» » » Простое зарядное устройство с постоянным током зарядки и ограничением выходного напряжения на LM317

 
 
 
21

Простое зарядное устройство с постоянным током зарядки и ограничением выходного напряжения на LM317

Разместил Chugunov 3 мая 2012. Просмотров: 117 130


Зарядное устройство для щелочных и свинцовых аккумуляторов ёмкостью до 10-15 Ампер-час, для шуроповерта, герметичного аккумулятора от UPS и т. п. Ток зарядки фиксированный, по окончании зарядки уменьшается до нуля. Есть индикация процесса и окончания зарядки.

Техническое задание

Мне позвонил друг и сказал, что ему нужно зарядное устройство к шуруповерту на дачу. C его слов, аккумуляторов в батарее 10 штук емкостью 1400 мА-час. Значит, требуется заряжать батарею 12 Вольт. Аккумуляторы никель-кадмиевые, для них возможны три режима зарядки:
а) медленный, током 0,1 от емкости, время зарядки 14-16 часов;
б) сверхбыстрый, током от 1 до 4 емкости, время порядка часа;
в) ускоренный, током примерно 0,25 от емкости, время зарядки 4-6 часов.

На мой взгляд, вариант а) слишком медленный, пока батарея зарядится, или желание работать пропадет, или будет пора уезжать; вариант б) рискован, велика вероятность взрыва или выхода из строя батареи, для предотвращения этого нужен контроль за температурой каждого элемента, схема должна быть сложной, лучше на микроконтроллере, для него придется писать и отлаживать программу, далеко не все аккумуляторы могут выдержать такой режим, особенно герметичные. Остается режим в) — вечером батарея ставится на зарядку, утром аккумуляторы полностью заряжены, заряд полный, вероятность проблем минимальна.

Итак, токовый режим выбран, следующий (и самый сложный) этап — выбор критерия отключения зарядки. Обычно используются: отключение по таймеру, по достижению порогового напряжения, по мизерному падению напряжения при полной зарядке, по температуре. Проблема в том, что в одних случаях реализация сложна, в других ненадежна. Приемлемый вариант — пороговое напряжение, но если хотя бы один элемент плохой, напряжение никогда не достигнет порогового уровня. Поэтому я рекомендую при первой зарядке проконтролировать напряжение конкретной батареи. В литературе написано, что напряжение полной зарядки на элемент составляет 1,45-1,48 В.

Для удобства эксплуатации необходима индикация. Я исходил из того, что нужен контроль включения в сеть, исправности устройства, контроль цепи зарядки, состояния аккумуляторной батареи. Звуковая сигнализация не нужна — она может запиликать ночью, да и зарядное устройство должно работать так, чтобы батарея могла оставаться в зарядном устройстве без вреда. По этой же причине таймер не обязателен.
Анализ промышленных схем удивил. В них обычно нет стабилизации тока, ограничение происходит за счет сопротивления вторичной обмотки. Значит при отклонении сетевого напряжения, или не будет полной зарядки, или ток значительно возрастет.

Схема и детали

Для радиолюбительской самоделки, на мой взгляд, нужно, чтобы конструкция была:
- простая,
- недорогая,
- из недефицитных деталей,
- плата должна быть с простой разводкой.
Исключён фрагмент. Наш журнал существует на пожертвования читателей. Полный вариант этой статьи доступен только меценатам и полноправным членам сообщества. Читай условия доступа!

Желательно использовать то, что есть под рукой , что не надо искать по рынкам и магазинам. Для зарядок есть специальная микросхема L200C, но мне было интереснее приспособить КР142ЕН12 (аналог LM317). Трансформатор нашелся с вторичной обмоткой на 18 Вольт, чтобы убедиться в его пригодности, было измерено напряжение под нагрузкой 300 мА, оно оказалось 16 Вольт, это нормально т. к. допустимо падение на 10% . Резисторы применены в основном SMD, транзистор КТ503 можно заменить практически любым той же проводимости.
Я использовал сверхъяркие светодиоды неизвестной марки, поскольку они отлично работают при токе 1 мА.
Можно ставить любые светодиоды, но придется подобрать резисторы R6, R9 для желаемой их яркости.

Настройка

Без нагрузки подстройкой R5 убедиться, что напряжение на выходе плавно регулируется около 14 Вольт. Подгонкой R7 R8 добиться зажигания D6 при напряжении 14…14,2 Вольт. На печатной плате предусмотрено место для подключения SMD резисторов параллельно R7 R8 для их подгонки, при указанных на схеме номиналах, подстройка не потребовалась.

Затем подстройкой R5 установить на выходе напряжение 14,4…14,5 Вольт. Подключить нагрузку, например, 20 Ом и убедиться, что ток в нагрузке примерно 300 мА. Закоротить не надолго выход и убедиться, что оба диода гаснут, предохранитель не перегорает. Без нагрузки должны гореть оба светодиода, при подключении аккумулятора красный светодиод гаснет. Если цепь заряда оборвана или аккумулятор заряжен полностью, красный светодиод не гаснет.

Подключить аккумулятор, убедиться, что красный светодиод гаснет и зарядка проходит нормально. При приближении к полной зарядке красный диод должен загореться. Проконтролировать напряжение на полностью заряженной батарее и, при необходимости, подкорректировать резистором R5 выходное напряжение. Если напряжение заметно отличается от нормы, батарея неисправна. Надо проконтролировать состояние всех элементов батареи и заменить неисправный.

Заключение

Устройство позволяет изменять зарядный ток до 1,5 А (надо следить, чтобы тепловая мощность КР142ЕН12 не была превышена), напряжение аккумуляторной батареи может быть 6, 12, 18, 24 вольта при этом может понадобиться замена некоторых резисторов и дополнительная настройка. Для изменения зарядного тока при одном напряжении, удобно параллельно R2 через переключатель, подключать шунты.

Размеры теплоотвода зависят от разницы между входным и выходным напряжением и тока стабилизации, поэтому желательно не завышать напряжение вторичной обмотки трансформатора, излишнее напряжение приводит к перегреву. Корпус не делался т. к. это проблема заказчика. При его изготовлении надо обеспечить хорошую вентиляцию. На фото показан настроечный радиатор, он будет заменен на пластину «по месту».

При настройке и испытаниях заряжалась батарея из десяти никель-кадмиевых элементов емкостью 7 А-час. Время зарядки пропорционально увеличилось, но батарея зарядилась полностью.


Файлы

Прилагаю рисунок печатной платы в формате lay.
zukp142eh12.rar 🕗 02/05/12 ⚖️ 13,69 Kb ⇣ 444
Сергей (Chugunov)
РФ, Москва
Профиль Chugunov
О себе автор ничего не сообщил.
 

Понравилось? Палец вверх!

  • всего лайков: 60

Поделись с друзьями!

Связанные материалы:


Схема на Датагоре. Новая статья Зарядное устройство Li-Ion аккумуляторов с проверкой ёмкости, PIC12F675... У меня скопилось около двух десятков Li-Ion батарей от плееров, бритв, телефонов. Это и послужило...
Схема на Датагоре. Новая статья Автоматическое зарядное устройство с циклическим и буфферным режимами для герметичных аккумуляторов малой ёмкости... Простое автоматическое зарядное устройство для зарядки свинцовых аккумуляторов небольшой емкости,...
Схема на Датагоре. Новая статья Автоматическое зарядно-тренирующее и измеряющее устройство для 12-вольтовых герметичных аккумуляторов (PIC12F675)... 28-04-2014 ОБНОВЛЕНИЕ! Предлагаю вашему вниманию дополнения и улучшения к этому моему проекту на...
Схема на Датагоре. Новая статья Схемка в блокнот. Устройство для разрядки никель-кадмиевых аккумуляторов... При эксплуатации никель-кадмиевых аккумуляторов перед тем как ставить их на зарядку, их надо...
Схема на Датагоре. Новая статья Схемка в блокнот. Индикатор разрядки аккумуляторной батареи... При выездах и эксплуатации радиоаппаратуры от аккумуляторных батарей в полевых условиях, например...
Схема на Датагоре. Новая статья Схемка в блокнот. Низковольтный стабилизатор напряжения (от 0,7V; пригоден для зарядки и питания мобильного телефона)... При изготовлении разного рода устройств с использованием мобильного телефона (МТ), например GSM...
Схема на Датагоре. Новая статья Замена Li-ion АКБ в Ectaco JetBook... Приветствую, сограждане! Несколько лет назад мне был дарован очень интересный девайс, который тогда...
Схема на Датагоре. Новая статья Устройство для проверки ёмкости герметичных аккумуляторов 12V... Дешёвые, малогабаритные и удобные в эксплуатации герметичные аккумуляторы напряжением 12 Вольт...
Схема на Датагоре. Новая статья Зарядное устройство для АКБ от любителя... Каждый автомобилист хочет такое ЗУ, чтобы и аккумулятору было хорошо, и ЗУ не накрывалась в случае...
Схема на Датагоре. Новая статья Импульсный преобразователь аккумуляторного питания 12V - 8V для видеокамеры на К1156ЕУ5Р (MC34063A)... Пришло письмо от Юрия Козака: Игорек! Высылаю тебе документацию на небольшое устройство для питания...
Схема на Датагоре. Новая статья Аккумуляторы Джи Пи. Купил? Охлади!... Здравствуйте, дорогие единомышленники!:) Помните навязчивую рекламку? Джи Пи - увидел - купи!...
<

andrew_spb

Андрей Читатель Датагора
  • Гражданин
Комментарий # 1 от 3 мая 2012 17:15.
Ответить
  • С нами с 21.02.2009
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 131 комментарий
  • 2 публикации
 
Отлично! Как раз хотел сменить зарядку своему шуруповерту... попробую!

<

mishinmaster

Вадим Мишин Читатель Датагора
  • Гражданин
Комментарий # 2 от 3 мая 2012 22:32.
Ответить
  • С нами с 28.02.2009
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 12 комментариев
  • 0 публикаций
 
Огромное спасибо за конструкцию. Мне как раз необходимо зарядное для 18 вольтовых батарей. Буду экспериментировать с настройкой.

<

Sviteck

Виктор Читатель Датагора
  • Гражданин
Комментарий # 3 от 4 мая 2012 08:04.
Ответить
  • С нами с 11.12.2009
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 7 комментариев
  • 0 публикаций
 
Материал нужный. У меня на шуруповерте зарядное состоит из светодиода последовательно с резистором.4-5 часов заряжать по инструкции, как забудешь так батарея горячая, но чаще приходится не дозаряжать, сплошные минусы. Буду делать.

<

AudioKiller

Игорь Рогов Читатель Датагора
  • Гражданин
Комментарий # 4 от 5 мая 2012 01:30.
Ответить
  • С нами с 10.01.2012
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 292 комментария
  • 3 публикации
 
При пропадании напряжения в сети при подключенных аккумуляторах, они не разряжаются через элементы схемы?

<

Gutman

Константин Читатель Датагора
  • Гражданин
Комментарий # 5 от 5 мая 2012 02:44.
Ответить
  • С нами с 19.10.2009
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 23 комментария
  • 2 публикации
 
Можно добавить реле по выходу. Схема отличная, без дифицитных деталей. Принял на заметку. Спасибо!

<

Chugunov

Сергей Читатель Датагора
  • Гражданин
Комментарий # 6 от 5 мая 2012 04:03.
Ответить
  • С нами с 30.09.2009
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 330 комментариев
  • 30 публикаций
 
Игорь!
Измеренный ток разряда при напряжении батареи 12В составил менее 12мА, практически он весь течет через делитель R3R4R5. Считаю, что этим можно пренебречь.
Не ставил защиту от переполюсовки и не хочу экспериментировать. Конечно, можно понаделать защит и сигнализаций, но я расчитываю на вменяемого пользователя, иначе "защита от дурака" окажется сложнее самого устройства, а мне хотелось максимальной простоты и минимума деталей.
Можно вместо предохранителя поставить диод, даже без переделки печатной платы - место есть, но не вижу смысла, и это не защитит от переполюсовки.
При длительном коротком замыкании в нагрузке должна сработать тепловая защита в микросхеме. Непродолжительные КЗ не приводят к проблемам, даже медлительный пользователь (при подключении) увидит, что погасли оба светодиода и примет меры.
Зарядка аккумуляторов вообще дело потенциально опасное. Дать абсолютную гарантию безопасности не может никто. В прессе нередко пишут о проблемах у серьезных производителей с аккумуляторами в ноутбуках и телефончегах.

<

rubenlukin

Рубен Читатель Датагора
  • Гражданин
Комментарий # 7 от 6 мая 2012 20:15.
Ответить
  • С нами с 15.05.2009
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 92 комментария
  • 4 публикации
 
Спасибо за идею, стиль изложения и отлично рисованную схему, по которой понятно всё, даже без статьи.
Respect & uva*uha! :)
В хозяйстве пока шурика нет за ненадобностью (дрелью обхожусь)

<

reper

Владимир Читатель Датагора
  • Гражданин
Комментарий # 8 от 7 мая 2012 15:00.
Ответить
  • С нами с 15.11.2008
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 68 комментариев
  • 7 публикаций
 
Не ставил защиту от переполюсовки и не хочу экспериментировать
- если подключить это зарядное к "родному" зарядному подиуму шуруповерта, то об этом можно не беспокоиться.
А вообще конструкция отличная - давно хотел создать что-то подобное.
Сергей, спасибо!!!

<

yarik007

Ярослав Читатель Датагора
  • Гражданин
Комментарий # 9 от 8 мая 2012 15:04.
Ответить
  • С нами с 15.08.2009
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 10 комментариев
  • 0 публикаций
 
А для герметичных свинцовых (гелевых) аккумуляторов такая зарядка пойдет? Если пойдет то какой ток нужен для аккумулятор с напряжением 12 вольт и ёмкостью 7,2 ампер-часа. и если не затруднит то и номиналлы резисторов.

<

Chugunov

Сергей Читатель Датагора
  • Гражданин
Комментарий # 10 от 8 мая 2012 16:38.
Ответить
  • С нами с 30.09.2009
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 330 комментариев
  • 30 публикаций
 
yarik007, обычно для них рекомендуется зарядный той 0,1 от емкости т. е. 0,7А. Граничное напряжение зарядки лучше уточнить в datasheet на эти аккумуляторы.
При R2=1ом ток будет примерно 0,6А. Время зарядки полностью разряженного аккумулятора примерно 14 часов. После этого времени надо проконтролировать напряжение батареи, мне попадались старые высохшие батареи, которые заряд не брали и напряжение у них оставалось низким, их выбрасывать. (Есть рекомендации вскрывать их, оживлять электролит, но я считаю, не стоит.)

<

yarik007

Ярослав Читатель Датагора
  • Гражданин
Комментарий # 11 от 9 мая 2012 14:52.
Ответить
  • С нами с 15.08.2009
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 10 комментариев
  • 0 публикаций
 
//www.delta-batt.com/upload/iblock/081/delta%20dt1207.pdf нашел даташит на свой акб.напряжение заряда где то 14.5-14.9 вольт.

<

vlad59

Владимир Читатель Датагора
  • Гражданин
Комментарий # 12 от 10 мая 2012 18:17.
Ответить
  • С нами с 12.03.2009
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 26 комментариев
  • 0 публикаций
 
"Устройство позволяет изменять зарядный ток до 1,5 А "
Смущает то, что диоды в мостике на 1 А, в таком случае помощней надо бы.

<

Chugunov

Сергей Читатель Датагора
  • Гражданин
Комментарий # 13 от 10 мая 2012 19:43.
Ответить
  • С нами с 30.09.2009
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 330 комментариев
  • 30 публикаций
 
Смущает то, что диоды в мостике на 1 А, в таком случае помощней надо бы.

Можно еще было написать, что 1N4007 на 1000 вольт - зачем так много?
Схемное решение позволяет изменять напряжение и ток зарядки в указанных пределах. Никто не мешает поставить диоды на несколько больший ток (3А) и мЕньшее напряжение, при токах от 1А хорошо подойдут диоды Шоттки. Но в моем случае это не требовалось. Более того, хотя предельный ток и составляет для КР142ЕН12 1,5А, я не советую балансировать на грани. Лучше подобрать более мощную микросхему, поставить дополнительный транзистор и т. п.
По-моему, это очевидно.
Аналогично я поставил резистор на 2 ватта, хотя достаточно 0,5. И предусмотрел место для установки менее мощных резисторов.
Полагаю, здесь люди творческие и могут чуть-чуть подправить для своих целей как печатную плату, так и номиналы некоторых деталей.

<

stas

Станислав Читатель Датагора
  • Гражданин
Комментарий # 14 от 11 мая 2012 12:15.
Ответить
  • С нами с 7.11.2008
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 42 комментария
  • 4 публикации
 
Цитата: Chugunov
(Есть рекомендации вскрывать их, оживлять электролит, но я считаю, не стоит.)

Подтверждаю. Пробовал. Дало дополнительных всего три цикла.

<

vlad59

Владимир Читатель Датагора
  • Гражданин
Комментарий # 15 от 11 мая 2012 14:15.
Ответить
  • С нами с 12.03.2009
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 26 комментариев
  • 0 публикаций
 
Chugunov,
Можно еще было написать, что 1N4007 на 1000 вольт - зачем так много?
Схемное решение позволяет изменять напряжение и ток зарядки в указанных пределах. Никто не мешает поставить диоды на несколько больший ток (3А) и мЕньшее напряжение, при токах от 1А хорошо подойдут диоды Шоттки.


Да никто и не спорит по поводу творчества. Я всего лишь обратил внимание на конкретную схему и конкретное описание.

<

Datagor

Игорь Котов Читатель Датагора
  • Главный редактор
Комментарий # 16 от 12 мая 2012 12:46.
Ответить
  • С нами с 25.02.2011
  • На сайте Пользователь Онлайн
  • 2 099 комментариев
  • 275 публикаций
 
vlad59 и Chugunov
Ребяты, спорить не о чем! Я дополнил схему поясняющей припиской. Думаю, так будет правильнее и понятнее.
МИР!

Сергей,
ваши замечательные статьи читают не только умудренные дядьки с осцыллами на столах и справочниками в головах. Новичок не работает со схемой творчески, а просто повторяет её.
И он в праве надеяться на результат. Не нужно пытаться предусмотреть все варианты, но предупредить новичка или отослать его за советом следует.

<

AlenLegion

Ален Читатель Датагора
  • Гражданин
Комментарий # 17 от 1 июня 2012 15:25.
Ответить
  • С нами с 28.03.2010
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 7 комментариев
  • 0 публикаций
 
для Li-Ion 7.2V какой доработка схема?

<

stslam

Дмитрий Читатель Датагора
  • Гражданин
Комментарий # 18 от 1 июня 2012 23:42.
Ответить
  • С нами с 7.08.2009
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 23 комментария
  • 1 публикация
 
Для металангидридной "кроны" на 9в - какие номиналы?

<

hasan77

Аноним Читатель Датагора
  • Кандидат
Комментарий # 19 от 11 декабря 2015 20:04.
Ответить
  • С нами с 4.12.2015
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 2 комментария
  • 0 публикаций
 
Зачем в схеме резистор R9? У меня с ним не зажигается светодиод.

<

Datagor

Игорь Котов Читатель Датагора
  • Главный редактор
Комментарий # 20 от 11 декабря 2015 20:28.
Ответить
  • С нами с 25.02.2011
  • На сайте Пользователь Онлайн
  • 2 099 комментариев
  • 275 публикаций
 
Цитата: hasan77
Зачем в схеме резистор R9? У меня с ним не зажигается светодиод.

Уважаемый подписчик, ЧИТАЙТЕ наши статьи, в них действительно полезная информация!
Я использовал сверхъяркие светодиоды неизвестной марки, поскольку они отлично работают при токе 1 мА.
Можно ставить любые светодиоды, но придется подобрать резисторы R6, R9 для желаемой их яркости.

<

burhanov

Андрей Читатель Датагора
  • Меценат
Комментарий # 21 от 11 октября 2016 02:47.
Ответить
  • С нами с 4.11.2014
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 47 комментариев
  • 1 публикация
 
Благодарю Сергея/Chugunov за простую и функциональную схему. Достался мне хороший "шурик" бош, в нормальном рабочем состоянии, даже с кейсом но без зарядки. Перебивался пару раз ЗУ от "ультрабюджетного" китайского шурика за 600р. Попробовал сделать ЗУ из готовой китайской платы с АЛИ Экспресс, не устроило. И вот наткнулся на эту статью, собрал, все работает, напряжение и ток ограничены, перегрева нет, даже если оставить на долго. АКБ заряжен.

Добавление комментария


Налетай! Паяльники, станции, жала с доставкой

Офигенная миниатюрная рация на литии BaoFeng UV-5R, 5W, 5-15 км!

Тестер универсальный LCR-TC1 для транзисторов, конденсаторов, ESR, MOSFET и т.д.
  • smilelolhellowinkscepticthumbupbored
    crazybadcryingsadirefulsickstraight
    ballooncakegooddrinksmailbombsun
    nightrainstarscolddashpartyhandshake
    musicnegativenowordspardonshoksleepunknown
    wackoyawnsainthelmethashsmokingwhew
Скопируйте текст вашего комментария на случай неверного ответа на контрольный вопрос.