Статья-обзор

Зарядное устройство для литий-ионных аккумуляторов своими руками (супер-экономно)

Иногда бывает необходимо извлечь из какого-либо устройства съёмный литий-ионный аккумулятор и зарядить его. Для этого, разумеется, потребуется зарядное устройство.

В этой статье разберём, как сделать своими руками зарядное устройство для лития почти из ничего; ибо главная деталь устройства почти ничего не стоит.

Тем не менее, придётся кое-что докупить, т.е. собрать зарядное устройство  полностью только из желудей и спичек не получится. Но затраты будут минимальными.

Секрет изготовления такого зарядного устройства сразу виден на следующей фотке, а теоретическое обоснование и схемные тонкости (они есть!) - далее в статье.

(кликнуть для увеличения, откроется в новом окне)

Зарядка лития своими руками на основе лампочки от карманного фонаря: теория и практика

Итак, интрига заключается в том, что центральным элементом устройства является лампочка от карманного фонаря.

Почему именно она?

Она в этом зарядном устройстве выполняет одновременно две функции: индикации и ограничения тока заряда.

А почему нельзя использовать, например, светодиод?

У него есть сразу два недостатка для подобной цели применения, связанных с тем, что по своей сути он - именно диод.

Во-первых, у него есть порог включения (от 1.3 до 3 В в зависимости от типа), ниже которого он ток почти не пропускает (т.е. зарядка прервётся раньше, чем аккумулятор будет полностью заряжен).

А во-вторых, после превышения порога включения ток начинает резко нарастать, что опасно уже для самого светодиода (может сгореть).

Другая альтернатива лампочке - обычный резистор. Всем он хорош, но только индикацию никак не заменит. :)

Ещё одно преимущество лампочки: из-за зависимости её сопротивления от степени нагрева нити, ток заряда, протекающий через лампочку, оказывается более стабильным при изменении напряжения на аккумуляторе, чем при применении резистора, или, тем более, светодиода.

Это свойство связано с тем, что при нагревании чистых металлов (не сплавов) с повышением температуры повышается и их сопротивление.

Посмотрите на вольт-амперную характеристику экземпляра лампочки, применённой в данном зарядном устройстве:

При увеличении напряжения от 1 В до 2 В ток увеличивается с 0.24 А до 0.33 А, т.е. не в 2 раза, а только в 1.375 раза.

Тем не менее, одной только лампочки не достаточно: должна быть ещё и плата защиты аккумулятора для предотвращения его перезаряда (он крайне вреден для литиевых аккумуляторов).

Использовать можно самую простую и недорогую плату защиты (обзор):

Плата стоит очень недорого, купить можно на Алиэкспресс, например, у этого продавца. Цена на дату выхода обзора - около $1.

Реклама. ООО "АЛИБАБА.КОМ (РУ)" ИНН 7703380158

Тип лампочки зависит от того, какой ёмкости аккумуляторы мы собираемся заряжать. В данном случае зарядное устройство предназначено для небольших аккумуляторов формата 14500, максимальная реальная ёмкость которых составляет до 1200 мАч. В качестве оптимального варианта лампочки для "мягкой" зарядки можно использовать лампочку напряжением 2.5 В на ток 0.4 А. Для более ёмких аккумуляторов можно соединить несколько лампочек параллельно, либо применить более мощные лампочки (при применении галогенных лампочек потребуется позаботиться уже не только о более мощном источнике питания, чем телефонный адаптер, но и о теплоотводе).

Лампочку можно припаять к плате защиты с помощью жесткой проволочки:

Далее потребуются банальные, но тоже необходимые составные части. В качестве корпуса можно выбрать, например, сдвоенный держатель для аккумуляторов:  на месте одного из аккумуляторов будет установлена плата защиты с лампочкой, а второе посадочное место будет использовано для собственно заряжаемого аккумулятора.

Вот пример такого корпуса (крышка снята):

Этот корпус - на самом деле держатель батареек формата AA, который подавал питание на автономную гирлянду светодиодов. Гирлянду я запитал от одного из многочисленных телефонных адаптеров, завалявшихся в домашнем хозяйстве; а держатель для батареек наконец-то нашел полезное применение.

Поскольку размеры литиевых аккумуляторов формата 14500 совпадают с размерами батареек АА, то никаких проблем с совместимостью по габаритам не может быть.

Несомненный плюс такого корпуса состоит в том, что он - полупрозрачный, так как это сделает видимым свечение лампочки, которое будет свидетельствовать о протекании процесса зарядки и его успешном завершении.

Выключатель с припаянной к нему контактной площадкой были извлечены из корпуса, а на освободившееся место уложена плата с лампочкой. Для подачи питания от телефонного адаптера использовался обрывок USB-кабеля, от которого была отрезана повреждённая часть с разъёмом микро-USB.

В результате после сборки и пайки получилась такая конструкция:

Теперь осталось закрыть конструкцию крышкой и провести контроль функционирования.

Благодаря частичной прозрачности крышки свечение лампочки получилось хорошо заметным:

Теперь  - краткое описание, как работает индикация с помощью лампочки.

Лампочка включена последовательно между источником питания (телефонный адаптер 5 В) и заряжаемым аккумулятором.

Когда аккумулятор разряжен до нуля (это соответствует напряжению на литиевом аккумуляторе 3.2 В), то на лампочке падает напряжение 1.8 В. Лампочка светит хотя и не в полную силу (она рассчитана на 2.5 В), но довольно сильно и хорошо заметно.

Когда аккумулятор полностью заряжен, напряжение на нём составляет 4.2 В, а на лампочке остаётся 0.8 В. Лампочка светит тускло, едва заметно (но всё-таки заметно). На фотографиях в обзоре напряжение на лампочке составляет ровно 1 В.

Однако при дальнейшей зарядке аккумулятора, при повышении напряжения на нём свыше 4.2 В, срабатывает защита от перезаряда и аккумулятор отключается. В результате лампочка гаснет; аккумулятор можно извлекать.

Время заряда аккумулятора ёмкостью 900 мАч составило чуть более 3-х часов, что соответствует "мягкому" заряду, благоприятному для долголетия аккумулятора.
 

Окончательный диагноз

Несмотря на всю примитивность конструкции зарядного устройства для лития своими руками, устройство получилось полностью функциональным безо всяких скидок; и при этом - крайне недорогим.

У него - вполне выразительная индикация состояния процесса заряда (по яркости свечения лампочки); чётко определяется окончание зарядки (лампочка гаснет).

Но это - всего лишь один из возможных вариантов построения зарядки для лития на основе обычной лампочки. Подобным образом могут быть построены устройства и с более высоким зарядным током для более мощных аккумуляторов; разве нужно будет правильно подобрать лампочку, корпус и источник питания (для зарядки ёмких аккумуляторов может быть не достаточно питания от телефонного адаптера).

При грамотном построении зарядного устройства можно не беспокоиться о сроке жизни лампочки: при работе с недокалом (как в данном случае) срок жизни продлевается во много раз относительно номинального. В случае зарядки глубоко разряженного или короткозамкнутого аккумулятора напряжение на лампе может оказаться выше её номинала, что уже может быть для лампы вредным.  Желательно избегать таких ситуаций.

Важное замечание. Если требуется собрать зарядное устройство для двух или более аккумуляторов, то плата защиты и лампочка должны быть отдельными для каждого из них!

Корпуса для таких зарядных устройств, если не найдутся в домашнем хозяйстве, тоже можно купить на китайских площадках; хотя выбор полупрозрачных корпусов крайне ограничен.

Например, корпус, аналогичный описанному в обзоре, есть на Алиэкспресс у этого продавца (цена с доставкой - чуть выше $1).

Полупрозрачный корпус на 3 аккумулятора формата 18650 - у этого продавца (цена с доставкой - около $4.5, многовато будет).

Можно использовать и непрозрачный корпус для аккумуляторов 18650 (у этого продавца, $1.5); а в крышке для заметности индикации можно сделать отверстие и заклеить его прозрачным пластиком (или не заклеивать).

Платы защиты есть, например, у этого продавца (чуть более $1).

Все цены приведены на момент составления обзора и могут меняться.

Реклама. ООО "АЛИБАБА.КОМ (РУ)" ИНН 7703380158

И, наконец, есть ещё одна возможность изготовления супер-экономного зарядного устройства для лития - из отработанного вейпа (электронной сигареты) с возможностью дозарядки. В таких вейпах установлен полностью пригодный контроллер заряда, и для изготовления ЗУ достаточно просто применить прямые руки; процесс описан в этой статье.

Весь раздел "Сделай сам! (DIY)" - здесь.

  Ваш Доктор.
 01 июня 2022 г.

Вступайте в группу SmartPuls.Ru  Контакте! Анонсы статей и обзоров, актуальные события и мысли о них.

  Комментарии вКонтакте:

При копировании (перепечатке) материалов ссылка на источник (сайт SmartPuls.ru) обязательна!