sobota, 1 maja 2021

Źródło prądowe w akcji, czyli ultraprosta uniwersalna jednotranzystorowa ładowarka (także większych) akumulatorków NiCD/NiMH

A pierwszego maja (kiedy sklepy akurat zamknięte) zachciało się masywniejsze nieco dwa akumulatorki NiMH kalibru R14, czyli rozmiar C (2 x 4000 mAh) naładować, a tu w domu tylko trzydziestoletnia ładowarka adolfowa, podająca maksymalnie 120 mA na akumulatorek, a producent ogniw zaleca prąd rzędu maksymalnie 800 mA przez 7 godzin. No i pogrzebałem w rupieciach/wylutach, odkurzyłem dawny schemat, dokopałem się do mechanicznie bardziej „pancernego” tranzystora niż zalecany przez projektanta układu BD135, by se tak na szybko zrobić działające oraz trochę przewymiarowane ustrojstwo (w razie potrzeby można jeszcze trochę/znaczniej zwiększyć prąd ładowania, np. dla NiMH kalibru R20, tzn. typ D, na zasadzie podmiany opornika RX na jeszcze mniejszy omowo i bardziej mocarny watowo). Cena ładowarki oscyluje w okolicach zera złotych, bo 99% elementów miałem za „całkowite darmo” (jedynie dwie kosteczki żyrandolowe i kawałeczek cyny oraz kapka kalafonii pokosztowałyby tyle, co kot napłakał).


źródło pierwotne: electrocircuits.com, zapasowy mirror

 


źródło pierwotne: electrocircuits.com, poprawki: Marcin Perliński, zapasowy mirror

 

 

 

wyjanuszowanie oraz zdjątko: Marcin Perliński, zapasowy mirror

 

Aha, diodka LED na zdjęciu ma taką jakby uczernioną bańkę, bo to jest typ "clear" i światło oraz okoliczne czarne przedmioty tak właśnie przez nią prześwitują. :)  To też ciekawe zjawisko fizyczne... 


Tranzystor dałem MJE13003 z pinoutem BCE (półtoraamperowy wariant w obudowie TO-220, wkładka radiatorowa połączona z kolektorem), wydłubany z jakiejś dawnej masywniejszej świetlówki kompaktowej, opornik w bazie stuomowy (jednowatowiec), opornik ograniczający 2.2 Ω (dwuwatowy). Diodę LED dałem akurat zieloną (= zaświeca się dopiero w momencie, w którym podłączamy akumulatorek/akumulatorki i zaczyna do nich płynąć nominalny amperaż). Karmię to stabilizowanymi 12 woltami (równe 12.0 V z zasilacza jednoamperowego), dlatego diodę prostowniczą (na schemacie jako 1N4001) dałem w szereg jako dwie sztuki 1N4007 jedna za drugą (bo ładuję dwa akumulatorki NiMH 4000 mAh w kalibrze R14 połączone szeregowo, a tabelka sugeruję maksymalnie napięcie wejściowe na poziomie 11V). Warto także rozważyć dodanie jeszcze jednej, tzn. trzeciej, diody do szeregu (każda obniża napięcie wejściowe o około 0.66 wolta). Prąd zwarciowy 0.8 A, prąd nominalny (ładujący) podawany do akumulatorków to równiutkie 0.6 A, napięcie jałowe na zaciskach wyjściowych nieobciążonej ładowarki to 10.8 V, napięcie typowe końcowe przy obciążeniu wyjścia ładowarki akumulatorkami ma (pomału/w trakcie procesu ładowania) dojść/wzrosnąć do 2.9 V (czyli do idealnie regulaminowych podręcznikowych 1.45 V na jeden akumulatorek) i wtedy już MUSIMY odłączyć się od ładowarki, bo ogniwa są w pełni naładowane, a przeładowywanie, jak wiadomo, jest niestety bardzo niewskazane. Tranzystor jest „zaradiatorowany” na stalowej blaszce/płytce (6 x 6 cm), czyli dociążaczu dawnych inpostowych przesyłek kopertowych.

Układ NIE MA PEŁNEJ AUTOMATYKI, więc przy ładowaniu prądem np. 1/10C powinniśmy akumulatorki odłączyć od ładowarki po około 14 godzinach (w moim przypadku 4000 mAh / 600 mA =  6.66 x 1.4 = 9 godzin z małym hakiem). Obowiązuje zatem zasada, że ładujemy „do pełna” plus jeszcze 40% „na dokładkę” (dlatego w przedstawionym przykładzie obliczenia mnożyliśmy przez współczynnik 1.4; niektóre współczesne źródła zezwalają nawet na współczynniki rzędu 1.5 czy 1.6). Zasada ta dotyczy oczywiście ogniwa całkowicie rozładowanego, a więc takiego, na którym możemy zmierzyć około 1V lub nieznacznie poniżej (czyli około 2V dla dwóch akumulatorków połączonych szeregowo).

Przetestowałem również na akumulatorze samochodowym oraz na prostowniku do ładowania akumulatorów (takim dawnym „besterowskim” transformatorowym czteroamperowcu), jednakże przed podłączeniem dokoptowałem do szeregu diodowego jeszcze dwie sztuki 1N4007 (bo akumulator samochodowy/klasyczny prostownik transformatorowy podaje trochę więcej napięcia niż zalecane dla dwóch połączonych szeregowo ogniw NiMH „tabelkowe” 11V). Piękne źródło prądowe wyszło, które zawsze niezawodnie ogranicza np. do zadanych 600 mA. No i wskaźnik realnego fizycznego nominalnego przepływu amperażu także mamy, bo diodka LED świeci, kiedy ogniwa „piją sobie” np. 600 mA z ładowarki (a przy 300 mA się już nie zaświeci, bo to poniżej nominału, choć urządzonko niniejsze energię oczywiście na wyjściu jak najbardziej nadal podawać raczy). 

Wysepki izolacyjne na blasze radiatorzyska to kauflandowa karta "Payback" pocięta i przyklejona dziesięciominutowym klejem epoksydowym. Tranzystor oraz kostki żyrandolowe przykręcone porządnymi śrubiskami. Napis "OUT" zrobiony wodoodpornym pisakiem plus zabezpieczony przed  starciem poprzez naklejenie taśmy klejącej. Kabliska wszystkie grube, lutowane z dość sporą dodatkową dozą kalafonii. 

I tym sposobem zamiast ładować prawie 50 godzin problem ogarnąłem cyklem dziewięciogodzinnym. I moje radyjko na BK1068 znowu pięknie zasuwa (dokonałem w nim jednakże kilku modyfikacji, aby głośniej grało przy zastosowaniu nieco niższego napięcia zasilającego z uwagi na użycie ogniw NiMH zamiast typowych jednorazowych alkalicznych R14), a także dodałem dedykowane złącze ładowania, dzięki któremu nie muszę rozbierać odbiornika w celu naładowania akumulatorków.

Przypominam, że kolektor tranzystora jest galwanicznie połączony z wkładką radiatorową, a ta jest przecież przykręcona do blaszyska/radiatorzyska, więc minus wyjściowy (= ten doprowadzany do ładowanych akumulatorków) także tam się znajduje, więc musimy to uwzględnić w ramach montażu/odizolowywania poszczególnych komponentów oraz samego użytkowania układu. 

Wskazówki bezpieczeństwa! Nie ma układów całkowicie bezpiecznych! Już nawet kilkadziesiąt miliamperów (np. ze zwykłej bateryjki dziewięciowoltowej) może stopić cieniutki „włoskowaty” druciczek i przy sporej dozie pecha wywołać pożar, a co dopiero mówić o setkach miliamperów! Podłączanie się do akumulatora samochodowego bez stosownego bezpiecznika w przypadku zwarcia (np. na wejściu ładowarki) to już ewidentny huk, błysk, trzask, gorąc, ogień, smród i nawet „łapów poparzenie” wpalającym się w nie gorejącym kablem! Akumulator samochodowy jest w stanie „rzygnąć” setkami amperów (bo po to został wymyślony, aby obracać potężnie energożernym rozrusznikiem). Wszystko zatem robisz na własną odpowiedzialność! Jeśli masz wątpliwości, to pytaj elektryka z uprawnieniami i KONIECZNIE pokaż mu ten układ przed użytkowaniem! Nie przeładowuj akumulatorków i nie zostawiaj działającego układu bez nadzoru (jeśli już musisz na chwilę wyjść z domu, to połóż wszystko na jakimś betonie, tarasie, kafelkach, posadzce lub chociażby wsadź np. do emaliowanego wiadra/gara, umieść na emaliowanej blasze do pieczenia, w ceramicznej makutrze, donicy itd. itp.). Układ niniejszy warto zabezpieczyć na wejściu stosownym bezpiecznikiem topikowym (np. jednoamperowym).

jeszcze jedno ciekawe źródło prądowe 

(Marcin Perliński)


Brak komentarzy:

Prześlij komentarz