Nabíječka RAM akumulátorů
Přístroj je určen k nabíjení alkalických zinko-manganových akumulátorů
(Rechargeable alkaline manganese) o velikosti AA (tužkový
článek). Napájí se z libovolného stejnosměrného zdroje 5 V.
Obsah:
Použití nabíječky
Podrobný popis zapojení
Schéma
Součástky
Postup montáže a oživení
Odkazy a literatura
Použití nabíječky
Po připojení se vybitý akumulátor se nabíjí proudem 0,5 A, dokud
napětí
nedosáhne 1,64 V. Potom nabíječka udržuje stálé napětí, přičemž
nabíjecí
proud klesá. Měřicí přistroj ukazuje velikost proudu, tekoucího do
akumulátoru. Je-li akumulátor nabit, proud klesne přibližně na
10 až 20 mA. Nabíjení plným proudem trvá jen několik
hodin na začátku, pak
akumulátor dosáhne konečného napětí a dlouho se pozvolna nabíjí malým
proudem. Nevadí, když necháme akumulátory v zapnuté nabíječce
déle, slabým proudem okolo 10 mA se udržují nabité. K nabíječce je
možno připojit paralelně několik akumulátorů, ale nabíjecí proud se
mezi ně rozdělí a nabíjení tak trvá déle. Čtyři tužkové akumulátory
1500 mAh paralelně spojené by se měly v této nabíječce nabít do
24 hodin.
Je vhodné paralelně nabíjet přibližně stejně vybité akumulátory.
Každopádně doporučuji před nabíjením napětí každého článku změřit.
Odpojíme-li nabíječku od dodávky proudu, musíme vyjmout akumulátory,
aby se nevybíjely přes obvody nabíječky.
RAM akumulátory jsou dosti choulostivé na správné zacházení. Nabíjet se
smějí proudem nejvýše 0,5 A.
Nabíjecí napětí
nesmí nikdy překročit 1,65 V. Alkalické akumulátory netrpí
paměťovým jevem, naopak se doporučuje je nabíjet co nejčastěji, a
nevybíjet je úplně. Konečné vybíjecí napětí sice může být až 0,9V, ale
je lépe je tolik nevybíjet a nabít je dříve.
Nabíječka se napájí stejnosměrným napětím 5V, které nemusí být
stabilizované. Lze použít zdroj z počítače či jiného elektronického
přístroje, nebo „adaptér“ do zásuvky, obsahující transformátorek s
usměrňovačem a filtračním kondenzátorem.
Podrobný popis zapojení
Přístroj je zapojen jako stabilizátor napětí 1,64V s omezením proudu na
0,5A. Vzhledem k tomu, že běžně dostupné integrované
stabilizátory (jako je třeba µA723 nebo LM317) neumějí stabilizovat tak
malé napětí, zapojení jsem sestavil z diskrétních součástek. Regulátor
napětí VR1 TL431 stabilizuje referenční napětí 2,5 V. Napájecí
napětí
pro referenční regulátor se přivádí přes odpory R1 a R2 a filtruje
kondenzátorem C2, aby se do referenčního napětí nedostalo žádné zvlnění
nebo rušení. Referenční napětí se děličem z odporů R3, R4 a R15 snižuje
na 1,64 V.
Odchylka výstupního napětí od referenčního se zesiluje rozdílovým
zesilovačem s tranzistory T1 a T2 a odpory R5, R6, R7. Tlumicí odpor R8
brání vysokofrekvenčním oscilacím regulační smyčky. Darlingtonův obvod
s tranzistory T3 a T5, připojený na výstup zesilovače napěťové
odchylky, zesiluje proud tak, aby mohl na výstupu dodat 0,5 A do
nabíjených akumulátorů.
Tranzistor T4 slouží k omezení výstupního proudu na 0,5A. Je-li proud
větší, úbytek na odporech R10 a R11 je tak velký, že se otevře T4 a
odvede část proudu, tekoucího z odporu R6 do báze T3, a tím se T3
přivře a proud se zmenší. Kondenzátor C3 a odpor R9 brání divokým
vf oscilacím obvodu.
Úbytek napětí na odporech R10 a R11, úměrný odebíranému proudu, se přes
srážecí odpory R12 a R13 vedou do měřidla, ukazujícího velikost proudu.
Aby regulátor dával správné napětí, musí být alespoň trochu zatížen.
Proto je na výstupu připojen odpor R14 1 kΩ, který přístroj
zatěžuje i když nejsou připojeny akumulátory.
Součástky
Odpory R3, R4, R10, R11, R12, R13 musí být přesné stabilní s kovovou
vrstvou, ostatní mohou být obyčejné uhlíkové s tolerancí 10%. R10 by
měl snést zatížení 0,5 W, ostatní stačí 0,1 W.
Trimr R15 musí být kvalitní keramický cermetový, rozhodně ne uhlíkový.
Uhlíkové trimry stářím mění odpor, a to by způsobilo změnu výstupního
napětí. Pokud by napětí stouplo, ničili byste si akumulátory přebíjením.
Kondenzátory C1 a C3 jsou keramické, C2 je elektrolytický.
Tranzistory T1 až T3 jsou univerzální křemíkové NPN tranzistory, třeba
KC509 nebo BC548 či 2N2222. Na místě T4 lze také použít tranzistory
KC509 nebo BC548, ale doporučuji dát raději univerzální tranzistor ve
větším kovovém pouzdru s větší přípustnou kolektorovou ztrátou
0,7 W,
např. KF507, KFY46, 2N2102 nebo 2N2219A, aby se příliš nezahříval.
Tranzistor T5 je výkonový a musí být na chladiči navrženém tak, aby
mohl vyzářit tepelný výkon 2,5 W. V prototypu jsem použil
tranzistor
KU611.
Ručkové měřidlo má rozsah 200 µA, je to malý otřesuvzdorný typ.
Doporučuji přístroj z vyřazeného vojenského zařízení z bazaru.
Jmenovitý proud může být i jiný, ale musíte pak změnit odpory R12 a R13.
Postup montáže a oživení
Přístroj jsem sestavil na univerzální desce plošnyých spojů, proto
neuvádím výkres plošného spoje. Tranzistor T5 přidělejte na chladič
hned, jinak Vám během zkratových testů shoří. Není-li hliníkový chladič
tranzistoru z výroby již načerněný, natřete ho rychleschnoucí
základovkou na barevné kovy Formex a potom černou matnou vrchní barvou.
Místo pro montáž tranzistoru před nátěrem zakryjete kouskem izolepy, a
potom očistíte. Tranzistor před připevněním podmáznete silikonovou
vazelínou. Sestavte obvod, zatím neosazujeme R11 a R13. Na výstup
připojíme co nejpřesnější voltmetr, nejlépe digitální, a trimrem R15
nastavíme výstupní napětí naprázdno na 1,64 V. Nedoporučuji
nastavovat
rovných 1,65 V, abychom nepřekročili max. povolené napětí
akumulátoru,
kdyby voltmetr měl kladnou odchylku a ukazoval více, než je ve
skutečnosti, nebo kdyby se vlivem stárnutí a teplotních změn
obvod trochu rozladil.
Potom na výstup připojíme ampérmetr sériově spojený s odporem
1,5 Ω/2 W a změříme proud, který by tekl do vybitého
akumulátoru.
Mělo by
to být mezi 400 a 500 mA a výstupní napětí by mělo klesnout. Pokud
napětí
neklesá, nefunguje omezení proudu. Chová-li se obvod divně,
osciloskopem ověřte, zda nekmitá. Je-li vše v pořádku, připojujte
pokusně odpor R11 a vyberte jeho velikost tak, aby do výstupu tekl
proud 0,49 až 0,5 A. Potom správný R11 napevno připájejte. Nakonec
zkratujete zatěžovací odpor 1,5 ohmu a ověřte, že zkratový proud
není o
mnoho větší, než 0,5 A .
Dále pokusně zapojte R13 a vyberte jeho velikost tak, aby ručkové
měřidlo ukazovalo správně, tj. aby plné výchylce odpovídalo 0,5A.
Nakonec vyzkoušejte funkci stabilizátoru naprázdno, ve zkratu a s
několika různými zatěžovacími odpory. Je-li vše v pořádku, připojte
držák s akumulátorem a zkuste ho nabít.
Přívody k plastovým držákům tužkových článků nepájejte, protože horkem
změkne plast a uvolní se nýty, držící kontaktní pera. Tím se spojení s
perem přeruší, nebo se stane nespolehlivým. Doporučuji skrze duté nýtky
prostrčit šroubky M2 a přívody přišroubovat. Pokud je otvor v nýtku
nepatrně menší, rozšíříte ho vrtákem 2 mm.
Nakonec přístroj vestavějte do krabičky. Chladič s tranzistorem
T5 doporučuji umístit poblíž zadní stěny a vyvrtat větrací otvory do
dna pod chladičem a do zadní stěny u horního kraje nad chladičem. Není
vhodné děrovat horní stěnu, mohlo by do přístroje padat smetí a prach.
Také by bylo možno nabíječku vestavět do počítače do volného místa pro
5,25“ disketu. Napájela by se z počítačového zdroje. Na napájecím
kabelu pro disk je na červeném drátě +5 V, na žlutém +12 V a
na černém
0 V. Přitom bych doporučoval ještě přidat relé, které akumulátory
odpojí, když je obvod bez proudu, aby se akumulátory nevybily, když
vypnete počítač a zapomenete je v něm.
Odkazy a literatura
PureEnergy
http://www.pureenergy.cz/tech.html Popis RAM akumulátorů v češtině.
GrandCell
http://www.grandcell.com.au/ články od tohoto výrobce se
prodávají v ČR v obchodech s elektrosoučástkami.
Trojské
Koniny: 4/2004:
http://www.csoptroja.ecn.cz/Koniny/Archiv_2004/5_2004.pdf
Koniny jsou časopis klubu ochránců přírody Troja. Na str. 14 je článek
o
akumulátorech.
Rádio plus KTE 1/1999 Zde vyšel článek o RAM akumulátorech.
Zpět na domovskou stránku
Petra Jeníčka
Tato stránka byla naposledy aktualizována 31.12.2005.
Stránku vytvořil Ing. Petr Jeníček. Případné dotazy
posílejte
na adresu: pjenicek (zavinac)
seznam . cz