Как сделать зарядку для батареек своими руками
Перейти к содержимому

Как сделать зарядку для батареек своими руками

  • автор:

Зарядные устройства

Зарядное устройство для алкалиновых батареек

«Сели» батарейки, и как всегда ─ не вовремя :- (, скорее всего, у каждого, имеющего дело с мобильными устройствами, возникала такая проблема. Что многие в таком случае делают: выбрасывают отработанный источник питания, покупают новый, и история повторяется.

Наверное, многие слышали о таком процессе, как регенерация батареек, т. е, восстановление, повторная зарядка. Давайте рассмотрим устройство для зарядки алкалиновых батареек и разберемся каккие батарейки стоит заряжать, а какие, все-таки, можно выбросить.

Схема довольно тривиальна. Стабилизатор напряжения снижает напряжение питания (которое может быть взято от автомобильного аккумулятора) до 5 В. Дополнительный регулируемый стабилизатор напряжения на транзисторах снижает напряжение до значения напряжения регенерации 1,95 В. Причина использования двух уровней напряжения -распределить выделение тепла более равномерно, и получение более стабильного напряжения. Но если ваш блок питания выдает стабильные 4 ─ 6 В, стабилизатор на 7805 можно не использовать.

зарядка алкалиновых батареек

Рис. 1 Устройство для зарядки батареек

Симметричный мультивибратор на транзисторах VT1, VT2 генерирует импульсы частотой 10 Гц. Этот сигнал подается на транзисторные ключи. Т. о, батарейки в данной схеме заряжаются импульсным током. В некоторых публикациях рекомендуется заряд чередовать с разрядом батарейки на нагрузку. Но практика показывает, что достаточно дать батарейке просто «расслабиться» после импульса заряда, это и делает данная схема.

зарядка для батареек своими руками

Так что же делать, регенерировать или выбросить?

Не перезаряжайте батарейки, если:

  • батарея глубоко разряжается ниже 0,8 В
  • батарейке более 3 лет
  • присутствуют следы утечки электролита или контакты сильно проржавели
  • крышка в сторону минуса вздута, что указывая на внутреннее давление
  • батарея длиннее, чем прежде (предполагается, что вы измерили её)))

Восстанавливайте батарейку, если:

  • уровень напряжения составляет от 1,0 до 1,4 В
  • батарейке меньше, чем 1-2 года
  • это высококачественная батарейка, как правило, известного производителя и имеет высокую цену
  • минусовая сторона не имеет ни малейшего следа протечки электролита

Использовать или нет перезаряженные батарейки, личный выбор каждого, но повторно я их использую в недорогих устройствах: фонарике, радиоприемнике, зарядке для мобильника, в настенных часах.

Обзор напряжений

  • 1,5 В -Номинальный напряжение для цинковых и алкалиновых элементов
  • 1,56 В — Типичное напряжение для новой батарейки
  • 1,6 В — Буферизация батарейки начинается, но регенерация еще не началась
  • 1,65 В — Типичное напряжение буферизации, начало регенерации
  • 1,70 В — Восстановление происходит, но батарейка заряжена не полностью
  • 1,75 В — Правильный уровень напряжения для восстановленных батареек.
  • 1,80 В- Очень высокое напряжение, высоким риском утечки.
  • 1,85 В- Скорее всего батарейка повреждена

Сколько длится регенерация?

Это зависит от состояния батареи и её возраста . Вот почему мы не можем так легко определить критерии остановки заряда, как это, к примеру, с NiMH элементами.
Все определяется экспериментально: восстановление может продолжается 6 часов до повышения напряжения до 1,7 В, а может за 3 часа, и за это время напряжение поднимется до 1,75 В, все индивидуально.
После нескольких экспериментов, чтобы автоматизировать процесс, вы можете использовать самодельное или покупное реле времени.

восстановление щелочных батареек

Только что восстановленные батарейки имеют повышенное напряжение, поэтому их необходимо немного разрядить, подключив на несколько минут лампочку. Когда напряжение снизится до 1,65 В, батарейка отправляется на карантин, т. е. они должны полежать. Автор хранит их на салфетке в пластиковом лотке. Это делается на случай возможной утечки электролита из батарейки.

зарядка алкалиновых батареек

Как часто я могу восстановить батарейки?

Обычно батарейку заряжают 5 раз. Чем старше батарея, и чем чаще она была регенерирована, тем меньше она может отдать энергии нагрузке.

Можно ли батарейка взорвать?

Нет. Хуже, что может произойти в случае перезаряда, это то, что поверхность минусового электрода вздуется, и электролит начнет выливаться.

Профилактические мероприятия против возможной утечки

Можно обернуть батарейку в районе отрицательного полюса отрезком туалетной бумаги или ткани, силиконовая смазка контактов и дополнительная ткань в батарейном отсеке зарядного устройства.

Самодельное зарядное устройство для литиевых аккумуляторов

Все аккумуляторы, в отличие от батареек, используются в циклическом режиме – отдают накопленную энергию приборам, а затем восполняют ее в процессе подзарядки от электросети. Поэтому при покупке Li-ion аккумуляторов необходимо приобрести подходящее для них ЗУ. При желании, несложно собрать зарядное устройство для литиевых аккумуляторов своими руками.

Компоненты и принадлежности для сборки ЗУ

Чтобы собрать самодельное зарядное устройство для литиевых аккумуляторов 18650 при минимуме затрат, достаточно приготовить:

TP4056 — Li-ion Battery charger Module — 1A — Micro USB connector фото

  • пластиковый бокс с примерными размерами 80х70х30 мм;
  • клеевой пистолет и стержни;
  • горячий нож;
  • паяльник с припоем;
  • винтики и отвертку;
  • защищенный модуль TP4056 (подробнее о его выборе – в следующем подразделе);
  • аккумуляторный отсек под 1 цилиндрический аккумулятор с размерами 18х65 мм;
  • печатную плату;
  • 5-вольтный блок питания или альтернативный вариант – 4 конденсатора 100 нФ и стабилизатор напряжения 7805;
  • блок питания с характеристиками 12 В, 2 А;
  • разъем питания;
  • SPST выключатель с парой выходов.

Выбор микросхемы TP4056

Эта микросхема бывает 2 типов – простой и защищенной. Плата с предусмотренной защитой отслеживает напряжение с применением транзисторного модуля FS8205A на N каналов и фильтра цепи питания DW01A. Получается, что всего в коммутационной плате предусмотрено 3 интегральных схемы, а у незащищенного модуля зарядки она всего одна – TP4056.

Такие модули используются для подзарядки Li-ion элементов током до 1А. На их основе создаются автономные линейные ЗУ. Небольшое количество внешних компонентов превращает микросхему TP4056 в оптимальный выбор зарядного модуля для портативных устройств. Конечное напряжение подзарядки составляет 4,2 В. Ток подзарядки задается при помощи 1 резистора, который соединен с пином PROG. Резистор на 1,2 кОм обеспечивает ток зарядки 1А. Микросхема TP4056 автоматически заканчивает цикл зарядки при уменьшении тока до 1/10 исходной величины.

Статус заряда отображают 2 диода. Чтобы избежать повреждения аккумулятора, подзарядку нужно производить током величиной 0,2–0,7 С, пока Uвых не достигнет 4,2 В. Дальнейшая дозарядка производится при U=const и снижающемся токе – вплоть до 0,1 от его начальной величины.

Соединение электрокомпонентов

Для создания самодельного зарядного устройства для литий-ионных аккумуляторов достаточно дать на вход 4–8 вольт и соединить полюса заряжаемого элемента с соответствующими точками модуля зарядки TP4056. Для этого нужно:

    1. Спаять электрокомпоненты согласно схеме. Соединить плюсовой контакт разъема с 1-м выводом выключателя, минусовой – с пином GND стабилизатора, 2-й контакт выключателя – с пином Vin.
    2. В пространстве между точками Vin и GND параллельно разместить 3 конденсатора 100 нФ.

    1. В пространстве между точками Vout и GND установить конденсатор 100 нФ.
    2. Соединить контакт Vout стабилизатора и точку IN+ модуля. Контакт GND соединить с точкой IN-.
    3. Плюсовой контакт аккумуляторного отсека соединить с точкой B+, а отрицательный контакт – с точкой В-.

    При использовании 5-вольтного блока питания все действия по подсоединению элементов к стабилизатору нужно пропустить. «Плюс » и «минус » блока нужно подключить к точкам IN+ и IN- модуля. В случае использования 12-вольтного блока питания температура стабилизатора при протекании тока 1А окажется достаточно высокой, поэтому важно организовать отвод тепла.

    Сборка зарядника

    В подготовленной пластиковой коробке нужно выполнить отверстия для всех электрокомпонентов, включая USB-разъем, диоды модуля TP4056, разъем питания и выключатель. После этого нужно установить и приклеить электрокомпоненты:

    • батарейный отсек;
    • модуль TP4056, обеспечив попадание USB разъема и диодов в организованные для них отверстия;
    • стабилизатор напряжения 7805, разъем питания и выключатель.

    После этого нужно завинтить нижнюю крышку, а неровные кромки зашкурить наждачной бумагой.

    Проверка

    Собранное ЗУ остается проверить – поместить в батарейный отсек разрядившийся аккумулятор, включить питание в USB или 12-вольтовый разъем. После этого в ходе подзарядки должен мигать красный диод, а в конце – загораться синий диод.

    Но самостоятельная сборка или переделка зарядного устройства для Li-ion аккумуляторов не гарантирует успешный результат и безопасное использование такого ЗУ. Чтобы не рисковать, лучше купить готовое зарядное устройство с нужными характеристиками.

    Зарядное устройство для портативных аккумуляторов

    На одном из радиолюбительских сайтов увидел схему для зарядки портативных Ni-Mn и Ni-Cd аккумуляторов с рабочим напряжением 1,2-1,4 В от USB-порта. С помощью этого устройства можно заряжать портативные аккумуляторные батарейки током примерно 100 мА. Схема несложная. Собрать её не составит труда даже начинающему радиолюбителю.

    Схема несложная

    Конечно, можно купить готовое ЗУ. В продаже их сейчас великое множество и на любой вкус. Но их цена вряд ли удовлетворит начинающего радиолюбителя или того, кто способен сделать зарядное устройство своими руками.
    Решил повторить эту схему, но сделать зарядное устройство для зарядки сразу двух аккумуляторов. Выдаваемый ток USB 2.0 составляет 500 mA. Так что можно смело подключить два аккумулятора. Доработанная схема выглядела так.

    Схема зараядки

    Так же хотелось, чтобы была возможность подключение внешнего источника питания напряжением 5 В .
    Схема содержит всего восемь радиодеталей.

    радиоэлементы

    Из инструмента потребуется минимальный набор радиолюбителя: паяльник, припой, флюс, тестер, пинцет, отвёртки, нож. Перед пайкой радиодеталей их необходимо проверить на исправность. Для этого нам потребуется тестер. Резисторы проверить очень просто. Измеряем их сопротивление и сравниваем с номиналом. О том, как проверить диод и светодиод есть много статей в интернете.
    Для корпуса использовал пластмассовый футляр размером 65*45*20 мм. Батарейный отсек вырезал из детской игрушки «Тетрис».

    тетрис

    О переделке батарейного отсека расскажу подробней. Дело в том, что изначально
    плюсы и минусы клемм питания батареек установлены противоположно. Но мне нужно было, что бы в верхней части отсека располагались две изолирование плюсовые клеммы, а внизу одна общая минусовая. Для этого я нижнюю плюсовую клемму перенёс наверх, а общую минусовую вырезал из жести, припаяв оставшиеся пружины.

    батарейный отсек

    батарейный отсек

    корпус зарядника

    В качестве флюса при паянии пружин применял паяльную кислоту с соблюдением всех правил техники безопасности. Место пайки обязательно промыть в проточной воде до полного удаления следов кислоты. Провода от клемм подпаял и пропустил внутрь корпуса через просверленные отверстия.

    плата зарядника

    Батарейный отсек закрепил на крышке футляра тремя маленькими шурупами.
    Плату выпилил из старого модулятора игровой приставки «Денди». Удалил все ненужные детали и дорожки печатного монтажа. Оставил только гнездо питания. В качестве новых дорожек использовал толстый медный провод. В нижней крышке просверлил отверстия для вентиляции.

    зарядное устройство

    Готовая плата плотно села в корпус, поэтому я её закреплять не стал.

    зарядное устройство готово

    После установки всех радиодеталей на свои места проверяем правильность монтажа и очищаем плату от флюса.
    Теперь займёмся распайкой шнура питания и установкой тока зарядки для каждого аккумулятора.
    В качестве шнура питания использовал USB шнур от старой компьютерной мышки и кусок питающего провода со штекером от «Денди».

    подключение штеккеров

    Шнуру питания нужно уделить особое внимание. Ни в коем случае нельзя перепутать «+» и «-». У меня на штекере «+» питания подключен к центральному контакту чёрным проводом с белой полосой. А «-» питания идёт по чёрному (без полосы) проводу на наружный контакт штекера. На USB шнуре «+» идёт на красный провод а «-» на чёрный. Спаиваем плюс с плюсом и минус с минусом. Места пайки тщательно изолируем. Далее проверяем шнур на короткое замыкание, подключив тестер в режиме измерения сопротивления к клеммам штекера. Тестер должен показать бесконечное сопротивление. Все надо тщательно перепроверить, что бы ни спалить USB-порт. Если всё нормально, подключаем наш шнур к USB-порту и проверяем напряжение на штекере. Тестер должен показать 5 вольт.

    проверка

    Последний этап настройки это установка зарядного тока. Для этого разрываем цепь диода VD1 и «+» аккумулятора. В разрыв подключаем тестер в режиме измерения тока включенного на предел 200 mA. Плюс тестера на диод, а минус к аккумулятору.

    схема

    Вставляем аккумулятор на место, соблюдая полярность, и подаём питание. При этом должен загореться светодиод. Он сигнализирует о том, что аккумулятор подключен. Далее, изменяя сопротивление R1, устанавливаем требуемый ток заряда. В нашем случае он равен примерно 100 mA . При уменьшении сопротивления резистора R1 зарядный ток увеличивается, а при увеличении уменьшается.

    ток зарядки

    То же самое делаем для второго аккумулятора. После этого скручиваем наш корпус и
    зарядное устройство готово к использованию.
    Поскольку различные пальчиковые аккумуляторы имеют разную
    емкость, потребуется разное время для зарядки этих аккумуляторов. Аккумуляторы
    емкостью 1400 мА/ч с напряжением 1,2 В потребуется заряжать с помощью данной
    схемы примерно 14 часов, а аккумуляторы 700 мА/ч потребуется всего 7 часов.
    У меня имеются аккумуляторы емкостью 2700 мА/ч. Но заряжать их 27 часов от USB-порта не хотелось. Поэтому я и сделал гнездо питания для внешнего источника питания 5 вольт 1А, который у меня лежал без дела.

    зарядное устройство

    Вот ещё несколько фото готового устройства.

    зарядное устройство

    индикаторы

    гнездо

    наклейка

    зарядное устройство своими руками

    Наклейки рисовал программой FrontDesigner 3.0. Затем распечатал на лазерном принтере. Вырезал ножницами, наклеил лицевой стороной на тонкий скотч шириной 20 мм. Лишний скотч обрезал. В качестве клея использовал клей-карандаш, предварительно смазав им и наклейку и место, куда она клеится. Насколько это надёжно, пока не знаю.
    Теперь плюсы и минусы данной схемы.
    Плюс в том, что схема не содержит дефицитных и дорогостоящих деталей и собирается буквально на коленке. Так же есть возможность запитать от USB-порта, что не мало важно для начинающих радиолюбителей. Не надо ломать голову, откуда запитать схему. Не смотря на то, что схема очень простая, данный способ зарядки используется во многих промышленных зарядных устройствах.
    Так же можно немного усложнив схему реализовать переключение зарядного тока.

    схема

    Подбором R1,R3 и R4 можно выставить зарядный ток для разных по ёмкости аккумуляторов, тем самым обеспечив рекомендуемый зарядный ток для данного аккумулятора, который обычно равен 0,1C (C-ёмкость аккумулятора).
    Теперь минусы. Самый большой, это отсутствие стабилизации зарядного тока. То есть
    При изменении входного напряжения будет изменятся зарядный ток. Так же при ошибке в монтаже или коротком замыкании схемы есть большая вероятность спалить USB-порт.

    Зарядное устройство для литиевых аккумуляторов своими руками

    Максимальное напряжение таких батарей зачастую составляет 4,2 В, а номинальное – примерно 3,7 В. До максимального значения заряжать литий-ионные аккумуляторы нежелательно, поскольку перезаряд (как и переразряд) негативно сказывается на их долговечности и характеристиках. При снижении выходного напряжения до значения в 4,1 В емкость устройства уменьшится практически на 10%, зато число циклов заряд/разряд увеличится примерно вдвое. Также при использовании Li-Ion батарей следует избегать падения напряжения ниже минимума в 2,7 В.

    Зарядное устройство для литиевых аккумуляторов своими руками

    Для создания зарядника для Li-Ion батареи можно использовать упрощенную схему. Созданное по этой схеме ЗУ практически не нуждается в регулировке. Нужно только:

    • с помощью R8 задать Uвых=4,2 В без подсоединенной батареи;
    • с помощью R4 и R6 установить зарядный ток.

    В качестве индикатора работы ЗУ используется светодиод типа «заряд » – при подсоединении севшей АКБ он горит, а при восполнении заряда угасает.

    Теперь рассмотрим последовательность создания зарядки для литий ионных аккумуляторов своими руками:

    1. Берем подходящий корпус и в нем размещаем блок питания на 5 В и элементы вышеприведенной схемы в указанном порядке.
    2. Для подсоединения заряжаемого аккумулятора вырезаем 2 полоски из латуни и устанавливаем их на гнезда. С помощью гайки настраиваем дистанцию между подключаемыми к АКБ контактами.
    3. Чтобы иметь возможность менять полярность на гнездах ЗУ, можно дополнительно предусмотреть переключатель.

    Создание зарядного устройства с возможностями защиты

    Поскольку Li-Ion батареи чувствительны к чрезмерному повышению напряжения при зарядке (происходит нагрев, обильное образование газа, возможно вздутие и даже взрыв), в фирменных зарядных устройствах содержатся специальные микросхемы, обеспечивающие контроль напряжения. Поэтому для создания ЗУ для Li-Ion аккумуляторов своими руками лучше всего использовать более сложную схему.

    Созданное по такой схеме ЗУ позволяет подзаряжать АКБ с напряжением 3,6 или 3,7 В. Вначале зарядка производится постоянным током 245 или 490 мА (его установка осуществляется ручным способом), а при возрастании напряжения на АКБ до 4,1 или 4,2 В подзарядка далее осуществляется при неизменном напряжении и снижающемся токе. При падении тока заряда до заданного вручную граничного значения (в пределах 20–350 мА) подзарядка устройства автоматически останавливается.

    Постоянное значение тока обеспечивает стабилизатор LM317, поддерживающий UR9=1,25 В. Аналогичный элемент TL431, подсоединенный к управляющему входу LM317, ограничивает Uвых. Ограничивающее напряжение подбирается с использованием делителя на R12…R14. Ограничение тока питания элемента TL431 обеспечивает сопротивление R11.

    На транзисторе VT2, элементах R5…R8 и усилителе DA2.2 стабилизатора LM358 создается преобразователь I/U. Его выходное напряжение рассчитывается так: UR5= (I R9*R9*R5)/R6. С сопротивления R5 напряжение идет на вход ОУ DA2.1, а с регулируемого делителя на R2…R4 – на инвертирующий вход компаратора. Элемент LM78L05 стабилизирует напряжение питания делителя. Пороговое значение переключения компаратора определяется величиной R3.

    Данный вариант более сложен в реализации и требует от исполнителя наличия соответствующих знаний и опыта. Зато созданное по ней зарядное устройство по функционалу будет практически идентично фирменному аналогу.

    Предлагаем вам также ознакомиться со схемой электровелосипеда, которая позволяет самостоятельно создать велосипед с электроприводом.

    • 16 ноября 2016 г.
    • 10747 просмотров
    • зарядное устройство, АКБ, ЗУ, своими руками, велосипед, ёмкость, установка, своими, руками, для электровелосипеда, Зарядное, устройство, Li-ion, литиевых, литий-ионных, электровелосипеда, аккумуляторы, ток, 50, Литий, 3, 9, 11, Li-ion аккумуляторы, 20

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *