استفاده از باطری های شارژی امروزه در دوربین های عکس بردای و فیلم برداری و هم چنین مدارات الکترونیکی کاربرد فراوانی دارد اما همیشه مشکل اصلی خرابی باطری ها و یک بار مصرف بودن ان ها میباشد ، البته با وجود باطری های شارژی این مشکل تا حدی حل شده است و نیاز نیست تا مدام برای مدار و یا دوربین خود باطری معمولی بخرید ، میتوانید با خرید باطری های شارژی از شر خرید مداوم باطری های یک بار مصرف رها شوید اما مسئله ای که این جاپیش میاد این است که باطری ها شارژی همانطور که از نامشان پیداشت نیاز به شارژ کردن دارند.
مدار امروز یک شارژر برای باطری های نیکل کادمیوم هست که با آن میتوانید تا۴ باطری را همزمان شارژ کنید و هم چنین ساخت این مدار ساده میباشد.البته یک نکته ای را باید بگم و این که در نقشه از یک ترانس ۳ سر استفاده کرد که ولتاژ هرکدام ۹ ولت میباشد و سرهای آن را با دیود یک سو کرده و به هم وصل کرده است اما شما میتوانید از یک ترانس ۲ سر معمولی ۹ ولت ۳۰۰ میلی آمپر نیز استفاده کنید.
میتوانید خروجی ترانس دو سر را بتدا توسط دیود یکسو کرده و سپس به دو سر خازن ۲۲۰ میکرو فاراد بدهید به صورتی که طرف مثبت خروجی ترانس به سر مثبت خازن و سیم منفی به سر منفی خازن وصل شود.
اما در مدار از ۲ ترانزیستور به نام های Q1,Q2 استفاده شده است که شماره ان ها و نام پایه های آن در عکس نیز نشان داده شده است و شماره آن ۲sc458 میباشد البته اگر خود ترانزسیتور را نتوانستید تهیه کنید میتوانید از انواع مشابه آن استفاده کنید و در مدار از یک آی سی lm317 نیز استفاده شده است که با توجه به میزان شارژ شدن باطری ، ولتاژ و جریان را از خود عبور میدهد و به کمک یه مقاومت که در خروجی ان قرار دارد از میزان جریان عبوری نمونه میگیرد و در صورتی که باطری شارژ شده باشد دیگر جریانی از مدار عبور نخواهد کرد و عمر باطری شما نیز افزایش خواهد یافت.
اما نکته دیگر در ۲ قسمت از مدار از کلید sw1 استفاده کرده است که یک کلید ۳ حالته۸ پایه میباشد و با قطع و وصل کلید پایه های سمت چپ و راست کلید جداگانه به کنتاکت های اصلی قطع و یا وصل میشوند بدین صورت که اگر شما در ترمینال خروجی ۲ عدد باطری برای شارژ کردن گذاشته باشد باید کلید را در حالت ۱ قرار داد در این صورت کنتاکت کلید که در قسمت بالا در وسط شکل نشان داده شده است بر روی ۳.۱ ولت و کنتاکت کلید در قسمت پایین سمت راست مدار بر روی ۲.۴ ولت قرار خواهد گرفت .جهت راهنمایی عکس زیر را گذاشتم تا ابهامی پیش نیاد
اگر خواسته باشید ۳ باطری را با هم شارژ کنید باید کلید را در حالت ۲ قرار داده تا کنتاک بالای بر روی ۵.۵ ولت و کنتاکت پایین بر روی ۴.۸ ولت قرار گیرد و اگر خواسته باشید ۴ باطری را با هم شارژ کنید باید کلید را در حالت ۳ قرار داده تا کنتاکت بالای بر روی ۱۰.۳ ولت و کنتاکت پایینی بر روی ۹.۶ ولت قرار گیرد.
هم چنین در این مدار ترانزستور های Q1,Q2 مدار رگولاتور فیدبک با مقایسه کننده ترانزیستوری رامیسازند که با توجه به جریان مدار از سوختن دیود زنر و هم چنین اسیب رسیدن به باطری ها جلوگیری میکند
شارژر خودکار باتری های نیکل کادمیوم
این مدار برای شارژ دو عدد باتری سایز قلمی با جریان 350ma مناسبه.یه ورودی 12 ولت هم احتیاج داره که با یه آداپتور میتونید تامین کنیید.طرز کارش هم همینجوری که میبینید از یه آی سی lm311 تشکیل شده که کار مقایسه ولتاژ باتری را با ولتاژ مرجع که توسط مولتی تریمر 20k تامین میشه را انجام میده .و شما باید مولتی تریمر را طوری تنظیم کنید که روی پایه سوم lm311 ولتاژ 2.78V را داشته باشید .وقتی ولتاژ باتری به 2.78v رسید خروجی lm311 افزایش خواهد یافت و ترانزیستور q1 خاموش خواهد شد .led مدار هم وقتی روشن هست نشانه در حال شارژ بودن باتری هاست و وقتی خاموش شارژ تکمیل شده باشه.همین دیگه، . اگه خواستین تغییری ایجاد کنید فایل pcb که با پروتل dxp طراحی شده را هم قرار دادم.موفق باشید.
لازم هست که من توضیحی در مورد نحوه کار شارژر این نوع باطری های نیکل کادمیوم بدهم. معمولاً جهت شارژ اینگونه باطری ها ما یک جریان ثابت را به باطری اعمال میکنیم و سپس با اندازه گیری مقدار ولتاژ باطری از روند شارژ مطلع میشویم زمانیکه ولتاژ باطری به حد مطلوب برسد جریان شارژ باید قطع شود.
اما نکته مهم اینجاست که میزان جریان شارژ به چه عواملی بستگی دارد؟ و باید چگونه آنرا انتخاب نمود؟
اگر شما به باطری های قابل شارژ توجه کنید میبینید که در کنار ذکر ولتاژ هر باطری میزان ظرفیت آنرا بصورت mAh میلی‌آمپرساعت ذکر میکنند. در صورتی که بر روی یک باطری مقدار ظرفیت آنرا 1000mAh مشخص کرده باشند و مدار شما جریان 100mA مصرف کند. این باطری تا 10 ساعت میتواند جریان مدارتان را تامین کند. در واقع جهت محاسبه این زمان کافیست مقدار ظرفیت هر باطری بر مقدار جریان مصرفی تقسیم شود.
مقدار جریان شارژ هر باطری نیز بر اساس میزان همین ظرفیت تعیین و مشخص میشود. در هنگام شارژ باطری دو روش جهت شارژ وجود دارد. در روش اول سرعت شارژ باطری کم است و دلیل آن جریان شارژ است که به اندازه یکدهم ظرفیت باطری است. بطور مثال اگر یک باطری 1800mAh داشته باشیم جریان شارژ آن برابر با 180mA انتخاب میشود. در این حالت ده ساعت جهت شارژ کامل نیاز خواهد بود. با وجود اینکه این زمان نسبتاً طولانی است.ولی دارای مزایایی هم هست. منجمله اینکه در صورتیکه پس از شارژ کامل باطری، جریان آن قطع نشود و حتی باطری تا مدت چندین روز زیر شارژ باشد مشکلی برای آن بوجود نمی‌آید. از طرفی مشکل حافظه دار شدن باطری در صورت دفعات شارژ زیاد و قبل از دشارژ کامل وجود نخواهد داشت. این حالت بخصوص برای مدارتی که در آن باطری بصورت مداوم زیر جریان شارژ است مناسب خواهد بود.
در حالت دوم که حالت شارژ سریع نامیده میشود. جریان شارژ به میزان یک سوم ظرفیت باطری انتخاب میشود. یعنی برای یک باطری 1800mAh جریان شارژی برابر با 600mA انتخاب میشود. در این حالت زمان شارژ به سه ساعت کاهش می‌یابد. البته در حالت اخیر زمان شارژ در حد قابل قبولی کاهش یافته ولی در صورتی که به هر دلیلی پس از شارژ جریان قطع نگردد و باطری زیر شارژ بماند لطمه خوردن باطری حتمی است! از طرفی در صورت استفاده شارژر بطور مکرر در حالیکه هنوز شارژ دارد باعث صدمه دیدن باطری و حافظه دار شدن آن میگردد.
حال که با مبانی اولیه شارژرها آشنا شدید به بررسی مدار ساخته شده میپردازیم. در این مدار من از آی‌سی LM317 جهت تهیه جریان ثابت استفاده کردم. همانطور که می‌دانید. این آی‌سی یک رگولاتور خطی است که ولتاژ خروجی آن 1.25 ولت است. در این مدار ولتاژ 1.25 ولت در دو سر مقاومت R1 قرار داده میشود. و با توجه به اینکه مقدار این مقاومت 12 اهم انتخاب شده لذا جریان 104.16mA از آن عبور خواهد کرد. این جریان بدلیل ثابت بودن ولتاژ خروجی رگولاتور و مقدار مقاومت، همیشه ثابت است و لذا میتوان از آن برای شارژ باطری استفاده نمود. از طرفی چون مقدار ظرفیت باطری که من شارژر را برای آن طراحی کردم 1050mAh بود و جریان شارژ آن باید در حدود 105mA باشد. که جریان مدار مناسب این باطری است.
در صورتیکه شما باطری دیگری با جریان شارژ متفاوت با این مدار استفاده میکنید. کافیست مقدار 1.25 را بر جریان شارژ باطری تقسیم کنید، تا مقدار مقاومت R1 مورد نیاز مدارتان بدست آید. در این مدار LED قرمز رنگ D1 هم در زمان شارژ باطری از طریق ترانزیستور Q1 روشن میشود.
با اینکه این مدار بواسطه جریان شارژ آن مشکلی برای باطری بوجود نمی‌آورد، ولی باز هم در آن من مداری طراحی کردم که باطری را پس از شارژ کامل از مدار خارج میکند. این مدار از یک مقایسه کننده ولتاژ U2 تشکیل شده است که ولتاژ دوسر خازن C1 را با 2.4 ولت مقایسه میکند.در صورتیکه باطری شارژ کامل باشد. ولتاژ آن به 9.6 ولت میرسد که بدلیل سری بودن آن با خازن C1 ولتاژ خازن به اندازه ولتاژ باطری از ولتاژ 12 ولت مدار کمتر خواهد شد.که همان 2.4 ولت میشود. حال درصورتی که باطری خالی باشد، ولتاژ C1 بیشتر از 2.4 ولت خواهد بود و در نتیجه خروجی U1 صفر میشود و ترانزیستور Q2 خاموش است. در نتیجه رله RL1 هم خاموش خواهد بود. در این وضعیت سر مثبت BAT+ باطری از طریق کنتاکت بسته رله به ولتاژ 12 ولت وصل خواهد بود و سر منفی BAT- باطری هم به خازن C1 متصل است و شارژ میشود. پس از اینکه باطری شارژ شد ولتاژ خازن C1 کاهش می‌یابد و در نتیجه خروجی آی‌سی LM111 مثبت میشود و ترانزیستور Q2 را فعال میکند و باعث روشن شدن رله میگردد. با روشن شدن رله باطری از مسیر شارژ خارج میشود و LED1 خاموش میشود و از طریق کنتاکت دیگر رله LED2 سبز رنگ به معنای شارژ کامل باطری روشن میشود.
باتری های قابل شارژ دیگر دارند جای بقیه باتری ها رو میگیرند ولی یک مشکل بزرگی که دارند شرایط نگهداری و شارژ اونهاست که اگه بد نگهداری شوند عمرشون به شدت کم می شود