Этапы самостоятельного изготовления
Многие создают аккумуляторы холода своими руками. Преимущества такого решения очевидны:
- устройства делают из подручных средств, имеющихся в каждом доме, – их себестоимость крайне низкая;
- изготовление требует минимум времени и усилий – подготовка займет не более 10-15 минут, остальное время – это уже заморозка самодельного хладагента.
Для начала нужно собрать базовый набор сырья и материалов – пластиковые бутылки объемом 0,5 и 1 л, поваренную или глауберову соль, обойный клей или желатин. Нюансы изготовления в каждом из вариантов будут слегка отличаться.
С поваренной солью
Понадобятся: 1 л обычной воды, 450 г поваренной соли, пластиковые емкости нужного объема.
Пошаговый алгоритм:
- Компоненты для крепкого раствора смешивают и слегка прогревают, чтобы соляные кристаллики быстрее растворились.
- Полученную жидкость заливают в контейнер из-под сока, бутылку или прочный полиэтиленовый пакет.
- Замораживают при температуре минус 18 градусов.
- По прошествии 8-10 часов готовый хладагент заворачивают в махровое полотенце для создания должной термоизоляции, сверху надевают пакет, чтобы образовывающийся конденсат не попадал на продукты.
Такой аккумулятор холода сохранит продукты при температуре -15° на протяжении 11-13 часов.
С глауберовой солью
Мирабилит широко применяется в холодильном деле, поэтому и для изготовления самодельного хладагента отлично подойдет. Понадобятся: 1 л воды, 200 г непосредственно соли, 10 г желатина или обойного клея.
Пошаговый алгоритм мало чем отличается от первого варианта:
- Готовится солевой раствор, затем он загущается желатином (клеем).
- Готовую смесь заливают в пакет или бутылку, помещают в морозильную камеру на 6-9 часов.
- Емкость оборачивают махрой и помещают в пакет, который будет собирать конденсат.
В термосумке хладагент из глауберовой соли поддерживает температуру -10° около 8-10 часов.
С обойным клеем
Для приготовления понадобятся пластиковый контейнер, 1 л воды, 40 г сухого обойного клея. Пошаговое приготовление:
- Воду и сухую смесь соединяют, хорошо размешивают до получения гелеобразной консистенции.
- Раствор заливают в подготовленный контейнер, замораживают в морозильной камере.
Хладагент сохранит продукты в термосумке до 11 часов при температуре ниже 0.
С желатином
Для создания желатинового хладагента подготавливают 4 л воды, поваренную соль, 10 г желатина, пластиковую емкость.
- В 1 л воды высыпают соль в пропорции 10:3, тщательно размешивают. Хлорид натрия должен полностью раствориться.
- Затем разбавляют смесь оставшимися 3 литрами воды, высыпают желатин. Снова хорошо размешивают – жидкость должна немного загустеть.
- Раствор выливают в пластиковую емкость, кладут ее в морозильную камеру до полной заморозки.
Гелевая субстанции тает медленнее вышеописанных вариантов, поэтому сохранит холод внутри термосумки на протяжении 8-10 часов.
Шаг 7: Сборка, часть 2: устанавливаем электрокомпоненты
Следуйте инструкции, чтобы установить компоненты в корпусе:
- Установите батарейный отсек так, чтобы монтажные точки были снаружи отсека/корпуса. Клеевым пистолетом приклейте отсек (рис.1).
- Установите на место модуль TP4056 так, чтобы USB0разъем и диоды попали в соответствующие отверстия, зафиксируйте термоклеем (рис.2).
- Установите на место стабилизатор напряжения 7805, зафиксируйте термоклеем (рис.3).
- Установите на свои места разъем питания и выключатель, зафиксируйте их термоклеем (рис.4).
- Расположение компонентов должно выглядеть так же, как на рис.5.
- Нижнюю крышку закрепите на месте винтами (рис.6).
- Позже я закрыл неровности, оставшиеся от горячего ножа, черной изолентой. Также их можно сгладить наждачкой.
Завершенное зарядное устройство показано на рис.7. теперь его нужно испытать.
Можно ли заряжать литий-ионный аккумулятор без контроллера?
Да, можно. Однако это потребует плотного контроля за зарядным током и напряжением.
Вообще, зарядить АКБ, к примеру, наш 18650 совсем без зарядного устройства не получится. Все равно нужно как-то ограничивать максимальный ток заряда, так что хотя бы самое примитивное ЗУ, но все же потребуется.
Самое простейшее зарядное устройство для любого литиевого аккумулятора — это резистор, включенный последовательно с аккумулятором:
Сопротивление и мощность рассеяния резистора зависят от напряжения источника питания, который будет использоваться для зарядки.
Давайте в качестве примера, рассчитаем резистор для блока питания напряжением 5 Вольт. Заряжать будем аккумулятор 18650, емкостью 2400 мА/ч.
Итак, в самом начале зарядки падение напряжение на резисторе будет составлять:
Ur = 5 — 2.8 = 2.2 Вольта
Предположим, наш 5-вольтовый блок питания рассчитан на максимальный ток 1А. Самый большой ток схема будет потреблять в самом начале заряда, когда напряжение на аккумуляторе минимально и составляет 2.7-2.8 Вольта.
Внимание: в данных расчетах не учитывается вероятность того, что аккумулятор может быть очень глубоко разряжен и напряжение на нем может быть гораздо ниже, вплоть до нуля. Таким образом, сопротивление резистора, необходимое для ограничения тока в самом начале заряда на уровне 1 Ампера, должно составлять:
Таким образом, сопротивление резистора, необходимое для ограничения тока в самом начале заряда на уровне 1 Ампера, должно составлять:
R = U / I = 2.2 / 1 = 2.2 Ом
Мощность рассеивания резистора:
Pr = I2R = 1*1*2.2 = 2.2 Вт
В самом конце заряда аккумулятора, когда напряжение на нем приблизится к 4.2 В, ток заряда будет составлять:
Iзар = (Uип — 4.2) / R = (5 — 4.2) / 2.2 = 0.3 А
Т.е., как мы видим, все значения не выходят за рамки допустимых для данного аккумулятора: начальный ток не превышает максимально допустимый ток заряда для данного аккумулятора (2.4 А), а конечный ток превышает ток, при котором аккумулятор уже перестает набирать емкость (0.24 А).
Самый главный недостаток такой зарядки состоит в необходимости постоянно контролировать напряжение на аккумуляторе. И вручную отключить заряд, как только напряжение достигнет 4.2 Вольта. Дело в том, что литиевые аккумуляторы очень плохо переносят даже кратковременное перенапряжение — электродные массы начинают быстро деградировать, что неминуемо приводит к потери емкости. Одновременно с этим создаются все предпосылки для перегрева и разгерметизации.
Если в ваш аккумулятор встроена плата защиты, о которых речь шла чуть выше, то все упрощается. По достижении определенного напряжение на аккумуляторе, плата сама отключит его от зарядного устройства. Однако такой способ зарядки имеет существенные минусы, о которых мы рассказывали в этой статье.
Защита, встроенная в аккумулятор не позволит его перезарядить ни при каких обстоятельствах. Все, что вам остается сделать, это проконтролировать ток заряда, чтобы он не превысил допустимые значения для данного аккумулятора (платы защиты не умеют ограничивать ток заряда, к сожалению).
Зарядка при помощи лабораторного блока питания
Если в вашем распоряжении имеется блок питания с защитой (ограничением) по току, то вы спасены! Такой источник питания уже является полноценным зарядным устройством, реализующим правильный профиль заряда, о котором мы писали выше (СС/СV).
Все, что нужно сделать для зарядки li-ion — это выставить на блоке питания 4.2 вольта и установить желаемое ограничение по току. И можно подключать аккумулятор.
Вначале, когда аккумулятор еще разряжен, лабораторный блок питания будет работать в режиме защиты по току (т.е. будет стабилизировать выходной ток на заданном уровне). Затем, когда напряжение на банке поднимется до установленных 4.2В, блок питания перейдет в режим стабилизации напряжения, а ток при этом начнет падать.
Когда ток упадет до 0.05-0.1С, аккумулятор можно считать полностью заряженным.
Как видите, лабораторный БП — практически идеальное зарядное устройство! Единственное, что он не умеет делать автоматически, это принимать решение о полной зарядке аккумулятора и отключаться. Но это мелочь, на которую даже не стоит обращать внимания.
Эксплуатация Li─Ion батарей
Теперь коротко расскажем об основных правилах эксплуатации литий─ионных аккумуляторов.
Калибровка
Калибровка литий─ионного аккумулятора
Для калибровки также можно использовать утилиты, которые существуют для iOS и Андроид.
Хранение
Перед тем как отправить литий─ионную АКБ на хранение, её также нужно заряжать. Но уровень заряда должен быть около 50 процентов. Это считается оптимальным значением. Температура хранения батареи в идеале должна составлять 15 градусов Цельсия. В таких условиях литиевый аккумулятор лучше всего сохраняет ёмкость. Чем выше температура хранения, тем больше будут потери ёмкости при хранении.
При длительном хранении раз в три месяца проводите полный заряд-разряд аккумулятора и снова заряжайте его до 50%.
На одну деталь батареи не должно приходиться более 4,2 В. Номинальный показатель для них составляет 3,7 В. Литиевые АКБ можно заряжать быстро и не полностью. Эксплуатация устройства с 40-80% наполнения увеличивает длительность его работы.
Двухступенчатая схема зарядки
Зарядить аккумулятор можно по схеме СС/CV. Сначала нужно обеспечить постоянный ток заряда. На этом этапе первой зарядки восстанавливается 70-80% объема энергии. Значение тока устанавливают 0,2-0,5 С. Для ускоренного заряжения понадобится 0,5-1,0 С. Изначально значение стабильное – 5 В. При достижении уровня 4,4 В на клеммах можно переходить к следующему этапу зарядки.
ЗУ держит стабильный уровень напряжения, а ток при повышении емкости начинает снижаться. Когда его значение опускается до 0,05-0,01 С, зарядка полностью исчезает, прибор отключается без запуска перезарядки. Для восстановления наполненности аккумулятора потребуется не больше 3 часов. При глубоком разряде литий-ионной АКБ (ниже 3,0 В) проводят толчок, заряжая батарею малым током, пока напряжение на клеммах достигнет 3,1 В. После этого применяют стандартную схему.
Как контролируют параметры зарядки
Из-за работы литиевых батарей в небольших рамках тока на клеммах их запрещено разряжать ниже 3 В и перезаряжать выше 4,2 В. В зарядном устройстве (ЗУ) есть контроллер заряженности, но в каждом аккумуляторе присутствует свой прерыватель, РСВ-плата или модуль защиты РСМ. Эти элементы помогают сохранить батарею в норме. При нарушении какого-то параметра они отключают банку и разрывают цепь.
Для литиевых конструкций можно использовать оригинальные ЗУ или зарядки, сделанные своими руками:
- LP2951 помогает ограничить ток стабилизатором и устанавливает постоянное значение напряжения 4,08-4,26 В;
- LM317 является схемой простого ЗУ с индикатором заряда и отсутствием питания от порта USB;
- MCP73831 подходит для зарядки полимерных и ионных изделий;
- MAX1555, MAX1551 разработаны для литиевых батарей, устанавливаются в адаптер питания от смартфона в USB и имеют возможность предварительного заряжения.
Когда в АКБ есть несколько элементов, то они разряжаются неравномерно. При восполнении уровня энергии используют балансир, который распределяет заряд равномерно по всем банкам. Эта деталь может встраиваться в схему или находиться отдельно. При восполнении энергии в изделии емкостью 12 В (вольт) нужно знать, каким током воспользоваться, чтобы не нарушить его характеристики. Самодельные ЗУ с контроллером и защитой прибора подходят для этого.
Правило 2. Полную разрядку все же необходимо предпринимать раз в три месяца
При нестабильной и нерегулярной зарядке среднестатистические отметки максимального и минимального зарядов в упомянутом ранее контроллере сбиваются.
Это приводит к тому, что устройство получает некорректную информацию о количестве заряда.
Предотвратить это поможет профилактическая разрядка. При полной разрядке аккумулятора, минимальное значение заряда в схеме управления (контроллере) обнулится.
После этого необходимо зарядить батарею «под завязку», продержав от восьми до двенадцати часов в подключенном к сети состоянии.
Это обновит максимальное значение. После такого цикла работа батареи будет стабильнее.
Схема подключения литиевых аккумуляторов
Установка литиевой батареи решает разные задачи. В случаях, когда нужно иметь токовую нагрузку, измеряемую десятками ампер используют высокотоковые элементы. Это касается ручного инструмента, тяговых батарей для транспортировки. Средние нагрузки лежат на ноутбуках, фотоаппаратах, фонарях.
Рассмотрим высокотоковые аккумуляторы на основе литий-ионных банок с номинальным напряжением 3,7 В. Они могут иметь разные размеры, емкость, но напряжение будет только 3,7. Изготовлены элементы:
- катод из алюминиевой фольги, на которую нанесен мелкодисперсный графит;
- анод из медной подложки, на которую нанесен LiCoO2:
- сепаратор, ячеистый состав пропитан неводным раствором соли Li.
Именно такие комплектующие используют в цилиндрических элементах, аккумулятор называют литий-ионным. Чаще всего схема питания шуруповертов, ноутбуков, фонарей, биноклей изготовлены с применением литиевых аккумуляторов форм-фактора 18650. Элемент имеет в длину 65 мм, диаметр 18 мм. Напряжение рабочее 3,0-4,2 В. Относится в высокотоковым, то есть может отдавать ток силой до 10 С.
Для питания инструмента большей мощности необходимо соединять последовательно несколько банок, по расчету. При этом емкость измеряется по самому слабому элементу.
Для повышения емкости нужно использовать параллельное соединение. Банки, соединенные одинаковыми полюсами суммируют емкость. Если нужно поднять емкость и напряжение, используют комбинирование. Соединяют группы банок параллельно. Потом каждый комплект соединяют последовательно.
Для шуруповертов с рабочим напряжением 12,14,18 В используется последовательная схема литиевого аккумулятора. Зная, что отдельные элементы не должны перезаряжаться выше 4,20 В, разряжаться ниже 2,5 В, требуется обеспечить равномерное напряжение во всех банках и защиту от опасного для них напряжения. Батарея может быть собрана из защищенных аккумуляторов. Тогда на них есть маркировка «protected» («защищенные»). В корпусе имеется плата, отключающая элемент при достижении критичных параметров.
Защищенный цилиндр на 2 мм длиннее стандартного, незащищенного и немного толще, за счет дополнительной обертки. Если используются незащищенные литиевые аккумуляторы, в схему заряда литиевых аккумуляторов устанавливается плата защиты MBS, рассчитанная на максимальную токовую нагрузку, количество банок. Часто там же встроен балансир.
Как правильно заряжать
Существуют правила, благодаря которым можно существенно продлить срок службы аккумуляторов литий-ионного типа.
Правило первое: нельзя допускать полной разрядки, благодаря этому можно увеличить количество циклов, при которых происходит зарядка и разрядка. Заряжая батарею на 20%, можно значительно продлить ее срок эксплуатации, как минимум вдвое. В качестве примера приведем таблицу зависимости циклов подзарядки, в зависимости от глубины разряда аккумулятора.
| Заряд (уровень) | Количество циклов |
| батарея разряжена | 500 |
| батарея разряжена наполовину | 1500 |
| глубина разряда 25 % | 2500 |
| потеря разряда 10% | 4700 |
Правило второе: с периодичностью один раз в три месяца требуется производить полный цикл (то есть полностью разряжать и заряжать), благодаря этому процесс «старения» батарей существенно замедляется.
Правило третье: нельзя хранить аккумулятор литий-ионного типа полностью разряженным, желательно, чтобы батарея была заряжена на 30-50%, в противном случае восстановление его емкости не представляется возможным.
Правило четвертое: для зарядки батареи пользуйтесь оригинальным зарядным устройством, которое шло в комплекте от производителя, этого требует разница исполнения защитной схемы аккумулятора. То есть, например, батареи HTC, En-El, Sanyo, IRC, ICR, Lir, Mah, Pocket, ID-Security и т.д. нежелательно заряжать устройством для аккумуляторов Samsung.
Правило пятое: нельзя допускать перегрева аккумулятора, эксплуатировать литий-ионное устройство можно при температуре окружающего воздуха в пределах от -40 до 50 °C. При нарушенном температурном режиме восстановить батарею или произвести ее ремонт не представляется возможным, потребуется только ее замена.
Отдельно необходимо подчеркнуть, что аккумуляторные батареи известных брендов значительно превосходят по характеристикам аналоги неизвестных производителей. Можете не сомневаться, что батареи DMW-BCG, VPG-BPS, SAFT, а также оригинальные модели, например, BL-5C, BP-4L (Nokia), D-Li8, NB-10L (Canon), NP-BG1 (Sony) или LP243454-PCB-LD будут однозначно лучше китайских аналогов.
Как собрать зарядку для литий-ионных аккумуляторов своими руками?
Поскольку Li-Ion батареи чувствительны к резкому напряжению во время зарядки , в фирменных АКБ встроены специальные микросхемы. Они обеспечивают контроль напряжения и не позволяют превышать допустимые пределы. Поэтому для того чтобы собрать зарядку для литиевых аккумуляторов 18650 своими руками, нужна более сложная схема, чем та, о которой шла речь выше.
Такой вариант АКБ будет создать намного сложнее, чем предыдущий и в домашних условиях это возможно, только если есть определённые навыки и соответствующий опыт. В теории вы сможете получить зарядное устройство , которое по характеристикам ничем не будет уступать фирменным АКБ. Но на практике это далеко не всегда так.
В этом видеоуроке показано, как сделать зарядку для популярных литий ионных аккумуляторов формата 18650, многие пользуются подобными. Видео канала “Обзоры посылок и самоделки от jakson” о том, как сделать своими руками всего за пол доллара, внизу статьи.
Тема актуальная, например, фонарик, который не имеет встроенной функции зарядки подобных аккумуляторов, ему не обойтись без самодельного зарядного устройства.
В Китае самые дешевые стоят от 3$, выше. Купить можно в этом китайском магазине .
Единственное, что приобрести – недорогие модули для зарядки литиевых акб, они способны зарядить те, что используются в радиоуправляемой технике, стоят недорого. Можно было бы сделать самому подобный модуль, но в этом нет смысла, скорее всего выйдет дороже. Продаются модули дешево в этом китайском магазине .
Чтобы аккумуляторы 18650 заряжались независимо друг от друга, поскольку они обладают разной емкостью, будем использовать два модуля.
По сути в этих модулях нет ничего хитрого, на входе стоит mini usb разъем для питания модуля, на выходе два контакта: плюсовой и отрицательный для подсоединения аккумулятора, так же два светодиода – индикаторы зарядки, один показывает процент зарядки, второй то, что акб уже зарядился.
Единственная задача, которую предстоит выполнить своими руками, это сделать корпус для зарядного устройства – для этого будем использовать обрезки двп, они простые в обработке.
Чтобы их разрезать без пыли и стружки, используем скальпель, подойдет другой острый, режущий инструмент, например, строительный канцелярский нож.
По структуре материал довольно мягкий, больше напоминает картон, нежели какую-то древесину.
В общем нарезал двп при помощи скальпеля, это заняло около 10 минут, но получилось не аккуратно, так как лезвие иногда соскакивало. Края, где был произведен срез, не ровные, они под углом, но это не критично, поскольку в эти места будет заливаться термоклей, которым скрепим конструкцию. А на краях можно поработать наждачкой, которая сгладит все изъяны.
Будет скомпонован корпус зарядного устройства.
С этой стороны выведем один mini usb разъем, от него второй модуль, поскольку нет смысла делать две дырки в корпусе.
Также на боковых стенках самодельной зарядки сделаем выемки, чтобы доставать аккумуляторы.
Подготовил все части корпуса, сделал в них отверстия, скрепим термоклеем.
Корпус для зарядного устройства почти готов, пора бы перейти к начинке, термоклей неплохо подходит для скрепления двп, он почти сразу хватается, в отличие от пва клея, вам при склейке практически не приходится ждать, так же от него несложно избавиться при помощи скальпеля.
В качестве контактных площадок, которые будут соприкасаться с аккумуляторами 18650, используем кусочки фольгированного текстолита. Залудим их, к ним будет просто подпаять провода.
Два модуля необходимо соединить между собой, поскольку будем использовать только один mini usb, для этого просто контакты питания на входе впаиваем друг к другу, минус к минусу, плюс к плюсу.
И вот, что в итоге должно получиться, соединили между собой входящие контакты питания.
Продолжение с 5 минуты об устройстве для регулярном восполнении заряда литий ионных акб типа 18650
Есть на близкую тему.
Среди Li-Ion АКБ особенной популярностью пользуется аккумулятор 18650. Сфера его применения очень широка: такие элементы можно встретить в аккумуляторных связках ноутбуков, шуруповертов, в устройствах типа мехмод, предназначенных для осуществления питания электронных сигарет или бытовых фонариков. Их можно встретить в переносных трубках стационарных телефонов. Также в последнее время набирает популярность переделка шуруповерта с на литиевые аккумуляторы именно этого типа, ввиду того, что они работают гораздо дольше элементов прошлого поколения.
Когда в то или иное устройство вставлен 18650 аккумулятор, как заряжать его правильно и сколько времени – вопросы, который задаст любой ответственный владелец бытового электроприбора с такими батарейками.
Как заряжать АКБ 18650
Перед тем как перейти к теме зарядного устройства, нужно обозначить основные принципы зарядки для литиевых аккумуляторов 18650.
«Зарядников» продается всегда много, причем многие из них являются универсальными, однако основные правила для литий-ионных батарей должны быть такими:
Начало зарядки осуществляется с напряжением 0,05 В, а заканчиваться процесс должен при подъеме U до 4,2 В
.
Важно помнить о том, что это – допустимый максимум, безопасный для батарей.
Ток заряда: допускается
заряжать аккумулятор
при показателях 0,5 А и 1 А.
При 1 А процесс будет протекать гораздо быстрее, но, поскольку для любых батарей рекомендован более плавный ток
заряда Li, лучший показатель – это 0,5 А. Конечно, если батарейки нужно зарядить срочно, уровень тока можно повысить до 1 А
Но в обычных случаях не следует без особой надобности ускорять ход
зарядки.
Время, в течение которого заряжается
батарея, не должно превышать трех часов
– чтобы не повредить внутреннюю химическую структуру АКБ, вызвав ее перегрев.
Если приобретенное устройство снабжено автоматической системой контроля зарядки
, оно само «знает» о том, сколько времени следует заряжать аккумулятор.
На некоторых зарядниках
(как покупных, так и самодельных) такого контроля нет
, поэтому, в данном случае, придется контролировать весь процесс самостоятельно.
Опасность перезаряда и полного разряда
Универсальное зарядное устройство
Исходя из устройства литиевых батарей, не рекомендуется допускать их полной разрядки или перезарядки.
К примеру, никель-кадмиевые батареи имеют эффект памяти. Это значит, что неправильный режим зарядки приводит к потере ёмкости. Неправильным считается режим, когда подзаряжается батарея, которая не полностью разрядилась. Если начать заряжать ее в не полностью разряженном состоянии, она может терять свою ёмкость. Зарядные устройства для таких батарей производятся со специальными режимами работы, которые сначала разряжают батарею до нужного уровня, потом начинают ее подзаряжать.
Литиевые батареи не требуют такого хлопотного обслуживания. Эффекта памяти у них нет, но они боятся полной разрядки. Поэтому их лучше подзарядить, когда появляется возможность, не дожидаясь полного разряда. Но и перезаряд для них неприемлем. Поэтому оптимальным будет не допускать разряда ниже 15 % и заряда более 90%. Так можно увеличить срок службы батареи.
Это касается только батарей без защиты. Если у аккумуляторов есть защита, реализованная на отдельной плате, то она отсекает заряд сверх меры, если разряд достигает минимального уровня, то отключает устройство. Обычно это показатели более 4,2 Вольта и 2.7 Вольта, соответственно.
Ответы на 5 часто задаваемых вопросов
- Для чего используются литий-ионные батареи?
— В качестве источника питания. Подобные батареи часто применяют для различных мобильных телефонов, видеокамер, ноутбуков, для подзарядки электромобилей или современных электронных сигарет.
- У моделей есть недостатки?
— Основной недостаток модели заключался в том, что первые разработки буквально взрывались. Это объясняется тем, что производители поместили внутрь анод, состоящий из металлического лития. Когда происходит большое количество зарядов и разрядов, то на аноде появляются образования, приводящие к замыканию электродов. В результате происходит возгорание, а после и взрыв. На данный момент эта проблема решена.
- Как решилась проблема со взрывами?
— Чтобы обезопасить конструкцию, ученые заменили сердцевину на графит, и от проблемы со взрывами избавились. Но остались трудности с катодом, вызванные из-за конструкции из оксида кобальта. Если нарушались эксплуатационные характеристики, то взрывы повторялись. Именно поэтому нужно было следить, чтобы устройство не подвергалось перезарядке. Пользователям было крайне неудобно постоянно следить за уровнем зарядки и разработчикам пришлось вновь модифицировать устройство. Современные модели безопасны. Когда разработчики начали использовать литий-ферро-фосфатные батареи, то и от этой проблемы удалось избавиться. Современное устройство выпускают таким образом, чтобы перезаряд и перегрев был невозможен.
- Современные модели имеют недостатки?
— Заряд теряется, если батарея попадает под воздействия низких температур.
- Если долго не использовать батарею, то она испортится?
– Если не опускать уровень разреженности ниже 50%, то не испортится.
USB-зарядник для Ni-Mh аккумуляторов своими руками
На этот раз речь пойдет о конструировании простейшего USB-зарядника для Ni-Cd и Ni-Mh аккумуляторных батарей.
Схема довольно хорошего зарядника проста и может быть реализована с бюджетом всего в 20 рублей. Это уже дешевле, чем любая китайская зарядка. Сердцем нашего зарядного устройства всем хорошо знакомая микросхема линейного стабилизатора LM317.
микросхема линейного стабилизатора LM317
На вход схемы подается напряжение 5 В от любого USB-порта.
Схема
Микросхема стабилизирует напряжение до уровня 1,5 В. Это напряжение полностью заряженного Ni-Mh аккумулятора.
А работает устройство очень просто. Аккумулятор будет заряжаться напряжением 1,5-1,6 Вольт от микросхемы. Резистор R1 в качестве датчика тока одновременно ограничивает ток заряда. Путем его подбора ток можно уменьшить или увеличить.
Когда на выход схемы подключен аккумулятор, на резисторе R1 образуется падение напряжения. Его достаточно для срабатывания транзистора, в коллекторную цепь которого подключен светодиод. Последний загорается и по мере заряда аккумулятора будет потухать до полного отключения. Это произойдет в конце зарядного процесса.
Таким образом, диод горит, когда аккумулятор заряжается, и тухнет, когда последний полностью заряжен. Одновременно по мере заряда аккумулятора будет снижаться сила тока, и в конце ее значение будет равно 0.
Из этого следует, что перезаряд и выход из строя аккумулятора невозможны.
Микросхема LM317 работает в линейном режиме, поэтому небольшой теплоотвод не помешает. Хотя при токе 300 мА нагрев микросхемы в пределах нормы. Светодиод желательно подобрать с минимальным рабочим напряжением. Цвет абсолютно не важен. Вместо BC337 допускается использование любого маломощного транзистора обратной проводимости, хоть на КТ315. Желательная мощность резистора R1 0,5-1 Ватт. Все оставшиеся резисторы – 0,25 и даже 0,125 Ватт. Поскольку диапазон напряжений очень узкий, то даже погрешность резисторов может повлиять на работу схемы. Поэтому резистор R2 настоятельно рекомендуется заменить на многооборотный сопротивлением 100 Ом.
С его помощью можно очень точно отрегулировать нужное выходное напряжение.
Сперва нужно найти все необходимые компоненты, а также слот для батареек.
Устройство может заряжать аккумуляторы практически любого стандарта, если приспособить соответствующий слот. При сборке можно не использовать печатную плату. Монтаж делается навесным способом. Компоненты приклеиваются под слот батареек и заливаются термоклеем, поскольку схема очень надежна в работе.
Распиновка USB:
Распиновка выводов микросхемы:
Собранное устройство выглядит примерно так:
Собранное устройство
Но может выглядеть гораздо лучше.
Только необходимо подобрать светодиод с минимально возможным напряжением свечения, в противном случае он может вообще не светиться. По этой схеме можно заряжать несколько аккумуляторов, но рекомендуется использовать только для заряда одного.
USB-зарядник для Ni-Mh аккумуляторов своими руками
Шаг 5: Схема проводки
Чтобы завершить сборку электрокомпонентов, спаяем их в соответствии со схемой. Я приложил схему в программе Fritzing и фото физического соединения.
- + контакт разъема питания соединяем с одним из контактов выключателя, а – контакт разъема питания соединяем с пином GND стабилизатора 7805
- Второй контакт выключателя соединяем с пином Vin стабилизатора 7805
- Устанавливаем три конденсатора 100 нФ параллельно между Vin и GND пинами стабилизатора напряжения (для этого используйте макетную плату)
- Устанавливаем конденсатор 100 нФ между пинами Vout и GND стабилизатора напряжения (на макетной плате)
- Соедините Vout пин стабилизатора напряжения с IN+ пином модуля TP4056
- Соедините пин GND стабилизатора напряжения с IN- пином модуля TP4056
- Соедините + контакт батарейного отсека с B+ пином модуля TP4056, а – контакт батарейного отсека соедините с В- пином модуля TP4056
На этом соединения завершены. Если вы используете 5 В блок питания, пропускайте все пункты с подключениями к стабилизатору напряжения 7805, и подключайте + и – блока напрямую к IN+ и IN- пинам модуля TP4056 соответственно. Если вы будете использовать 12В блок питания, при прохождении тока 1А стабилизатор 7805 будет нагреваться, это можно исправить теплоотводом.
Немного о литий-ионных батареях
Особенности АКБ типа 18650:
- Длительный срок службы. Источник питания способен выдерживать до 600 циклов разряда и заряда. Литиевые батареи обладают увеличенным сроком эксплуатации, они могут длительно сохранять емкость.
- Компактные размеры. Высота элемента составляет 65 мм, диаметр – 18 мм. Эти числа легли в основу названия аккумулятора. При небольших размерах батарея имеет широкие возможности.
- Наличие контроллера. Большая часть аккумуляторов старого образца отличается высокой взрывоопасностью. В корпусе батареи протекают химические реакции, скорость которых при перегреве многократно увеличивается. Возникало и механическое замыкание нескольких содержащих электролит емкостей, приводившее к возгоранию. Контроллер, встраиваемый в современные источники питания, препятствует сильному перегреву и взрыву. Это же от перезаряда.
- Невозможность длительного хранения. Долго находившиеся в нерабочем состоянии батарейки быстро утрачивают емкость. Заряжать li-ion аккумулятор нужно регулярно. При этом соблюдают ряд правил, препятствующих выходу изделия из строя. Нужно правильно рассчитывать ток заряда и ограничивать напряжение. Нарушение правил приводит к снижению срока службы.
Советуем изучить Генератор на неодимовых магнитах
