды должен засветиться жёлтый светодиод HL3. Это состояние говорит о том, что микроконтроллер обнаружил, что подключённые к нему аккумуляторы не разряжены и включил режим разряда.
Установите движок резистора R104 в нижнее по схеме положение, что соответствует нулю вольт на входе 6 (Power Good) микроконтроллера. Жёлтый светодиод HL3 должен погаснуть. Это говорит о том, что микроконтроллер обнаружил снижение напряжения питания ниже допустимого уровня, и выключил режим разряда. Снова установите напряжение на входе 6 микроконтроллера на максимум. Через 1 — 5 секунд должен засветиться жёлтый светодиод HL3, что говорит о том, что возобновился режим разряда.
Подключите вольтметр к выводу 7 микроконтроллера. Резистором R102 начинайте уменьшать напряжение на входе 7 микроконтроллера. При напряжении около 0,5 вольт, жёлтый светодиод HL3 должен погаснуть, должен засветиться красный светодиод HL4, а зелёный HL1 должен начать вспыхивать с интервалом в 1 секунду. Это говорит о том, что микроконтроллер решил, что разрядил аккумуляторы до 1 вольта на элемент и включил режим заряда.
Выключите питание и отключите тестовую схему от зарядного устройства. Дальнейшую проверку удобно проводить на аккумуляторах, предварительно разряженных до напряжения 1 вольт на элемент, чтобы долго не ждать, пока они разрядятся.
Подключите амперметр, включённый на соответствующий предел измерений, чтобы можно измерить ток около 1А, последовательно с аккумуляторной батареей. Подключите источник питания (должен засветиться синий светодиод HL2) и установите аккумулятор в держатель. Убедитесь, что ток разряда имеет величину приблизительно 1А, а ток заряда равен 250 мА и не изменяется при изменении напряжения питания. Убедитесь, что переключение из режима разряда в режим заряда происходит при напряжении на аккумуляторной батарее равном 2 вольта (1 вольт на элемент). Это напряжение, при необходимости, можно изменить, подбирая резистор R5.
Проверьте, как устройство реагирует на отключение питания. После отключения и включения питания, устройство должно сохранять предыдущее состояние (разряд, заряд, заряд окончен), а таймер времени заряда не должен перезапускаться.

Читайте также:  Аккумулятор для планшета эппл

Работа с зарядным устройством.

Подключаем источник питания. Должен засветиться синий светодиод. Устанавливаем аккумуляторы в держатель. Должен засветиться жёлтый светодиод или красный. Ждем не меньше 15 часов, пока красный светодиод погаснет, а зелёный перестанет мигать и будет светиться постоянно. Всё. Аккумуляторы заряжены.
Для начала нового цикла разряд/заряд, не выключая источника питания (синий светодиод должен светиться), необходимо вытащить аккумуляторы из держателя и установить следующую пару.
Если после установки аккумуляторов в держатель, не светится ни жёлтый ни красный, то может быть следующее:
1. Недостаточно напряжение в сети.
2. Аккумуляторы установлены неправильно.
3. Аккумуляторы сильно разряжены (до напряжения, меньшего, чем 0,5 вольта на элемент).
Свечение жёлтого светодиода говорит о том, что идет разряд. После разряда аккумуляторов до напряжения 1 вольт на элемент, режим разряда выключается и жёлтый светодиод гаснет. После этого включается режим заряда и начинает светиться красный светодиод. Зелёный светодиод начнёт вспыхивать с периодом в 1 секунду. По соотношению длительности свечения и паузы можно приблизительно оценить время, прошедшее с начала заряда. Через 15 часов заряд прекращается. Красный светодиод гаснет, а зелёный начинает светиться непрерывно, что говорит об окончании зарядки. Если аккумуляторная батарея разряжена до напряжения, меньшего, чем 1 вольт на элемент, то режим заряда включится сразу. Если батарея разряжена сильнее, чем 0,5 вольта на элемент или установлена в неправильной полярности, то ничего не включится и никакие индикаторы (кроме синего) светиться не будут.

Источник

Как заряжать Ni-Mh аккумуляторы — проверка и восстановление

Батарейки и любые другие аккумуляторы могут в любой момент подвести, так как в них закончилась энергия. В таком случае необходимо зарядить их. Но как сделать это правильно и максимально быстро? В этой статье мы максимально подробно рассмотрим, как правильно заряжать никель металлогидридные аккумуляторы.

Как заряжать Ni-Mh аккумуляторы?

Ni-Mh или металлгидридные аккумуляторы применяются для питания разной электронной техники. Наиболее часто их можно встретить в виде батареек типа ААА или АА. Реже встречаются в виде промышленных батарей. В этом случае они гораздо объемнее, да и заряда у них больше.

Справка! По емкости бывают двух видов: 1500-3000 мАч и 300-1000 мАч.

Особенности эксплуатации батареи

Чтобы заряда хватило как можно дольше, рекомендуется заряжать только после того, как пальчиковая батарея полностью сядет. То есть пока устройство не отключится, из-за нехватки энергии, ставить аккумулятор на зарядку не рекомендуется. Заряжать его тоже следует только до конца.

Важно! Иначе возможно появление «эффекта памяти», когда емкость батареи несколько снижается.

Если вы только недавно приобрели подобный аккумулятор, то перед началом эксплуатации его следует «раскачать». То есть поставить на зарядку, установив минимальный ток, а затем разрядить при помощи того же зарядника (не на всех зарядных устройствах есть такая функция) или лампочки.

Как правильно заряжать Ni-Mh батареи?

Теперь давайте рассмотрим Ni-Mh аккумуляторы как заряжать двумя способами. Но для начала следует убедиться, что батарея полностью разряжена. Иначе срок эксплуатации сильно снизится. Чтобы это определить, необходимо вставить батарейку в любое подходящее устройство и активировать его. Если он включится, значит, заряд есть и пока что ставить на зарядку аккумулятор рано. Если же устройство отказывается работать, то можно приступать к зарядке.

Типы зарядки

Как уже было сказано выше, есть два способа или типа зарядки Ni-Mh батареи: капельный и быстрый. Осуществлять зарядку Ni-Mh аккумулятора лучше в таком месте, где нет маленьких детей, животных и других, которые могут поиграть с ЗУ (зарядным устройством) или самим аккумулятором. Теперь давайте подробнее узнаем, как зарядить никель металлогидридные аккумуляторы.

Как производить капельную зарядку, пошагово

Этот вариант лучше не использовать, так как он может сильно навредить аккумулятору. Дело в том, что капельная зарядка не умеет отключаться, когда батарея заряжена до конца. Из-за этого происходит переизбыток энергии, и снижается срок эксплуатации.

Важно! Чтобы не перегреть батарейки рекомендуется выставлять маленький ток, примерно 0,05 С.

При этом обязательно следует постоянно наблюдать за временем, чтобы вовремя его отключить. К сожалению, узнать точно, когда батарея зарядится, невозможно. Можно только примерно рассчитать, зная объем батареи и какое количество заряда было изначально. В любом случае КПД (коэффициент полезного действия) устройства, которое заряжено капельным способом, составляет не более 75%.

Как производить быструю зарядку, инструкция

Вариант быстрого режима зарядки используют наиболее часто, так как батарейка сохраняет свои эксплуатационные качества, а КПД составляет 90-95%. В этом случае необходимо выставлять силу тока в районе 0,7 – 1 от общей емкости, а напряжение будет в районе 0,8 – 8 В. Кстати, если батарея полностью разряжена, то необходимо ввести один дополнительный этап.

Дополнительный этап носит название предварительная зарядка. Его необходимо выполнять в первую очередь. Для этого выставляют силу тока не более 0,3 от емкости и ждут примерно 30 минут. За это время напряжение должно возрасти до 0,8 В. Как только это произошло, в течение 5 минут необходимо поднять уровень тока.

Во время перехода на следующий этап необходимо постоянно контролировать температуру. Если она повышается до критической отметки, ЗУ необходимо быстро отключить. Контролировать напряжение можно при помощи вольтметра или мультиметра, чтобы исключить вероятность ложных срабатываний.

Как только напряжение возросло до необходимой отметки, можно переходить к заключительному этапу. Он необходим, чтобы зарядка Ni-Mh аккумуляторов была полностью завершена. Для этого силу тока опять снижают до 0,2-0,3 от емкости и держат так не более 25 минут. После этого батарею можно снимать с зарядки и использовать по прямому предназначению.

Параметры зарядки

Есть два параметра, на которые следует обращать особое внимание при зарядке батарей. Это сила тока и напряжение. Еще есть показатель температуры, за которым необходимо следить, но тут все просто: достигла критической отметки – отключить ЗУ. А вот силу тока и напряжение давайте рассмотрим подробнее.

Сила тока

Этот параметр говорит о том, сколько энергии получила батарейка за определенный промежуток времени. Если вы заряжаете аккумулятор быстрым способом, то силу тока необходимо менять, но выставлять больше 1 не рекомендуется. Так как батарея начнет быстро нагреваться.

Напряжение

Большинство батареек выдают напряжение 1-1,5 Вольт, но можно достичь наибольшего значения в 15 Вольт, если соединить 10 батареек с напряжением 1,5 В. Тоже важный показатель, за которым необходимо следить при помощи вольтметра или мультиметра.

Восстановление никель-металлогидридных аккумуляторов

«Эффект памяти», о котором вкратце было рассказано чуть выше, встречается очень часто, если неправильно заряжать батарею. Поэтому важно знать, ni mn аккумуляторы как правильно заряжать. От этого эффекта можно быстро избавиться при помощи простых приборов: лампочка с мощностью батарейки, зарядник и вольтметр. Но для начала предлагаю рассмотреть, почему появляется эффект памяти.

Читайте также:  Зарядное устройство для аккумулятора ааа gp powerbank

Причины потери емкости

Некоторые люди заряжают аккумуляторы не до конца. Батарейка автоматически фиксирует нижнюю границу и «запоминает» ее. Чем чаще заряжать батарею не до конца, тем сильнее будет «эффект памяти». Это приводит к тому, что снижается емкость батареи, а значит и ее эффективность. Если вы заметили, что емкость аккумулятора упала, значит, вы стали жертвой этого эффекта.

Зарядка и тренировка аккумулятора, пошаговая инструкция

Для начала при помощи лампочки необходимо разрядить батарею до 0,8 В (фиксировать вольтметром). После этого аккумулятор необходимо полностью зарядить при помощи быстрой зарядки. Если батарея долго не проходила этот процесс, то его следует повторить два-три раза подряд.

Справка! А вообще рекомендуем каждые 3-4 недели проводить восстановление Ni-Mh аккумуляторов, но в таком случае необходимо проводить только один цикл.

Как проверить уровень зарядки Ni-Mh аккумулятора?

Лучше всего использовать мультиметр, но при этом следует знать максимальный объем энергии батарейки. Теперь просто измеряем уровень мультиметром, а затем сравниваем число, которое показал прибор, и максимальный уровень энергии аккумулятора.

Источник

Зарядное устройство для NiMH аккумулятора

Зарядное устройство для NiMH аккумулятора

Недавно получил комплект никель-металлогидридных аккумуляторных (NiMH) батарей для шуруповерта «Bosch» 14.4V, 2.6Ah. Аккумуляторы фактически имели малую емкость, хотя эксплуатировались под нагрузкой лишь незначительное время и имели малое число циклов разряд(работа) — заряд. По этой причине решил разобрать батареи, выполнить их поэлементные замеры для определения характеристик и возможного восстановления, использования «выживших» элементов в других самоделках требующих отдачи большого тока в короткое время. Эта работа поэтапно описана в заметке «Автоматическое устройство для разряда аккумулятора».

После разборки батареи

был выполнен подготовительный разряд элементов на указанном устройстве, с контролем по минимальному остаточному напряжению 0,9. 1,0 вольт, для исключения глубокого разряда. Далее потребовалось простое и надежное зарядное устройство для их полной зарядки.

Требования к зарядному устройству

Производители NiMH аккумуляторов рекомендуют выполнять заряд с величиной тока в интервале 0,75-1,0С. При этих режимах, КПД процесса зарядки, большую часть цикла, максимально высокий. Но к моменту окончания процесса зарядки, КПД резко снижается и энергия переходит в выделение тепла. Внутри элемента резко растёт температура и давление. Аккумуляторы имеют аварийный клапан, который может открыться при увеличении давления. При этом свойства аккумулятора будут безвозвратно потеряны. Да и сама высокая температура оказывает негативное влияние на структуру электродов батарейки.

По этой причине, для никель-металлогидридных аккумуляторов очень важным является контроль режимов и состояния батареи при зарядке, момента окончания процесса зарядки, для исключения перезаряда или разрушения аккумулятора.

Как указывалось, в конце процесса заряда NiMH аккумуляторной батареи её температура начинает расти. Это является основным параметром для отключения заряда. Обычно в качестве критерия прекращения заряда берётся рост температуры более чем на 1 градус за минуту. Но при небольших токах заряда (менее 0,5С), когда температура растёт достаточно медленно, это обнаружить сложно. Для этого может быть использовано абсолютное значение температуры. Таким значением принимают 45-50°C. В этом случае заряд должен быть прерван, и возобновлён (при необходимости) после остывания элемента.

Также необходимо установить ограничение по времени заряда. Его можно рассчитать по емкости батареи, величине тока зарядки и КПД процесса, плюс 5-10 процентов. В этом случае, при нормальной температуре процесса, зарядное устройство отключают по установленному времени.

При глубоком разряде NiMH аккумулятора (менее 0,8В) ток заряда, предварительно, устанавливается на уровне 0,1. 0,3С. По времени этот этап ограничен и составляет около 30 минут. Если за это время аккумулятор не восстанавливает напряжения 0,9. 1,0В, то элемент беспереспективен. В положительном случае, далее выполняют заряд с увеличенной величиной тока в интервале 0,5-1,0С.

И еще, о сверхбыстром заряде аккумуляторных батарей. Известно, что при заряде до 70% своей ёмкости никель-металлогидридный аккумулятор имеет КПД зарядки близкий к 100 процентам. Поэтому, на этом этапе возможно увеличить ток для ускоренного его прохождения. Токи в таких случая ограничивают значением 10С. Высокий ток легко может привести к перегреву аккумулятора и разрушению структуры его электродов. Поэтому использование сверхбыстрого заряда рекомендуется только при постоянном контроле процесса зарядки.

Процесс изготовления зарядного устройства для NiMH аккумулятора рассмотрен ниже.

1. Установление исходных данных.
— Зарядка элемента постоянной величиной тока 0,5. 1,0С до номинальной емкости.
— Выходной ток (регулируемый) – 20. 400 (800) ma.
— Стабилизация выходного тока.
— Выходное напряжение 1,3. 1,8 В.
— Входное напряжение — 9. 12 В.
— Входной ток — 400 (1000) ma.

2. В качестве источника питания для ЗУ выбираем мобильный адаптер 220/9 вольт, 400 ma. Возможна замена на более мощный (например, 220/1,6. 12В, 1000 ma). Изменений в конструкции ЗУ при этом не потребуется.

3. Рассмотрим схему зарядного устройства

Вариант конструкции зарядного устройства аккумулятора представляет собой узел стабилизации и ограничения тока и выполнен на одном элементе операционного усилителя (ОУ) и мощном составном n-p-n транзисторе КТ829А. ЗУ дает возможность регулировки тока заряда. Стабилизации установленного тока происходит за счет повышения или понижения выходного напряжения.

В точке соединения резистора R1 и стабилитрона VD1 образуется стабильное опорное напряжение. Изменяя величину напряжения, снятого с потенциометра R2 резисторного делителя, на неинвертирующем входе операционного усилителя (вывод 3), изменяем величину выходного напряжения (вывод 6), а следовательно и ток через VТ1. Резистором R5 ограничиваем ток в цепи заряжаемого аккумулятора. Изменение падения напряжения на R5 при отклонении зарядного тока, через обратную связь (ООС) на инвертирующий вход ОУ (вывод 2), корректирует и стабилизирует выходной ток ЗУ. Установленный R2 ток будет стабилен до конца зарядки этого и последующих однотипных аккумуляторов.

Данная схема стабилизатора тока весьма универсальна и может применяться для ограничения тока в различных конструкциях. Схема легка в повторении, состоит из простых и доступных радиокомпонентов и при верном монтаже сразу начинают работать.

Особенностью данной схемы является возможность применить имеющиеся в наличии операционные усилители с напряжением питания на уровне 12В, например, К140УД6, К140УД608, К140УД12, К140УД1208, LM358, LM324, TL071/081. Транзистор КТ829А — основной силовой элемент и весь ток проходит по нему, поэтому обязательно устанавливается на теплоотвод. Выбор транзистора определяется необходимым зарядным током установленным для зарядки аккумулятора.

4. Выбираем корпус для зарядного устройства. Он определит форму, конструкцию, условия теплоотвода и внешний вид ЗУ. В данном случае выбран алюминиевый аэрозольный баллон. Удаляем его верхнюю часть.

5. Отрезаем от универсальной монтажной платы часть, равную по ширине внутреннему диаметру баллона. Желательно плотное, без качки, вхождение платы в баллон.

6. Комплектуем ЗУ деталями согласно схемы. Аэрозольный колпачок по размеру хорошо подходит в качестве ручки потенциометра.

7. Закрепляем транзистор на радиаторе и устанавливаем радиатор на краю платы, согласно фото.

8. Припаиваем выводы транзистора к контактным площадкам платы.

9. Распаиваем сопротивление, ограничивающее максимально возможный ток заряда аккумулятора. Так как весь ток заряда проходит через резистор R5, то для лучшего охлаждения резистора, он набран из широко распространенных (МЛТ-1) четырех паралельно соединенных резисторов по 22 ома, мощностью по 1 вт. Дополнительно, последовательно установлен резистор на 1,8 ома мощностью 5 вт. Общее сопротивление R5 составило около 7 ом ( средней мощностью 4 вт). Сопротивление и комплектация резисторов зависят от планируемого тока зарядки и наличия деталей у изготовителя.

10. Соберем управляющую часть ЗУ на макетной монтажной плате. Присоединим изготовленную силовую часть ЗУ и подключим нагрузку – заряжаемый аккумулятор. Для проверки работы и отладки режимов, подключим ЗУ к регулируемому блоку питания. Проверяем диапазон регулировки зарядного тока, при необходимости подбираем величину резисторов R2 и R3.

11. Переносим управляющую часть ЗУ на рабочую платку

12. На плате, сбоку, устанавливаем гнездо для подключения блока питания ЗУ (адаптера или другого БП).

13. Устанавливаем ЗУ в корпус, расположив радиатор в его верхней (открытой) части.
Предварительно сверлим в нижней цилиндрической части корпуса ряд отверстий диаметром 6 мм. Рабочее положение корпуса ЗУ вертикальное, поэтому в нем, аналогично печной трубе, создается естественная тяга. Воздух, нагреваемый резисторами и радиатором поднимается из корпуса вверх, затягивая холодный в нижние отверстия. Такая вентиляция работает эффективно, потому что значительный нагрев радиатора при 2-х, 3-х часовой работе ЗУ, практически не ощущается нагревом корпуса.

14. Зарядное устройство собрано рабочим комплектом и испытано под нагрузкой, полной зарядкой десятка аккумуляторов. ЗУ работает стабильно. При этом периодически ведётся контроль расчетного времени зарядки, а также температуры аккумулятора для отключения ЗУ при критических значениях. Использование «крокодильчиков» для подключения аккумулятора позволяет подключить к ЗУ контрольный амперметр (мультиметр) для регулировки зарядного тока. При зарядке последующих однотипных элементов, амперметр не нужен.

Источник