Najprostsza ładowarka akumulatorów

Przedstawiamy w tym artykule niezwykle prostą, lecz mimo to w pełni użyteczną konstrukcję ładowarki stałoprądowej do akumulatorów o pojemności od 0,5 do 1,5 Ah.

Układ ładowarki jest przeznaczony dla tych wszystkich czytelników którzy chcą zyskać tanie i niezawodne urządzenie do ładowania najpopularniejszych typów akumulatorków Ni-Cd i Ni-MH, charakteryzujące się jednocześnie przyzwoitymi parametrami eksploatacyjnymi, i dające całkowitą gwarancję prawidłowego przebiegu procesu ładowania akumulatora. Cała konstrukcja składa się z następujących bloków funkcjonalnych:

Opis układu

Schemat ładowarki jest przedstawiony na rys.1. Napięcie sieci 230 V AC jest podłączone do złącza J1, i podane do uzwojenia pierwotnego transformatora sieciowego TS1, który obniża to napięcie do bezpiecznej dla użytkownika wartości 12 V AC, i jednocześnie zapewnia izolację galwaniczną od obwodu sieci 230 V AC. Obniżone napięcie jest podawane na układ mostka Graetza zbudowany z diod D1, D2, D3, D4. Wyprostowane napięcie jest wygładzane i filtrowane przez kondensator elektrolityczny C1 o dużej pojemności. Napięcie to jest podawane do układu stabilizatora pomocniczego wykonanego w oparciu o stabilizator monolityczny 7805. Zadaniem tego stabilizatora jest wytworzenie stabilnego napięcia odniesienia do sterowania uproszczonym źródłem stałoprądowym. Dioda LED podwyższa napięcie wyjściowe z U1 do niespełna 7 V, natomiast rezystor R1 zapewnia wstępne obciążenie stabilizatora U1 o wartości kilku mA niezbędne do jego prawidłowej pracy. Jednocześnie rezystor ten wymusza przepływ prądu przez LED D5 zapewniając jej świecenie. Wartość prądu płynącego przez ładowany akumulator jest stabilizowana przez uproszczony układ źródła stałoprądowego wykonanego z tranzystora dużej mocy T1, i rezystorów R3, i R4. Wartość prądu źródła można zmienić przez zmianę napięcia odniesienia podanego na bazę T1 lub prościej przez skorygowanie wartości rezystorów R3, i R4. Przy otwartym przełączniku SW1 wartość prądu ładującego jest zbliżona do około 55 mA (50 – 60 mA), natomiast przy zwartym SW1 prąd ładujący ma wartość około 110 mA (100 – 120 mA). Niestety przedstawione tu źródło stałoprądowe nie posiada pętli sprzężenia zwrotnego stabilizującego wartość prądu na zadanym poziomie. Jednak występujące w praktyce wahania wartości prądu nie przekraczają pojedyńczych mA i są w praktyce pomijalne małe w tego rodzaju zastosowaniach. Rezystor R2 ogranicza wartość prądu wypływającego z układu U1 w sytuacji gdy do gniazda J2 nie podłączymy akumulatora, i w ten sposób realizowane jest zabezpieczenie U1 gdy ładowarka pracuje na biegu jałowym (bez ładowanego akumulatora). Ładowanie akumulatora jest sygnalizowane przez niezwykle prosty układ sygnalizacji, którego podstawowym elementem jest przekaźnik wykonany z kontaktronu KT1, i nawiniętej na nim cewki L1. W chwili podłączenia ładowanego akumulatora zaczyna płynąć przez L1 prąd wytwarzający we wnętrzu cewki pole magnetyczne, które powoduje zamknięcie styków kontaktronu KT1. W konsekwencji tego następuję włączenie LED D6, sygnalizującej ładowanie. Prąd D6 jest ograniczany do bezpiecznej wartości przez rezystor R5.

Montaż układu

Montaż układu ładowarki rozpoczynamy od wykonania płytki drukowanej przedstawionej na rys.2. Płytka została tak zaprojektowana, aby można ją było wykonać przy pomocy pisaka “do druku” z końcówką 0,5 mm. Przy ręcznym wykonaniu płytki można zrezygnować z dokładnego odwzorowania elementu polygon plane – czyli powierzchni masy otaczającej wszystkie ścieżki. W zupełności wystarczy jeśli tylko zapewnimy odpowiednie połączenie z masą wszystkich elementów, które tego wymagają zgodnie ze schematem ideowym. W wykonanej płytce wiercimy wszystkie otwory, w tym również otwory M3, i M4 służące do zamocowania elementów U1, T1, i do zamocowania płytki wewnątrz obudowy. Parametry całego urządzenia zostały tak dobrane i obliczone aby w zasadzie nie było konieczności stosowania radiatorów dla stabilizatora U1 zamkniętego w obudowie TO220, i dla tranzystora T1 w obudowie metalowej TO3. Należy jedynie pamiętać o tym aby T1 zamocować co najmniej 5 mm nad płytką drukowaną w celu zapewnienia odpowiedniego prześwitu między laminatem a spodnią powierzchnią obudowy TO3, tak aby zapewnić optymalne warunki chłodzenia. W charakterze kołków dystansowych wykorzystujemy śruby M4 wraz z nakrętkami i podkładkami mocujące mechanicznie obudowę TO3. Śruby te muszą zapewnić jednocześnie odpowiedni kontakt elektryczny kolektora T1 (połączonego z obudową) ze ścieżkami na płytce. Pozostałe elementy montujemy zgodnie z rozmieszczeniem przedstawionym na schemacie na rys.3. pamiętając o tym aby zastosowane rezystory R3, i R4 miały obciążalność co najmniej 0,5 W. Przekaźnik układu sygnalizacji wykonujemy z dowolnego szklanego kontaktronu, który należy owinąć dwoma warstwami papieru klejącego, a następnie na tak przygotowane podłoże nawijamy 20 do 40 zwojów drutu DNE 0,5 i zabezpieczamy wykonane uzwojenie klejem wodoodpornym. Wykorzystany do nawijania drut DNE w izolacji nie powinien być zbyt cienki, tak aby cewka L1 miała pomijalnie małą rezystancję. Zmontowany układ mocujemy mechanicznie w dowolnej taniej obudowie z tworzywa, łącząc płytkę drukowaną przewodem montażowym z odpowiednimi gniazdami zamocowanymi w obudowie i z diodami LED sygnalizującymi pracę układu.

Uruchomienie układu

Uruchomienie rozpoczynamy od dokładnego sprawdzenia montażu mechanicznego. Jeżeli nie stwierdzimy żadnych pomyłek to możemy podłączyć nasz układ do sieci 230 V, a następnie sprawdzić napięcia na wyjściu układu prostowniczego – około 16 V (np. katoda D1), oraz na wyjściu stabilizatora U1 – około 7 V (np. końcówka 3 układu U1). Jeżeli wartości napięć są prawidłowe to możemy teraz przy otwartym przełączniku SW1 włączyć w miejsce akumulatora amperomierz ustawiony na zakresie 200 mA. Przyrząd powinien wskazać przepływ prądu mieszczącego się w granicach 50 – 60 mA (około 55 mA). Następnie po zamknięciu przełącznika SW1 wartość prądu powinna zawierać się w granicach 100 – 120 mA (około 110 mA). Jeżeli wszystkie pomiary wypadną pomyślnie to możemy uznać nasz układ za uruchomiony i gotowy do normalnej eksploatacji. Na koniec należy jeszcze dodać, że akumulatory o pojemności 500 – 800 mAh powinny być ładowane prądem 55 mA, natomiast akumulatory 850 – 1500 mAh prądem 110 mA, przy czym jednocześnie możemy ładować nie więcej niż cztery ogniwa 1,2 V połączone do ładowania szeregowo.

Podgląd schematów i rysunków

Jeżeli Twoja przeglądarka internetowa obsługuje ramki lokalne, to masz możliwość szybkiego zapoznania się ze schematami i rysunkami prezentowanych konstrukcji. W przeciwnym razie po prostu kliknij jeden z odnośników poniżej.


Prosta ładowarka 1 | Prosta ładowarka 2 | Prosta ładowarka 3

Mariusz Janikowski

Bc107@poczta.onet.pl

Kompletna dokumentacja urządzenia wraz ze schematem i rysunkami płytki drukowanej znajduje się w pliku : accu2.zip

 


Powrot do strony glownej autora projektu