Postupem doby jsem postavil několik typů různých nabíječek. Nelíbilo se mi však, že je mám v různých krabičkách, případně i bez nich. Nabíječky jsem si stavěl sám, protože to je relativně jednoduchá věc, a kterékoliv nabíječce na trhu chyběla nějaká (podle mne důležitá) vlastnost. Nakonec jsem se tedy rozhodl, že si zhotovím nabíječku která bude splňovat mé požadavky, a přitom bude co nejjednodušší.
Mé kritéria byla následující:
1. Možnost nabíjet nejméně čtyři sady akumulátorů (vysílačové, přijímačové apod.) desetinným proudem. Počet článků 1 - 10.
2. Možnost nabíjet olověný gelový akumulátor 12V, který mám ve startboxu.
3. Automatické ukončení nabíjení po uplynutí nastavené doby.
4. Připojení a nabíjení akumulátoru musí být zřetelně indikováno.
5. Kompaktní celek a jednoduchost konstrukce.
Výsledek můžete vidět zde:
Pokud někoho zajímá konstrukce, tak zde je schéma, plošný spoj, osazovací předpis, seznam součástek, návod k použití.
K napájení nabíječky je použit transformátor o nominálním napětí 15V (2x7,5V), a proudu 2A. Při nižším napájecím napětí by nestačil spád napětí k nabíjení 12V Pb akumulátoru, při vyšším se zase neúměrně zahřívají stabilizační členy vlivem většího ztrátového výkonu. Napětí na filtračním kondenzátoru C1 by se bez zátěže mělo pohybovat okolo 22V. Dioda D14 indikuje zapnutí zařízení. Stabilizátor U1 (7812) je nutné osadit malých chladičem. CON5 je přívod napájecího napětí 220V.
K nabíjení těsných olověných akumulátorů je použit obvod L200, který je zapojen jako lineární stabilizátor napětí s proudovým omezením. Trimrem R22 nastavíme výstupní napětí bez zátěže na 13,7V. Součástky R17, R20, R21, R23, Q4, D8 slouží k idikaci nabíjecího proudu do olověného akumulátoru. Trimr R23 nastavíme tak, aby při proudu naprázdno dioda D8 právě zhasla. Tato dioda bude indikovat velikost nabíjecího proudu do Pb akumulátoru. V okamžiku, kdy dioda bude již jen slabě svítit, tak do akumulátoru teče jen malý udržovací proud, a akumulátor může být tedy trvale připojen k nabíječce bez nebezpečí poškození akumulátoru. Maximální nabíjecí proud je určen rezistorem R16, v našem případě přibližně 400-500mA.
Druhá část nabíječky slouží k nabíjení NiCd a NiMH akumulátorů, a to od 1 do 10 článků. Jedná se o jednoduché zapojení se stabilizací proudu na 1/10 jmenovité kapacity akumulátoru, a automatickým odpojením po uplynutí nastaveného času (cca 14-16hodin). K odpočtu času je použit obvod 4060. Trimrem R29 se nastavuje doba periody oscilátoru tak, aby doba od rozsvícení do druhého rozsvícení diody D9 byla 6s. Je vhodné měřit např. 10 period pro přesnější nastavení. Uvedená doba nastaví odpojení akumulátoru po 13,65 hodinách (čas=perioda*8192/3600). Perioda o délce 7 sekund určuje čas vypnutí na 16h. Délku periody lze ovlivnit i velikostí kondenzátorů C2, C3.
Konektorem JP4 můžeme určit, zda chceme nabíjet po dobu 16 (spojen pin 2 a 3), nebo 4 hodin (spojen pin 1 a 2). Tato volba je vhodná tehdy, pokud budeme chtít trochu vybité akumulátory pouze dobít. V tomto případě je nutné osadit dvoupolohový přepínač a zapojit jej na konektor JP4. V opačném případě použijeme pouze drátovou propojku a propojíme piny 2 a 3 (16hodin). Ukončení nabíjení je signalizováno diodou D11 a zhasnutím všech diod u výstupů, kde jsou připojeny akumulátory.
Tranzistor Q5 slouží k odpojení akumulátorů od nabíjení po uplynutí času. Ve schématu je uveden nesprávný tranzistor, má to být BUZ11. Na tento tranzistor vzhledem k jeho spínacímu režimu není třeba použít chladič.
Jednotlivé stabilizátory proudu jsou tvořeny diodou LED, která indikuje připojený akumulátor, a zároveň slouží i jako zdroj referenčního napětí, dále tranzistorem a rezistorem. Tranzistory Q1, Q2, Q3, Q7 doporučuji při proudech pod 120mA použít BD137, jinak budou LED i při odpojeném akumulátoru slabě svítit. Nabíjecí proud jednotlivých výstupů NiCd a NiMH (CON1,2,3,6) se nastavuje rezistory R1-9 a R33-35. Odpor se dá spočítat přibližně podle vzorce R=0.6/I . Při proudech do 0,5A stačí miniaturní rezistory (mají ztrátový výkon 0,6W). Proudy nad 0,5A na výstup nedoporučuji, protože pak je výkonová ztráta na tranzistoru již dost velká, a dá se špatně uchladit.
Z důvodu nutného odvodu tepla z tranzistorů Q1,2,3,7 je nutné tyto osadit na zadní čelo krabičky a opatřit chladičem. Osvědčilo se mi použít chladiče, které se dodávají na chlazení procesorů v PC (Socket 370). Výška žeber chladičů by měla být nejméně 23mm. Ke každému chladiči jsou přišroubovány vždy dva tranzistory. Tranzistory nesmí být galvanicky spojeny, proto je nutné izolovat je od chladiče slídovou podložkou. Šroubky M3 jsou provlečeny skrz zadní panel krabičky, dále přes tranzistory a podložky a nakonec jsou zašroubovány do chladičů, kde je nutné vyřezat závity M3.
Při nabíjecích proudech překračujících 200mA je nutné ponechat na chladičích i ventilátory a osadit součástky R37-R44, Q8-Q11, TR2, TR3. Termistory jsou prostrčeny zadní stěnou krabičky a musí se opírat o chladiče!
Trimry R41 a R42 nastavíme pro jednotlivé chladiče práh pro spouštění ventilátorů, tzn. při teplotě, kterou považujeme za maximální možnou (cca 60°C). Chladiče zahřejeme jednoduše tak, že zkratujeme výstupy pro připojení akumulátorů (CON1,2,3,6). Ventilace je za jistých podmínek spojitá, proto budou ventilátory měnit otáčky podle teploty. Mimo jiné se tím dosáhne minimální hlučnosti. Tranzistory Q10 a Q11 doporučuji použít se zesílením cca 80-100. Vzhledem ke spojité regulaci se tyto tranzistory ohřívají, proto je vhodné použít je v provedení v kovovém pouzdře, i s malým hliníkovým chladičem.
Vzhledem k tomu, že konektory pro připojení akumulátorů k nabíječce jsou typu "samec", tak je nutné nejprve připojit kabel k nabíječce a teprve pak k akumulátoru! Jinak může při manipulaci s kabelem dojít ke zkratování akumulátoru a z toho vyplývajících problémů.
Tato nabíječka byla postavena ve čtyřech exemplářích. Byla osazena (plošný spoj) i do nabíječky BEL410, která už dosloužila. Výhodou je, že se dají použít transformátor a krabička, nevýhodou trochu práce s úpravou mechanického uspořádání. Bude třeba odříznout prostor pro transformátor a regulaci ventilátorů. Je také možné osadit chladiče přímo dovnitř krabičky, ale pak je nutné v každém případě osadit i ventilátory.
Vzhledem k tomu, že bych si představoval nabíječku, která automaticky vybije a nabije akumulátor (podle nastavení), ukáže jaká byla zbytková kapacita, bude umět cyklovat akumulátory, bude mít měniče pro nabíjení (minimum ztrátového tepla) apod. tak uvažuji o procesorem řízené nabíječce. Bude sice trochu dražší, a pracnější, ale konečně by se asi jednalo o nabíječku mých snů. Výše uvedená nabíječka byla myšlena pouze jako mezikrok, protože vývoj procesorové nabíječky zabere delší čas, a něčím nabíjet musím.
Raději bych si podobnou nabíječku koupil (pro nedostatek času na vývoj), ale bohužel jsem na takovou ještě nenarazil.
Aktualizace: 17 února, 2003 .