Litar Pengecas Bateri Ni-Cd Mudah Terokai

Litar Pengecas Bateri Ni-Cd Mudah Terokai

Catatan tersebut membincangkan rangkaian pengecas NiCd sederhana dengan perlindungan pengecasan berlebihan automatik dan pengecasan arus tetap.



Ketika mengecas sel Nikel-Kadmium dengan betul, sangat disarankan agar proses pengecasan dihentikan atau dihentikan sebaik sahaja mencapai tahap pengisian penuh. Tidak mengikutinya boleh menjejaskan jangka hayat sel, mengurangkan kecekapan sandarannya dengan ketara.

Litar pengecas Ni-Cad yang sederhana yang ditunjukkan di bawah berkesan mengatasi kriteria pengecasan berlebihan dengan memasukkan kemudahan seperti pengecasan arus tetap serta memotong bekalan apabila terminal sel mencapai nilai cas penuh.





Ciri dan Kelebihan Utama

  • Pemotongan automatik pada tahap cas penuh
  • Arus berterusan sepanjang pengecasan.
  • Petunjuk LED untuk pemotongan cas penuh.
  • Membolehkan pengguna menambahkan lebih banyak peringkat untuk mengecas hingga 10 sel NiCd secara serentak.

Rajah Litar

litar pengecas NiCd sederhana dengan perlindungan berlebihan dan pengecasan arus tetap

Bagaimana ia berfungsi

Konfigurasi ringkas yang diperincikan di sini direka untuk mengecas sel 500 mAh 'AA' tunggal dengan kadar caj yang disyorkan hampir 50 mA, namun ia boleh disesuaikan dengan murah untuk mengisi beberapa sel dengan mengulangi kawasan yang ditunjukkan dalam garis putus-putus.

Voltan bekalan untuk litar diperoleh dari pengubah, penyearah jambatan dan pengatur IC 5 V.



Sel diisi dengan transistor T1 yang dikonfigurasikan seperti sumber arus tetap.

T1 sebaliknya dikendalikan oleh pembanding voltan menggunakan pencetus TTL Schmitt N1. Pada masa sel mengecas voltan terminal sel dipegang sekitar 1,25 V.

Tahap ini nampaknya lebih rendah dari ambang pencetus positif N1, yang menjaga output N1 tinggi, dan output N2 menjadi rendah, memungkinkan T1 mendapatkan voltan bias dasar melalui pembahagi berpotensi R4 / R5.

Selagi sel Ni-Cd dikenakan, LED D1 tetap menyala. Sebaik sahaja sel mendekati status pengisian penuh, voltan terminalnya meningkat kepada kira-kira 1.45 V. Oleh kerana itu, ambang pencetus positif N1 meningkat menyebabkan output N2 menjadi tinggi.

Keadaan ini langsung mematikan T1. Sel sekarang berhenti mengecas dan juga LED D1 dimatikan.

Oleh kerana had pengaktifan positif N1 adalah kira-kira 1,7 V dan ia dikendalikan oleh toleransi tertentu, R3 dan P1 digabungkan untuk mengubahnya menjadi 1,45 V. Had pencetus negatif pemicu Schmitt adalah sekitar 0,9 V, yang kebetulan lebih rendah daripada voltan terminal sel yang habis sepenuhnya.

Ini menunjukkan bahawa menyambungkan sel yang dilepaskan dalam litar tidak akan mencetuskan pengecasan untuk dimulakan secara automatik. Atas sebab ini, butang mula S1 disertakan yang apabila ditekan mengambil input NI rendah.

Untuk mengisi lebih banyak bilangan sel, bahagian litar yang dinyatakan di dalam kotak putus boleh diulang secara berasingan, satu untuk setiap bateri.

Ini memastikan bahawa, tanpa mengira tahap pembuangan sel, masing-masing masing-masing dicas ke tahap yang betul.

Reka Bentuk PCB dan Hamparan Komponen

Dalam reka bentuk PCB di bawah dua tahap digandakan untuk membolehkan dua sel Nicad dicas secara serentak dari satu papan tunggal.

Pengecas Ni-Cad menggunakan Resistor

Pengecas sederhana khas ini boleh dibina dengan bahagian-bahagian yang dapat dilihat pada bekas sampah mana-mana pembina. Untuk jangka hayat yang optimum (bilangan kitaran pengecasan) Bateri Ni-Cad mesti dicas dengan arus yang agak tetap.

Ini sering dicapai dengan mudah dengan mengecas melalui perintang dari voltan bekalan berkali-kali lebih tinggi daripada voltan bateri. Perubahan voltan bateri kerana pengecasannya kemungkinan akan mempunyai pengaruh minimum pada arus pengecasan. Litar yang dicadangkan hanya terdiri dari pengubah, penyearah diod dan perintang siri seperti yang ditunjukkan pada gambar 1.

Gambar grafik yang berkaitan memudahkan nilai perintang siri yang perlu ditentukan.

Garis mendatar ditarik melalui voltan pengubah pada paksi menegak sehingga melintasi garis voltan bateri yang ditentukan. Kemudian, garis yang ditarik secara menegak ke bawah dari titik ini untuk memenuhi paksi mendatar seterusnya memberikan kita nilai perintang yang diperlukan dalam ohm.

Sebagai contoh, garis putus-putus menunjukkan bahawa jika voltan pengubah adalah 18 V dan bateri Ni-Cd yang akan dicas adalah 6 V, maka nilai rintangan akan menjadi sekitar 36 ohm untuk kawalan arus yang dimaksudkan.

Rintangan yang ditunjukkan ini dikira untuk memberikan 120 mA, sementara untuk beberapa kadar arus pengecasan lain, nilai perintang perlu dikurangkan dengan tepat, mis. 18 ohm untuk 240 mA, 72 ohm untuk 60 mA dll D1.

Litar Pengecas NiCad menggunakan Auto Current Control

Bateri nikel-kadmium umumnya memerlukan pengecasan arus yang tetap. Litar pengecas NiCad yang ditunjukkan di bawah ini dikembangkan untuk membekalkan sama ada 50mA hingga empat sel 1.25V (jenis AA), atau 250mA hingga empat sel 1.25V (jenis C) yang disambungkan secara bersiri, walaupun ia hanya dapat diubah suai untuk pelbagai nilai pengecasan yang lain.

Dalam litar pengecas NiCad yang dibincangkan R1 dan R2 menetapkan voltan keluaran off-load menjadi lebih kurang 8V.

Arus keluaran bergerak dengan menggunakan R6 atau R7, dan ketika naik transistor Tr1 dihidupkan secara beransur-ansur.

Ini menyebabkan titik Y meningkat, menghidupkan transistor Tr2 dan membolehkan titik Z menjadi kurang positif.

Proses ini seterusnya menurunkan voltan keluaran dan cenderung untuk menurunkan arus. Tahap keseimbangan akhirnya dicapai yang ditentukan oleh nilai R6 dan R7.

Diode D5 menghalang bateri yang sedang diisi, memberikan bekalan ke output IC1 sekiranya 12V dilepaskan, yang dapat menyebabkan kerusakan serius pada IC.

FS2 digabungkan untuk melindungi dari kerosakan pada bateri yang terisi.

Pilihan R6 dan R7 dilakukan melalui beberapa percubaan dan kesilapan, yang bermaksud anda memerlukan ammeter yang mempunyai julat yang sesuai, atau, jika nilai R6 dan R7 benar-benar diketahui, maka penurunan voltan di atasnya dapat dihitung melalui Hukum Ohm.

Pengecas Ni-Cd menggunakan Single Op Amp

Litar pengecas Ni-Cd ini direka untuk mengecas bateri NiCad saiz AA standard. Pengecas khas kebanyakannya disyorkan untuk sel NiCad kerana ia mempunyai rintangan dalaman yang sangat rendah, mengakibatkan arus pengisian meningkat walaupun voltan yang digunakan hanya sedikit lebih tinggi.

Oleh itu, pengecas harus menyertakan litar untuk mengehadkan arus cas ke had yang betul. Dalam litar ini, T1, D1, D2, dan C1 berfungsi seperti langkah tradisional, pengasingan, penerus gelombang penuh, dan litar penyaringan DC. Bahagian tambahan menawarkan peraturan semasa.

IC1 digunakan seperti pembanding dengan tahap penyangga terpisah Q1 yang menyediakan fungsi arus keluaran yang cukup tinggi dalam reka bentuk ini. Input tidak terbalik IC1 dibekalkan dengan voltan rujukan 0,65 V: ditunjukkan melalui R1 dan D3. Input pembalik dihubungkan ke tanah melalui R2 dalam tahap arus tenang, yang membolehkan output menjadi positif sepenuhnya. Setelah sel NiCad terpasang di seluruh output, arus yang tinggi dapat berusaha melalui R2, menyebabkan voltan yang setara berkembang di seluruh R2.

Ia mungkin hanya meningkat menjadi 0.6V, namun, voltan yang meningkat pada ketika ini membalikkan potensi input input IC1, menyebabkan voltan output dikurangkan, dan menurunkan voltan sekitar R2 kembali 0.65 V. Arus output tertinggi (dan juga arus cas yang diterima) adalah hasilnya arus yang dihasilkan dengan 0.65 V merentasi 10 ohm, atau 65 mA secara sederhana.

Sebilangan besar sel AA NiCad mempunyai arus cas pilihan yang optimum tidak lebih dari 45 atau 50 mA, dan untuk kategori ini R2 mesti dinaikkan menjadi 13 ohm sehingga anda dapat memiliki arus cas yang sesuai.

Beberapa jenis pengecas cepat mungkin berfungsi dengan 150 mA, dan ini menuntut penurunan R2 hingga 4.3 ohm (3.3 ohm ditambah 1 ohm dalam siri sekiranya bahagian yang ideal tidak dapat diperoleh).

Selanjutnya, T1 perlu ditingkatkan menjadi varian dengan rating semasa 250 mA., Dan Q1 mesti dipasang menggunakan heatsink baut kecil. Peranti boleh mengecas hingga empat sel dengan mudah (6 sel ketika T1 ditingkatkan ke jenis 12 V), dan semua ini harus dilampirkan secara bersiri melebihi output, dan tidak selari.

Litar Pengecas NiCad Universal

Rajah 1 menunjukkan gambarajah litar penuh pengecas NiCad sejagat. Sumber arus dikembangkan menggunakan transistor T1, T2 dan T3, yang menawarkan arus pengecasan berterusan.

Sumber semasa menjadi aktif hanya apabila sel NiCad dilampirkan dengan cara yang betul. ICI diposisikan untuk memeriksa rangkaian dengan mengesahkan kekutuban voltan di terminal output. Sekiranya sel dicabut dengan betul, pin 2 dari IC1 tidak dapat berubah positif seperti pada pin 3.

Akibatnya output IC1 menjadi positif dan sumber arus arus ke T2, yang menghidupkan sumber semasa. Had sumber semasa dapat diperbaiki menggunakan S1. Arus 50 mA, 180 mA dan 400 mA dapat ditetapkan setelah nilai R6, R7 dan RB ditentukan. Menempatkan S1 pada titik 1 menunjukkan bahawa sel NiCad dapat diisi, posisi 2 ditujukan untuk sel C dan posisi 3 dicadangkan untuk sel D.

Bahagian Pelbagai

TR1 = pengubah 2 x 12 V / 0.5 A
Suis kedudukan S1 = 3
Suis kedudukan S2 = 2

Sumber semasa berfungsi menggunakan prinsip yang sangat asas. Litar berwayar seperti rangkaian maklum balas semasa. Bayangkan S1 berada di kedudukan 1 dan output IC1 positif. T2 dan 13 kini mula mendapat arus asas dan memulakan konduksi. Arus melalui transistor ini membentuk voltan sekitar R6, yang memicu T1 beroperasi.

Arus meningkat di sekitar R6 menandakan bahawa T1 dapat melakukan dengan kekuatan yang lebih besar sehingga meminimumkan arus pemacu asas untuk transistor T2 dan T3.

Transistor kedua dapat pada tahap ini kurang dan kenaikan arus awal dihalang. Arus yang agak tetap dengan R3 dan sel NiCad yang terpasang akan dilaksanakan.

Beberapa LED yang terpasang pada sumber semasa menunjukkan status operasi pengecas NiCad pada bila-bila masa. IC1 memperoleh voltan positif setelah sel NiCad disambungkan dengan cara yang betul menerangi LED D8.

Sekiranya sel tidak dihubungkan dengan kekutuban yang betul, potensi positif pada pin 2 IC1 akan lebih tinggi daripada pin 3, menyebabkan output pembanding op amp menjadi 0 V.

Dalam keadaan ini sumber semasa akan terus dimatikan dan LED D8 tidak akan menyala. Keadaan yang serupa dapat berlaku sekiranya tidak ada sel yang tersambung untuk dicas. Ini mungkin berlaku kerana pin 2 akan mempunyai voltan yang meningkat dibandingkan dengan pin 3, kerana penurunan voltan di D10.

Pengecas hanya akan diaktifkan apabila sel yang terdiri daripada minimum 1 V bergabung. LED D9 menunjukkan bahawa sumber semasa beroperasi seperti sumber semasa.

Ini mungkin kelihatan agak aneh, namun arus input yang dihasilkan oleh IC1 tidak mencukupi, tahap voltan juga perlu cukup besar untuk memperkuat arus.

Ini menunjukkan bahawa bekalan harus selalu lebih besar daripada voltan di sel NiCad. Hanya dalam keadaan ini, perbezaan potensi akan mencukupi untuk maklum balas T1 semasa untuk memulakan, menerangi LED D9.

Reka Bentuk PCB

Menggunakan IC 7805

Gambarajah litar di bawah menunjukkan litar pengecas yang sesuai untuk sel ni-cad.

Ini menggunakan a 7805 pengatur IC untuk memberikan 5V malar melintasi perintang, yang menyebabkan arus bergantung pada nilai perintang, bukannya pada potensi sel.

Nilai perintang harus disesuaikan dengan jenis yang digunakan untuk mengecas sebarang nilai antara 10 Ohm hingga 470 Ohm dapat digunakan bergantung pada peringkat mAh sel. Oleh kerana sifat IC 7805 yang terapung berkaitan dengan potensi tanah, reka bentuk ini dapat digunakan untuk mengisi sel-sel individu Nicad atau beberapa sel.

Mengecas Sel Ni-Cd dari Bekalan 12V

Prinsip paling asas bagi pengecas bateri ialah voltan pengecasannya mestilah lebih tinggi daripada voltan bateri nominal. Contohnya, bateri 12 V harus dicas dari sumber 14 V.

Dalam litar pengecas Ni-Cd 12V ini, digunakan pengganda voltan berdasarkan IC 555 yang popular. Kerana output 3 cip disambungkan secara bergantian antara voltan bekalan +12 V dan bumi, IC berayun.

C3dikenakan melalui Dduadan D3hingga hampir 12 V apabila pin 3 adalah rendah logik. Momen pin 3 adalah logik tinggi, voltan persimpangan C3dan D3meningkat kepada 24 V kerana terminal negatif C3yang dipasang pada +12 V, dan kapasitor itu sendiri menahan cas dengan nilai yang sama. Kemudian, diod D3menjadi bias terbalik, tetapi D4berkelakuan cukup untuk C4untuk dikenakan lebih daripada 20 V. Ini adalah voltan lebih dari cukup untuk litar kita.

78L05 di ICduakedudukan bertindak sebagai pembekal semasa yang kebetulan menahan voltan keluarannya, Un, dari muncul di seberang R3pada 5 V. Arus keluaran, In, hanya dapat dikira dari persamaan:

Iη = Uη / R3 = 5/680 = 7.4 mA

Sifat 78L05 termasuk arus arus sendiri kerana terminal pusat (biasanya dibumikan) memberikan milik kita sekitar 3 mA.

Jumlah arus beban sekitar 10 mA dan itu adalah nilai yang baik untuk sentiasa mengecas bateri NiCd. Untuk menunjukkan bahawa arus pengisian mengalir, LED disertakan dalam litar.

Mengisi Grafik Semasa

Gambar 2 menggambarkan sifat arus pengecasan terhadap voltan bateri. Cukup jelas bahawa litar tidak sepenuhnya sempurna kerana bateri 12 V akan dicas dengan arus yang hanya berukuran sekitar 5 mA. Beberapa sebab untuk ini:

  • Voltan keluaran litar nampaknya menurun dengan arus yang semakin meningkat.
  • Penurunan voltan di 78L05 adalah sekitar 5 V. Tetapi, 2.5 V tambahan mesti disertakan untuk memastikan IC beroperasi dengan tepat.
  • Di seberang LED, kemungkinan besar penurunan voltan 1.5 V.

Mengingat semua perkara di atas, bateri NiCd 12 V dengan kapasiti pengenal 500 mAh dapat diisi tanpa henti menggunakan arus 5 mA. Secara keseluruhan, ia hanya 1% dari kapasitinya.




Sebelumnya: Alat kawalan jauh menggunakan Mains Power Line Communication Seterusnya: Litar Pengawal Kelajuan Motor Tork Konstan