Automatická nabíjačka miniatúrnych gombíkových batérií
Automatic Micro Cell Charger

Skoro v každej súčasnej domácnosti sa nachádzajú určité množstvá miniatúrnych celokovovových gombíkových batérií - v hodinkách, kalkulačkách, niektorých hrách... V hodinkách vydržia priemerne rok, v kalkulačkách (ak sa s nimi nepočíta) aj štyri roky. A keď príde ich čas – obvykle práve vtedy, keď nám to nevyhovuje, nastane otázka, čo s nimi.

Štandardný postup platný kedysi (zaniesť hodinky hodinárovi, ktorý ich otvorí, vyberie baterku, vloží novú, zavrie hodinky a zaúčtuje si za všetko) už tiež celkom neplatí, nejako nám takéto hodinárstva zakapávajú. Takže smrteľníkovi nezostane nič iné, iba hodinky s citom otvoriť, vybrať baterku, kúpiť podobnú a modliť sa, či bude pasovať. Kedysi existovali aj smetné koše pre toxický odpad, medzi ktorý tieto batérie patria, no už veľmi dlho som ich nikde nevidel. Ak ešte k tomu nepracujeme v centre mesta, nastáva problém s ich výmenou. Pretože tento stav ma dosť otravoval – len vo svojej rodine mám štvoro náramkových hodiniek a tri kalkulačky, ešte v roku 1989 som pre potreby svoje a svojich priateľov vytvoril malú nabíjačku na tieto batérie. Označujú sa ako jednorazové, ale bez väčších problémov sa dajú nabiť. Samozrejme sa musí dodržať niekoľko zásad:

• Batéria sa nesmie hlboko vybiť, t.j. jej napätie by nemalo klesnúť pod asi 0,6 V. Potom sa už nedá nabiť. Prakticky to znamená, že pri ručičkových hodinách s motorčekom po ich zastavení tam batéria môže zostať ešte niekoľko dní (nie dva týždne!).
• Nesmie sa prekročiť primeraný nabíjací prúd, inak batéria vybuchne. Pri nabíjaní sa vytvárajú plyny (podobne ako pri NiCd akumulátoroch) a keď sa nestíhajú absorbovať do materiálu, batéria sa zohreje, naduje a roztrhne. Býva to dobrá rana. Mne osobne sa to nikdy nestalo, ale niektorým mojim známym, ktorí sa pokúšali o rýchlonabíjanie, veru áno. Odporúčam pre veľké gombíkové články (priemer 20 mm) použiť prúd maximálne 1 mA, pre menšie úmerne menej.
• Nemá význam nabíjať na väčšie napätie ako na 1,75 V. Potom sa iba neúmerne predlžuje nabíjací čas. Dobrá hodnota je 1,68 V.

Pri dodržaní týchto zásad majú batérie zaručenú životnosť aspoň päť cyklov - niektoré aj viac. Chúlostivé sú najmenšie - do dámskych hodiniek, zatiaľ čo kalkulačkové - väčšie vydržia viac - mám starú kalkulačku s originálnym párom bateriek skoro 14 rokov.

Obr. 1. Schéma nabíjačky
Figure 1. Micro Cell Charger

Popis zapojenia

Schéma je veľmi jednoduchá. Celé zapojenie je napájané priamo zo siete 230 V, nie je galvanicky oddelené. Kto chce, môže použiť oddeľovací transformátor, vhodné veľkosti sú už bežne k dispozícii, iba výsledný produkt bude o niečo väčší.

Pretože som chcel zariadenie napájať zo siete a zachovať malé rozmery, je napájací zdroj koncipovaný ako prúdový zdroj s metalizovaným kondenzátorom C1. R1 je ochranný, miniatúrneho typu, a pri prípadnom prieraze C1 sa prepáli. R2 je vybíjací. Cez D1, LED1 prechádza záporná polvlna prúdu, zároveň zelená LED1 indikuje sieťové napätie. Kladná polvlna vytvára stabilizované napätie na D4 a predpätie na R5 pre IO1. Odporovým deličom R3, R4, R7 je nastavené konečné nabíjacie napätie batérie. C3 slúži na spoľahlivý štart nabíjania. R6 určuje nabíjací prúd, ktorý je asi 0,3 mA, s rezervou dostatočný i pre najmenšie batérie. IO1 porovnáva napätie na batérii, a ak je väčšie ako nastavené deličom, zapne červenú LED2. Napätie na D4 potom už nie je 10 V, ale výstup IO1 ho stiahne na asi 4 V, pretože nabíjačka je napájaná z prúdového zdroja. Nabíjací prúd klesne na menej ako 0,08 mA. Takýto stav zostane až do vytiahnutia nabíjačky zo siete. Pri nabíjaní odporúčam nabíjací cyklus zopakovať, ten druhý je oveľa kratší.

Najmenšie články sa nabíjajú cez noc, stredné (do bežných hodín) niečo viac ako 1 deň. Kalkulačkové i týždeň - ale tie obvykle neponáhľajú.

Pracovný postup pri nabíjaní je taký, že batéria sa vloží do nabíjačky na stole (nie keď je zapnutá nabíjačka v sieti!), a až potom sa nabíjačka zasunie do zásuvky. Ak sa to urobí opačne, nabíjací cyklus nezačne (a ide to aj dosť zle). Pri vyberaní sa najprv nabíjačka vyberie zo zásuvky a až potom sa vysype batéria.

Stavba

Celé zariadenie je dôležité dobre izolovať od sieťového napätia. Doska s plošným spojom (30 x 40 mm) je v krabičke z 3 mm hrubého organického skla (vnútorné rozmery 32 x 42 x 21 mm), na spodnej časti je zrezaná vidlica do zásuvky 230 V (pevne uchytené kolíky - na to pozor, predávajú sa veľmi zvláštne veci), na vrchnej časti plastový štipec na bielizeň s dvomi pripináčikmi v úlohe kontaktných prvkov. Detaily sú viditeľné na fotografii.

Obr. 2. Foto (další fotografie najdete na domovské stránce autora http://sweb.cz/robov.elektro/ )
Figure 2. Photo (Other photos and PCB design you search at http://sweb.cz/robov.elektro/ )

Zoznam súciastok

Róbert Vojdan, e-mail: robert.vojdan(at)vrm.sk
podívejte se na stránky http://sweb.cz/robov.elektro/ , kde najdete nejen návrh desky s plošnými spoji, ale i další zapojení autora.

Zapojenie bolo uverejnené v casopise Praktická elektronika 2/2001, strana 9

24. 7. 2001