Έξυπνος φορτιστής για αλκαλικές μπαταρίες: 9 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:36

Έχετε υπολογίσει τον αριθμό των αλκαλικών μπαταριών που ρίχνουμε κάθε χρόνο, σε όλο τον κόσμο. Είναι τεράστιο…!

Η αγορά μπαταριών στη Γαλλία είναι 600 εκατομμύρια μονάδες που πωλούνται κάθε χρόνο, 25, 000 τόνοι και 0,5% των οικιακών απορριμμάτων. Σύμφωνα με τον Ademe, αυτός ο αριθμός είναι 1 δισεκατομμύριο και 90 εκατομμύρια για μπαταρίες… Το 80% των μπαταριών δεν ανακυκλώνονται στην Ευρώπη το 2009.

Στη Γαλλία, το 2006, 2 στους 3 σωρούς κατέληξαν στα σκουπίδια: συλλέχθηκαν μόνο 9, 000 τόνοι χρησιμοποιημένων μπαταριών, ενώ ταυτόχρονα πωλήθηκαν 30, 000 τόνοι νέων μπαταριών. Το 80% των μπαταριών που χρησιμοποιήθηκαν στην Ευρώπη το 2009 δεν ανακυκλώνονται!

Όλοι πρέπει να κάνουμε κάτι για να κάνουμε αυτήν την αλλαγή…. για παράδειγμα, για να ξεκινήσετε μειώνοντας τον αριθμό των χρησιμοποιούμενων αλκαλικών μπαταριών.

Πριν από μερικά χρόνια, βρήκα ένα έγγραφο από έναν Γάλλο κατασκευαστή "Wonder" αλκαλικών μπαταριών που με είχε εκπλήξει. Εξήγησε πώς να τα επαναφορτίσω αρκετές φορές … παραισθητικά. Εδώ είναι.

Συνοψίζοντας, εδώ πρέπει να σέβεστε για να επαναφορτίσετε μια αλκαλική μπαταρία:

• Η τερματική τάση πρέπει να είναι μεγαλύτερη από 1,25V για μπαταρία 1,5V.
• Η μπαταρία πρέπει να αποφορτιστεί μόνο εν μέρει (20-30%) για να αυξηθεί αυτή η διάρκεια ζωής και είναι πιθανός ο αριθμός επαναφόρτισης.
• Κατά τη φόρτιση, η τάση στους ακροδέκτες της μπαταρίας δεν πρέπει να υπερβαίνει τα 1,7V.
• Το ρεύμα φόρτισης δεν πρέπει να υπερβαίνει το C / 15. Το "C" είναι η θεωρητική χωρητικότητα της μπαταρίας. για παράδειγμα C = 1100mAh για μπαταρία R6.
• Είναι δυνατή μια ντουζίνα επαναφόρτιση εάν τηρείται αυτό το σημείο.

Το 2017, είχα αρκετά για να πετάξω τις μπαταρίες που χρησιμοποιούνται στα παιχνίδια των μικρών μου παιδιών. Ξεκίνησα λοιπόν να δοκιμάζω μπαταρίες φορτιστών (Νο. 1 και Νο. 2) για τις λεγόμενες αλκαλικές μπαταρίες. Αλλά κανένα από αυτά δεν πληρούσε τις συνθήκες φόρτωσης που εξηγούνται στο έγγραφο του κατασκευαστή Wonder. Στο τέλος, οι μπαταρίες που φορτίστηκαν από αυτούς τους φορτιστές ήταν καλό να πεταχτούν.

Δεν είχα άλλη επιλογή τότε. Έπρεπε να σχεδιάσω ένα μόνος μου.

Βήμα 1: Οι λειτουργίες που πρέπει να εκπληρώσει

• Φορτίστε 4 αλκαλικές μπαταρίες 1.5v AA και AAA 1.5v.
• Περιορίστε το φορτίο στα 1,7V ανά στοιχείο.
• Ρεύμα φόρτισης C / 15, περίπου 80mAh για μπαταρία 1200mAh / 1.5V.
• Εντοπίστε εάν η μπαταρία μπορεί να επαναφορτιστεί.
• Εντοπίστε εάν η μπαταρία είναι πλήρως φορτισμένη.
• Ως μπόνους, μεταδώστε τις τάσεις των μπαταριών μέσω σειριακής σύνδεσης.

Βήμα 2: Το κουτί

Χρησιμοποίησα ένα κουτί 4 μπαταριών το φθηνότερο δυνατό, που βρέθηκε στο Aliexpress για να χρησιμοποιήσω το μηχανικό του σύστημα στερέωσης μπαταριών και LED.

Το ηλεκτρονικό PCB αποτελείται μόνο από 5 αντιστάσεις για τις λυχνίες LED και τη φόρτιση της μπαταρίας. Τροποποιώ αυτήν την εξαιρετικά απλή κάρτα κόβοντας κομμάτια για να απομονώσω τροφοδοτικά LED και μηχανικές επαφές για τη χρήση τους. Για να μπορέσω να ενσωματώσω την ηλεκτρονική κάρτα, εκτύπωσα μια επέκταση κουτιού, η οποία κολλάει στο ψηλό μέρος του κουτιού και βιδώνεται στο κάτω μέρος του κουτιού. Το αρχείο STL είναι διαθέσιμο εδώ.

Βήμα 3: Ηλεκτρονικά

Ο φορτιστής έχει σχεδιαστεί γύρω από ένα dsPIC30F2010 28 ακίδων. Αυτές οι είσοδοι / έξοδοι επιτρέπουν:

• Μετρήστε τις τάσεις της μπαταρίας.
• Ελέγξτε τη φόρτιση κάθε μπαταρίας.
• Ελέγξτε τις λυχνίες LED κατάστασης φόρτισης των μπαταριών.
• Μετάδοση τάσεων με σειριακή σύνδεση.

Η φόρτιση κάθε μπαταρίας 1.5V επιτυγχάνεται με τον έλεγχο PWM ενός τρανζίστορ 2N2222 (Τ1 έως Τ4) και μιας αντίστασης (R2, R5, R8, R11) περιορίζοντας το ρεύμα σε C / 15, 83mAh. Μια δίοδος 1N4148 (D1 έως D4) προστατεύει την μπαταρία και το κύκλωμα φόρτισης από πιθανό σφάλμα ρύθμισης της μπαταρίας στη θήκη.

Οι τιμές των αντιστάσεων R2, R5, R8 και R11 μπορούν να αλλάξουν για να φορτίσουν περισσότερες + ή - σημαντικές μπαταρίες. Προσοχή όμως να μην ξεπεράσετε τη δύναμη διάχυσης θερμότητας των τρανζίστορ Τ1 έως Τ4.

Η κάρτα είναι εξοπλισμένη με υποδοχή ICSP για τον προγραμματισμό του dsPIC30F2010.

Παρέχεται ρυθμιστής LM317 για φόρτιση μπαταριών 9V στα 38mAh @ 10.2V. Αλλά οι δοκιμές έδειξαν ότι δεν λειτούργησε. Δεν χρησιμοποιώ αυτήν τη λειτουργία.

Οι αναλογικές είσοδοι του dsPIC μετρούν την τάση στην μπαταρία όταν τα τρανζίστορ (Τ1 έως Τ4) βρίσκονται σε κατάσταση απενεργοποίησης. Έτσι, γνωρίζουμε την τάση στους ακροδέκτες τους.

Οι λυχνίες LED (DS1 έως DS5) υποδεικνύουν την κατάσταση φόρτισης / εκφόρτισης κάθε μπαταρίας 1,5V (DS1 έως DS4) και 9V (DS5).

Η πλακέτα τροφοδοτείται από τροφοδοτικό 12V / 1.6Ah.

Το 5V παράγεται από έναν πίνακα μεταγωγής 12v- 5V DC / DC.

Βήμα 4: Σχηματικό

Βήμα 5: Λειτουργία

Η κατάσταση των LED υποδεικνύει εάν η μπαταρία είναι φορτισμένη / αποφορτισμένη / δεν επαναφορτίζεται. LED απενεργοποιημένη: καμία μπαταρία ή μπαταρία μη επαναφορτιζόμενη LED αναβοσβήνει: φορτισμένη μπαταρία LED ανάβει: φόρτιση μπαταρίας

Εάν η λυχνία LED παραμείνει σταθερή μετά από 12 ώρες φόρτισης, η μπαταρία θεωρείται φορτισμένη. Πρέπει να αφαιρεθεί από το φορτιστή.

Βήμα 6: Το PCB

Έχουν σχεδιαστεί για να φορτίζουν 4 μπαταρίες 1.5V και μπαταρία 9V. Δυστυχώς, οι δοκιμές φόρτισης μπαταρίας 9V δεν ήταν καταληκτικές: οι μπαταρίες 9V εκφορτίζονται αντί να φορτίζονται. Έτσι δεν χρησιμοποίησα αυτήν τη λειτουργία αργότερα, παρόλο που το πρόγραμμα μετρά την τάση της μπαταρίας 9V και τη μεταδίδει με σειριακή σύνδεση.

Οι διαστάσεις του είναι: 68x38mm.

Ο προσαρμογέας ρεύματος DC / DC πρέπει να διαμορφωθεί ως εξής: συγκολλήστε τους συνδέσμους ADJ μαζί. Στη συνέχεια, ρυθμίστε το ποτενσιόμετρο για έξοδο τάσης 5V. Η προεπιλογή "5V" της κάρτας δεν λειτουργεί σωστά.

Βήμα 7: Ονοματολογία

• 1 θήκη για 4 μπαταρίες
• 1 PCB + εξαρτήματα
• 1 κάρτα τροφοδοσίας 12vDC / 5Vdc 0,8Ah
• 1 μπλοκ πρίζα 220Vac (ή 110Vac) έως 12V / 1.6Ah
• 1 επέκταση θήκης (τρισδιάστατη εκτύπωση)

Η πλήρης ονοματολογία των συστατικών είναι διαθέσιμη εδώ.

Βήμα 8: Σειριακή επικοινωνία

Η διαμόρφωση της επικοινωνίας έχει ως εξής: 9600 bauds, 1 bit έναρξης, 1 bit stop, χωρίς ισοτιμία.

Τα επίπεδα τάσης εξόδου είναι TTL.

Βήμα 9: Κάντο μόνος σου

Θέλετε να το κάνετε, μην ανησυχείτε, προτείνω διάφορα κιτ ανάλογα με τον προϋπολογισμό που θέλετε να βάλετε. Είναι διαθέσιμα στο κατάστημα της ιστοσελίδας μου.

Όλα τα αρχεία είναι διαθέσιμα εδώ.