электронное устройство питается током от NiCd аккумуляторной батареи, напряжением 4,8 вольт 600mAh . Устройство герметично упаковано в влаго и пыле непроницаемый корпус.

Подскажите схемотехническое решение узла зарядки батареи БЕЗ отключения схемы от аккума!

Другими словами ,хочется иметь возможность зарядки батарей так ,как это реализовано у радиотелефонов панасоник и пр. телефон в рабочем состоянии помещают в "док" базы ,и он там БЕЗ отключения подзаряжается.

И второй вопрос: что посоветуете в качестве источника тока для подобных батарей?
можно ли использовать процесс зарядки фиксированным током (например 60mA) на во всем цикле эксплуатации батареи?

возможно ли судить о оставшемся проценте заряда по напряжению на аккумуляторе? А есть ли графики/зависимости/формулы для ориентировочного расчета оставшейся емкости батареи?

Дело в том, что NiCd аккумуляторы обладают сильно выраженным эффектом "памяти" и заряжать их, если они не разряжены нежелательно. Это во первых. Во вторых, какой ток потребляет само ваше устройство, если этот ток значительный и/или если потребляемый ток не постоянный, а пульсирующий или изменяется со временем, тогда это ещё более затрудняет дело.
В таком случае, если есть возможность, схему зарядки нужно разместить в корпусе самого устройства, и при включении внешней зарядки, проверять есть ли необходимость заряжать аккумулятор, и в случае если он уже разряжен подключать его к схеме зарядки, а самим начинать запитываться от источника питания, а не от аккумулятора (чтобы не искажать значение зарядного тока, и соответственно правильно определить момент окончания зарядки). Ну, это конечно лучший (на мой взгляд) и не самый простой вариант.
Более простым было бы использовать сперва зарядку током, до определенного значения напряжения на аккумуляторе (для NiMH, если мне не изменяет мой склероз где-то 1,35В напряжение заряженного аккумулятора), и затем перейти к заряду постоянным напряжением (чтобы не перезарядить аккумулятор и при этом поддерживать его постоянно заряженным).
Графики зависимости смотрите в интернете или скажем здесь Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Пример специализированной микросхемы для заряда можно посмотреть здесь Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Схема зарядки сотового телефона здесь (на стр. 19) Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Спасибо!
ток , который будет потреблять устройство во время зарядки (да и работы) будет совсем маленький и составит 0,4-0,5 mA

с зависимостями емкости оставшейся, от напряжения на батарее - ясно.

по поводу эффектом "памяти" тоже почитаю, но во втором, из предложенных вами, варианте вы это нехорошее явление все-же игнорируете?

по поводу спец. микросхемок я уже думал, но в моем случае 9 баксов дорого

Вот на борту моего устройства будет Мега168, возможно ли "прикрутить" ее возможности для целей управления током заряда? Может практические решения, или просто советы какие..

для управления током заряда нужен аппаратный источник тока -но не как не зависающий контроллер

если для измерения - то пойдёт

надо дождаться момента, когда напряжение на батарее начнёт резко падать и тогда начать зарядку - но при этом есть опастность что контроллер повиснет от резкого скачка напряжения на батарее = и надо поставить ионистор резервного питания.

явление памяти у ваших батарей будет с первого раза
у металгидридных рекомендуется разряжать полностью каждый 10 раз

2 rv3dll(lex), а что если заряжать акум, так, как будто самого устройства подключенного к батарее и нет вовсе! Не отключая его, не размыкая. Ведь, ток потребления очень мал 0,3-0,4mA, соответсвенно и "шунт" из такого "резистора" получится не влияющий на процес заряда акумчика получится! НЕт?

так и надо

ты даёшь 60 миллиампер а потребляешь меньше 1го

Вообще же посмотрите как сделана схема зарядки телефона, там ведь даже описание имеется. Да и народ ведь который разрабатывал её тоже не дурак.
Но лично я посоветовал бы сделать так:
Контроллер (постоянно подключенный к аккумуляторам) при получении сигнала о наличии напряжения зарядки, проверяет напряжение на самом аккумуляторе, и если аккумулятор разряжен, то включает зарядку, в противном случае ждет когда аккумулятор разрядится до определенного напряжения.
Для случая если аккумулятор переразряжен, необходимо поставить резистор запитывающий контроллер (см. по схеме телефона), контроллер включится и включит напряжение зарядки. Для защиты от перезаряда (вдруг МК повиснет) стоит сделать аппаратную защиту (скажем на компараторе) отключающую зарядку или сбрасывающий контроллер.
А для случая переразряда, стоит предусмотреть отключение аккумулятора от схемы, это можно сделать измерением напряжения на аккумуляторе с помощью встроенного АЦП и при достижении определенного порога предупреждать о низком заряде. При дальнейшем снижении напряжения можно произвести отключение (опятьже например по компаратору).

будет работать только со свежими аккумуляторами

Если сильно не заморачиваться на контроллерах, то зарядное устройство может быть очень простым. При этом надо помнить:
Для зарядки подойдет любой источник, обеспечивающий постоянный (не в смысле переменности, а в смысле стабильности) по величине ток. Величина этого тока обычно указывается на корпусе или ищите в даташите. Там же указано и время зарядки. Напряжение должно быть где то на ~ на 5 В и более выше номинала на аккум. В процессе зарядки ток не должен меняться, а напряжение будет увеличиваться.
Использовать фиксированный зарядный ток дольше (вы его как раз и указали 60мА) указанного времени - чревато взрывом . Можно использовать т.н. "капельный подзаряд". Он применяется для компенсации саморазряда. Т.е в начале аккум надо хорошо зарядить, а потом поставить на капельный режим. В некоторых изделиях его можно использовать как постоянный режим. Он наберет емкость, но пройдет очень много времени.
Расчитать процент заряда оставшегося напряжения сложно. Во первых у NiCd аккумуляторов практически ровная разрядная характеристика на 90% кривой разряда, потом резкий спад. Кроме того на эту характристику влияют и другие факторы: температура, ток нагрузки, упоминавшейся эффект памяти и т.д.
Автоматизировать все эти процессы при помощи контроллера возможно. Но это совсем не просто.
А вообще эта тема здесь уже много раз обсуждалась и совсем недавно.

А это ещё почему?
Главное чтобы все аккумуляторы (если они включены последовательно, как в большинстве случаев) были равнозаряжены, иначе одни будут недозаряжены а другие перезаряжены, но этого никак не избежать!

По поводу контроллеров, могу сказать, что если контроллер уже стоит в схеме, то лучше уж его тоже использовать для этих целей (сложного здесь абсолютно ничего нет), а вот если его ставить только для зарядки, то это конечно нерационально, в таком случае лучше применть какуюнибудь специальную микросхему зарядки (которая как правило отслеживает напряение), либо же заряжать 10% током в течении 10-15 часов (это уже с таймером).

Склероз Вам изменяет. Не дружите с ним . Для NiCd при любом режиме необходимо обеспечить постоянный по величине ток (стабилизатором ТОКА), напряжение само встанет как надо. Другое дело можно поступать так: Зарядить полностью разряженный аккумулятор рекомендованным нормальным зарядным током (обычно это емкость/10), а через время полной зарядки (обычно это 16 часов) перейти на капельный ток (примерно емкость/50) на все время. Напряжение в стабилизаторе тока выставится само, как надо. А если вы начнете выставлять напряжение, то это чревато недозарядом, либо взрывом. Забудьте про напряжение при зарядке NiCd . Оперируйте ТОКОМ. Контролировать напряжение (т.е. следить за ним) и судить по динамике его изменения о процессе заряда - пжлста. Но там не все так очевидно. Для этого и применяются специализированные контроллеры.
Заряжать эффективно "на лету" как хочет автор без контроллера не удастся. Неизвестно в какое время произойдет снятие зарядки и сколько емкости будет потрачено. Безопасно в этом случае можно заряжать стабильным но слабым (капельным) током. Но не со всеми аккум это пройдет... Да и долго это. И срок службы уменьшится.

сама логика работы зарядного у-ва, его режимы, соотнесенные к типу аккумчиков, думаю мне поддастца (естественно не без помощи этой ветки), мне бы узнать, нет ли больших глупостей в идее заряжать НЕ отключая от схемы аккумуляторы?

просто от того, что корпус будет НЕ разборной, а лепить коммутационные схемы чревато увеличением тока потребления в режиме эксплуатации у-ва.
вот

Может проще поставить разъём с размыкающим контактом? Всунули разъём - аккумуляторы отключились от схемы и заряжаются привычным для них образом

Да нет тут глупости. Смело ройте в этом направлении. Хотя для этого лучше подойдут герметичные гелевые свинцовые аккум. У них буферный режим проще реализуется.

самое просстое - изучить аккумулятор и сделать зарядное напряжение такое как и максимальное на заряженном аккумуляторе

дальше источник тока и всё -
на таком принципе - источником тока являются потери в трансформаторе построены примитивные зарядники радиостанций

Заменить никелькадмий на литий и не канифолить мозги.
Это самое лучшее решение. И простое. На дворе 21 век.

Я прошу прощения, но, коим образом мне, памошет шагнуть в ваш этот 21й, подобный "реверанс" в сторону литий-ионных батарей?
Или я уже успел прогреть Вам мозк до такой степени ,что посыпало "нопами"? Я тогда прошу прощения!

А чем проще литий? Там, че тока не нужно будет? или обхаживать аккумчик не нужно будет?
Я же спросил в разделе "для начинающих" не просто для того ,чтобы запахом канифолей всяких наслаждаться, а чтобы мне умные люди рассказали, что и как.
вот

У лития нет "эффекта памяти", поэтому заряжать его можно с любого места.

Т.н. "эффект памяти" (это маркетинговое название) не ведет к снижению емкости аккумуляторов, у человека разрядный ток менее 1/500 емкости!

Заряжайте током 35-40ма, в вашем случае по-любом будет 1 час зарядки- двое суток работы устройства. при таком малом зарядном токе вообще можно бесконтактный (индукционный ) метод передачи энергии в ваше устройство.

При зарядe Ni-Cd при повышении температуры аккумулятора выше 50 градусов возможно открытие внутреннего клапана элемента и выпуск кислорода, при разряде такой аккумулятор будет иметь меньшую емкость. если зарядный ток 35ма способен нагреть аккумуляторы в вашем устройстве выше 45 градусов, в чем я сомневаюсь, (термоизоляция есть?) тогда надо заботится об автоматическом заряде.Следует иметь в виду, что тепло в аккумуляторе будет выделяться при окончании заряда т.к. реакция заряда кадмия идет с поглощением тепла.

Если хочется заряжать быстро, то у Sanyo есть специальная серия Ni-Cd позволяющая быть долгое время под зарядным оком в 1/4 емкости без вреда для себя.
А вообще, логичнее перейти на литий, ибо это просто дешевле при таком маленьком токе вообще можно применять одноразовые литий- тиониловые батарейки 16Ah емкостью, из размеры сопоставимы с 3-мя банками Ni-cd.

А к чему ведет т.н. "эффект памяти" по вашему?
А тут уже и человека начали заряжать? Или я что-то пропустила .
Ничего хорошего в сработке этого клапана нет. И такой клапан есть не везде. Вчера по ящику показывали, как аккумулятор из трубки телефона сжег квартиру. Скорее всего зарядник вышел из строя.
Ну при наличии таких слабых разрядных токов можно еще применить два комплекта батарей: одна на на полноценной зарядке, а другая в работе. Момент смены комплекта определять по достижению разрядного напряжения до 1В на банку. В этом случае "эффект памяти" Вам не грозит.
И еще: такие малые разрядные токи соизмеримы с саморазрядом аккум. Это я к тому, что лучше использовать NI-Mh акум. У него такие же режимы зарядки, но меньше саморазряд и эффект памяти.

Будет наверное так:
Если моя (НЕ ОТКЛЮЧАЮЩАЯСЯ от батареи) электроника не будет помехой для механизма заряда батареи то я сделаю так:
в устройствах(а их будет около 50ти штук) будут стоять обычные недорогие аккумуляторы, ну например те-же о, которых шла речь изначально: NiCd 4.8v 600mAh к ним будет подключена вся схема, а наружу будут выведены две клеммы, на которые я и буду подавать ток от зарядного выполненного на спец микрулинке. Таким образом весь цикл заряда будет контролироваться аппаратно и надежно. Корпус будет герметично закрыт. Необходимость разбирать устройство, дабы зарядить батарею, отпадает.



Вы, женщина?

А фото в профиле SALOME вас не убеждает?

Вспомнилась "Гусарская баллада":
Кутузов: "Корнет.... Вы женщина?"
"Да сударь, женщина я".
"Тогда извольте к мамкам, нянькам, тряпкам. И орденами не бросайтесь - не шпильки" . Извиняюсь за флуд...

Уважаемая Salome!
речь шла исключительно про Ni-Cd....

Саморазряд у нормального кадмия (за нормальный кадмий, я например Sanyo принимаю) на порядок меньше чем указанный разрядный ток. Клапан в Ni-Cd есть везде, это требование безопасности.(если клапана нетто это... что-то из области опасных подделок.

В литиевых банках клапанов нет, герметичность- условие их нормальной работы. В трубках в основном применяют литий, он имеет тенденцию самовозгораться при несоблюдении правил заряда. Или при превышении температуры элемента более 70 градусов.

Эффект памяти- это эффект повышения внутреннего сопротивления аккумулятора. при неполном разряде, потом заряде. Физическая снова явления - из-за укрупнения кристаллов и уменьшения площади контакта с электродом. Кристаллы имеют тенденцию слипаться когда происходит заряд, полный разряд приводит к раздроблению кристаллов. на емкость аккумулятора это влияние не оказывает, однако в большинстве сильноточных приложений это критично, т.к. напряжение отдаваемое элементом под нагрузкой снижается, и говорят, типа элемент "запомнил" ту емкость что была у него на момент заряда.

У Спартак-а внутреннее сопротивление аккумулятора (типично составляющее 8-20mOhm) может увеличться хоть на порядок, хоть на три, он этого просто не заметит

В завершение хочу сказать, что в 11лет наза я делал пару десятков аналогичных автономных устройств, правда ток потребления составлял около 10мА... Правда, я использовал промышленную серию Sanyo, тоже 600мАч. тогда одна банка стоила 2$. на устройство 6$...
Точно известно, что в 2006 году 18 блоков были еще живы, потом след системы потерялся..

Я настоятельно рекомендую Спартак-у применить литий, ибо это это будет сравнимо по затратам, но конструктивно проще- будет один элемент. Один элемент 900мач имеет габариты меньшие чем 3 банки АА, а стоит около 280р.(речь о литий- полимере,способном работать до -25 градусов на ваших токах) если поискать среди телефонных аккумуляторов то за 150р можно найти 55омач Li-ion вместе с встроенным контроллером

А одна литий-тиониловая банка 17Ач будет питать ваше устройство 4 года и заряжать не надо вообще

Не пойму в чем Вы возражаете. Еще раз повторяю свою точку зрения:
1. При систематических недоразрядах NiCd аккумулятор постепенно теряет свою емкость. Поэтому заряд в произвольные моменты не целесообразен. Восстановление потерянной емкости по причине "эффекта памяти возможна при наличии специальных процедур, но не всегда успешна.
2. Саморазряд NiCd высок и в случае слабых разрядных токов аккумулятор быстрее разрядится по этой причине, а не вследствии работы на полезную нагрузку. Неоднократно сталкивалась с этим в своем старом цифровом фотике: поставишь свежезаряженные аккум , поснимаешь 5 мин. Потом возвращаешься к съемкам через 1-2 мес - а акум сдох.
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Выше сказано много разного, но в основном - верного. Осталось обобщить, и принять решение.
1) Емкость 600 мА/час. Потребляемый ток - 0,5 мА. Время непрерывной работы от акку - 1200 часов или 50 суток. С учетом тока саморазряда порядка 1-2 мА - не реально, т.к. акку будет работать сам на себя.
Вывод: указаная емкость NiCd - избыточна, следовательно, экономически не выгодна. Гораздо лучшие показатели у свинца (гелевые плюмбумы на 6 V/ 1,4/2,0 А/ч стоят порядка 150-200 рублей).
Недостаток: чуть большие габариты (с параматрами 6 V / 2 А/ч - порядка пачки сигарет). Время работы девайса с таким акку в "автономе" - не менее 100-150 суток. Кстати, в природе встречаются и однобаночные (2 V) свинцовые батарейки с емкостью от 1,5 А/ч (меньше не встречал), если поискать, то найти можно. Размеры одной банки примерно как у силовой банки никеля (формат А, кажется).
Достоинства (их много): меньший саморазряд (~0,1-0,3 мА для таких емкостей), меньшая критичность к зарядному току (абсолютно спокойно переносят длительный "капельный" заряд током <0,01 С (С - емкость)), отсутствие эффекта памяти, а главное - время активной жизни такого аккумулятора (в несколько раз больше, чем у никеля).
В крайнем случае применить никель-металгидрид, а не никель-кадмий. У металгидрида менее выражен эффект памяти, чуть лучшие массогабаритные параметры чем у никеля, но и меньшие разрядные токи (в Вашем случае это абсолютно не принципиально). Токи саморазряда одного порядка с кадмием.
2) Не стоит заморачиваться по сложному заряднику. Реализуйте тривиальный ГСТ (генератор стабильного тока) на одном полевом транзисторе типа КП103. Буква определит величину тока. Схема - двухполюсник: затвор/исток (вместе) - сток. Никаких заморочек с настройками. Выбор полевика определяет зарядный ток: можно подобрать от 0,1 мА до 10-15 мА без обвязки.
Преимущество такого способа: заряжать можно будет от источника с любым напряжением, в диапазоне от 10 до 50 В. Если последовательно полевику поставить диод (КД522), то можно будет заряжать и переменным напряжением.
Для бОльших токов (50-200 мА) можно применить n-p-n транзюк, включенный по схеме ГСТ (см. учебник). Сложность увеличивается на 2-3 детали объвязки, может потребоваться небольшой радиатор (пластина на плате, сам корпус).
3) Имея "на борту" контроллер, можно возложить на него функции контроля состояния акку. Измеряя напряжение питания "борта" в нужный момент включать/выключать режим заряда (еще один ключевой полевик, способный коммутировать 10-15 мА). Включаем зарядку при минимальном напряжении акку, выключаем - при максимальном. В этом случае целесообразнее заряжать током 0,1 С. Время зарядки порядка 10-15 часов, затем "автоном" 3-4 месяца (от плюмбума).

Пункты 2)-3) применимы к любым типам аккумуляторов.

Валентиныч, еще забыл указать, что SLA нормально (штатно) работают в буферном включении.

чем современней аккумулятор и меньше эффект памяте - тем больше саморазряд, хуже хранимость и меньше доступных циклов заряд разряд

не надо забывать про требовательность к зарядному оборудованию, необходимость контроллера.

при взрыве 20 амперчасной литиевой батареи кусок прибора размером с 3х литровый бидон пробил наскозь 2 стенки железнодорожного контейнера

И цена еще возрастает в какой-то степени.


Одного китайца уже убило от взрыва акумулятора.
Некоторая особенность.
Он вначале начинает шипеть. Если это услышите, то телефон надо выкидывать и бежать подальше. Секунд 20 есть в запасе.

Да, это так.
Прелесть такого режима еще и в том, что сам акку выполняет роль фильтрующего элемента, т.к. эквивалентен конденсатору весьма значительной емкости, так что пульсации зарядного тока практически не сказываются на работе устройства.

P.S. Слухи о взрывоопасности лития сильно преувеличены, хотя и небезосновательны. Могу авторитетно заявить, что NiCd тоже не плохо горят и плавятся, правда, при больших разрядных токах (порядка 50-100 С).
Любую кошку нужно уметь готовить.

Чушь! Через неделю буквально было опровержение. Погибшего напарник случайно трактором придавил к стене, а потом пытался скрыть это, списав на сгоревший мобильник.

Вы меня успокоили. Я стал внимательно нюхать акумулятор в ноуте, читать списки дефектных партий.
Всегда сенсации распространяются лучше (а как же, жареным запахло), чем опровержения (они уже неинтересны массам).

значит и на выставке ноутбук взорвался по телевизору показывали изза того, что ктото нитроглицерин на клавиатуру пролил))))

На занятиях с "молодыми " связистами всегда жертвовали одним NICd аккумулятором от р/ст, чтобы показать, как происходит взрыв при несоблюдениии режима зарядки. Аккумулятор накрывали ведром и оно летело метров на 5 .

Salome, я говорил, что ПРИ ДАННЫХ УСЛОВИЯХ РАЗРЯДА автору на "эффект памяти" можно совершенно наплевать.

также, Salome, есть еще один факт, многие цифровые фотоаппараты потребляют в ВЫКЛЮЧЕННОМ состоянии ток от 200 до 500мкА. как с литиевыми встроенными аккумуляторами, так и "AA" элементами Проверял лично. Если надо, могу привести список аппаратов, которые я тестировал.

Валентин, ваши данные по 1-2ма для 600мач кадмия измерялись? Мне они кажется несколько завышенными, хотя для бытовых китайских баной может и так... Когда я я работал с серией Cadnica (Sanyo), там саморазряд был примерно на порядок меньше.




Ага, помню дисковые Д-0.55- замечательно они надувались и лопались однако аккумуляторами сейчас их назвать уже язык не поворачивается

Вопрос, видимо, адресован ВалентинЫЧУ, т.е. - мне?
Разумеется, строгих лабораторных измерений не проводилось. Это данные, которые сформировались в результате многолетней эксплуатации кадмия различной емкости в спортивных целях (ходовые батареи двигателей мощностью от 100 Вт до 2 кВт) и "слаботочные" батареи бортовой электроники). В среднем, отформованная свежезаряженная батарея через месяц теряет в среднем 50% номинальной емкости. Через 3 месяца, максимум - через 4-5 - практически пустая. Дальше простой расчет. Ток саморазряда относится к динамическим токам, т.к. довольно сильно зависит от степени заряда батареи, и ряда внешних параметров (температура, влажность и т.д. Сюда же следует отнести и производителя). Так что указанная мной величина в известной степени "среднефанарная", и я не настаиваю на ее абсолютной достоверности.

пока такие батареи не ставят серийно в автомобили и бесперебойники надо стараться их не применять

Какое отношение этот совет имеет к обсуждаемой теме? И я не рекомендавал ставить такие батареи в серийные авто.

Впрочем, если Вы предложите другой тип батарей (не NiCd), которые при малых габаритах и весе способны отдавать в нагрузку токи до 100 С, я обязательно прислушаюсь.
(Серебро не катит - дороговато, да и количество циклов оставляет желать...)

на сколько я помню размер и вес устройства не обсуждался.

серебрянно цинковые батареи на сегодняшний момент имеют единственное преимущество
законсервированные они могут пролежать 50 лет потом быть заряжены и ещё поработать.

можно попробовать почтавить кислотную батарею на гелевой основе и заряжать её напряжением из любого состояния и любое количество времени как делается в ИБП и кассовых аппаратах