Зарядка литий-йонных аккумуляторов с выбором тока и индикацией

Автор: justatom
Опубликовано 18.04.2016
Создано при помощи КотоРед.

Зарядка литий-ионных аккумуляторов с выбором тока и индикацией

Здравствуйте, уважаемые коты!
Это моя первая схемо-статья здесь и - первая вообще.
Я - очень-очень начинающий радиолюбитель и прошу меня простить за варварские замашки, невежественность, апломб - понимание и скромность точно приходят с опытом :(

История.
У товарища был телефон, но он его угробил. Остался лишь аккумулятор. Даже два. И он мне их отдал.
Решив использовать их в разных проектах, я тут же подумал о зарядке.
Можно, конечно, купить "лягушку". Оптимально по затратам. Но так ведь ничему не научишься...

Еще - дисклеймор. Я делал описываемое, кучу раз перестраховываясь. Ибо литий-ионы опасны! Предупреждаю: вы, если решитесь это повторить, то будете делаеть все исключительно на свой страх и риск; предоставляемые схемы и история ничего абсолютно не гарантируют. Короче, если хоть в чем-то сомневаетесь, то лучше воздержаться...

Итак, замыслил сделать зарядку сам. Изучив варианты, выбрал классическую схему LM317+TL431.
Проще при равной надежности что-либо, наверное, придумать сложно. Принцип такой (вы знаете):

Вряд ли тут что-то двусмысленно.
Заряд идет в два этапа - постоянным током до достижения определенного напряжения, а дальше - понижая ток до нуля.
Напряжение питания пусть 12В. Ограничение тока для LM317 по условию - 1.5А
Но есть тонкость - выбор R1: хочется ведь сделать относительно гибко, чтобы можно было выбрать разные токи. Значит, нужна "батарея" вариантов токозадающего резистора.
И еще - делитель напряжения. Пихать туда подстройку ну совсем не хочется. Не кажется в этом деле она надежным выбором.
Решил взять резисторы с допуском 1%, и предусмотреть подле них места для корректирующих (при условии, что у меня достаточно точный вольтметр, конечно). Забегая вперед, проговорюсь, что тут случилась накладка...

И еще нюанс. Как узнать, когда можно прекращать процедуру?
Вот это, собственно, и есть оригинальное в данной статье.
Где ни смотрел - решения одно другого страшнее. В основном, транзисторные ключи с жутким сопротивлением, "кормящим" базу. Есть даже варианты с микроконтроллерами...

По инерции от предыдущих забав вспомнил про операционные усилители. Полезные штуковины!
Их вполне можно использовать для измерения слабых токов.
Теперь идея: если у нас ток на R1 большой, то мы можем в пару ему (для каждого варианта R1) подобрать маленький резистор, с которого будем снимать соотвественно сильно меньшее падение напряжения. Разместить его лучше поближе к "земле", это называется "измерением токов ниже нагрузки", чтобы дифференцируемые сигналы на операционник были сами по себе в абсолютном смысле невелики.

В итоге <strike>сон разума</strike> отсутствие опыта родило чудовище )
Хорошо, что тут нет четырех ОТДЕЛЬНЫХ операционников.
Все они дивно упакованы в одну превосходную микросхему - LM324M. По сути, благодаря ей все эти танцы с бубном и свершились. Так она мне нравится. Дешевая и могущественная.
Однажды, не зная еще, с чем столкнулся, выпаял ее пружинкой с какой-то битой платы и наиграться не мог. Моя прелесть!...

Протеусом, увы, я не владею пока :( Переменный источник в палитре у него так и не нашел, пришлось набирать варианты по степени зарядки батареи. И много еще чего...(

Но модель отражает реальность вполне.
Резисторы во "входном" и "выходном" (измерительном) пакетах за одним досадным исключением отличаются в 10 раз.
Они задают токи 1.3, 0.5, 0.3, 0.1А.

Начало.
Ли-йон пусть будет с особым гнездом а ля "ключ", чтобы никаких там переполюсовок. С вилкой, правда, придется тоже поизвращаться. Но пусть...
Еще не повредит отвод для мультиметра (была отдельная идея пронаблюдать динамику зарядки - приладить ардуино, допустим, в режиме вольтметра, списать из монитора и график красивый построить:) Ну да ладно

Схема.
Будучи варваром, сваял ее в диптрейсе, где почти все компоненты по тем или иным причинам самодельные. Понимаю, что это абсолютно непрофессионально. Но, да ведь я и не профессионал...

Реализация.
Крайне топорная. Неаккуратная реализация.

Выбор пары резисторов (токозадающий-измерительный) производится коммутацией соответственных рядышком расположенных контактов гребенки. Джамперами. Можно эти джампера изолентой склеить, чтобы уж точно не ошибиться (я-таки умудрился один раз).

С делителем, как уже сказал, были траблы.
Разумеется, с первого раза не угадал. Причем, в худшую сторону.
Нужных номиналов, как на зло не было. Пришлось мудрить. В итоге вместо единственного корректирующего появились вот такие-вот несколько... какие-то ворота Рассемон :)
(может, зря я вообще загоняюсь и точное значение не важно. Главное - не превысить 4.2В)

Что в итоге.
Вот такой "стенд". Начало зарядки. Ток постоянный. Сперва горят все 4 индикатора (резисторы при операционниках подобраны так, чтобы выключать соответствующие транзисторы при меньше 95, 50, 25, 3%. Ну примерно). Затем, по мере зарядки, транзисторы запираются:

Разбег показаний вольтметра в схеме и напряжения отдельного ли-иона постепенно сближаются.
До последней стадии я не дотерпел).

Файлы:
Фотография

Все вопросы в Форум.