Jednoduchá nabíjačka vlastnej konštrukcie pre 9V NiMH akumulátorov s časovačom na 14 hodín, nabíjanie prúdom o hodnote 1/10 kapacity (0.1C).

Tu uvedená nabíjačka nepoužíva žiadne exotické obvody v svojom zapojení a je dobre reprodukovateľná pri výrobe.

__________________

Také malé zamyslenie:

Použitý obvod CD4060 sa zdá byť ideálnym časovačom aj na dlhšie časy - že to ale vždy neplatí sa dozviete pri ďalšom čítaní. Zobral som klasické datasheetové zapojenie a fakt to fungovalo – keď som to skúšal na pine 7 – Q4. Nastavil som čas na 50 sekúnd a išlo to ako hodinky. Problém nastal v katalógovom zapojení vtedy ak som použil nastavenie na 14 hodín - výstup Q14. Aj keď som nemal na pine č. 12 kondenzátor M1 tak tá potvora naštartovala sama vždy po pripojení napájacieho napätia. Nepomohli žiadne finty, obvod bol „blbuvzdorný“ a vždy sa sám zresetoval a naštartoval odpočet aj keď som o to v tom okamžiku nestál ... Čo to značí? – že vždy po pripojení napájania začína znova časovať. Tak toto sa mi nepáčilo, predstavte si že vypadne sieť a po pripojení napätia zase začne nabíjať úplne od začiatku ... toto bol pre mňa nežiadúci stav. Takže s tým bolo treba niečo urobiť a navrhnúť nejaké jednoduché, univerzálne riešenie.

Ešte jedno drobné upozornenie:

9V NiMH batéria obsahuje v sebe 7 kusov do série zapojených akumulátorov, takže nie 8 kusov !

Nasledovali pokusy:

Laboroval som a jediná vec ktorú som našiel bolo že keď som  z +15V cez odpor 2k7 a diódu 1N4148 bol na pine č.11 a zapol som napájanie tak po cca 10 sekudách som sa od pinu č.11 odpojil a obvod sa zresetoval. Teda robilo to to čo som potreboval, ale ten čas a tie postupnosti, no nezdalo sa mi že by sa to dalo použiť ... Hmm, dalo by sa to zrealizovať pomocou 555-ky, ale tá doba 10 sekúnd na začiatku sa mi nepozdávala, niekomu poviem zapoj, počkaj 10 sekúnd a používaj ? Bŕŕŕ ........ išiel som od toho a hľadal som iné riešenie.

Potreboval som nejako definovať stav štartu – možností bolo viacero.

Vážne som uvažoval nad pomocným RS klopným obvodom založenom na čipe 4093, ale pri hľadaní spomenutého obvodu v mojich zásobách som najprv narazil na jazýčkové relé a – bolo vybavené. Jednoduché, primitívne, ale účinné. Jeho vinutie má taký vhodný odpor že sa priamo dalo toto relé začleniť do schémy a nič zložité som nemusel prehadzovať. Kontakty tohto relé sú na prúd 1A, teda je to na toto zapojenie bohate predimenzované. Ešte jedna vec, skúsil som namiesto odporu 820Ω zapojiť odpor 1k – funguje tak isto a bez problémov. Ak máte k dispozícii jazýčkové relé na 12V tak odpor v sérii (820Ω) nahradíte drátovou prepojkou a tak isto to bude fungovať.

__________________

A ideme teda na schému, kde som to už postavil podľa svojej predstavy:

Obvod CD4060 slúži ako časovač na dobu 14 hodín. Po stlačení tlačítka Štart sa obvod zresetuje, na pine 7 (aj 3) sa objaví log.0, zopne relé a premostí tlačítko Štart, rozsvieti sa červená LED (ak je pripojený akumulátor) a tranzistor BD140 začne dodávať nastavený prúd cez diódu 1N4001 – tá je tam iba preto aby neprichádzalo po odpojení časovača k spätnému vybíjaniu akumulátora. Po dosiahnutí stanoveného času sa na pine 7 (alebo na  3) objaví log.1, zatvorí sa tranzistor BD140, odpojí sa napájanie relé a rozpojí sa prepojenie tlačítka Štart, obvod časovača je kompletne bez napájania. Teraz ten automatický reset pri pripojení napájania vôbec nevadí a je tu vlastne aj potrebný pre správny chod zariadenia. Takto sa z "blbej vlastnosti" stáva žiadaná. Niečo mi to pripomína, ale nebudem to tu doširoka komentovať.

Pri základnom nastavovaní prepojíme bod X na pin 7 (Q4) a trimrom M22 nastavíme čas na hodnotu cca 49 až 50 sekúnd. Ak nastavíme dostatočne presne túto hodnotu môžeme bod X zase prepojiť na pin 3 (Q14) a je hotovo. Teraz už časovač počíta po dobu 14 hodín.

Nabíjame batérie 9V NiMH desatinovou hodnotou prúdu ich kapacity, teda napríklad akumulátor 9V/200mA nabíjame prúdom 20mA po dobu 14 hodín. Pretože nabíjame iba desatinovým prúdom celej kapacity netreba používať ochranné obvody, jednoducho nabíjací prúd je tak malý že nespôsobí v žiadnom prípade prebitie batérie aj keď ju začneme nabíjať v stave keď nie je celkom vybitá. Daňou za túto jednoduchosť a blbyvzdornosť je dlhý nabíjací čas –  celých 14 hodín. Výhodou je to že nabíjame šetrne a akumulátor sa za to odvďačí bezproblémovým fungovaním.

Prepínač umožňuje nabíjať 3 typy 9V NiMH batérií o nasledovnej kapacite, momentálne to pokrýva dostupné kapacity 9V NiMH akumulátorov:

- 175mAh

- 200mAh

- 250mAh

Zdroj sa napája zo striedavých 15V, stačí ak trafo dodá maximálne 0.1A, postačuje to. Graetzov usmerňovač nabije jednosmerným napätím kapacitu 1G (stačí aj 470uF) a potom stabilizátor 7815 dodá potrebné napájacie napätie pre nabíjačku – 15V. Tých 15V je potrebných preto aby sa dal nabíjať akumulátor, ktorého napätie pri nabití môže dosiahnuť hodnotu 10,15V. Stabilizátor LM7815 a aj tranzistor BD140 majú na sebe malý chladič.

Kapacita 10uF (pripojená na pine 9) je nepolarizovaný kondenzátor, teda nepoužite elektrolyt ! Síce aj ten sa dá nahradiť dvomi elektrolytmi zapojenými proti sebe, ale takto je to čistejšie a hlavne reprodukovateľné, ten kondenzátor sa dá v obchode zohnať. Ja som síce mal k dispozícii objemovo dosť veľký kondenzátor 10uF (je na 100V), ale existujú samozrejme aj na nižšie napätie a potom sú aj úmerne menšie. Na mojej univerzálke je dosť miesta a tak sa tam ten kondenzátor bez problémov vošiel.

Oranžová LED svojou činnosťou upozorňuje na chod zariadenia. Červená LED oznamuje svojím svitom činnosť nabíjania akumulátora. Zelená LED je klasicky indikátorom pripojenia zariadenia do siete.

Zhrnutie:

Pripojíme akumulátor, nastavíme požadovanú kapacitu prepínačom, (alebo jumprom), zapojíme nabíjačku do siete a stlačíme tlačítko Štart. Rozsvieti sa zelená LED, začne blikať oranžová LED a rozsvieti sa červená LED nabíjania. Po 14 hodinách prestane blikať oranžová LED a zhasne červená LED - skončilo nabíjanie a zostane svietiť len zelená LED.

Dodatok na záver:

Samozrejme môžeme nabíjať aj iné typy NiMH akumulátorov, počet článkov v sérii môže byť pri nabíjaní maximálne 7, priznám sa že či to nebeží aj s 8ks som neskúšal. Ak by bolo treba je možné zvoliť napájacie napätie až 18V - obvod CD4060 ho znesie. Potom ak je iná kapacita akumulátorov treba upraviť príslušne nabíjací prúd, nastavíme nabíjací prúd rovný 1/10 celkovej kapacity akumulátoru. Pri radení v sérii používame ten istý typ akumulátorov o rovnakej kapacite a najlepšie pri kúpe z jednej série. Ak potrebujeme väčší prúd stačí zapojiť príslušný odpor do + pólu napájania a na emitor BD140, potom je ale potrebné použiť výkonnejší transformátor a aj väčšie chladiče. Nezabudnite potom aj ten odpor dimenzovať na príslušný prúd !

Ak sa k tomu dostanem, uverejním aj nejaké foto.

___________

09.10.2012

tak sú k dispozícii aj fotografie:

Zariadenie zapnuté, svieti zelená LED, časovač nie je aktívny, jumprom je navolený prúd.

dtto

Spustený časovač, svietia všetky tri LED-ky, oranžová je napájaná nižším prúdom a preto je jej svit o poznanie menší, ale ako indikácia chodu časovača to plne postačuje.

Zachytený okamžik, keď LED clock (oranžová nesvieti).

Sami vidíte že celej doske "kraľuje" veľký kondenzátor 10uF/100V - mal som ho k dispozícii a na doske je fakt dosť miesta, takže som to ďalej neriešil. No a to je vlastne všetko čo k tejto malej nabíjačke 9V pre NiMH články chcem povedať.

___________________________________________________________

Vaše hodnotenie, Rate post: