Схемы зарядных устройств гальванических элементов. Обзор схем восстановления заряда у батареек. Ближе к практике: примеры энергопотребления

Устройство для регенерации гальванических элементов и заряда аккумуляторных батарей асимметричным током, содержащее три конденсатора, два диода, первый конденсатор соединен одним выводом с первой входной клеммой, а другим выводом с положительной выходной клеммой устройства, первый диод соединен катодом с положительной выходной клеммой устройства, второй соединен анодом с отрицательной выходной и второй входной клеммами устройства, второй конденсатор соединен одним выводом с первой входной клеммой устройства, а другим выводом с анодом первого диода и катодом второго диода, отличающееся тем, что дополнительно содержит два светодиода, резистор, первый светодиод соединен катодом с положительной выходной клеммой устройства, а анодом соединен последовательно с третьим конденсатором и первой входной клеммой, второй светодиод соединен катодом с отрицательной выходной клеммой устройства, а анодом соединен последовательно с резистором и положительной входной клеммой. 1 ил.

Изобретение относится к электротехнической промышленности и предназначено для заряда, формовки аккумуляторных батарей (АБ) и регенерации гальванических элементов. Известно устройство для регенерации элементов и заряда АБ асимметричным током содержащее источник переменного тока, два конденсатора и два вентиля, анод одного из которых и катод другого подключены к выходным клеммам устройства, источник переменного тока образует с конденсаторами трехлучевую звезду, которая подключена одной конденсаторной ветвью к общей точке вентилей, а другими ветвями к выходным клеммам для подключения заряжаемой батареи. Недостатком этого устройства является то, что нет индикации процесса заряда АБ или регенерации химических элементов. При этом известно устройство для регенерации гальванических элементов и заряда аккумуляторных батарей асимметричным током являющееся аналогом содержащее три конденсатора, два диода, первый конденсатор соединен одним выводом с первой входной клеммой, а другим выводом с положительной выходной клеммой устройства, первый диод соединен катодом с положительной выходной клеммой устройства, первый диод соединен катодом с положительной выходной клеммой устройства, второй соединен анодом с отрицательной выходной и второй входной клеммами устройства, орой конденсатор соединен одним выводом с первой входной клеммой устройства, а другим выводом с анодом первого диода и катодом второго диода. Данное устройство обеспечивает индикацию непосредственно процесса заряда с помощью неоновой индикаторной лампы. Недостатком этого устройства является то, что для функционирования неоновой индикатоpной лампы по целевому назначению необходимо наличие двух дополнительных диодов. Предлагаемое устройство для регенерации гальванических элементов и заряда аккумуляторных батарей асимметричным током, содержащее три конденсатора, два диода, первый конденсатор соединен одним выводом с первой входной клеммой, а другим выводом с положительной выходной клеммой устройства, первый диод соединен катодом с положительной выходной клеммой устройства, второй соединен анодом с отрицательной выходной и второй входной клеммами устройства, второй конденсатор соединен одним выводом с первой входной клеммой устройства, а другим выводом с анодом первого диода и катодом второго диода, дополнительно содержит два светодиода, резистор, первый светодиод соединен катодом с положительной выходной клеммой устройства, а анодом соединен последовательно с третьим конденсатором и первой входной клеммой, второй светодиод соединен катодом с отрицательной выходной клеммой устройства, а анодом соединен последовательно с резистором и положительной выходной клеммой. На чертеже представлена схема предлагаемого устройства. Устройство для регенерации гальванических элементов и заряда аккумуляторных батарей асимметричным током, содержит три конденсатора 1, 2, 3, два диода 4, 5, конденсатор 1 соединен одним выводом с входной клеммой 6, а другим выводом с положительной выходной клеммой 7 устройства, диод 4 соединен катодом с положительной выходной клеммой 7 устройства, диод 5 соединен с анодом с отрицательной выходной клеммой 8 и входной клеммой 9 устройства, конденсатор 2 соединен одним выводом с входной клеммой 6 устройства, а другим выводом с анодом диода 4 и катодом диода 5, два светодиода 10, 11, резистор 12, светодиод 10 соединен катодом с положительной выходной клеммой 7 устройства, а анодом соединен последовательно с конденсатором 3 и входной клеммой 6, светодиод 11 соединен катодом с отрицательной выходной клеммой 8 устройства, а анодом соединен последовательно с резистором 12 и положительной выходной 7 клеммой. Устройство работает следующим образом. На протяжении той части положительного полупериода напряжения сети, когда напряжение на конденсаторе 2 больше ЭДС заряжаемой АБ или регенерируемого элемента (РЭ), через конденсатор 2, диод 4, положительная выходная клемма 7 и АБ или РЭ протекает зарядный ток, а в остальную часть периода АБ или РЭ разряжается через конденсатор 1, входная клемма 5, источник переменного тока, входная клемма 9 и выходная клемма 8. Когда напряжение положительного полупериода достигает напряжения зажигания светодиода 10, он зажигается по цепи: источник переменного тока, входная клемма 6, конденсатор 3, светодиод 10, выходная клемма 7, АБ или РЭ, выходная клемма 8, входная клемма 9, источник переменного тока. Во время отрицательного полупериода светодиод 10 не светится. В случае отсутствия зарядного тока (при разрыве цепи заряда или достаточно большом внутреннем сопротивлении АБ или РЭ) во время отрицательного полупериода напряжения сети конденсатор 1 заряжается до амплитудного значения напряжения сети и это напряжение в течение всего остального полупериода поддерживается неизменным. При этом светодиод 10 не зажигается, так как в течение положительного полупериода разность напряжений на конденсаторе 1 и мгновенным сетевым напряжением недостаточна для зажигания светодиода 10. При заряде АБ или РЭ до напряжения конца заряда зажигается светодиод 11 по цепи: положительная выходная клемма 7, резистор 12, светодиод 11, отрицательная выходная клемма 8. Зажигание светодиода 11 при подключении АБ или РЭ к выходным клеммам 7, 8 и до подключения устройства к источнику переменного тока свидетельствует о нецелесообразности заряда АБ или РЭ.

Формула изобретения

Устройство для регенерации гальванических элементов и заряда аккумуляторных батарей асимметричным током, содержащее три конденсатора, два диода, первый конденсатор соединен одним выводом с первой входной клеммой, а другим выводом с положительной выходной клеммой устройства, первый диод соединен катодом с положительной выходной клеммой устройства, второй соединен анодом с отрицательной выходной и второй входной клеммами устройства, второй конденсатор соединен одним выводом с первой входной клеммой устройства, а другим выводом с анодом первого диода и катодом второго диода, отличающееся тем, что дополнительно содержит два светодиода, резистор, первый светодиод соединен катодом с положительной выходной клеммой устройства, а анодом соединен последовательно с третьим конденсатором и первой входной клеммой, второй светодиод соединен катодом с отрицательной выходной клеммой устройства, а анодом соединен последовательно с резистором и положительной входной клеммой.

Начинающим Зарядное устройство для батареек. (016)

С этим набором вам предоставляется возможность собрать схему для зарядки разряженных гальванических элементов (батареек) размером АА (пальчик) или ААА (мини пальчик). Существуют аккумуляторы, рассчитанные на много циклов заряд/разряд и батарейки, которые согласно инструкции зарядке не подлежат. Но, батарейки тоже делятся на угольно-цинковые (солевые) и щелочные (алкалиновые). Первый вариант батареек действительно, заряжается очень слабо, но второй тип более приближен по своей структуре к аккумуляторам, и при определённых параметрах зарядного тока, их можно заряжать до 20 раз до уровня 70% их первоначального уровня.
Давно известен способ зарядки гальванических элементов асимметричным током заряд/разряд в соотношении 10/1. На этом и основана работа нашей схемы. Генератор импульсов выполнен на логических элементах микросхемы К561ЛА7 (К176ЛА7) DD1.1-DD1.3. Частота следования импульсов около 80 Гц. На транзисторах VT1 и VT2 собран ключ, усиливающий импульсы генератора по току. Если на выходе логического элемента DD1.3 напряжение низкого уровня, транзисторы VT1, VT2 открыты, и через заряжаемые элементы, подключенные к гнездам, протекает зарядный ток. При напряжении высокого уровня на выходе элемента DD1.3 оба транзистора закрыты и заряжаемые элементы разряжаются через резистор R7. Налаживание устройства заключается в подборке резисторов R6 и R7 по требуемым значениям зарядного и разрядного токов. Напряжение питания выбирают в пределах б... 15 В в соответствии с общим напряжением заряжаемых элементов. Зарядный ток выбирают исходя из (6...10)-часового режима заряда. При указанных на схеме номиналах резисторов R6, R7, схема рассчитана на питание от любого внешнего источника (блок питания, аккумулятор) напряжением 12вольт и током не менее 0,1А и зарядку одновременно двух элементов АА или ААА (одновременный заряд двух типов не допускается). Если напряжение внешнего источника отличается от 12В, необходимо будет подобрать R6 и R7 из расчёта максимального тока зарядки до 50 мА. При изменении количества и типа одновременно последовательно заряжаемых элементов, также необходимо подобрать R6 и R7. При подключении источника питания и заряжаемых элементов необходимо соблюдать полярность! Основным косвенным критерием контроля зарядки элементов является наблюдение за температурой заряжаемых элементов. Заряжаемые элементы не должны быть сильно тёплыми, что может привести к закипанию электролита с дальнейшим разрывом корпуса элементов. Нельзя долго держать батарейки разряженными.

Содержание набора 016:

1. Микросхема К561ЛА7,

2. Панелька для микросхемы DIP14,

3. Макетная плата,

4. Транзистор КТ361,

5. Транзистор КТ817,

6. Контейнер для элементов ААх2,

7. Контейнер для элементов АААх2,

8. Диод (2 шт.),

9. Резисторы постоянные (7 шт.):

R1 - 1k6 (Кч/Г/Кр),

R2 - 12k (Кч/Кр/О),

R3, R4, R5 - 1k (Кч/Ч/Кр),

R6 - 120 (IW , К12)

R7 - 470 (Ж/Ф/Кч),

10. Конденсатор 0,47Мкф,

11. Гнездо питания 6,3/2,1,

12. Вилка питания 6,3/2,1,

13. Монтажные провода,

14. Схема и описание.
Видео обзор:

О низкой эффективности заряда уже говорилось ранее. Однако если в силу тех или иных обстоятельств такой заряд желателен, то его надо проводить импульсами разнополярного тока. Вслед за импульсом тока заряда должен следовать меньший по амплитуде импульс разрядного тока противоположной полярности. Такой режим легко создать с помощью зарядного устройства, схема которого представлена на рисунке.

Асимметрия импульсов тока заряда/разряда достигается за счет различия номиналов резисторов, включенных последовательно с диодами, имеющими встречное включение. Разумеется, в зависимости от типа заряжаемых элементов (батарей) может варьироваться величина напряжения на вторичной обмотке трансформатора и номиналы резисторов. В среднем зарядный ток должен быть заметно меньше, чем ток разряда при эксплуатации элементов. Время заряда должно составлять не менее 15-20 часов, причем заряд должен обеспечивать энергию на 50 % большую, чем энергия разряда.

Ни в коем случае нельзя заряжать гальванические элементы, срок хранения которых истек. Это чревато ускоренным нарушением герметичности корпуса и вытеканием едкого электролита. Вообще сторонникам заряда гальванических элементов стоит прислушаться к печально известной поговорке - скупой платит дважды! Притом во второй раз куда больше, чем в первый, ибо, скорее всего, ему придется покупать заново уже не комплект элементов, а новый КПК взамен загубленного.

Дополнительные материалы:

• Портативное зарядное устройство является одним из лучших аксессуаров для мобильного телефона, на который вы можете потратить свои деньги. В этом руководстве, мы поможем вам выбрать Power Bank, который станет идеальным…
• Многие привыкли называть iPhone культовым телефоном, которому все нипочем. Идеальный экран, идеальный дизайн, идеальный корпус - этот гаджет разве что будущее не предсказывает.Однако ремонт Айфона все же порой требуется, что…
• Если у вас есть несколько устройств, таких как смартфон и планшет, может быть достаточно трудно отслеживать определенные аспекты их работы. Например уровень заряда аккумуляторов. Существуют методы, позволяющие привязать ваш Android…
• Повербанки становятся популярными, поскольку наши гаджеты становятся более умными и универсальными инструментами в повседневной жизни. Созданные специально для различных типов коммуникаций, таких как звонки, СМС, электронные письма и другие задачи,…
• Вы потратили приличную сумму денег на смарт-часы, а затем столкнулись с проблемой быстрого разряда батареи на устройстве? Это проблема, с которой сталкиваются многие из нас с этими гаджетами. Мы все…

Проблема повторного использования гальванических элементов питания давно волнует любителей электроники. В технической литературе неоднократно публиковались различные методы "оживления" элементов, но, как правило, они помогали только один раз, да и ожидаемой емкости не давали.

В результате экспериментов удалось определить оптимальные токовые режимы регенерации и разработать зарядные устройства, пригодные для большинства элементов. При этом они обретали первоначальную емкость, а иногда и несколько превосходящую ее.

Восстанавливать нужно элементы, а не батареи из них, поскольку даже один из последовательно соединенных элементов батареи, пришедший в негодность (разряженный ниже допустимого уровня) делает невозможным восстановление батареи.

Что касается процесса зарядки, то она должна проводиться асимметричным током с напряжением 2,4...2,45 В. При меньшем напряжении регенерация весьма затягивается и элементы после 8...10 часов не набирают и половинной емкости. При большем же напряжении нередки случаи вскипания элементов, и они приходят в негодность.

Перед началом зарядки элемента необходимо провести его диагностику, смысл которой состоит в определении способности элемента выдерживать определенную нагрузку. Для этого к элементу подключают вначале вольтметр и измеряют остаточное напряжение, которое не должно быть ниже 1 В. (Элемент с меньшим напряжением непригоден к регенерации.) Затем нагружают элемент на 1...2 секунды резистором 10 Ом, и, если напряжение элемента упадет не более чем на 0,2 В, он пригоден к регенерации.

Электрическая схема зарядного устройства, приведенная на рис. 1 (предложил Б. И. Богомолов), рассчитана на зарядку одновременно шести элементов (G1...G6 типа 373, 316, 332, 343 и других аналогичных им).

Самой ответственной деталью схемы является трансформатор Т1, так как напряжение во вторичной обмотке у него должно быть строго в пределах 2,4...2,45 В независимо от количества подключенных к нему в качестве нагрузки регенерируемых элементов.

Если готового трансформатора с таким выходным напряжением найти не удастся, то можно приспособить уже имеющийся трансформатор мощностью не менее 3 Вт, намотав на нем дополнительно вторичную обмотку на нужное напряжение проводом марки ПЭЛ или ПЭВ диаметром 0,8.,.1,2 мм. Соединительные провода между трансформатором и зарядными цепями должны быть возможно большего сечения.

Продолжительность регенерации 4...5, а иногда и 8 часов. Периодически тот или иной элемент надо вынимать из блока и проверять его по методике, приведенной выше для диагностики элементов, а можно следить с помощью вольтметра за напряжением на заряжаемых элементах и, как только оно достигнет 1,8...1,9 В, регенерацию прекратить, иначе элемент может перезарядиться и выйти из строя. Аналогично поступают в случае нагрева какого-либо элемента.

Лучше всего восстанавливаются элементы, работающие в детских игрушках, если ставить их на регенерацию сразу же после разряда. Причем такие элементы, особенно с цинковыми стаканами, допускают многоразовую регенерацию. Несколько хуже ведут себя современные элементы в металлическом корпусе.

В любом случае, главное для регенерации не допускать глубокого разряда элемента и вовремя ставить его на подзарядку, так что не спешите выбрасывать отработанные гальванические элементы.

Вторая схема (рис. 2) использует тот же принцип подзарядки элементов пульсирующим ассимметричным электрическим током. Она предложена С. Глазовым и проще в изготовлении, так как позволяет использовать любой трансформатор с обмоткой, имеющей напряжение 6,3 В. Лампа накаливания HL1 (6,3 В; 0,22 А) выполняет не только сигнальные функции, но и ограничивает зарядный ток элемента, а также предохраняет трансформатор в случае коротких замыканий в цепи зарядки.

Рис. 2

Стабилитрон VD1 типа КС119А ограничивает напряжение заряда элемента. Он может быть заменен набором из последовательно включенных диодов - двух кремниевых и одного германиевого - с допустимым током не менее 100 мА. Диоды VD2 и VD3 - любые кремниевые с тем же допустимым средним током, например КД102А, КД212А.

Емкость конденсатора С1 - от 3 до 5 мкФ на рабочее напряжение не менее 16В. Цепь из переключателя SA1 и контрольных гнезд Х1, Х2 для подключения вольтметра. Резистор R1 - 10 Ом и кнопка SB1 служат для диагностики элемента G1 и контроля его состояния до и после регенерации.

Нормальному состоянию соответствует напряжение не менее 1,4 В и его уменьшение при подключении нагрузки не более чем на 0,2 В.

О степени заряженности элемента можно также судить по яркости свечения лампы HL1. До подключения элемента она светится примерно в полнакала. При подключении разряженного элемента яркость свечения заметно увеличивается, а в конце цикла зарядки подключение и отключение элемента почти не вызывает изменения яркости.

При подзарядке элементов типа СЦ-30, СЦ-21 и других (для наручных часов) необходимо последовательно с элементом включать резистор на 300...500 Ом. Элементы батареи типа 336 и других заряжаются поочередно. Для доступа к каждому из них нужно вскрыть картонное донышко батареи.

Рис.3

Если требуется восстановить заряд только у элементов питания серии СЦ, схему для регенерации можно упростить, исключив трансформатор (рис. 3).

Работает схема аналогично вышеприведенным. Зарядный ток (1зар) элемента G1 протекает через элементы VD1, R1 в момент положительной полуволны сетевого напряжения. Величина Iзар зависит от величины R1. В момент отрицательной полуволны диод VD1 закрыт и разряд идет по цепи VD2, R2. Соотношение Iзар и Iразр выбрано 10:1. У каждого типа элемента серии СЦ своя емкость, но известно, что величина зарядного тока должна составлять примерно десятую часть от электрической емкости элемента питания. Например, для СЦ-21 - емкость 38 мА-ч (Iзар=3,8 мА, Iразр=0,38 мА), для СЦ-59 - емкость 30 мА-ч (Iзар=3 мА, Iразр=0,3 мА). На схеме указаны номиналы резисторов для регенерации элементов СЦ-59 и СЦ-21, а для других типов их легко определить, воспользовавшись соотношениями: R1=220/2·lзap, R2=0,1·R1.

Установленный в схеме стабилитрон VD3 в работе зарядного устройства участия не принимает, но выполняет функцию защитного устройства от поражения электрическим током - при отключенном элементе G1 на контактах Х2, ХЗ напряжение не сможет возрасти больше, чем уровень стабилизации. Стабилитрон КС175 подойдет с любой последней буквой в обозначении или же может быть заменен двумя стабилитронами типа Д814А, включенными последовательно навстречу друг другу ("плюс" к "плюсу"). В качестве диодов VD1, VD2 подойдут любые с рабочим обратным напряжением не менее 400 В.

Рис. 4

Время регенерации элементов составляет 6...10 часов. Сразу после регенерации напряжение на элементе будет немного превышать паспортную величину, но через несколько часов установится номинальное - 1,5 В.

Восстанавливать таким образом элементы СЦ удается три-четыре раза, если их ставить вовремя на подзарядку, не допуская полного разряда (ниже 1В).

Аналогичный принцип работы имеет схема, показанная на рис. 4. Она в особых пояснениях не нуждается.