Caricabatterie fai da te agli ioni di litio: 8 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:04

Le batterie svolgono un ruolo importante in qualsiasi progetto/prodotto alimentato a batteria. Le batterie ricaricabili sono costose, in quanto abbiamo bisogno di acquistare caricabatterie insieme alle batterie (fino ad ora) rispetto alle batterie da usare e gettare, ma hanno un ottimo rapporto qualità-prezzo. Le batterie ricaricabili utilizzano diverse combinazioni di materiali per elettrodi ed elettroliti, ad esempio piombo-acido, nichel-cadmio (NiCd), nichel-idruro metallico (NiMH), ioni di litio (Li-ion) e polimeri agli ioni di litio (polimero Li-ion).

Ho usato la batteria agli ioni di litio in uno dei miei progetti e ho deciso di costruire un caricabatterie invece di acquistarne uno costoso, quindi iniziamo.

Passaggio 1: video rapido

Ecco un breve video, che ti guiderà attraverso tutti i passaggi in pochi minuti.

Clicca qui per guardarlo su youtube

Passaggio 2: elenco dei componenti elettronici

Ecco l'elenco dei componenti necessari per questo caricabatterie agli ioni di litio.

• Modulo caricabatteria agli ioni di litio basato su TP4056 con protezione della batteria,
• Adattatore da parete da 12 Volt 2 Amp,
• Interruttore SPST a 2 pin,
• 7805 regolatore di tensione (1 in quantità) (puoi saltare questo se hai un adattatore da parete 5 V),
• Condensatore da 100 nF (4 in quantità) (puoi saltare questo se hai un adattatore da parete da 5 V),
• Portabatteria agli ioni di litio 18650
• presa CC e,
• circuito stampato per uso generale.

Passaggio 3: elenco degli strumenti

Ecco l'elenco degli strumenti utilizzati in questo caricabatterie agli ioni di litio.

• Saldatore, filo di saldatura,
• Lama calda (link al mio istruibile, che ti aiuterà a realizzare questa lama),
• Pistola per colla, stick di colla,
• Cacciavite e viti di ricambio e,
• Custodia in plastica - 8 cm x 7 cm x 3 cm (circa queste dimensioni dovrebbe funzionare).

Ora che tutti gli strumenti e i componenti sono a posto, diamo un'occhiata al nostro modulo TP4056, che è parte integrante del nostro caricabatterie.

Passaggio 4: modulo caricabatteria per batterie agli ioni di litio basato su TP4056

Entriamo nei dettagli di questo modulo. Sono disponibili sul mercato due versioni di questa scheda breakout per caricabatterie agli ioni di litio basata su TP4056; con e senza circuito di protezione della batteria. Ne useremo uno con i circuiti di protezione della batteria.

La scheda breakout che contiene i circuiti di protezione della batteria, fornisce protezione utilizzando i circuiti integrati DW01A (IC di protezione della batteria) e FS8205A (Mosfet di potenza Dual N-Channel Enhancement Mode). Quindi la breakout board con protezione della batteria contiene 3 IC (TP4056+DW01A+FS8205A), mentre quella senza protezione della batteria contiene solo 1 IC (TP4056).

TP4056 è un modulo caricabatterie lineare completo a corrente costante/tensione costante per batterie agli ioni di litio a cella singola. Il suo pacchetto SOP e il basso numero di componenti esterni rendono TP4056 ideale per applicazioni fai-da-te. Può funzionare con USB e adattatori da parete. Ho allegato un'immagine del diagramma dei pin di TP4056 (Immagine n.2) insieme all'immagine di un ciclo di carica (Immagine n.3) che mostra la carica a corrente costante e tensione costante. Due LED su questa scheda breakout mostrano vari stati operativi come la ricarica, la terminazione della carica ecc. (Immagine n. 4).

Per caricare in sicurezza le batterie agli ioni di litio da 3,7 V, devono essere caricate a una corrente costante da 0,2 a 0,7 volte la loro capacità, fino a quando la loro tensione terminale non raggiunge 4,2 V, successivamente devono essere caricate in modalità a tensione costante finché la corrente di carica non scende a 10% della tariffa di carica iniziale. Non possiamo terminare la ricarica a 4,2 V perché la capacità raggiunta a 4,2 V è solo circa il 40-70% della piena capacità. Tutto questo è curato da TP4056. Ora una cosa importante, la corrente di carica è determinata dal resistore collegato al pin PROG, i moduli disponibili sul mercato generalmente hanno 1.2 KOhm collegati a questo pin, che corrisponde a 1 Ampere di corrente di carica (Immagine No.5). Puoi giocare con questo resistore per ottenere la corrente di carica desiderata.

Link alla scheda tecnica di TP4056

DW01A è un circuito integrato di protezione della batteria, l'immagine n. 6 mostra il circuito tipico dell'applicazione. I MOSFET M1 e M2 sono collegati esternamente tramite FS8205A IC.

Link alla scheda tecnica del DW01A

Link alla scheda tecnica di FS8205A

Tutte queste cose sono assemblate sulla scheda breakout del caricabatterie agli ioni di litio TP4056 il cui collegamento è menzionato nel passaggio No-2. Dobbiamo fare solo due cose, dare una tensione nell'intervallo da 4,0 a 8,0 V ai terminali di ingresso e collegare una batteria ai terminali B+ e B- del TP4056.

Successivamente, costruiremo il resto del circuito del caricabatterie.

Passaggio 5: circuito

Ora colleghiamo i componenti elettrici usando il saldatore e il filo di saldatura, per completare il circuito. Ho allegato le immagini dello schema di Fritzing e la mia versione del circuito fisico, dai un'occhiata. Segue la descrizione dello stesso.

1. Il terminale '+' del jack DC si collega a un terminale dell'interruttore e il terminale '-' del jack DC si collega al pin GND del regolatore 7805.
2. L'altro pin dell'interruttore è collegato al pin Vin del regolatore 7805.
3. Collegare tre condensatori da 100 nF in parallelo tra Vin e pin GND del regolatore di tensione. (Utilizzare il circuito stampato per uso generale per questo scopo)
4. Collegare un condensatore da 100 nF tra Vout e il pin GND del regolatore di tensione. (Utilizzare il circuito stampato per uso generale per questo scopo)
5. Collegare il pin Vout del regolatore di tensione 7805 con il pin IN+ del modulo TP4056.
6. Collegare il pin GND del regolatore di tensione 7805 con il pin IN del modulo TP4056.
7. Collegare il terminale '+' del supporto della batteria al pin B+ e il terminale '-' del supporto della batteria al pin B- del modulo TP4056.

Fatto.

Nota: se si utilizza un adattatore da parete da 5 V, è possibile saltare la parte del regolatore 7805 (compresi i condensatori) e collegare direttamente il terminale '+' e il terminale '-' dell'adattatore da parete rispettivamente ai pin IN+ e IN- del TP4056

Nota: durante l'utilizzo dell'adattatore da 12 V, il 7805 si surriscalda quando trasporta 1 A, il dissipatore di calore può tornare utile

Successivamente, assembleremo ogni cosa nell'involucro.

Fase 6: Assemblaggio: Parte 1- Modifica dell'allegato

Seguire questi passaggi per modificare la custodia in modo da adattarla ai circuiti elettronici.

1. Segna le dimensioni del supporto della batteria sulla custodia usando un coltello a lama. (Immagine No-1)
2. Utilizzare una lama calda per tagliare l'involucro secondo la marcatura del supporto della batteria. (Immagini n. 2 e 3)
3. Dopo aver eseguito il taglio utilizzando la custodia a lama calda, dovrebbe assomigliare all'immagine n.
4. Contrassegnare la porta USB del TP4056 sulla custodia. (Immagine n. 5 e 6)
5. Utilizzare una lama calda per tagliare l'involucro secondo la marcatura della porta USB. (Immagine n. 7)
6. Prendere le dimensioni e contrassegnare i LED del TP4056 sulla custodia. (Immagine n. 8 e 9)
7. Utilizzare la lama calda per tagliare l'involucro secondo la marcatura dei LED. (Immagine n.-10)
8. Seguire passaggi simili per realizzare i fori di montaggio per jack DC e interruttore. (Immagine n.-11 e 12)

Dopo aver modificato la custodia, inseriamo l'elettronica.

Fase 7: Assemblaggio: Parte 2- Inserimento dell'elettronica all'interno dell'involucro

Seguire questi passaggi per inserire l'elettronica all'interno della custodia.

1. Inserire il supporto della batteria in modo tale che i punti di montaggio si trovino all'esterno della custodia; usa la pistola per colla per creare un giunto solido. (Immagine No-1)
2. Posizionare il modulo TP4056, in modo tale che i LED e la porta USB siano accessibili dall'esterno dell'involucro, non c'è bisogno di preoccuparsi se le misurazioni corrette sono state effettuate nel passaggio precedente, le cose andranno a posto automaticamente, infine utilizzare la pistola per colla per realizzare un giunto solido. (Immagine No- 2)
3. Posizionare il circuito del regolatore di tensione 7805; usa la pistola per colla per fare un giunto solido. (Immagine n. 3)
4. Posiziona la presa CC e l'interruttore nelle posizioni corrispondenti e usa di nuovo la pistola per colla per creare un giunto solido. (Immagine n. 4)
5. Infine, dopo l'assemblaggio, dovrebbe assomigliare all'immagine n. 5 all'interno della custodia.
6. Usa alcune viti di ricambio e un cacciavite per chiudere il coperchio posteriore. (Immagine No-6)
7. Successivamente ho anche usato del nastro isolante nero per coprire le proiezioni indesiderate risultanti dal taglio della lama calda. (anche l'archiviazione è una buona opzione)

Il caricatore agli ioni di litio finito appare come mostrato nell'immagine No-7. Ora proviamo il caricabatterie.

Passaggio 8: esecuzione di prova

Inserire una batteria agli ioni di litio scarica all'interno del caricabatterie, collegare un ingresso da 12 V CC o un ingresso USB. Il caricabatterie dovrebbe lampeggiare con il LED ROSSO per indicare che la ricarica è in corso.

Dopo un po', una volta che la batteria si è caricata, il caricabatterie dovrebbe lampeggiare con il LED BLU.

Ho allegato le immagini del mio caricabatterie che esegue la ricarica della batteria e termina il processo di ricarica.

Così. Finalmente abbiamo finito.

Grazie per il tuo tempo. Non dimenticare di dare un'occhiata ai miei altri tutorial e al mio canale youtube..