Se vrůstajícím počtem přenosných elektronických přístrojů, jako jsou fotoaparáty, MP3 přehrávače, LED svítilny apod., přibývá v domácnosti také počet různých akumulátorů, které je udržují v provozu. Koupit nabíječku pro jejich plnění dnes není problém. Ne všechny nabíječky však nabíjejí tak, jak by se mělo. Pokud chcete svým akumulátorům zajistit správné nabíjení, můžete koupit lepší (a tedy i dražší) typ nabíječky - nebo si jednoduchý přístroj sami postavit.
I v tomto případě jde o snadnou konstrukci, kterou může sestavit začínající elektrotechnik. Všechny použité součástky jsou běžně dostupné a levné. Nabíječka je napájena malým napětím, při její stavbě a používání se nepracuje s nebezpečným napětím. Předpokladem jsou alespoň základní znalosti elektroniky a zvládnutí pájecího postupu. Pokud jste ještě pájku v ruce nedrželi nebo vám dělají problémy pojmy jako "napětí" a "proud", doporučuji získat zkušenosti a základy na jednodušších stavebnicích!
Akumulátory je možné nabíjet různým způsobem. Každý z nich má své výhody a nevýhody. Pokud se podíváte na akumulátor velikosti AAA nebo AA (tzv. mikrotužka nebo tužková velikost), pak na něm obvykle uvidíte nápis jako např.:
Standard Charge 16Hrs at 90mA (Na akumulátoru s kapacitou 950 mAh)
Výrobce tím předepisuje optimální postup pro nabíjení. Při něm se vychází z předpokladu, že proud, který odpovídá přibližně hodnotě desetiny kapacity, by neměl akumulátoru ublížit. Tento postup představuje velmi šetrný způsob nabíjení.
Nevýhodou takového nabíjení je relativně dlouhá doba potřebná k nabití akumulátoru. Různé "rychlonabíječky" to zvládnou za podstatně kratší dobu. Velký proud potřebný na rychlé nabití však způsobuje na vnitřním odporu akumulátoru vznik většího ztrátového tepelného výkonu a tím i větší vnitřní zahřívání akumulátoru. Malý proud při standardním nabíjení (tedy malý tepelný výkon) akumulátor prakticky neohřeje. Standardní postup nabíjení by se měl příznivě promítnout do delší životnosti článku.
Porovnáte-li kapacitu udávanou na vašem článku s nabíjecím požadavkem, zjistíte poměrně velkou nesrovnalost. Například na uvedeném článku 950 mAh je požadované nabíjení 16 x 90 = 1440 mAh. Rozdíl je způsobený ztrátami, které při nabíjení vznikají. Obvykle se uvádí, že při nabíjení je nutné do akumulátoru dodat asi 1,5krát energie více, než je schopen pojmout.
Dále popsaná nabíječka využívá standardního způsobu nabíjení. Je možné zvolit jeden z několika nabíjecích proudů a k němu vybrat odpovídající čas. Kombinací "čas x proud" se získá možnost nabíjet více akumulátorů s různou kapacitou. Nabíječka je standardně napájena ze zdroje 12 V, takže používá při své činnosti bezpečné napájecí napětí.
Nabíječka se skládá z několika samostatných částí:
Na následujícím obrázku je kompletní schéma nabíječky.
Schéma je graficky rozděleno na jednotlivé části. Podle toho, jak složitou (a komfortní) nabíječku si chcete postavit, určete součástky nutné pro vaši nabíječku. Pro ovládání přístroje byly použity levné páčkové přepínače s třemi polohami typu ON-OFF-ON. Použijete-li jiný typ přepínačů s více polohami, můžete si upravit a zvětšit počet možností nastavení času nebo proudu.
Nabíječka je napájena přes konektor K1 bezpečným stejnosměrným napájecím napětím v rozsahu 9 až 13 V. Lze ji napájet vhodným síťovým adaptérem nebo např. z autobaterie (ze zásuvky v automobilu). Adaptér s napětím 9 V můžete používat, pokud budete nabíjet jeden nebo dva články. V tomto případě by bylo také vhodné snížit hodnotu R13 asi na 15 kOhm. Pro více článků používejte napětí 12 V.
Ve všech případech bude použit integrovaný stabilizátor U1 zapojený jako zdroj proudu. Protože můžete mít jiné požadavky na nabíjecí proudy, upravte si hodnoty proudu podle svých potřeb. Součástí zdroje proudu jsou i nastavovací rezistory R1 až R4 a příslušný přepínač SW1. Ochranu proti přepólování zajišťují diody D1 a D2.
Rezistor R12 a LED reprezentovaná v tomto zapojení desetinnou tečkou dělají jednoduchou signalizaci "vložených akumulátorů". Pokud je obvod uzavřen (může téci nabíjecí proud), pak se rozsvítí kontrolní LED. Při použití časovače tyto dvě součástky ještě navíc umožní po ukončení nabíjení přechod na tzv. "udržovací proud", kdy do akumulátorů teče pouze několik málo mA.
Nebudete-li stavět nabíječku s časovačem, vynechejte spínací tranzistor T1 a na jeho místo vložte propojku.
Nesmíte zapomenout na jeden díl, který je nezbytný pro činnost obvodu U1 a není zakreslený ve schématu. Tím dílem je chladič.
Časovací obvod se v současnosti dělá nejlépe pomocí vhodně naprogramovaného mikrořadiče. Aby si nabíječku mohli sestavit i elektronici, kteří nemají vybavení pro práci s počítači, je časovač v nabíječce sestaven z logických obvodů CMOS řady 4000 U2 a U3.
Přepínačem SW2 se volí čas, po který poteče do akumulátorů proud. Tranzistor T1 slouží k zapnutí nebo vypnutí proudového zdroje. Nastavení časů nabíjení si můžete jednoduše upravit podle svých potřeb.
Tranzistor T2 vypne po dosažení konečného času činnost oscilátoru časovače. RC článek R19 a C2 vytvoří po zapnutí nulovací impuls pro dělicí stupně v obvodech U2 a U3.
Poslední integrovaný obvod U4 se sedmisegmentovým zobrazovačem DI1 doplňují nabíječku o jednoduchou signalizaci průběhu nabíjení. Čas je odpočítáván po "osminách". Na zobrazovači se postupně ukazují číslice od "0" do "8". Při dosažení čísla "8" je nabíjení ukončeno.
Zobrazovač není pro funkci nutný a představuje pouze vlastnost "navíc". Můžete jej vynechat a nahradit signalizací pomocí 1 nízkopříkonové LED diody. Ta by se zapojila s rezistorem např. 6K8 mezi vývod č. 1 a kladné napájení obvodu U3. Čas nabíjení by byl pak signalizován svitem diody, po skončení cyklu LED zhasne.
Pro signalizaci vložených akumulátorů můžete místo desetinné tečky displeje použít jednu nízkopříkonovou LED zapojenou mezi Ucc a R12.
Nabíječka byla vestavěna do plastové krabičky KP01 (nebo také UK03P podle EZK). Pro tuto krabičku jsou také připraveny 2 kusy jednostranného plošného spoje. V případě, že nepoužijete signalizaci segmentovým zobrazovačem, bude vám stačit pouze větší z obou spojů. Stačí obrázek vytisknout v rozlišení 600 dpi. Rozměr je 85 x 50 mm a 85 x 32 mm.
Zde je seznam součástek a rozmístění součástek na desce plošného spoje.
Nezapomeňte, že na desce je jedna drátová propojka.
Postup použití nabíječky je velmi jednoduchý:
1. Podle kapacity akumulátorů zvolíme odpovídající nabíjecí proud a k němu vhodný čas. Pro orientaci můžete použít následující tabulku:
2. Zapněte do nabíječky napájení 12 V. Budete-li nabíjet jeden nebo dva články, pak bude stačit napájení 9 V. Na zobrazovači se musí objevit číslice "0".
3. Vložte do držáků akumulátorů nabíjené články velikosti AA nebo AAA. Všechny by měly být stejného typu a je možné nabíjet 1 až 4 kusy. Držáky pro články AA jsou obvykle schopné udržet pro nabíjení i menší články AAA. Volné pozice je nutné vyplnit nějakou "zkratovací spojkou" (kovová tyčinka nebo šroub vhodné velikosti). Správné vložení článků je signalizováno rozsvícením desetinné tečky.
4. Ponechejte nabíječku v činnosti, dokud se na zobrazovači neobjeví číslice "8".
5. Po dosažení čísla "8" je nabíjení ukončeno. Články můžete vyjmout nebo ponechat v nabíječce. Při zobrazené číslici "8" zůstane do článků téci malý udržovací proud asi 2 mA přes kontrolku desetinné tečky.
Nabíječka patří mezi jednoduché přístroje, které může postavit a s pomocí multimetru oživit i začínající elektronik.
Nabíjení probíhá standardním způsobem proudem odpovídajícím 0,1 až 0,2 Q. Delší doba nabíjení menším proudem by se měla projevit příznivě na životnosti akumulátorů. Po dokončení nabíjení přejde nabíječka na tzv. udržovací proud.
Podle potřeby si můžete snadno upravit parametry podle svých potřeb. Zařízení je velmi jednoduché a pomocí několika snadných výpočtů si je můžete upravit i pro jiné požadované proudy a časy.