Ni-Cdバッテリー用の自動充電器。スキーム、説明

無線電子工学および電気工学の百科事典
無料のライブラリ / 無線電子および電気機器のスキーム

ニカド電池用の自動充電器です。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

無料のテクニカルライブラリ

読者に提示された記事では自動充電器について説明されており、著者によれば、これは Ni-Cd バッテリをほぼ完全に充電します。さらに、ニッケル水素電池の充電にも使用できます。オリジナルのバージョンでは、このデバイスは公称電圧 7,5 V、容量 1300 mAh の Motorola GP1200 ラジオステーションのバッテリーを充電するように設計されています。他のバッテリーを充電するためにこのデバイスを繰り返したい人のために、主要な要素を計算するための公式が示されています。

Ni-Cd バッテリは、充電器が接続されているときに電圧が 1 V であるときに充電されているとみなされることが知られています [1,5]。充電器の電源をオフにすると、電圧は急速に約 1,45 ～ 1,47 V に低下します。過充電は許容できません。バッテリーの寿命が短くなる可能性があるためです。

1 ～ 1,1 V 以内の電圧まで放電した場合、バッテリーの通常の充電が可能です。指定されたレベルを下回る電圧まで放電すると、バッテリーの寿命が短くなり、より高い値ではメモリー効果が発生します。したがって、充電する前に、バッテリーが上記の電圧まで放電されていることを確認する必要があります。

おおよその充電時間は、式 t = 1,4 C/I10 を使用して計算されます。ここで、t は充電時間、h です。 C - バッテリー容量、mAh。 I10 - 定格充電電流: 110=С/10、mA; 1,4 は、充電中にエネルギーの一部が不可逆的に熱に変換されるため、損失を考慮した補正係数です。最新のほとんどすべての Ni-Cd バッテリーは、より高度な技術を使用して作成されているため、その補正係数は約 1,1 ～ 1,2 の範囲内であることに注意してください。

では、充電サイクル後にバッテリーが過充電され、充電器から自動的に切断されるのをどのように防ぐことができるでしょうか? たとえば、バッテリーの充電に必要な時間を計算し、充電電流を設定し、時間リレーを接続することができます。ただし、この解決策にはマイナス面もあります。上で述べたように、特定のバッテリーの補正係数はわずかに異なる可能性があり、その結果、タイミングが不正確になり、その結果、充電不足または過充電になる可能性があります。バッテリーが完全に放電していない場合は、この方法を実装した充電器で充電できる可能性が高くなります。充電プロセス中に供給ネットワークの電圧が消えてから再び現れる場合、タイムリレーは測定値をリセットしてサイクルを再開し、再び保証された再充電が行われます。最終的には、バッテリーの寿命が著しく短くなります。

別のオプションを考えてみましょう。バッテリーの最終電圧値 1,5 V に注目すると、時間ではなくバッテリーの電圧を制御し、これに従って充電器からバッテリーを切り離すことができます。ただし、原則として同一のバッテリーは存在せず、バッテリーを充電すると、その要素の一部が充電不足になります。

バッテリーの充電特性を観察すると、興味深い特徴が見つかります。再充電すると、バッテリー端子の電圧が低下します。あとは電圧低下の事実を確認し、充電器の電源を切る指令を出すだけです。

これをさらに詳しく見てみましょう。充電プロセスを 1,5 つの段階に分けてみましょう。第 80 段階 - バッテリー (AB) の電圧がセルあたり 90 V のレベルまで増加します。このステージの所要時間は、合計時間の約 XNUMX ～ XNUMX% です。

第 1,5 段階 - バッテリーの電圧は要素ごとに 10 V 以上になります。この段階では、最も不可解なプロセスが発生します。一部のバッテリーは充電され、一部のバッテリーはわずかな過充電を経験します。現時点でバッテリーの電圧がどのくらいになるかを予測することはほとんど不可能です。それはすべて、バッテリーパラメータの正体に依存します。パラメータが異なるほど、電圧が上昇することがわかります。このプロセスの最後には、バッテリー内のバッテリーはほぼ均等に充電されます。このステージの所要時間は、合計時間の約 20 ～ XNUMX% です。

第 1,5 段階 - バッテリーの電圧が低下し、素子あたり XNUMX V 未満になります。充電が完了しました。

しかし、1,5段目の電圧が1素子あたり2V以下にならない場合はどうすればよいでしょうか。この状況は、Ni-Cd の充電時に発生することは非常にまれですが、Ni-MH バッテリーでは一般的です。非常に簡単な方法があります。通常、最新のすべてのバッテリーの第 XNUMX 段階は XNUMX 時間以内 (正確には XNUMX ～ XNUMX 時間) しか持続しません。したがって、第 XNUMX 段階の開始から XNUMX 時間後に充電器をオフにするタイマーを使用するだけで十分です。

容量 1200 mAh の 1300 個のバッテリーで構成される Motorola GP7,5 ラジオ局からバッテリーを充電することを考えてみましょう。この会社のラジオ局用のほとんどのバッテリーと同様に、その定格電圧は 0,28 V です。充電回路に含まれるバッテリーに組み込まれた保護ダイオードの存在も考慮する必要があります。通常、このダイオードの両端の電圧降下は約 XNUMX V です。このバッテリを充電するための充電器パラメータを計算してみましょう。

定格充電電流 I10=0/10=130mA。コンパレータの応答電圧は 6-1,5 = 9 V です。この値に保護ダイオードの両端の電圧降下を加えます: 9 + 0,28 = 9,28 V。

Motorola バッテリの補正係数は約 1,2 です。バッテリーの最大充電時間は、t=1,20/I10=1,2-1300/130=12 時間です。

メモリ回路を図1に示します。 XNUMX。

（クリックして拡大）

このデバイスは 1 つの主要コンポーネントで構成されています。A2 - 電圧を 3 倍にする整流器と充電電流安定器です。 AXNUMX - 電流設定トリガーと充電タイマーを制御するコンパレータ。 AXNUMX はバッテリーの充電電流を決定するトリガーです。

提案された自動メモリの主な利点：

簡単に再現可能。
入手可能で安価な要素から組み立てられています（TL082マイクロ回路のコストは12ルーブルです）。
ほぼ完璧な充電を提供し、長いバッテリー寿命を保証します。
自己放電補償モードABがあります。
完全な保護が装備されており、すでに完全に充電されたバッテリーを再充電することはできません。
数回の充電サイクルの後、バッテリー内のバッテリーのパラメータは互いに近づきます。
完全に放電していないバッテリーが充電のために取り付けられている場合、充電器はバッテリーをどのくらい再充電する必要があるかを自動的に判断します (「メモリー効果」が現れ始め、その結果、このオプションを頻繁に使用することはお勧めしません) 、バッテリー容量が減少します）;
使い方は簡単で、充電器の電源を入れて、充電中のバッテリーを時々交換するだけです。

バッテリー (GB1) が充電器に接続されている場合、DA1 スタビライザーの出力に 5 V の安定した電圧が表示され、その結果、HL3 LED が点灯し、バッテリーがデバイスに接続されていることを示します。トランジスタ VT2 ～ VT4 に組み込まれた電流設定トリガーには、同じ電圧が供給されます。コンデンサＣ６の存在により、トランジスタＶＴ３のベースの電圧は、トランジスタＶＴ４のベースよりもゆっくりと増加する。トランジスタ VT6 が開き、抵抗 R3 が電流安定器 DA4 に接続され、第 4 段階の充電電流が決定されます。これにより、HL14 LED が点灯し、充電の開始を知らせます。

バッテリの電圧が 9,28 V に達すると、コンパレータ DA2.1 が動作し、トランジスタ VT2 が開きます。その結果、トランジスタ VT4 のベースの電圧が急激に減少し、トリガが別の安定状態に切り替わります。つまり、トランジスタ VT4 が閉じ、トランジスタ VT2 と VT3 が開きます。これは、充電電流が並列接続された抵抗器 R10 と R11 の抵抗値によって決定されるという事実につながります。電流が変わらないことを計算するのは簡単です。当然、その結果、HL2 の LED が消灯し、HL1 が点灯し、第 2.1 段階が開始されたことを示します。第 1 段階はバッテリの電圧降下で終了します。その結果、コンパレータ DA2 が再び切り替わり、HL11 LED が消え、VTXNUMX トランジスタが閉じます。ここで、充電電流は抵抗器 RXNUMX の抵抗値によってのみ決まります。充電が完了しました。

実際に示されているように、ほぼ理想的な充電サイクルを繰り返した結果、バッテリー内のバッテリーのパラメーターは均一になり、第 1,5 段階の終了時の電圧はセルあたり 2.2 V になる傾向があり、場合によってはこの値を超えません。この場合、コンパレータは動作しない可能性が高くなります。ここで、DA5 オペアンプに組み込まれた充電タイマーが役に立ちます。コンデンサ C2 はタイマーが切り替わるまでの時間 (約 1 時間) を設定します。この時間が経過すると、トランジスタ VT30 が閉じ、前述のように、バッテリ容量の約 11/XNUMX に等しい充電電流が、抵抗 RXNUMX の抵抗によって決まります。このような小さな電流は、バッテリーの自己放電を補償するだけです。理論的には、バッテリーは無期限にこのモードを維持できます。

トリマー抵抗器 R3 は、コンパレータ DA2.1 の動作しきい値を設定します。実際、コンパレータは非対称バイポーラ電圧によって電力供給されており、その動作しきい値は反転入力の電圧がゼロから遷移することです。コンパレータは、下限しきい値が上限しきい値より約 60 mV 低くなるように設計されています [2]。これは、トランジスタ VT2 が切り替わるときの「バウンス」を排除するために行われます。

充電器は変圧器によって電力供給され、その二次巻線の交流電圧は12 Vです。電圧を1倍にする整流器がダイオードVD2、VD1とコンデンサC2、C30に組み込まれています。その出力電圧は約XNUMX Vです。これは、XNUMX 個のバッテリーを充電するのに十分な量です。

異なる容量および (または) 異なる電圧のバッテリーを充電する必要がある場合、充電器のパラメーターを簡単に再計算できます。これを行うには、容量、バッテリー内のバッテリーの数、保護ダイオードの有無という XNUMX つのパラメーターが必要です。

容量が分かると、定格充電電流が計算されます。電池の数と保護ダイオードの有無に基づいて、コンパレータのスイッチング電圧が計算されます。同調抵抗器 R2 を使用して応答しきい値を調整できるように、抵抗器 R3 を選択する必要がある場合があります。そして、抵抗器R10、R11、R14の抵抗値を計算することが残っています：R14=5/I10; R11=4R14; R10=R11/3。ただし、取得された値は完全に標準ではないため、メモリは複合並列接続抵抗器を使用します。 R14 - 11 つの並列接続抵抗器 R10。 R11 - XNUMX つの並列接続された抵抗 RXNUMX。複合抵抗の使用をお勧めします。そうしないと、値のばらつきが大きくなると、コンパレータが切り替わらない可能性があります。

このデバイスは 2 つのプリント基板 (各ノードは別々の基板上にある) 上に組み立てられており、その図面を図に示します。 XNUMX.

Ni-Cdバッテリー用自動充電器

DA1 スタビライザーは、少なくとも 20 cm2 の面積を持つフィン付きまたはピンヒートシンク上に配置する必要があります。デバイスでは、図に示されている容量のコンデンサのみを使用する必要があります。コンデンサ C5 の漏れ抵抗は少なくとも 2 MOhm です。

取り付ける前に、ジャンパー S1 を取り外す必要があります。次に、ネットワーク変圧器からの電圧がコネクタ X1 に供給されます。 AB の代わりに、それに相当するものが接続されます。バッテリの等価抵抗は、式 Req=Ucp/I10 を使用して計算されます。ここで、Ucp はコンパレータのスイッチング電圧 (9,28 V) です。この場合、Motorola GP1200 ラジオのバッテリーに相当するのは、抵抗が約 75 オームで電力が少なくとも 2 W の抵抗器です。同等のものを取り付けた後、HL3 LED が点灯するはずです。次に、コンパレータのスイッチング電圧 (3 V) が外部安定化電源からコンデンサ C9,28 に極性に注意して供給されます。図に従ってマイナス端子がコンデンサ C3 の左端子に接続され、プラス端子がコンデンサ C3 に接続されます。右。トリマー抵抗器 R1 は、LED HL9,28 をオンにするためのしきい値を設定します。次に、外部安定化電源からの電圧が 9,2 V から 1 V に徐々に低下すると、HLXNUMX LED が確実に消灯することを確認する必要があります。

次に、メモリ全体の機能がチェックされます。これを行うには、外部電源からの電圧を少なくとも 1 V わずかに下げる必要があります。その結果、HL1 LED が点灯していれば当然消灯します。次に、同等の AB をオフにします。 HL3 LED が消えるはずです。等価なものを再度接続します。 LED HL2 と HL3 が点灯します。 HL3 LED はデバイスにバッテリーが存在することを示し、HL2 LED は充電の開始を示します。次に、外部電源の電圧を徐々に上昇させていく。電圧が 9,28 V になると、HL2 LED がオフになり、HL1 LED がオンになり、第 XNUMX 段階の開始を知らせます。

そして最後に、充電タイマーを確認することが残っています。これを行うには、トランジスタ VT2 のベースとエミッタの間に電圧計が接続されます。約 0,7 V の電圧が表示されるはずです。この時点では、HL1 LED が点灯しています。 2 時間±20 分後、電圧計の測定値は減少するはずです。 HL1 LED は点灯したままになります。ただし、バッテリを充電する場合、トランジスタ VT2 のベース-エミッタ間電圧が低下すると、HL1 LED が消灯します。セットアップが完了しました。バッテリに相当する外部安定化電源を切断し、ジャンパ S1 を元に戻します。デバイスは使用する準備ができています。

文学

封印された電流源のハンドブック。 --S.-Pb .: Himizdat、2000年。
Horowitz P.、Hill W.回路の芸術。 - M.: ミール、1983年。

著者：Yu.Osipenko、Ufa

他の記事も見る セクション充電器、バッテリー、ガルバニ電池.

読み書き 有用なこの記事へのコメント.

<<戻る

科学技術の最新ニュース、新しい電子機器：

庭の花の間引き機 02.05.2024

現代の農業では、植物の世話プロセスの効率を高めることを目的とした技術進歩が進んでいます。収穫段階を最適化するように設計された革新的な Florix 摘花機がイタリアで発表されました。このツールには可動アームが装備されているため、庭のニーズに簡単に適応できます。オペレーターは、ジョイスティックを使用してトラクターの運転台から細いワイヤーを制御することで、細いワイヤーの速度を調整できます。このアプローチにより、花の間引きプロセスの効率が大幅に向上し、庭の特定の条件や、そこで栽培される果物の種類や種類に合わせて個別に調整できる可能性が得られます。 2 年間にわたりさまざまな種類の果物で Florix マシンをテストした結果、非常に有望な結果が得られました。フロリックス機械を数年間使用しているフィリベルト・モンタナリ氏のような農家は、花を摘むのに必要な時間と労力が大幅に削減されたと報告しています。 ... >>

最先端の赤外線顕微鏡 02.05.2024

顕微鏡は科学研究において重要な役割を果たしており、科学者は目に見えない構造やプロセスを詳しく調べることができます。ただし、さまざまな顕微鏡法には限界があり、その中には赤外領域を使用する場合の解像度の限界がありました。しかし、東京大学の日本人研究者らの最新の成果は、ミクロ世界の研究に新たな展望をもたらした。東京大学の科学者らは、赤外顕微鏡の機能に革命をもたらす新しい顕微鏡を発表した。この高度な機器を使用すると、生きた細菌の内部構造をナノメートルスケールで驚くほど鮮明に見ることができます。通常、中赤外顕微鏡は解像度が低いという制限がありますが、日本の研究者による最新の開発はこれらの制限を克服します。科学者によると、開発された顕微鏡では、従来の顕微鏡の解像度の 120 倍である最大 30 ナノメートルの解像度の画像を作成できます。 ... >>

昆虫用エアトラップ 01.05.2024

農業は経済の重要な分野の 1 つであり、害虫駆除はこのプロセスに不可欠な部分です。インド農業研究評議会 - 中央ジャガイモ研究所 (ICAR-CPRI) シムラーの科学者チームは、この問題に対する革新的な解決策、つまり風力発電の昆虫エアトラップを考案しました。このデバイスは、リアルタイムの昆虫個体数データを提供することで、従来の害虫駆除方法の欠点に対処します。このトラップは風力エネルギーのみで駆動されるため、電力を必要としない環境に優しいソリューションです。そのユニークな設計により、有害な昆虫と有益な昆虫の両方を監視することができ、あらゆる農業地域の個体群の完全な概要を提供します。「対象となる害虫を適切なタイミングで評価することで、害虫と病気の両方を制御するために必要な措置を講じることができます」とカピル氏は言います。 ... >>

アーカイブからのランダムなニュース

海洋の緑の革命: 植物プランクトンの増加 24.07.2023

過去 XNUMX 年間にわたり、米国と英国の科学者が衛星画像を分析した結果、世界の海洋がますます緑色に染まっていることを発見しました。

この現象の原因は、植物プランクトンの個体数の急速な増加でした。藻類を含むこれらの微生物は、緑色の色素クロロフィルを使用して光合成を行います。このため、植物プランクトンが増えれば増えるほど、自然の生息地は緑豊かになります。

この植物プランクトン量の急速な増加は、すでに短期的に深刻な影響を及ぼしています。これらは環境内で酸素欠乏を引き起こし、動物が生存できない低酸素デッドゾーンの形成を引き起こします。

しかし、藻類の成長が海洋生態系に及ぼす長期的な影響については、まだ調査されていない。

植物プランクトンは炭素を吸収するため、その存在は有益である可能性があります。ただし、この可能性を活用するにはさらなる研究が必要です。

藻類は、水中の温度、栄養素の利用可能性、光レベルの変化など、生息環境に大きな変化をもたらす可能性があります。それらは海洋生態系における食物連鎖のバックボーンでもあります。植物プランクトンの存在量の増加は、海洋に広範かつ重大な変化をもたらす可能性があります。

その他の興味深いニュース:

▪ サムスンが3GBのモバイルメモリを発売へ

▪ Apple iPod ファミリー

▪ ARM プロセッサの振動計

▪ ASUS ZenPad 8 (Z380M) および ZenPad 10 (Z300M) タブレット

▪ バーガーキングレストランオブトゥモロー

科学技術、新しいエレクトロニクスのニュースフィード

無料の技術ライブラリの興味深い資料:

▪ サイトセクションシグナルリミッター、コンプレッサー。記事の選択

▪ 記事ユバチェフ・ダニール・イワノビッチ（ダニール・カルムス）。有名な格言

▪ 記事「空気とは何ですか?」詳細な回答

▪ 記事制作マスター。仕事内容

▪ 記事マイクロ回路チップLM60上のパワーアンプ120/4780ワット。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

▪ 記事簡易コンプレッサー（無線送信機用）。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

この記事にコメントを残してください：

このページのすべての言語

ホームページ | 図書館 | 物品 | サイトマップ | サイトレビュー