Slimme oplader voor alkalinebatterijen - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:17

Heb je het aantal alkalinebatterijen berekend dat we elk jaar over de hele wereld gooien? Het is enorm…!

De batterijmarkt in Frankrijk bestaat uit 600 miljoen verkochte eenheden per jaar, 25.000 ton en 0,5% huishoudelijk afval. Volgens Ademe is dit aantal 1 miljard en 90 miljoen voor batterijen … 80% van de batterijen wordt in 2009 niet gerecycled in Europa.

In Frankrijk belandden in 2006 2 van de 3 stapels in de prullenbak: er werd slechts 9.000 ton gebruikte batterijen ingezameld en tegelijkertijd werd er 30.000 ton nieuwe batterijen verkocht. 80% van de in 2009 in Europa gebruikte batterijen wordt niet gerecycled!

We moeten allemaal iets doen om deze verandering te maken …. bijvoorbeeld om te beginnen met het verminderen van het aantal gebruikte alkalinebatterijen.

Een paar jaar geleden vond ik een document van een Franse fabrikant "Wonder" van alkalinebatterijen dat me had verrast. Hij legde verschillende keren uit hoe je ze moest opladen … hallucinerend. Hier is het.

Samengevat, hier is wat u moet respecteren om een alkalinebatterij op te laden:

• De klemspanning moet hoger zijn dan 1,25 V voor een batterij van 1,5 V.
• De batterij mag slechts gedeeltelijk worden ontladen (20-30%) om deze levensduur te verlengen en kan worden opgeladen.
• Tijdens het opladen mag de spanning op de accupolen niet hoger zijn dan 1,7 V.
• De laadstroom mag niet hoger zijn dan C / 15. "C" is de theoretische capaciteit van de batterij. bijvoorbeeld C = 1100mAh voor een R6-batterij.
• Een dozijn herlading mogelijk als dit punt wordt gerespecteerd.

In 2017 had ik genoeg om de batterijen in het speelgoed van mijn jonge kinderen weg te gooien. Dus begon ik opladers (nr. 1 en nr. 2) batterijen te testen voor zogenaamde alkalinebatterijen. Maar geen van hen voldeed aan de belastingscondities die worden uitgelegd in het Wonder-document van de fabrikant. Uiteindelijk waren de batterijen die door deze laders werden opgeladen goed om te gooien.

Ik had toen geen keus. Ik moest er zelf een ontwerpen.

Stap 1: De functies die hij moet vervullen

• Laad 4 AA- en AAA-alkalinebatterijen van 1,5 V op.
• Beperk de belasting tot 1,7V per element.
• Laadstroom van C/15, ongeveer 80mAh voor een 1200mAh/1.5V batterij.
• Detecteer of de batterij kan worden opgeladen.
• Detecteer of de batterij volledig is opgeladen.
• Stuur als bonus de spanningen van de batterijen via een seriële verbinding.

Stap 2: De doos

Ik gebruikte een box 4-batterijen, de goedkoopste, gevonden op Aliexpress om het mechanische systeem voor het bevestigen van batterijen en LED's te gebruiken.

De elektronische print bestaat slechts uit 5 weerstanden voor de LED's en de batterijlading. Ik pas deze ultraeenvoudige kaart aan door sporen te snijden om LED-voedingen te isoleren en mechanische contacten om ze te gebruiken. Om de elektronische kaart te kunnen integreren, heb ik een doosverlenging geprint, die op het hoge deel van de doos plakt en aan de onderkant van de doos wordt geschroefd. Het bestand STL is hier beschikbaar.

Stap 3: Elektronica

De oplader is ontworpen rond een 28-pins dsPIC30F2010. Met deze ingangen / uitgangen kunt u:

• Meet de accuspanningen.
• Controleer de lading van elke batterij.
• Controleer de laadstatus-LED's van de batterijen.
• Spanningen doorgeven via seriële verbinding.

De lading van elke 1,5V-batterij wordt bereikt door de PWM-besturing van een transistor 2N2222 (T1 tot T4) en een weerstand (R2, R5, R8, R11) die de stroom beperkt tot C / 15, 83mAh. Een diode 1N4148 (D1 tot D4) beschermt de batterij en het laadcircuit tegen een mogelijke fout bij het plaatsen van de batterij in de behuizing.

De waarden van weerstanden R2, R5, R8 en R11 kunnen worden gewijzigd om meer + of - significante batterijen op te laden. Maar pas op dat u het warmteafvoervermogen van de transistoren T1 tot T4 niet overschrijdt.

De kaart is voorzien van een ICSP connector om de dsPIC30F2010 te programmeren.

Er wordt een LM317-regelaar meegeleverd om 9V-batterijen op te laden bij 38mAh @ 10,2V. Maar uit de tests bleek dat het niet werkte. Ik gebruik deze functie niet.

De analoge ingangen van de dsPIC meten de spanning over de batterij wanneer de transistors (T1 t/m T4) in de uit-stand staan. We kennen dus de spanning op hun klemmen.

De LED's (DS1 tot DS5) geven de laad-/ontlaadstatus van elke batterij van 1,5 V (DS1 tot DS4) en 9 V (DS5) aan.

Het bord wordt gevoed door een 12V / 1.6Ah voeding.

De 5V wordt geproduceerd door een 12v-5V DC/DC schakelbord.

Stap 4: Schema

Stap 5: Bediening

De status van de LED's geeft aan of de batterij geladen/ontladen/niet oplaadbaar is. LED uit: geen batterij of batterij niet oplaadbaar Knipperende LED: opgeladen batterij LED aan: batterij wordt opgeladen

Als de LED na 12 uur opladen constant blijft branden, wordt de batterij als opgeladen beschouwd. Deze moet uit de oplader worden gehaald.

Stap 6: De PCB

Ze zijn ontworpen om 4 batterijen van 1,5 V en een batterij van 9 V op te laden. Helaas waren de 9V-batterijoplaadtests niet overtuigend: de 9V-batterijen ontladen in plaats van opladen. Ik heb deze functie dus later niet meer gebruikt, hoewel het programma de spanning van de 9V-batterij meet en deze via een seriële verbinding verzendt.

De afmetingen zijn: 68x38mm.

De DC / DC-voedingsadapter moet als volgt worden geconfigureerd: soldeer de ADJ-connectoren aan elkaar. Stel vervolgens de potentiometer in om een spanning van 5V uit te voeren. De "5V" voorinstelling van de kaart werkt niet goed.

Stap 7: Nomenclatuur

• 1 koffer voor 4 batterijen
• 1 printplaat + componenten
• 1 voedingskaart 12vDC / 5Vdc 0.8Ah
• 1 blok 220Vac stopcontact (of 110Vac) naar 12V / 1.6Ah
• 1 kofferverlenging (3D printen)

De volledige nomenclatuur van de componenten is hier beschikbaar.

Stap 8: Seriële communicatie

De configuratie van de communicatie is als volgt: 9600 bauds, 1 startbit, 1 stopbit, geen pariteit.

De uitgangsspanningsniveaus zijn TTL.

Stap 9: Doe het zelf

U wilt het doen, geen zorgen, ik stel verschillende kits voor, afhankelijk van het budget dat u wilt inzetten. Ze zijn verkrijgbaar in de winkel van mijn website.

Alle bestanden zijn hier beschikbaar.