Es proposa una opció per fabricar un carregador de bateries per a electrodomèstics, amb la configuració del corrent i la tensió de càrrega, amb l'estabilització del corrent a la càrrega.
Amb la vida periòdica en una casa d’estiu, de vegades és necessari recarregar diverses fonts d’alimentació per a un rellotge, un receptor o una llanterna. A més, les bateries de ions Li dels telèfons mòbils antics utilitzats en fabricats anteriorment requereixen un recàrrec. casolans. Atès que les bateries que s’utilitzen tenen diferents formes, dimensions i dimensions de muntatge, així com diferents modes de càrrega, cal fer, fins a cert punt, un carregador universal (carregador). Com que aquest carregador s’utilitzarà només periòdicament, no té sentit fabricar ni adquirir memòria especialitzada per a cada tipus de bateria.
En aquest sentit, per carregar diverses bateries de baix consum, produirem un carregador únic, simplificat, però fiable. Quan es carreguen bateries amb control visual periòdic sobre el final de la càrrega, amb la possibilitat de configurar modes (corrent estable i tensió de càrrega màxima), aquest carregador garantirà un funcionament d'alta qualitat.
A continuació es descriu el procés de fabricació del carregador per a la tasca.
1. Instal·lació de les dades d'origen.
Per al correcte funcionament de les bateries d’hidrur de níquel-metall, es recomana mantenir la tensió de funcionament a les cèl·lules dins d’1,2 ... 1,4 volts, i es permet una reducció màxima a 0,9 volts. Es recomana realitzar una càrrega ràpida de cèl·lules de bateria NiMH a una tensió de 0,8 ... 1,8 volts, amb un corrent de càrrega en el rang de 0,3 ... 0,5 C.
El voltatge de funcionament d'una bateria de ions Li és de 3,0 ... 3,7 volts. La bateria s’ha de carregar fins a un voltatge màxim de 4,2 volts, amb un corrent de càrrega en l’interval de 0,1 ... 0,5 C (fins a 450 mA amb una capacitat de bateria de 900 mAh).
Tenint en compte les recomanacions, establim les següents característiques de la memòria fabricada:
La tensió de sortida és de 1,3 ... 1,8 volts (per a una bateria NiMH).
La tensió de sortida és de 3,5 ... 4,2 volts (per a una bateria de ions Li).
Corrent de sortida (ajustable) - 100 ... 400 mA (... 900 mA).
La tensió d'entrada és de 9 ... 12 volts.
El corrent d’entrada és de 400 mA (1000 mA).
2. Font actual.
Com a font actual de memòria, utilitzem un adaptador mòbil de 220/9 volts, 400 mA. Podeu utilitzar un adaptador més potent (per exemple, 220 / 1,6 ... 12 volts, 1000 mA). En aquest cas, no calen canvis en el disseny de la memòria.
3. Circuit del carregador.
El circuit de memòria és fàcil de fabricar i d’encarregar, no té peces escasses i cares. El dispositiu us permet carregar diverses bateries amb un corrent estable i preinstal·lat. I, a més, abans de començar la càrrega, podeu definir el voltatge límit, per sobre del qual no s’elevarà als terminals de la bateria, durant tot el procés de càrrega.
Fem la memòria segons l’esquema.
4. Descripció del funcionament del circuit de memòria.
La unitat de control de corrent de sortida està construïda en un transistor compost VT1. El valor màxim del corrent de càrrega de sortida està limitat per la resistència R7 de baixa resistència (amb les qualificacions de les parts indicades al diagrama i la unitat d'alimentació corresponent, el corrent de càrrega màxima de la bateria Li-ion arriba a 1,2 A). En absència de resistència, la resistència i la potència necessàries, es pot muntar des de diverses resistències comunes i econòmiques. Per exemple, en el disseny anterior, la resistència R7 de tres watts amb una resistència de 3,4 Ohms s’assembla a partir de dos grups connectats en sèrie, tres resistències paral·leles MLT-1 amb una resistència de 5,1 Ohms.
Al transistor VT2 i a les resistències R5, R6, s’implementa un estabilitzador i un regulador de corrent de càrrega. La resistència variable R6 està connectada en paral·lel amb la resistència límit R7 i és un sensor de corrent. El corrent a través de la resistència R6 és proporcional al corrent mitjançant la resistència R7, però a causa de la relació de resistències és molt menor, la qual cosa permet controlar el corrent de sortida mitjançant una resistència alterna i un transistor de poca potència.
Sota càrrega, apareix una baixada de tensió al sensor de corrent proporcional al corrent que passa. Quan el corrent de càrrega canvia, per diverses raons, la caiguda de tensió a través de R6 i, en conseqüència, la tensió de control basada en el transistor VT2 canvia proporcionalment.
Amb un creixent voltatge sobre la base de VT2, el K-E actual del transistor VT2 augmenta, reduint el voltatge sobre la base de VT1. En aquest cas, el transistor de potència VT1 comença a tancar-se, reduint el corrent de càrrega de la bateria. Per contra, amb una disminució de la tensió basada en VT2, el corrent de càrrega augmenta. Així, es fa una correcció automàtica del corrent a la càrrega: estabilització del corrent de càrrega.
Canviant la resistència de la resistència R6, podem configurar el corrent de càrrega de la bateria requerit. Després de l’ajust, es produeixen processos similars d’estabilització del corrent recent configurat.
El node per configurar el voltatge límit es fa amb un regulador de tensió regulable DA1 (TL431). Seleccionant la resistència de les resistències R3 i R4, seleccionem l’interval de control de tensió òptim. Amb una resistència variable R4, establim el límit de tensió de sortida (abans de connectar la bateria al carregador).
Quan connecteu una bateria descarregada al carregador, el voltatge de sortida disminueix. El corrent establert per la resistència R6 comença a fluir per la bateria. A mesura que la càrrega i augment de la tensió a la bateria, el potencial de l'elèctrode de control del díode Zener DA1 s'aproxima a 2,5 volts, el díode zener TL431 comença a obrir-se. Al mateix temps, la tensió basada en VT1 disminueix gradualment, el transistor de potència es tanca i el corrent de càrrega que hi circula disminueix gradualment fins a gairebé zero.
Al connector X2 s’inclou un amperímetre (multímetre) per configurar i supervisar el corrent de càrrega, quan es carreguen elements del mateix tipus, s’instal·la un pont.
El connector X3 s'utilitza per instal·lar una bateria de Li-ion des d'un telèfon mòbil. És possible instal·lar bateries cilíndriques de diverses longituds amb un voltatge de 1,2 ... 1,4 volts al connector X4. Els díodes VD1 i VD2 s’inclouen al circuit del connector X4 per baixar la tensió de càrrega de la bateria a 1,3 ... 1,8 volts i evitar la descàrrega de la bateria quan el carregador està apagat. Mitjançant sondes remotes amb un clip, podeu connectar una bateria no estàndard amb una tensió de funcionament de fins a 6 ... 9 volts per carregar.
5. Realització de l’allotjament del carregador
Per a l’allotjament de la memòria utilitzem una coberta de plàstic d’un relé antic, de 90 x 60 x 65 mm. Reforçem el cas amb un panell de PCB per instal·lar connectors. Forem els forats de muntatge necessaris.
6. Completem el cas amb connectors i fabriquem elements no estàndard.
7. Muntem la caixa amb elements articulats. Al tauler posterior hi ha connectors: control X2 (inferior) i entrada X1 per connectar-se a l'adaptador d'alimentació del carregador. A la part superior del cas es troba un plafó per instal·lar una bateria de ions Li.
8. L'allotjament es fixa a la part frontal de la memòria i contactes per a la instal·lació de bateries cilíndriques.
9. Completem la memòria amb parts d’acord amb el diagrama anterior.
Posposem parts amb molta calor. En aquest cas, es tracta d'un transistor de potència VT1 en un radiador i una resistència R7 ensamblada, composta per sis resistències de menor potència. Per millorar el règim de temperatura, recollim aquestes parts en un tauler independent. La resta de peces s’instal·la i es solda a la segona placa.
Les dimensions dels taulers es determinen segons les dimensions internes del estoig i la seva ubicació en el volum de la caixa. Després d’haver decidit la ubicació de les juntes, foradem forats a la caixa de resistència variable i forats de ventilació per a la dissipació de la calor.
10. Muntatge de la memòria
Segons l’esquema de memòria, recollim les plaques d’alimentació i control juntes, comprovem el funcionament del circuit.
Instal·lem i arreglem tots els accessoris de la carcassa. Per excloure el possible contacte elèctric, aïllem la placa de control de l’entorn amb una tapa de plàstic.
Muntem el disseny de la memòria en conjunt i comprovem el funcionament del dispositiu.
11. El treball del carregador.
Abans de connectar la bateria de ions Li al carregador, mitjançant la resistència variable R4 (regulació de tensió), establim el límit de càrrega als terminals de sortida d'aquesta bateria.
Connectem la bateria, el voltatge de sortida disminueix al voltatge residual de la pila. Ajustant la resistència de la resistència R6 (ajust de corrent), establim el corrent de càrrega necessari.
Quan s’instal·la una pila de bateria cilíndrica, el procés de selecció de modes és similar.
Quan el carregador està engegat, abans d’instal·lar la bateria, s’obre l’estabilitzador de tensió DA1 (la tensió a l’elèctrode de control del díode zener és superior a 2,5 volts) i s’encén el LED2 (indicador vermell, a l’esquerra).
Connectem la bateria, el voltatge de sortida disminueix. La càrrega comença amb el corrent estable establert. El LED2 s'apaga. Depenent del corrent ajustat, és possible il·luminar el LED3 (indicador vermell, a la dreta).
Quan s'arriba al voltatge establert, la càrrega continua a aquesta tensió, però amb un corrent de càrrega decreixent. La brillantor del LED3 augmenta, el LED2 s’encén. La brillantor màxima dels LEDs LED2 i LED3 indica el corrent mínim de càrrega inherent al final de la càrrega de la bateria.
