Использование обыкновенных батареек невыгодно, так как их ресурс работы очень сильно ограничен. Поэтому практичнее воспользоваться аккумуляторами. Их достоинство в неоднократном применении при условии правильного обращения с ними. Прежде всего, это связано с условиями их подзарядки. Аккумуляторы, отдавая накопленную энергию устройствам, периодически сами нуждаются в зарядке. Для этого и служат зарядные устройства для батареек.

История возникновения зарядных приборов

Открытие гальванического электричества привело к созданию первого прототипа аккумуляторных батарей. В 1798 году итальянский физик Алессандро Вольта провёл эксперимент, заключающийся в помещении последовательно подключённых пластин из меди и цинка в кислотный раствор. Он обнаружил, что при пропускании тока по пластинам после его прерывания на них сохранялся остаточный заряд. В последующее время этими экспериментами заинтересовались Готеро, Марианини, Беккерель. Но только в 1859 году Планте создал по-настоящему первый аккумулятор .

В основе его опыта использовались полоски из свинца с проложенным между ними кусочком материи. Затем он скатывал полоски и погружал их подкисленную воду. Подавая и снимая ток, он получал на них разность потенциалов, то есть накопление элементом ёмкости. Дальнейшее развитие привело к тому, что при покрытии пластин окислами свинца улучшилось формирование активного слоя.

В 1896 году американская компания National Carbon Company (NCC) первая в мире начинает выпуск батарей. Сегодня она известна под именем Energizer. Вначале 1901 года учёный Томас Эдисон запатентовал никель-кадмиевый тип батарей. В то же время Вальдмар Юнгнер разрабатывает никель-железный тип, называемый щелочным аккумулятором. Щелочные батареи находят применение в транспорте и на электростанциях. Параллельно с развитием аккумуляторов развиваются и технологии восстановления заряда.

Типы аккумуляторов и их особенности

В зависимости от технологии изготовления аккумуляторных батарей (АКБ) применяются и различные методы заряда. В первую очередь это зависит от химических процессов, проходящих внутри элементов батареек. Используя одинаковый принцип работы, аккумуляторы разделяются по материалам изготовления и химическим процессам, проходящим в них.

При этом важно для многих типов не допускать перезаряда или доводить их до состояния глубокого разряда.

Какие батарейки можно заряжать в зарядном устройстве, определить несложно по маркировке. На предназначенных для перезарядов указывается их ёмкость в Ah и номинальное напряжение. Главное отличие заключается в химической реакции: для аккумуляторов она обратима, а для обычных батареек, таких как «таблетка», нет. Аккумуляторы разделяются по следующим типам:

Хотя на самом деле при ответе на вопрос можно ли заряжать алкалиновые батарейки, следует формально сказать, что да. Это связано с тем, что и в них тоже происходят химические процессы, пусть даже необратимые, но позволяющие накапливать ёмкость. Тут учитывается то, что заряд, накапливаясь, с большой скоростью приводит к быстрому нагреванию батарейки. Поэтому не следует их заряжать более 10−15 минут, при этом желательно контролировать поверхность на нагрев, а приложенное напряжение не должно превышать номинальное.

Таким образом, используемые зарядные устройства должны не допускать перезаряда батареек, контролировать температуру и иметь возможность бороться с так называемым эффектом памяти. Производители предлагают как универсальные приборы, подходящие для всех типов батарей, так и индивидуальные. Основное требование, предъявляемое к устройству - обеспечение безопасного и правильного процесса зарядки.

Методы зарядки

Перед тем как зарядить батарейку пальчиковую в домашних условиях, желательно знать, какой тип контроля зарядного прибора понадобится использовать. Применяют два метода контроля заряда:

• по току;
• по напряжению.

Первый способ применяется для NiCd и NiMh аккумуляторных батарей, а второй для свинцово-кислотных, LiIon и LiPol батарей. Автоматические ЗУ для аккумуляторов, использующие специализированные микроконтроллеры, позволяют правильно подзарядить любой тип элементов энергии, и контролируют этапы восстановления энергии.

ЗУ с контролем тока

Такие устройства называют гальваностатическими. Главным параметром ЗУ является значение тока батареи. Правильно перезарядить аккумулятор и не ухудшить его характеристики получится при подборе величины тока и скорости заряда. Для того чтоб определить значения тока, используется равенство I= 0,1C, где C- ёмкость батарейки. Почему не рекомендуется использовать большее значение, нетрудно понять, представляя химические процессы, проходящие в гальванических устройствах. Кроме этого, во-первых, это повышенный нагрев, а во-вторых, присутствующий эффект памяти.

Для избегания саморазряда обычно ЗУ в конце заряда переключаются на режим подзаряда малым током.

Но для щелочных аккумуляторов такой способ неприемлем, поэтому перезаряжать их в таком режиме нельзя. Для таких типов применяется способ прекращения заряда, когда ток не меняется в течение нескольких часов.

Способ контролирования напряжения

Вид работы основан на потенциостатическом режиме отключающий процесс заряда при достижении определённого напряжения. Для такого типа ЗУ используются различные скорости заряда. Для никель-кадмиевых и никель-металл-гидридных используют три скорости заряда: долгий (0,1С), быстрый (0,3С) и сверхбыстрый (1С). В процессе заряда сила тока уменьшается, а напряжение на выводах батарейки приближается к напряжению ЗУ. Считается, что таким методом невозможно полностью зарядить батарею.

Характеристики зарядных устройств

В магазинах встречаются разнообразные устройства, применяемые для заряда в различной ценовой категории. Они бывают простыми, настроенными на определённый ток заряда, или что предпочтительнее, интеллектуальными. К выбору ЗУ стоит отнестись серьёзно, так как от этого напрямую зависит срок эксплуатации аккумуляторов. Некачественные приборы заряда приводят к быстрому снижению ёмкости. При выборе зарядного устройства для пальчиковых батареек обращается внимание на следующие параметры:

При выборе часто путается автоматическая зарядка с интеллектуальной. Разница заключается в том, что первого типа отключает процесс заряда после достижения на клеммах аккумулятора требуемого значения напряжения. А второго типа предназначена не только для непосредственного заряда, но и для восстановления ёмкости аккумуляторов. Такие устройства при включении измеряют ёмкость батарейки и пытаются, проводя циклы тренировки, привести их характеристики к начальным параметрам.

Наиболее популярные из них следующие

• Panasonic Eneloop BQ-CC17;
• Technoline BC 700;
• La-Crosse BC-1000;
• Opus BT C3100.

Эти устройства являются универсальными, позволяя заряжаться различным типам батареек, и имеют несколько независимых каналов. Весь процесс сводится к установке аккумулятора в зарядное приспособление и его включения.

Питание от батареек есть у многих электронных устройств. Особенно любят ими укомплектовывать игрушки с моторами и лампочками производители в Китае. Заряжаются такие устройства с помощью с помощью пальчиковых батареек классов АА и ААА. Чтобы зарядить такие элементы питания обычно используют розетку, вставляя туда готовые промышленные зарядки.

Можно сделать процесс зарядки батареек более экономичным и безопасным. Для этого понадобится изготовить зарядное устройство самостоятельно. Дополнительными преимуществами его станут: не зависимость от наличии сети в 220 В и возможность питания от любой техники, имеющей usb-вход. В качестве источника энергии подойдут ноутбук, планшет и даже автомобиль (при наличии адаптера на прикуриватель). Подойду любые usb-порты, способные выдавать 5V при силе тока до 500 мА.

Для изготовления простого разрядного устройства потребуется электрическая схема, представленная на рисунке:

На базе этой схемы создается печатная плата зарядного устройства:

Проектируемое зарядное устройство будет способно питать две батарейки АА с NiCd или NiMH ячейками. Получать энергию от него смогут аккумуляторы любой емкости при силе тока в районе 470 мА. С помощью ускоренного режима заряда батарейки 700 mAh будут готовы к полноценной работе через 1,5 часа, 1500 mAh – через 3,5, а самые мощные 2500 mAh – через 5,5.

Если температура батареек существенно увеличится, то зарядное устройство автоматически отсечет напряжение с помощью специального блока. Можно не опасаться оставлять его без присмотра на долгое время.

В качестве основы для зарядного устройства взят элемент Z1А, половина двойного компаратора напряжения LM393. «Контакт 1» является выходом и имеет два состояния: плавающее и низкое. Этот выход во время питания батареи через R5 управляет транзистором. Элемент Z1В на схеме отвечает за светодиодный индикатор, сигнализирующий о зарядке батареек. С помощью резистора R6 ток светодиода ограничен до 10 мА. АКБ имеет прямой контакт с термистором TR1, который дает сигнал к прекращению заряда при сильном перегреве. TIP31 представляет собой маломощный составной транзистор.

По краям разъема usb-кабеля выведены контакты +5VSB (красный провод) и GND (черный провод). Но специалисты рекомендуют перед подключением к схеме в обязательном порядке измерять мультиметром полярность.

Зарядное устройство собрано на компактной печатной плате, схему которой можно найти в архиве:

В тестовом режиме зарядное устройство отлично справляется со своими функциями. Два аккумулятора вполне возможно зарядить за пару часов. Дальнейшая бесперебойная работа показывает его надежность.

USB-зарядник для Ni-Mh аккумуляторов своими руками Зарядное устройство для литиевых аккумуляторов своими руками Как сделать простой Повер Банк своими руками: схема самодельного power bank

На сегодняшний момент, достаточно много различных устройств, работающих на батарейках. И тем досаднее, когда в самый неподходящий момент наше устройство перестает работать, потому что батарейки попросту сели, а их заряда недостаточно для нормального функционирования прибора.