Зарядний пристрій для портативних акумуляторів

На одному з радіоаматорських сайтів побачив схему для зарядки портативних Ni-Mn та Ni-Cd акумуляторів з робочою напругою 1,2-1,4 від USB-порту. За допомогою цього пристрою можна заряджати портативні акумуляторні батареї струмом приблизно 100 мА. Схема нескладна. Зібрати її не складе труднощів навіть починаючому радіоаматорові.

Звичайно, можна купити готове ЗУ. У продажу їх зараз безліч і на будь-який смак. Але їх ціна навряд чи задовольнить початківця радіоаматора або того, хто здатний зробити зарядний пристрій своїми руками.
Вирішив повторити цю схему, але зробити зарядний пристрій для зарядки відразу двох акумуляторів. Видається струм USB 2.0 складає 500 mA. Так що можна сміливо підключити два акумулятора. Допрацьована схема виглядала так.

Так само хотілося, щоб була можливість підключення зовнішнього джерела живлення напругою 5 В .
Схема містить всього вісім радіодеталей.

З інструменту потрібно мінімальний набір радіоаматора: паяльник, припій, флюс, тестер, плоскогубці, викрутки, ніж. Перед паянням радіодеталей їх необхідно перевірити на справність. Для цього нам буде потрібно тестер. Резистори перевірити дуже просто. Вимірюємо їх опір і порівнюємо з номіналом. Про те, як перевірити діод і світлодіод є багато статей в інтернеті.
Для корпусу використовував пластмасовий футляр розміром 65*45*20 мм. Батарейний відсік вирізав з дитячої іграшки «Тетріс».

Про переробці батарейного відсіку розповім детальніше. Справа в тому, що спочатку
плюси і мінуси клем живлення батарейок встановлені протилежно. Але мені потрібно було, що б у верхній частині відсіку розташовувалися дві ізолювання плюсові клеми, а внизу одна загальна мінусова. Для цього я нижню плюсову клему переніс наверх, а загальну мінусову вирізав з жерсті, припаявши залишилися пружини.

У якості флюсу при паянии пружин застосовував паяльну кислоту з дотриманням всіх правил техніки безпеки. Місце пайки обов’язково промити в проточній воді до повного видалення слідів кислоти. Дроти від клем подпаял і пропустив всередину корпусу через просвердлені отвори.

Батарейний відсік закріпив на кришці футляра трьома маленькими шурупами.
Плату випиляв з старого модулятора ігрової приставки «Денді». Видалив всі непотрібні деталі і доріжки друкованого монтажу. Залишив тільки гніздо живлення. В якості нових доріжок використовував товстий мідний провід. В нижній кришці просвердлив отвори для вентиляції.

Готова плата щільно села в корпус, тому я її закріплювати не став.

Після установки всіх радіодеталей на свої місця перевіряємо правильність монтажу і очищаємо плату від флюсу.
Тепер займемося розпаюванням шнура живлення і установкою струму зарядки для кожного акумулятора.
Як шнура живлення використовував USB шнур від старої комп’ютерної мишки і шматок живлячої провід зі штекером від «Денді».

Шнуру живлення потрібно приділити особливу увагу. Ні в якому разі не можна переплутати «+» і «-». У мене на штекері «+» живлення підключений до центрального контакту чорним дротом з білою смугою. А «-» живлення йде по чорному (без смуги) проводу на зовнішній контакт штекера. На USB шнурі «+» йде на червоний провід а «-» на чорний. Споюємо плюс з плюсом ” і “мінус” з мінусом. Місця пайки ретельно ізолюємо. Далі перевіряємо шнур на коротке замикання, підключивши тестер в режимі вимірювання опору до клем штекера. Тестер повинен показати нескінченне опір. Все потрібно ретельно перевірити, що б не спалити USB-порт. Якщо все нормально, підключаємо наш шнур до USB-порту і перевіряємо напруга на штекері. Тестер повинен показати 5 вольт.

Останній етап настроювання це установка зарядного струму. Для цього розриваємо ланцюг діода VD1 і «+» акумулятора. В розрив підключаємо тестер в режимі вимірювання струму включеного межа 200 mA. Плюс тестера на діод, а мінус до акумулятора.

Вставляємо акумулятор на місце, дотримуючись полярності, і подаємо харчування. При цьому повинен засвітитися світлодіод. Він сигналізує про те, що акумулятор підключений. Далі, змінюючи опір R1, встановлюємо необхідний струм заряду. У нашому випадку він дорівнює приблизно 100 mA . При зменшенні опору резистора R1 зарядний струм збільшується, а при збільшенні зменшується.

Те ж саме робимо для другого акумулятора. Після цього скручуємо наш корпус і
зарядний пристрій готовий до використання.
Оскільки різні пальчикові акумулятори мають різну
ємність, потрібен різний час для зарядки цих акумуляторів. Акумулятори
ємністю 1400 мА/ч з напругою 1,2 потрібно заряджати за допомогою даної
схеми приблизно 14 годин, а акумулятори 700 мА/год буде потрібно всього 7 годин.
У мене є акумулятори ємністю 2700 мА/год, А заряджати їх 27 годин від USB-порту не хотілося. Тому я і зробив гніздо живлення для зовнішнього джерела живлення 5 вольт 1А, який у мене лежав без діла.

Ось ще кілька фото готового пристрою.

Наклейки малював програмою FrontDesigner 3.0. Потім роздрукував на лазерному принтері. Вирізав ножицями, наклеїв лицьовою стороною на тонкий скотч шириною 20 мм. Зайвий скотч обрізав. В якості клею використовував клей-олівець, попередньо змастивши їм і наклейку і місце, куди вона клеїться. Наскільки це надійно, поки не знаю.
Тепер плюси і мінуси даної схеми.
Плюс в тому, що схема не містить дефіцитних і дорогих деталей і збирається буквально на коліні. Так само є можливість живлення від USB-порту, що не мало важливо для радіоаматорів-початківців. Не треба ламати голову, звідки живити схему. Не дивлячись на те, що схема дуже проста, даний спосіб зарядки використовується в багатьох промислових зарядних пристроях.
Так само можна трохи ускладнивши реалізувати схему перемикання зарядного струму.

Підбором R1,R3 і R4 можна виставити зарядний струм для різних по ємності акумуляторів, тим самим забезпечивши рекомендований зарядний струм для даного акумулятора, який зазвичай дорівнює 0,1 C (C-ємність акумулятора).
Тепер мінуси. Найбільший, це відсутність стабілізації зарядного струму. Тобто
При зміні вхідної напруги буде зміняться зарядний струм. Так само при помилці в монтажі або короткому замиканні схеми є велика ймовірність спалити USB-порт.