52

Elektronika dla Wszystkich

Do czego to służy?

Na łamach EdW były już opisywane łado-
warki do różnych typów akumulatorów. Tym
razem zajmiemy się wykonaniem układu ła-
dującego akumulatorek będący odpowiedni-
kiem popularnej, małej baterii 9V o oznacze-
niu 6F22. Akumulatorki te są wykonywane
zarówno w wersji niklowo-kadmowej
(NiCd) jak i ekologicznej, niklowo-żelazowej
(NiMH). Te pierwsze są wprawdzie tańsze,
ale mają pewne wady:
- tzw. efekt pamięciowy, tzn. pozorną utratę
części pojemności spowodowaną niepełnym
rozładowaniem akumulatora przed rozpoczę-
ciem procesu ładowania,
- niższą pojemność w porównaniu z wersją
NiMH.

Oba typy akumulatorków pozwalają zao-

szczędzić na zakupie baterii. Ich koszt zwra-
ca się już po kilkunastu ładowaniach.

W dalszym opisie będę posługiwał się

zwrotem „akumulatorek 9V”. Umownie,
gdyż napięcie rozładowanego akumulatorka
wynosi nominalnie 8,4V lub 9,6V, w zależ-
ności czy wewnętrznych, wbudowanych
ogniw akumulatora jest 7 lub 8 (po 1,2V).

Podczas ładowania napięcie akumulatora

może przekroczyć bezpieczną granicę około
1,5V dla pojedynczego ogniwa. Gdy osią-
gnie ono wartość 1,55V z ujemnej elektrody
zacznie się wydzielać wodór. Ta niebezpiecz-
na sytuacja przeładowania ma miejsce przy
ładowaniu prądami przekraczającymi 0,2

o

C

(1

o

C=pojemność akumulatora). W przypad-

ku akumulatorka 9V producenci zalecają ła-
dowanie ich prądem o wartości rzędu 0,1

o

C.

Teoretycznie nie grozi sytuacja przeładowa-
nia akumulatorka przy ładowaniu takim prą-
dem (napięcie tak ładowanego pojedynczego
ogniwa wynosi zwykle 1,4...1,45V pod ko-
niec procesu ładowania). W praktyce lepiej
nie ładować dłużej niż zaleca to producent.
W przeciwnym wypadku skróci się żywot-
ność akumulatora.

Niżej opisana, prosta ładowarka nie dopu-

ści do przeładowania akumulatorka 9V.

Jak to działa?

Schemat ładowarki przedstawia rysunek 1.

Tranzystory T1,T2 oraz rezystory R1,R3

to klasyczne źródło prądowe. Zapewnia ono
niemal niezmienny prąd w czasie całego cy-
klu ładowania akumulatorka, niezależnie od
zmian napięcia na zaciskach akumulatora.
Rezystor R1 ustala wielkość prądu przepły-
wającego przez źródło i akumulator. Prąd
źródła zmienia się w pewnym stopniu wraz
z temperaturą, o około -0,3%/C. Tzn. prąd
maleje, gdy temperatura struktur tranzystorów
wzrasta. Ta dokładność jest jednak w zupełno-
ści wystarczająca w tym układzie ładowarki.

Dioda D1 chroni akumulator przed szyb-

kim rozładowaniem po zaniku napięcia zasi-
lania (bez diody prąd rozładowywujący się-
gałby kilkudziesięciu miliamperów). Nie-
znaczny prąd rozładowywujący będzie nato-
miast przepływał przez helitrim P1. Poten-
cjometrem tym ustala się takie napięcie aku-
mulatora, po osiągnięciu którego bramka
IC1A otwiera tranzystory T3 i T4. Otwarcie
T3 spowoduje zamknięcie T1 i zaprzestanie
ładowania akumulatora. Odtąd ładowarka
pracuje w trybie utrzymywa-
nia akumulatorka w stanie
„gotowości bojowej” podła-
dowywując go niewielkim
prądem przepływającym
przez rezystor R2 (dla
R2=2k

Ω I=2...3mA). Otwar-

cie T4 oznacza włączenie dio-
dy świecącej D2. Informuje
ona o zakończeniu procesu ła-
dowania. D2 będzie świecić
także w przypadku braku po-
łączenia akumulatorka z łado-
warką.

D3 zabezpiecza ładowarkę

przed skutkami odwrotnej po-

laryzacji zasilania. Spowodowałaby ona nie-
chybnie uszkodzenie układu scalonego.

Popularny CMOS zastosowany jako IC1

w tym układzie jest wykorzystany zaledwie
w 25% (jedna z czterech bramek NOR). Po-
zwala jednak kontrolować stan napięcia aku-
mulatora 9V bez stosowania większej ilości
rezystorów zewnętrznych jak w przypadku
komparatora. Bramka NOR IC1A jest bez
obwodu Schmitta. Praktyka dowodzi jednak,
że wyłączenie ładowania akumulatora, gdy
ten osiągnie ustawione helitrimem P1 napię-
cie, następuje w przeciągu paru sekund.

Bramka NOR ma swój uproszczony od-

powiednik tranzystorowy przedstawiony na
rysunku 2. W przypadku tej ładowarki nie
można jednak zastąpić bramki IC1A takim
układem, gdyż wyłączenie ładowania aku-
mulatora nie byłoby całkowite lub nie nastę-
powałoby w ogóle . W grę wchodzi tutaj wy-
korzystanie specyficznej budowy bramki
CMOS złożonej z komplementarnych tran-
zystorów MosFet z kanałem P oraz N. Czy-
telnik chcący dogłębniej poznać budowę bra-
mek CMOS może sięgnąć do EdW5/97
(s.65...68) lub innej literatury z dziedziny
elektroniki.

2

2

6

6

8

8

7

7

+

+

A

A

u

u

t

t

o

o

m

m

a

a

t

t

y

y

c

c

z

z

n

n

a

a

ł

ł

a

a

d

d

o

o

w

w

a

a

r

r

k

k

a

a

a

a

k

k

u

u

m

m

u

u

l

l

a

a

t

t

o

o

r

r

k

k

a

a

9

9

V

V

Rys. 1 Schemat ideowy

Niestabilizowany zasilacz wtyczkowy za-

silający ładowarkę jest łatwy do zdobycia
i bardzo tani. Posiada skokowy przełącznik
zakresów w granicach 3÷12V i wydajność
prądową 0,3A. Moc transformatora wynosi
5W. W przypadku korzystania z ładowarki
zasilacz ustawiamy na najwyższy zakres.

Montaż i uruchomienie

Układ można zmontować na płytce drukowa-
nej przedstawionej na rysunku 3. Mieści się
ona całkowicie w obudowie o oznaczeniu
handlowym KM-22. W górnej przykrywce
obudowy wywiercono z brzegu mały otwór,
a od wewnętrznej strony przymocowano
gniazdko zasilania pasujące do wtyku zasila-
cza. Gniazdo połączono z płytką w punkty
P i O. Przewody od złącza 9V (służącego do
podłączenia akumulatorka) wlutować należy
w punkty „Ak+” oraz „Ak-”.

W pierwszej kolejności należy wlutować

zworę, następnie pozostałe podzespoły. Po-
tem sprawdzamy pojemność akumulatorka
(spójrz na napis na jego obudowie) i dobiera-
my prąd jego ładowania zgodnie z zasadą:
pojemność akumulatora(wyrażona w mA)
x 0,1. Współczesne akumulatorki
mają pojemność 110...150mAh
w zależności od typu (NICd lub
NIMH) i producenta. Należy je
więc ładować prądem 11...15mA.
Rezystor R1 o wartości 39

Ω dobra-

no tak, aby uzyskać prąd ładowania
w zakresie 14...15mA.

Ostatnią czynnością przed osta-

tecznym skręceniem obudowy bę-

dzie dobranie napięcia, po osiągnięciu które-
go akumulator przestaje być ładowany. Stan
ten zasygnalizuje swym świeceniem dioda
LED.

W zależności od tego czy na obudowie

akumulatora jest napis „8,4V”, czy „9,6V”,
ustalamy wyłączenie ładowania dla napięcia
10,15V lub 11,6V z tolerancją nie większą
niż ±0,3V. Potencjometr ustawiamy przy
podłączonym akumulatorze. Do akumulatora
podłączamy woltomierz. Najlepiej, aby jego
wskazania były z dokładnością do dwóch lub

co najmniej jednej cyfry po przecinku. Gdy
napięcie akumulatorka osiągnie 10,15V (lub
11,6V) kręcimy pokrętłem helitrimu aż do
zaświecenia diody LED. Przyłączając do ła-
dowanego akumulatora na kilka...kilkadzie-
siąt sekund małą żarówkę samochodową
12V/3...4W, będziemy mieli szansę przeko-
nać się czy ładowarka działa poprawnie. Jeśli
nie, to korygujemy ustawienie potencjometru
(„aż do skutku”).

Dariusz Knull

53

Elektronika dla Wszystkich

Wykaz elementów

Rezystory
*R1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .39Ω (dla I=14...15mA)
R2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2kΩ
R3-R5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3,3kΩ
R6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .750Ω
P1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100kΩ helitrim
Półprzewodniki
D1,D3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1N4001...7
D2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .LED czerwona 3...5mm
T1÷T4 . . . . . . . . . . . . . . .BC327-25,BC557÷9 B,itp.
IC1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .MCY74001,CD4001
Pozostałe
obudowa KM-22
złącze 9V (tzw. kijanka)
podstawka DIP14
zasilacz wtyczkowy niestabilizowany 3÷12V/0,3A
gniazdko zasilania (pasujące do wtyku zasilacza)

KKoom

mpplleett ppooddzzeessppoołłóóww zz ppłłyyttkkąą

jjeesstt ddoossttęęppnnyy ww ssiieeccii hhaannddlloowweejj AAVVTT

jjaakkoo kkiitt sszzkkoollnnyy AAVVTT-22668877..

Ciąg dalszy ze strony 50.

Dzięki temu diody LED można przylutować
bezpośrednio na płytkę, unikając w ten
sposób prowadzenia całej masy przewodów.
Pozwoliło to bez problemu zmieścić „duszo-
miernik” w mniejszej obudowie – KM26.

Montaż na płytce jest klasyczny i komuś, kto
trzymał (nagrzaną) lutownicę w ręce, nie
trzeba mówić, że najpierw należy wlutować
zwory, a potem pozostałe elementy, poczyna-
jąc od najmniejszych, a kończąc na najwięk-
szych.

Ze względu na brak elementów regula-
cyjnych (PR-ki i inne skomplikowane podze-
społy) układ po poprawnym zmontowaniu od
razu nadaje się do eksploatacji i... bardzo
cieszy duszę.

Mariusz Chilmon

Wykaz elementów

Rezystory
R1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1MΩ
R2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10kΩ...1MΩ
R3,R4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100kΩ
R5,R6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .330Ω

Kondensatory
C1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100µF/16V
C2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100nF ceramiczny
C3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100nF...470nF

Półprzewodniki
D1-D3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .LED G 3mm

D4-D6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .LED Y 3mm
D6-D9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .LED R 3mm
D10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .LED dowolna
U1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4001
U2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4017

Inne
S1 . . . . . . . . . . . . . .µswitch lub inny przycisk zwierny
Y1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .piezo z gen.
Obudowa KM26
Złącze i gniazdo mini-jack
Złącze „kijanka”
Włącznik

KKoom

mpplleett ppooddzzeessppoołłóóww zz ppłłyyttkkąą jjeesstt ddoossttęęppnnyy ww ssiieeccii hhaannddlloowweejj AAVVTT

jjaakkoo kkiitt sszzkkoollnnyy AAVVTT-22668866

Rys. 2 Schemat montażowy

Rys. 2

Rys. 3