सरल नी-सीडी बैटरी चार्जर सर्किट समझाया

पोस्ट में एक स्वत: ओवरचार्ज सुरक्षा और एक निरंतर चालू चार्जिंग के साथ एक सरल NiCd चार्जर सर्किट की चर्चा की गई है।

जब निकेल-कैडमियम सेल को सही ढंग से चार्ज करने की बात आती है, तो सख्ती से सिफारिश की जाती है कि चार्जिंग प्रक्रिया पूरी तरह से चार्ज स्तर तक पहुंचते ही रुकी या कट जाए। इसका पालन नहीं करने से सेल के कामकाजी जीवन पर प्रतिकूल प्रभाव पड़ सकता है, जिससे इसकी बैकअप दक्षता में काफी कमी आती है।

नीचे प्रस्तुत साधारण नी-कैड चार्जर सर्किट एक निरंतर वर्तमान चार्जिंग जैसी सुविधाओं के साथ ओवरचार्जिंग मानदंड से निपटने के साथ-साथ सेल टर्मिनल के फुल चार्ज वैल्यू तक पहुंचने पर सप्लाई में कटौती से भी बचाता है।

मुख्य विशेषताएं और लाभ

• फुल चार्ज लेवल पर ऑटोमैटिक कट ऑफ
• पूरे चार्जिंग में लगातार करंट।
• फुल चार्ज कट ऑफ के लिए एलईडी इंडिकेशन।
• उपयोगकर्ता को एक साथ 10 NiCd कोशिकाओं तक चार्ज करने के लिए अधिक चरणों को जोड़ने की अनुमति देता है।

सर्किट आरेख

यह काम किस प्रकार करता है

यहाँ विस्तृत विन्यास को एक सिंगल 500 mAh 'AA' सेल को 50 mA के करीब के अनुशंसित दर के साथ चार्ज करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, फिर भी यह बिंदीदार रेखाओं में दिखाए गए क्षेत्र को दोहराते हुए कई कोशिकाओं को एक साथ चार्ज करने के लिए आसानी से अनुकूलित किया जा सकता है।

सर्किट के लिए आपूर्ति वोल्टेज एक ट्रांसफार्मर, ब्रिज रेक्टिफायर और 5 वी आईसी नियामक से प्राप्त की जाती है।

सेल को एक T1 ट्रांजिस्टर के साथ चार्ज किया जाता है जिसे एक निरंतर वर्तमान स्रोत की तरह कॉन्फ़िगर किया गया है।

दूसरी ओर T1 को वोल्टेज तुलनित्र द्वारा नियंत्रित किया जाता है, जो TTL श्मिट ट्रिगर N1 का उपयोग करता है। सेल के दौरान सेल का टर्मिनल वोल्टेज लगभग 1.25 V पर होता है।

यह स्तर N1 के सकारात्मक ट्रिगर थ्रेशोल्ड से कम प्रतीत होता है, जो N1 के आउटपुट को उच्च रखता है, और N2 का आउटपुट कम हो जाता है, जिससे T1 को संभावित विभक्त R4 / R5 के माध्यम से बेस बायस वोल्टेज प्राप्त करने में सक्षम बनाता है।

जब तक नी-सीडी सेल चार्ज हो जाता है एलईडी डी 1 प्रकाशित रहता है। जैसे ही सेल फुल चार्ज स्टेटस के करीब पहुंचती है, उसका टर्मिनल वोल्टेज लगभग 1.45 V तक चढ़ जाता है। इसके कारण N1 की पॉजिटिव ट्रिगर थ्रेशोल्ड N2 का आउटपुट हाई हो जाता है।

यह स्थिति तुरन्त T1 को बंद कर देती है। सेल अब चार्ज करना बंद कर देता है और LED D1 भी बंद हो जाता है।

चूँकि N1 की सकारात्मक सक्रियता सीमा लगभग 1.7 V है और इसे एक विशिष्ट सहिष्णुता द्वारा नियंत्रित किया जाता है, R3 और P1 को इसे 1.45 V में बदलने के लिए निगमित किया जाता है। श्मिट ट्रिगर की ऋणात्मक ट्रिगर सीमा लगभग 0.9 V है, जो कम होती है एक पूरी तरह से छुट्टी दे दी सेल के टर्मिनल वोल्टेज की तुलना में।

इसका मतलब यह है कि सर्किट में एक डिस्चार्ज किए गए सेल को जोड़ने से चार्जिंग कभी भी स्वचालित रूप से शुरू नहीं होगी। इस कारण से एक स्टार्ट बटन S1 शामिल है, जिसे दबाने पर NI का इनपुट कम होता है।

अधिक संख्या में कोशिकाओं को चार्ज करने के लिए बिंदीदार बॉक्स में प्रकट सर्किट के हिस्से को अलग से दोहराया जा सकता है, प्रत्येक बैटरी के लिए।

यह सुनिश्चित करता है कि, कोशिकाओं के निर्वहन स्तर की परवाह किए बिना, उनमें से प्रत्येक को सही स्तर पर व्यक्तिगत रूप से चार्ज किया जाता है।

पीसीबी डिजाइन और घटक ओवरले

पीसीबी डिजाइन में दो चरणों में दो निकैड सेल को सक्षम करने के लिए डुप्लिकेट किया जाता है और एक ही बोर्ड से एक साथ चार्ज किया जाता है।

नी-कैड चार्जर एक रेजिस्टर का उपयोग करते हुए

इस विशेष साधारण चार्जर का निर्माण उन भागों के साथ किया जा सकता है जो किसी भी कंस्ट्रक्टर के रद्दी कंटेनर के बारे में देखा जा सकता है। इष्टतम जीवन (चार्जिंग चक्रों की संख्या) के लिए नी-कैड बैटरी को अपेक्षाकृत स्थिर धारा के साथ चार्ज किया जाना चाहिए।

यह अक्सर बैटरी वोल्टेज की तुलना में कई बार आपूर्ति वोल्टेज से एक रोकनेवाला के माध्यम से चार्ज करके आसानी से पूरा किया जाता है। बैटरी वोल्टेज में परिवर्तन, क्योंकि यह चार्ज होने की संभावना है तब चार्ज करेंट पर कम से कम प्रभाव पड़ेगा। प्रस्तावित सर्किट सिर्फ एक ट्रांसफार्मर, डायोड रेक्टिफायर और श्रृंखला अवरोधक से बना है जैसा कि आकृति 1 में दर्शाया गया है।

संबंधित चित्रमय छवि निर्धारित करने के लिए आवश्यक श्रृंखला अवरोधक मूल्य की सुविधा देती है।

एक क्षैतिज रेखा को ऊर्ध्वाधर अक्ष पर ट्रांसफार्मर वोल्टेज के माध्यम से खींचा जाता है जब तक कि यह निर्दिष्ट बैटरी वोल्टेज लाइन को पार नहीं करता है। फिर, क्षैतिज अक्ष को पूरा करने के लिए इस बिंदु से एक रेखा नीचे की ओर खींची जाती है, जो बाद में हमें ओम में आवश्यक अवरोधक मूल्य प्रदान करती है।

उदाहरण के लिए, बिंदीदार रेखा दर्शाती है कि यदि ट्रांसफॉर्मर वोल्टेज 18 V है और चार्ज की जाने वाली Ni-Cd बैटरी 6 V है, तो इच्छित वर्तमान नियंत्रण के लिए प्रतिरोध मान लगभग 36 ओम होगा।

यह संकेत दिया गया प्रतिरोध 120 mA वितरित करने के लिए गणना की जाती है, जबकि कुछ अन्य चार्जिंग वर्तमान दरों के लिए रोकनेवाला मूल्य को उचित रूप से कम करना होगा, उदा। 240 ओम के लिए 18 ओम, 60 एमए के लिए 72 ओम आदि डी 1।

NiCad चार्जर सर्किट वर्तमान ऑटो नियंत्रण का उपयोग कर

निकेल-कैडमियम बैटरी को आम तौर पर निरंतर चालू चार्जिंग की आवश्यकता होती है। नीचे दिखाए गए NiCad चार्जर सर्किट को श्रृंखला में जुड़े हुए 50mA को चार 1.25V कोशिकाओं (टाइप AA), या 250mA से चार 1.25V कोशिकाओं (टाइप C) में आपूर्ति करने के लिए विकसित किया गया है, अंततः इसे विभिन्न अन्य चार्जिंग मानों के लिए संशोधित किया जा सकता है।

चर्चा में NiCad चार्जर सर्किट R1 और R2 ऑफ-लोड आउटपुट वोल्टेज को लगभग 8V तक ठीक करते हैं।

आउटपुट वर्तमान R6 या R7 के माध्यम से यात्रा करता है, और जैसा कि यह ट्रांजिस्टर Tr1 बढ़ जाता है धीरे-धीरे चालू होता है।

यह बिंदु का कारण बनता है य वृद्धि करने के लिए, ट्रांजिस्टर Tr2 पर स्विच करना और बिंदु Z को कम सकारात्मक बनाने के लिए सक्षम करना।

परिणामस्वरूप प्रक्रिया आउटपुट वोल्टेज कम हो जाती है और वर्तमान को नीचे लाने की प्रवृत्ति होती है। एक संतुलन स्तर अंततः प्राप्त होता है जो R6 और R7 के मूल्य से निर्धारित होता है।

डायोड डी 5 उस बैटरी को बाधित करता है जिसे चार्ज किया जा रहा है, 12 वी के मामले में आईसी 1 आउटपुट को आपूर्ति प्रदान करना हटा दिया जाता है, जो अन्यथा आईसी को गंभीर नुकसान पहुंचा सकता है।

एफएस 2 को बैटरी से होने वाले नुकसान से बचाने के लिए शामिल किया गया है जो कि चार्ज में हैं।

R6 और R7 का चुनाव कुछ परीक्षण और त्रुटि के माध्यम से किया जाता है, जिसका अर्थ है कि आपको एक उपयुक्त सीमा वाले एमीटर की आवश्यकता होगी, या, यदि R6 और R7 मान वास्तव में ज्ञात हैं, तो उन पर वोल्टेज ड्रॉप की गणना ओम के नियम के माध्यम से की जा सकती है।

नी-सीडी चार्जर का उपयोग कर एक ही Op Amp

यह नी-सीडी चार्जर सर्किट मानक AA आकार NiCad बैटरी चार्ज करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। NiCad कोशिकाओं के लिए विशेष चार्जर की सिफारिश ज्यादातर इस कारण से की जाती है कि वे एक बहुत ही कम आंतरिक प्रतिरोध रखते हैं, जिसके परिणामस्वरूप बढ़ी हुई चार्जिंग चालू होती है, भले ही उपयोग किया गया वोल्टेज थोड़ा अधिक हो।

इसलिए चार्जर में चार्ज करंट को सही सीमा तक सीमित करने के लिए एक सर्किट शामिल होना चाहिए। इस सर्किट में, T1, D1, D2 और C1 एक पारंपरिक स्टेप-डाउन, आइसोलेशन, फुल-वेव रेक्टिफायर और DC फ़िल्टरिंग सर्किट की तरह काम करते हैं। अतिरिक्त हिस्से वर्तमान नियमन की पेशकश करते हैं।

IC1 एक तुलनित्र की तरह एक अलग बफर चरण Q1 के साथ नियोजित किया गया है जो इस डिजाइन में एक उच्चतर आउटपुट आउटपुट कार्यक्षमता प्रदान करता है। IC1 के गैर-इनवर्टिंग इनपुट को 0.65 V: संदर्भ वोल्टेज R1 और D3 के माध्यम से प्रस्तुत किया जाता है। अकशेरुकी इनपुट आर 2 के माध्यम से जमीन से जुड़ा हुआ है जो कि मौजूदा स्तर के भीतर है, जिससे आउटपुट पूरी तरह से सकारात्मक हो सकता है। NiCad सेल के आउटपुट में संलग्न होने के बाद, एक उच्च धारा R2 के माध्यम से एक प्रयास कर सकती है, जिससे पूरे R2 में वोल्टेज की एक समान मात्रा विकसित हो सकती है।

यह केवल 0.6V तक बढ़ सकता है, फिर भी, इस बिंदु पर एक बढ़ती वोल्टेज IC1 इनपुट की इनपुट क्षमता को उलट देती है, जिससे आउटपुट वोल्टेज कम हो जाता है, और वोल्टेज को आर 2 वापस 0.65 V के आसपास कम हो जाता है। उच्चतम उत्पादन वर्तमान (और भी वर्तमान में प्राप्त चार्ज) एक परिणाम के रूप में उत्पन्न होता है, जो 10 ओम में 0.65 V के साथ उत्पन्न होता है, या 65 mA बस रखा जाता है।

अधिकांश AA NiCad कोशिकाओं में 45 या 50 mA से अधिक का इष्टतम पसंदीदा चार्ज वर्तमान है, और इस श्रेणी के लिए R2 को 13 ओम तक बढ़ाया जाना चाहिए ताकि आपके पास उपयुक्त चार्ज करंट हो सके।

कुछ रैपिड चार्जर किस्में 150 mA के साथ काम कर सकती हैं, और यह R2 से 4.3 ओम (3.3 ओम प्लस 1 ओम की श्रृंखला में एक आदर्श भाग नहीं खरीदा जा सकता है) को कम करने की मांग करता है।

इसके अलावा, T1 को 250 mA की वर्तमान रेटिंग वाले वेरिएंट में सुधार करने की आवश्यकता है, और Q1 को एक छोटे बोल्ट-ऑन पंख वाले हीटसिंक का उपयोग करके स्थापित किया जाना चाहिए। डिवाइस चार कोशिकाओं तक आसानी से चार्ज हो सकता है (जब टी 1 12 वी प्रकार में अपग्रेड किया जाता है तो 6 सेल), और इन सभी को आउटपुट पर श्रृंखला में संलग्न किया जाना चाहिए, और समानांतर में नहीं।

यूनिवर्सल NiCad चार्जर सर्किट

चित्रा 1 सार्वभौमिक NiCad चार्जर के पूर्ण सर्किट आरेख को प्रदर्शित करता है। ट्रांजिस्टर टी 1, टी 2 और टी 3 का उपयोग करके एक वर्तमान स्रोत विकसित किया गया है, जो एक निरंतर चार्जिंग चालू प्रदान करता है।

वर्तमान स्रोत तभी सक्रिय हो जाता है जब NiCad कोशिकाएं सही तरीके से जुड़ी होती हैं। आईसीआई को आउटपुट टर्मिनलों में वोल्टेज ध्रुवीयता की पुष्टि करके नेटवर्क की जांच करने के लिए तैनात किया जाता है। यदि कोशिकाओं को ठीक से धांधली की जाती है, तो IC1 का पिन 2 पिन 3 पर उतना सकारात्मक नहीं हो पाता है।

परिणामस्वरूप IC1 आउटपुट पॉजिटिव हो जाता है और संसाधनों को T2 का बेस करंट मिल जाता है, जो करंट सोर्स को चालू कर देता है। S1 का उपयोग करके वर्तमान स्रोत सीमा तय की जा सकती है। R6, R7 और RB के मान निर्धारित होते ही 50 mA, 180 mA और 400 mA की धारा निर्धारित की जा सकती है। बिंदु 1 पर S1 डालने से पता चलता है कि NiCad कोशिकाओं को चार्ज किया जा सकता है, स्थिति 2 C कोशिकाओं के लिए है और स्थिति 3 D कोशिकाओं से आरक्षित है।

विविध भाग

TR1 = ट्रांसफार्मर 2 x 12 V / 0.5 A
एस 1 = 3 स्थिति स्विच
S2 = 2 स्थिति स्विच

वर्तमान स्रोत एक बहुत ही मूल सिद्धांत का उपयोग करके काम करता है। सर्किट को एक वर्तमान प्रतिक्रिया नेटवर्क की तरह तार दिया जाता है। कल्पना करें कि S1 स्थिति 1 पर है और IC1 आउटपुट सकारात्मक है। T2 और 13 को अब बेस करंट मिलना शुरू हो जाता है और चालन शुरू हो जाता है। इन ट्रांजिस्टर के माध्यम से करंट R6 के चारों ओर एक वोल्टेज बनाता है, जो T1 को संचालन में चलाता है।

R6 के चारों ओर एक बढ़ा हुआ वर्तमान दर्शाता है कि T1 अधिक शक्ति के साथ संचालित हो सकता है और इस प्रकार ट्रांजिस्टर T2 और T3 के लिए बेस ड्राइव करंट को कम कर सकता है।

दूसरा ट्रांजिस्टर इस बिंदु पर कम आचरण कर सकता है और प्रारंभिक वर्तमान वृद्धि प्रतिबंधित है। R3 और संलग्न NiCad कोशिकाओं के माध्यम से एक यथोचित निरंतर वर्तमान इस प्रकार लागू हो जाता है।

वर्तमान स्रोत से जुड़ी एलईडी की एक जोड़ी किसी भी पल में परिचालन स्थिति को NiCAD चार्जर इंगित करती है। एक बार NiCad कोशिकाओं को सही तरीके से LED D8 को रोशन करने पर IC1 संसाधन एक सकारात्मक वोल्टेज देता है।

यदि कोशिकाओं को सही ध्रुवता से नहीं जोड़ा जाता है, तो IC1 के पिन 2 पर सकारात्मक क्षमता पिन 3 से अधिक होगी, जिससे op amp तुलनित्र आउटपुट 0 V हो जाएगा।

इस स्थिति में वर्तमान स्रोत बंद रहेगा और एलईडी डी 8 रोशन नहीं होगा। एक समान स्थिति ट्रांसपायर हो सकती है यदि चार्जिंग के लिए कोई सेल नहीं जुड़ा है। ऐसा हो सकता है क्योंकि पिन 10 की तुलना में पिन 3 की तुलना में पिन 2 में वृद्धि हुई वोल्टेज होगी।

चार्जर तभी सक्रिय होगा जब एक सेल में न्यूनतम 1 V शामिल हो। LED D9 दर्शाता है कि वर्तमान स्रोत एक वर्तमान स्रोत की तरह काम कर रहा है।

यह काफी अजीब लग सकता है, हालांकि IC1 द्वारा उत्पन्न एक इनपुट करंट सिर्फ पर्याप्त नहीं है, वोल्टेज स्तर भी वर्तमान को सुदृढ़ करने के लिए काफी बड़ा होना चाहिए।

इसका तात्पर्य यह है कि आपूर्ति हमेशा NiCad कोशिकाओं में वोल्टेज से अधिक होनी चाहिए। केवल इस स्थिति में LED D9 को रोशन करने के लिए वर्तमान प्रतिक्रिया T1 के किक-इन के लिए संभावित अंतर पर्याप्त होगा।

पीसीबी डिजाइन

आईसी 7805 का उपयोग करना

नीचे दिए गए सर्किट आरेख नी-कैड सेल के लिए एक आदर्श चार्जर सर्किट प्रदर्शित करता है।

यह एक काम करता है 7805 नियामक आई.सी. एक अवरोधक पर लगातार 5V वितरित करने के लिए, जो वर्तमान को सेल की क्षमता के बजाय, रोकनेवाला के मूल्य पर निर्भर होने का कारण बनता है।

रोकनेवाला के मूल्य को उस प्रकार के संबंध में समायोजित किया जाना चाहिए जो 10 ओम से 470 ओम के बीच किसी भी मूल्य को चार्ज करने के लिए उपयोग किया जाता है सेल mAh रेटिंग के आधार पर इस्तेमाल किया जा सकता है। जमीनी क्षमता के संबंध में आईसी 7805 की अस्थायी प्रकृति के कारण, इस डिजाइन को व्यक्तिगत निकैड कोशिकाओं या कुछ कोशिकाओं की श्रृंखला को चार्ज करने के लिए लागू किया जा सकता है।

12 वी आपूर्ति से नी-सीडी सेल को चार्ज करना

बैटरी चार्जर के लिए सबसे बुनियादी सिद्धांत यह है कि इसकी चार्जिंग वोल्टेज नाममात्र बैटरी वोल्टेज से अधिक होनी चाहिए। उदाहरण के लिए, 12 वी बैटरी को 14 वी स्रोत से चार्ज किया जाना चाहिए।

इस 12V नी-सीडी चार्जर सर्किट में, लोकप्रिय 555 आईसी पर आधारित एक वोल्टेज डबलर का उपयोग किया जाता है। क्योंकि चिप का आउटपुट 3 वैकल्पिक रूप से +12 V आपूर्ति वोल्टेज और पृथ्वी, आईसी दोलनों के बीच जुड़ा हुआ है।

सी_३डी के माध्यम से चार्ज किया जाता है_दोऔर डी_३लगभग 12 वी जब पिन 3 एक तर्क कम है। पल 3 पिन तर्क उच्च है, सी के जंक्शन वोल्टेज_३और डी_३C के नकारात्मक टर्मिनल के कारण 24 V तक बढ़ जाता है_३जिसे +12 V पर प्लग किया गया है, और कैपेसिटर अपने आप में समान मूल्य का चार्ज रखता है। फिर, डायोड डी_३उलटा पक्षपाती हो जाता है, लेकिन डी_४केवल C के लिए पर्याप्त है_४20 वी पर आरोपित होने के लिए। यह हमारे सर्किट के लिए पर्याप्त वोल्टेज से अधिक है।

IC में 78L05_दोपद एक वर्तमान आपूर्तिकर्ता के रूप में कार्य करता है जो अपने आउटपुट वोल्टेज, यू को धारण करने के लिए होता है_एन, आर के सामने आने से_३5 वी पर। आउटपुट करंट, I_एन, बस समीकरण से गणना की जा सकती है:

I R = U = / R3 = 5/680 = 7.4 mA

78L05 के गुणों में केंद्रीय टर्मिनल के रूप में खुद को चालू करना शामिल है (आमतौर पर पृथ्वी) को 3 एमए के आसपास हमारी जगह मिलती है।

कुल लोड करंट लगभग 10 mA है और यह NiCd बैटरी को लगातार चार्ज करने के लिए एक अच्छा मूल्य है। यह प्रदर्शित करने के लिए कि चार्जिंग प्रवाह बह रहा है, एक एलईडी सर्किट में शामिल है।

वर्तमान ग्राफ को चार्ज करना

चित्रा 2 में बैटरी वोल्टेज के खिलाफ चार्जिंग चालू के गुणों को दर्शाया गया है। यह काफी स्पष्ट है कि सर्किट पूरी तरह से सही नहीं है क्योंकि 12 वी बैटरी को केवल 5 एमए के आसपास के वर्तमान माप के साथ चार्ज किया जाएगा। इसके कुछ कारण:

• सर्किट का आउटपुट वोल्टेज एस्केलेटिंग करंट के साथ गिरता है।
• 78L05 के पार वोल्टेज ड्रॉप लगभग 5 V है। लेकिन, IC को ठीक से संचालित करने के लिए अतिरिक्त 2.5 V को शामिल किया जाना चाहिए।
• एलईडी के पार, सबसे अधिक संभावना है कि 1.5 वी वोल्टेज ड्रॉप।

उपरोक्त सभी को ध्यान में रखते हुए, 500 mAh की क्षमता वाली 12 V NiCd बैटरी को 5 mA की धारा का उपयोग करते हुए निर्बाध रूप से चार्ज किया जा सकता है। कुल में, यह इसकी क्षमता का केवल 1% है।