Главная » LED автолампы » Зарядное устройство с индикатором заряда. Зарядное устройство с цифровой индикацией тока и напряжения

Зарядное устройство с индикатором заряда. Зарядное устройство с цифровой индикацией тока и напряжения

Тем, кто только осваивает радиоэлектронику, но уже перерос простейшие выпрямители, советуем собрать вот такую схему, всего на одном транзисторе и 6-ти недорогих распространённых деталях. Это действительно совсем недорогое решение для зарядки как NiCd, так и NiMh аккумуляторов. В зависимости от номинала резистора R2 будет менятся ток зарядки. А если поставить их несколько и коммутировать переключателем, то можно с её помощью заряжать самые разные АКБ, в том числе и литиевые.

Зарядное устройство для начинающих — схема

Список деталей для схемы:

R1 = 120 Ом
R2 = См. схему
C1 = 220 мкФ 35В
D1 = 1N4007
D2 = 3мм. LED
Q1 = BD135
J1 = Входной разъем питания

Это универсальное зарядное устройство для NiCD и NiMH аккумуляторов. Она идеально подходит для использования в автомобиле или от любого сетевого адаптера, на напряжение 6-12 вольт. С её помощью можно превратить простой сетевой адаптер в настоящее зарядное устройство. Она может быть использована для зарядки сотовых телефонов, электронных игрушек, планшетов, от видео или фотокамеры аккумуляторов, MP3-плееров и так далее… Схема универсальна, так как имеет выбираемый ток заряда. Индикатор на светодиоде указывает, что идёт зарядка.

Последние записи

Чрезмерный ток заряда опасен для автомобильного аккумулятора. Особенно это актуально, когда батарея была сильно разряжена, а затем её подцепили заражаться от фиксированного напряжения 14 В. Большой ток губительно влияет на пластины с губчатым свинцом, разрушая их и уменьшая емкость аккумулятора.

Вот почему каждым производителем автомобильных аккумуляторов рекомендуется строго придерживаться зарядного тока, при котором батарея прослужит полностью свой срок эксплуатации. Обычно ток заряда равен 0.1 от указанной емкости.

Отличную стабилизацию тока обеспечивают сложные зарядные устройства на микроконтроллере. Стоимость таких зарядных сопоставима с новым аккумулятором для автомобиля. Поэтому есть смысл самому собрать микропроцессорное зарядное. Такое устройство автоматически отключается по истечении устанавливаемого времени заряжания от 1 до 10 часов, и точно поддерживает требуемый ток.

Плюс после выпрямительного моста VD1-VD4 напрямую выводится на аккумуляторную батарею, а минус подается через измерительный резистор R2, регулирующий тиристор VS1 и защитный диод VD8.

Для работы 8-разрядного микроконтроллера AT89c2051 требуется прошивка управления зарядным устройством, она в конце статьи в Прикрепленных файлах .

Запуск и остановка процесса зарядки осуществляется кнопкой S1. Только после нажатия на неё начинает работать цифровой индикатор HG1, на котором отображается время заряжания в часах. Сначала высвечивается цифра 9 и постепенно уменьшается до нуля, пока зарядное не отключится. Одновременно с нажатием кнопки, загорается светодиод HL1, сообщая о том, что аккумуляторная батарея начала заряжаться.

Уменьшение времени заряжания происходит при удержании кнопки S1 нажатой более 2 сек. При этом на цифровом дисплее каждые 2 сек. будет происходить обратный отсчет времени заряжания.

Величина зарядного тока регулируется переменным резистором R12.

Измерение зарядного тока осуществляется амперметром на 10 А, подключенным к измерительному резистору R2. Также сгодится миллиамперметр 1–10 мА, только его важно подключить к R2 через дополнительный токоограничивающий резистор.

По этой схеме можно собрать очень мощное зарядное устройство на ток вплоть до 100 А. Это осуществимо, если подобрать трансформатор, диодный мост, тиристор и резистор R2 соответствующими по мощности. И конечно же использовать для соединения многожильные медные провода сечением не меньше 35 мм. кв. в двойной изоляции.

Для точности измерения тока амперметром, резистор R2 должен удовлетворять условию - падение напряжения на нём должно составлять 1 В при максимально возможном токе заряда. Естественно, что резистор на 100 А, сопротивлением 0.01 Ом, намотанный 4-милиметровой нихромовой проволокой, придется устанавливать на отдельное крепление. Но для 10-амперного зарядного устройства достаточно сделать 4 витка нихромовой проволоки диаметром 1 мм вокруг прутка в 6 мм, а готовый резистор закрепить на плате при помощи винтов М3.

Схема управления зарядного устройства помещается на печатной плате размером 74х64 мм. Трансформатор на 100–120 Вт, диодный мост, тиристор, переменный резистор R12, кнопка S1, цифровой индикатор HG1, светодиод HL1 устанавливаются вне платы.

Настройка зарядного устройства производится со снятым микроконтроллером при первом включении. Поэтому для микросхемы AT89c2051 желательно предусмотреть гнездо на печатной плате.

После включения в розетку следует проверить, есть ли напряжение 5 В на стабилизаторе 142ЕН5. Важно также убедиться, что ни на одном контакте гнезда микроконтроллера нет напряжения свыше 5 В.

Затем вытягиваем вилку из розетки, вставляем микросхему в гнездо. На её выводе 3 должны наблюдаться импульсы в 1 сек. Если их нет, тогда следует проверить генерацию на одном из выводов кварцевого резонатора X1.

На выводе 2 микросхемы должны быть короткие импульсы 10 мс. Если их нет, тогда надо проверить наличие таких же импульсов на выводе 6.

После нажатия на кнопку S1 должен засветиться светодиод HL1 и пойти ток на зарядку аккумулятора.

Порядок работы с зарядным устройством : подсоединять и отсоединять аккумуляторную батарею только при отсутствии зарядного тока, когда светодиод и цифровой индикатор не светятся. После погасания светодиода аккумулятор можно отсоединить, процесс зарядки завершен.

Прикрепленные файлы :

Наиболее сложное зарядное устройство содержит встроенный цифровой блок индикации зарядного тока и напряжения на аккумуляторе. Устройство может служить полнофункциональным лабораторным источником питания для ремонта различной техники и макетирования различных конструкций при их разработке. В основе схемы - ключевой стабилизатор тока и напряжения на широко распространённой специализированной микросхеме TL494, описанный ранее. Схема дополнена блоком цифровой индикации тока и напряжения и нормирующим усилителем напряжения токоизмерительного шунта R25. Усилитель DA4.2 позволяет снизить требования к изготовлению и калибровке шунта - практически можно взять любой кусок нихромовой проволоки диаметром около 2 мм и длиной 10 ... 20 см и путём подбора сопротивлений R21, R24 подобрать такой коэффициент усиления, при котором выходное напряжение усилителя численно будет равно протекающему через шунт току - при токе через шунт 6,00 А напряжение выхода должно составлять 0,600 В. Подстроечным резистором R22 устанавливают точное значение коэффициента усиления.

Блок цифровой индикации требует настройки с применением внешнего цифрового мультиметра. Путём подбора резисторов R4 (R4.1+R4.2) и R7 добиваются уровня напряжения на выводе 36 микросхемы DA3 равным 1,000 В. Подбором резисторов R27 и R26 добиваются значения коэффициента деления, равным 10.00, чтобы при выходном напряжении, например 15,00 В, в точке соединения резисторов напряжение было равно 1,500 В. Для облегчения настройки резисторы R7 и R26 можно заменить проволочными многооборотными подстроечными резисторами, но это потребует изменения конфигурации печатной платы. При точной настройке всех прецизионных элементов блок цифровой индикации может отображать выходное напряжение в пределах 0 ... 19,99 В и ток от 0 до 19,00А. Подбором резистора R5 добиваются установки требуемого верхнего предела выходного тока. Переменный резистор R6 может иметь любой номинал от 100 Ом до 100К, но соответственно его номиналу потребуется подобрать R5. Подобрав сопротивление резистора R19, можно повысить максимальное выходное напряжение до 19,99 В (это важно для лабораторного блока питания), а совсем удалив резистор R15 - снизить нижний порог выходного напряжения до 2,5 В. Переменный резистор R18 тоже может иметь любой номинал, но соответственно его сопротивлению потребуется подобрать резистор R19. Особое внимание следует уделить изготовлению дросселя L1, т.к. от его характеристик зависит КПД устройства. Требования к его изготовлению были описаны ранее. Силовой диодный мост, ключевой выходной транзистор и диод VD3 следует через слюдяные прокладки укрепить на общем радиаторе площадью не менее 200 ... 300 см2. Для увеличения КПД устройства при полностью настроенном зарядном устройстве подключают нагрузку, устанавливают максимальный рабочий ток, а в разрыв цепи эмиттера ключевого транзистора включают амперметр. Подбором резистора R9 и конденсатора С6 изменяют частоту генерации микросхемы DA2 до получения минимального тока. Ниже приведена печатная плата устройства:

Скачать более качественную копию печатной платы в натуральную величину. Силовой трансформатор, большие электролитические конденсаторы, переменные резисторы, шунт, схема питания на VD1, C1, DA1, силовые диоды и выходной транзистор являются внешними навесными элементами, не размещаемыми на печатной плате.

Три года назад была опубликована статья , в которой рассматривалась схема зарядного устройства со стабилизацией тока заряда. По просьбе посетителей сайта я предлагаю вам дополнить данную схему цифровым вольтметром и амперметром. Принципиальная схема зарядного устройства осталась без изменений, добавлена схема измерительного устройства и эквивалент составного транзистора заменен непосредственно составным транзистором . Полная принципиальная схема представлена на рисунке 1.

Про само зарядное я повторяться не буду, вы можете подробно с ним ознакомиться, перейдя по ссылке, данной в начале статьи. Основой схемы измерения напряжения и тока является широко распространенный и не дорогой микроконтроллер PIC16F676. Так как управляющий транзистор зарядного устройства включен в отрицательный провод схемы, то измерение напряжения на аккумуляторе Ua, производится косвенный путем. То есть, на индикатор выводится разность напряжений между заземленной точкой схемы и плюсом аккумулятора – U1 и заземленной точкой и минусом аккумулятора – U2. Таки образом, сначала оцифровывается напряжение U1, затем U2, после этого программа находит разность между U1 и U2. Измерение тока происходит тоже косвенным методом, т.е. контроллер оцифровывает падение напряжения на датчике тока – шунте, т.е. резисторе R6. Для данного номинала датчика тока определим нужный нам коэффициент усиления Кус усилителя DA2.2. При максимальном токе заряда 10А на этом резисторе упадет 125мВ, а нам надо иметь на входе RA2 микроконтроллера 1000мВ. На индикаторе в этом случае отобразиться величина – 10,0А. Отсюда Кус = 1000: 125 = 8. Коэффициент усиления ОУ равен отношению R7: R4. Это отношение должно быть равно восьми. Я это все пишу к тому, что не обязательно применять шунт данного номинала, можно применить датчики тока с другими номиналами сопротивления, скорректировав соответствующим образом Кус микросхемы DA2.2. Одно условие, их мощность должна соответствовать протекающему через них току. Например, на шунте, имеющим сопротивление 0,1 Ом, при токе в 10А, выделиться мощность 10 х 10 х 0,1 = 10Вт!!! – маленький паяльничек. Не забывайте о теплоотводе для управляющего транзистора. Например, при токе заряда 5,5 А, полностью разряженной батареи на транзисторе выделиться мощность равная P = Uт х Iз = 7,5 В х 5,5 А = 41,25 Вт. Где Uт – падение напряжения на транзисторе, которое равно: напряжение питания = 18 В минус напряжение разряженной батареи = 10,5 В, падение напряжения на транзисторе – 7,5 В. Iз – ток заряда аккумулятора = 5,5 А по условию. Естественно площадь теплоотвода подбирайте для тока 10А. Частенько возникает необходимость в ускоренном заряде, особенно, когда забудешь выключить днем габариты. Прикинуть необходимую площадь радиатора можно по номограмме, размещенной в статье .

Регулировку измерительного устройства можно производить, как с эквивалентом нагрузки, так и непосредственно с рабочим аккумулятором. Для начала резистором R14 выставляют напряжение питания микроконтроллера, равное 5,11 В. В этом случае, для данной программы и соответствующих коэффициентах деления (коэффициенте усиления для тока) резистивных делителей входных напряжений, каждый разряд оцифрованного напряжения будет соответствовать 0.1 В. Т.е. при подаче на вход микроконтроллера напряжения, равного 0,55 В (вход измерения тока), на индикаторе будет значение 5,5 А, при подаче на этот вход 5,01 В, получим на индикаторе 50,1 А. То же самое с напряжениями. Если вход RA1 микроконтроллера заземлить (вычитаемое будет равно «0»), то на индикатор будет выводиться практически полное напряжение питания схемы, измеренное на «+» аккумулятора относительно заземленного провода.

Доброго времени суток дамы и господа!
Хочу поведать вам о том как я делал аккумуляторное зарядное устройство для различных USB девайсов. На создание этого устройства меня сподвиг лежащий без дела внешний корпус для HDD 2,5".
Самый обычный вот такой↓

В него со скрипом влез АКБ из двух li-ion банок по 2,5А-Ч соединенных параллельно итого имеем 5А-Ч живой емкости.
Скотчем обкрутил для того, чтобы не повредить корпус батарей.

Т.к. сами акумы защиты не имеют (кроме предохранителей) пришлось использовать контроллер от батареи мобильного телефона. Транзисторная сборка 5N20V рассчитана на ток до 5А, что прекрасно нам подходит.

Платка имеет вот такую схемку

контроллер отключает АКБ от внешнего мира при падении напряжения на батарее до 3В и при превышении тока в 1А. Вот этого нам мало, для притупления чувствительности токовой защиты увеличиваем R2 до 2к зависимость тока от сопротивления резистора не линейна и резистор был подобран опытным путем (ток отключения при этом составил 4А)

Запихиваем акум в корпус

Со схемой заряда были некоторые трудности-все микросхемки для заряда рассчитаны на ток 500мА(с таким током заряжать будем дооолго) внешний полевик нодой из кросхем прикрутить не удалось, а LM317 большая и горячая. Было решено использовать то, что есть в наличии, а именно MCP73831T-2ATI она имеет мелкий корпус, индикатор заряда и максимальный ток 500мА. Просто взял 3 штуки и заколхозил все это дело параллельно получаем те же 1,5А и 4,2В на выходе.
Схемка получилась следующая

VD1 индикатор заряда, погас-заряд окончен.

Мелкосхемки эти умные-при нагреве снижают ток заряда. Хоть они греются и не сильно, но учитывая, что корпус SOT-23-5 довольно мелкий и теплоотвод сильно затруднен. После 10 минут работы разогревается и ток падает до 200мА.
платка получилась такая

Через отверстия в плате пропущены проволочки и припаяны к фольге с другой стороны платы для лучшего теплоотвода от микросхем

Пришло время заняться преобразователем напряжения который повысит 3-4,2В с аккумулятора в нужные нам 5В.
Для построения преобразователя выбрал микросхемки NCP1450ASN50T1G
схемка взята из даташита

Хоть в даташите написано, что эта микросхемка только до 1А, но ток ограничивается лишь мощностью полвика и максимальным током через дроссель. (+ если на вторую ногу повесить делитель из пары резисторов, то напряжение можно поднять и до 12В(проверено))))
Платок спаял сразу несколько-вдруг еще куда встрою.

И так уже имеем зарядку и преобразователь, пришло время подумать об индикаторе заряда.
Было много плясок вокруг него делал и светодиодики на TL431 и на транзисторах, в итоге решил, что нет ничего лучше старой доброй LM3914.
После многочисленных копаний в интернетах и в старых бумажках на выходе получилась такая схема↓

Режим индикации выбран "точка" ибо у нас устройство с батарейным питанием и не плохо было бы экономить эту самую батарею+на самый первый светодиод повесил пищалку со встроенным генератором которая начинает громко материться при напряжении на батарее 3В (звук на столько противный, что если контроллер самого аккумулятора еще не отключил питание, то желание заряжать что-либо дальше пропадет само собой!)
Светодиоды VD2, VD3-красные; VD4, VD5-желтые; остальные зеленые.
После сборки платки получилось вот что

Индикатор необходимо настроить на нужное напряжение для этого нужно подать на него питание +5В, а на входной делитель с пятой ноги подать 3,1В с другого БП.
Далее крутим резистор R2 и устанавливаем нижний порог индикации, крутим его до тех пор пока не загорится светодиод VD2 и не завоет пищалка, далее подаем на вход 4В и устанавливаем верхний порог для этого крутим резистор R3 добиваемся чтобы светился светодиод VD11. Объясню почему подавали на вход 4В, а не 4,2. Да только для того чтобы при подключении малейшей нагрузки и просадке нпряжения индикатор не переключался с VD11 на VD10.
Пришло время засовывать все это дело в корпус. Прорезаем отверстия в передней крышке.