Недорогое и надежное устройство зарядки никель-кадмиевых аккумуляторов

Журнал РАДИОЛОЦМАН, сентябрь 2017

Никель-кадмиевые (NiCd) аккумуляторы широко используются в потребительских устройствах из-за высокой плотности энергии, большого срока службы и малого тока саморазряда. В рамках одного проекта мне потребовалось разработать недорогое и надежное зарядное устройство для аккумуляторной сборки, состоящей из двух NiCd элементов типоразмера AA емкостью 1200 мА·ч. Для этого было необходимо решить две основные задачи: установить необходимый зарядный ток и остановить процесс зарядки, когда аккумулятор будет полон. В статье описан способ решения обеих задач.

Большинство NiCd аккумуляторов можно заряжать двумя способами, существенно различающимися величинами зарядных токов. Это либо быстрая зарядка большим током, либо ночная зарядка низким током. Независимо от скорости зарядки, в аккумулятор должен поступать устойчивый постоянный ток, а суммарное количество энергии, закачанной в аккумулятор, должно превышать его номинальную емкость для компенсации энергии, потерянной в виде тепла. Дешевле и безопаснее всего заряжать NiCd аккумулятор током, равным 10% от номинальной емкости, в течение 16 часов. Это значит, что аккумулятор емкостью 1200 мА·ч должен заряжаться током 120 мА. Такой подход не требует датчика окончания зарядки и гарантирует, что аккумулятор будет заряжен полностью.

Схема зарядного устройства изображена на Рисунке 1. Регулируемый стабилизатор LM317 (IC₃) и резистор R₃ образуют генератор постоянного тока. Сопротивление резистора R₃ выбрано равным 10 Ом – ближайшим в стандартном ряду к значению 1.25 В/120 мА. Все необходимые функции – задержку на 16 часов и индикацию статуса зарядки на светодиодах – выполняет программа микроконтроллера IC₁. Программа предельно проста; ее ассемблерный код можно скачать по ссылке внизу статьи.

Рисунок 1.	MC68HC908QT1 выполняет здесь функцию 16-часового таймера. LM317 и резистор R3 образуют генератор тока.

В этом проекте может использоваться любой низкоуровневый микроконтроллер. Для данной схемы выбран недорогой и легкодоступный 8-выводной микроконтроллер MC68HC908QT1, выпускаемый фирмой NXP. Статус зарядки индицирует двухцветный светодиод OSRGHC5B32A фирмы OptoSupply. Красный цвет означает, что аккумулятор находится в процессе зарядки, зеленый – зарядка завершена. Если вы хотите, чтобы по окончании зарядки прозвучал аудио сигнал, добавьте в схему звуковой излучатель.

При соответствующем выборе сопротивления резистора R₃ схема может использоваться для зарядки любых аккумуляторов. Максимальный зарядный ток ограничен значением, предельно допустимым для LM317 – 1.5 А. Если входное напряжение схемы существенно превышает 9 В, фактором, ограничивающим зарядный ток, становится мощность, рассеиваемая на LM317.

Загрузки

Материалы по теме