DIY Lithium-Ionen-Akkuladegerät - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:20

Batterien spielen in jedem batteriebetriebenen Projekt/Produkten eine wichtige Rolle. Wiederaufladbare Batterien sind teuer, da wir (bis jetzt) Batterieladegeräte zusammen mit Batterien kaufen müssen, verglichen mit Gebrauchs- und Wurfbatterien, aber sie bieten ein gutes Preis-Leistungs-Verhältnis. Wiederaufladbare Batterien verwenden verschiedene Kombinationen von Elektrodenmaterialien und Elektrolyten, zum Beispiel Bleisäure, Nickel-Cadmium (NiCd), Nickel-Metallhydrid (NiMH), Lithium-Ionen (Li-Ionen) und Lithium-Ionen-Polymer (Li-Ionen-Polymer).

Ich habe in einem meiner Projekte einen Li-Ionen-Akku verwendet und beschlossen, ein Ladegerät zu bauen, anstatt ein teures zu kaufen, also können wir loslegen.

Schritt 1: Schnelles Video

Hier ist ein kurzes Video, das Sie in wenigen Minuten durch alle Schritte führt.

Klicken Sie hier, um es auf YouTube zu sehen

Schritt 2: Liste der elektronischen Komponenten

Hier ist die Liste der Komponenten, die für dieses Lithium-Ionen-Akkuladegerät benötigt werden.

• TP4056-basiertes Lithium-Ionen-Batterielademodul mit Batterieschutz,
• 12 Volt 2 Ampere Wandadapter,
• SPST 2-poliger Schalter,
• 7805 Spannungsregler (1 Stück) (Sie können dies überspringen, wenn Sie einen 5-V-Wandadapter haben),
• 100 nF Kondensator (4 Stück) (Sie können dies überspringen, wenn Sie einen 5-V-Wandadapter haben),
• Li-Ion 18650 Batteriehalter
• DC-Buchse und
• Allzweck-Leiterplatte.

Schritt 3: Liste der Tools

Hier ist die Liste der Werkzeuge, die in diesem Lithium-Ionen-Akkuladegerät verwendet werden.

• Lötkolben, Lötdraht,
• Heiße Klinge (Link zu meinem anweisbaren, das Ihnen bei der Herstellung dieser Klinge hilft),
• Klebepistole, Klebestifte,
• Schraubendreher und Ersatzschrauben und
• Kunststoffgehäuse - 8 cm x 7 cm x 3 cm (etwa diese Größe sollte funktionieren).

Nun, da alle Werkzeuge und Komponenten vorhanden sind, werfen wir einen abschließenden Blick auf unser TP4056-Modul, das ein integraler Bestandteil unseres Batterieladegeräts ist.

Schritt 4: TP4056-basiertes Lithium-Ionen-Akkulademodul

Kommen wir zu den Details dieses Moduls. Es gibt zwei Versionen dieses TP4056-basierten Li-Ion-Ladegerät-Breakout-Boards auf dem Markt; mit und ohne Batterieschutzschaltung. Wir werden eine mit Batterieschutzschaltung verwenden.

Breakout-Board, das eine Batterieschutzschaltung enthält, bietet Schutz mit DW01A (Batterieschutz-IC) und FS8205A (Dual N-Channel Enhancement Mode Power MOSFET) ICs. So enthält das Breakout-Board mit Batterieschutz 3 ICs (TP4056+DW01A+FS8205A), während das ohne Batterieschutz nur 1 IC (TP4056) enthält.

TP4056 ist ein komplettes Konstantstrom-/Konstantspannungs-Linearlademodul für einzellige Lithium-Ionen-Batterien. Sein SOP-Paket und die geringe Anzahl externer Komponenten machen TP4056 ideal für Heimwerkeranwendungen. Es kann sowohl mit USB als auch mit Wandadaptern arbeiten. Ich habe ein Bild des Pin-Diagramms von TP4056 (Bild Nr. 2) zusammen mit einem Bild eines Ladezyklus (Bild Nr. 3) angehängt, das das Laden mit konstantem Strom und konstanter Spannung zeigt. Zwei LEDs auf diesem Breakout-Board zeigen verschiedene Betriebszustände wie Laden, Ladeterminierung usw. an (Bild Nr. 4).

Zum sicheren Laden von 3,7 V Lithium-Ionen-Akkus sollten diese mit einem konstanten Strom von 0,2 bis 0,7 ihrer Kapazität geladen werden, bis ihre Klemmenspannung 4,2 V erreicht, später sollten sie im Konstantspannungsmodus geladen werden, bis der Ladestrom auf. sinkt 10 % der anfänglichen Laderate. Wir können den Ladevorgang bei 4,2 V nicht beenden, da die bei 4,2 V erreichte Kapazität nur etwa 40-70 % der vollen Kapazität beträgt. All dies wird von TP4056 übernommen. Jetzt ist eine wichtige Sache, der Ladestrom wird durch den an den PROG-Pin angeschlossenen Widerstand bestimmt. Auf dem Markt erhältliche Module werden in der Regel mit 1,2 KOhm an diesen Pin angeschlossen, was einem Ladestrom von 1 Ampere entspricht (Bild Nr. 5). Sie können mit diesem Widerstand spielen, um den gewünschten Ladestrom zu erhalten.

Link zum Datenblatt von TP4056

DW01A ist ein Batterieschutz-IC, Bild Nr. 6 zeigt die typische Anwendungsschaltung. Die MOSFETs M1 und M2 sind extern über den IC FS8205A verbunden.

Link zum Datenblatt von DW01A

Link zum Datenblatt des FS8205A

All diese Dinge werden auf der Breakout-Platine des TP4056 Li-Ion-Akkuladegeräts montiert, deren Link in Schritt Nr. 2 erwähnt wird. Wir müssen nur zwei Dinge tun, eine Spannung im Bereich von 4,0 bis 8,0 V an die Eingangsklemmen geben und eine Batterie an die B+ und B- Klemmen des TP4056 anschließen.

Als nächstes bauen wir unseren Rest der Batterieladeschaltung.

Schritt 5: Schaltung

Verbinden wir nun elektrische Komponenten mit Lötkolben und Lötdraht, um die Schaltung zu vervollständigen. Ich habe Bilder des Fritzing-Schemas und meiner Version der physischen Schaltung angehängt, schau es dir an. Es folgt eine Beschreibung desselben.

1. Der '+'-Anschluss der DC-Buchse wird mit einem Anschluss des Schalters verbunden und der '-'-Anschluss der DC-Buchse wird mit dem GND-Pin des 7805-Reglers verbunden.
2. Der andere Pin des Schalters ist mit dem Vin-Pin des 7805-Reglers verbunden.
3. Schließen Sie drei 100-nF-Kondensatoren parallel zwischen Vin und GND-Pin des Spannungsreglers an. (Verwenden Sie zu diesem Zweck eine Allzweck-Platine)
4. Schließen Sie einen 100 nF Kondensator zwischen Vout und GND Pin des Spannungsreglers an. (Verwenden Sie zu diesem Zweck eine Allzweck-Platine)
5. Verbinden Sie den Vout-Pin des 7805-Spannungsreglers mit dem IN+-Pin des TP4056-Moduls.
6. Verbinden Sie den GND-Pin des 7805-Spannungsreglers mit dem IN-Pin des TP4056-Moduls.
7. Verbinden Sie den '+'-Pol des Batteriehalters mit dem B+-Pin und den '-'-Pol des Batteriehalters mit dem B--Pin des TP4056-Moduls.

Fertig.

Hinweis:- Wenn Sie einen 5-V-Wandadapter verwenden, können Sie den Reglerteil 7805 (einschließlich Kondensatoren) überspringen und die '+'-Klemme und die '-'-Klemme des Wandadapters direkt an die IN+- bzw. IN-Pins von TP4056 anschließen

Hinweis: - Bei Verwendung eines 12-V-Adapters wird 7805 heiß, wenn er 1 A trägt. Der Kühlkörper kann praktisch sein

Als nächstes werden wir alles im Gehäuse zusammenbauen.

Schritt 6: Montage: Teil 1 - Ändern des Gehäuses

Befolgen Sie diese Schritte, um das Gehäuse so zu modifizieren, dass es in die Elektronikschaltung passt.

1. Markieren Sie die Abmessungen des Batteriehalters am Gehäuse mit einem Klingenmesser. (Bild Nr. 1)
2. Schneiden Sie das Gehäuse mit einer Heißklinge gemäß der Markierung des Batteriehalters durch. (Bild Nr. 2 und 3)
3. Nach dem Schneiden mit Hot-Blade sollte das Gehäuse Bild Nr. 4 ähneln.
4. Markieren Sie den USB-Port des TP4056 am Gehäuse. (Bild Nr. 5 und 6)
5. Verwenden Sie eine Heißklinge, um das Gehäuse gemäß der Markierung des USB-Anschlusses zu durchtrennen. (Bild Nr.-7)
6. Nehmen Sie die Abmessungen vor und markieren Sie die LEDs des TP4056 am Gehäuse. (Bild Nr. 8 und 9)
7. Verwenden Sie eine Heißklinge, um das Gehäuse gemäß der Markierung der LEDs zu durchschneiden. (Bild Nr.-10)
8. Befolgen Sie ähnliche Schritte, um Montagelöcher für DC-Buchse und Schalter zu machen. (Bild Nr. 11 und 12)

Nach dem Modifizieren des Gehäuses lässt sich die Elektronik einbauen.

Schritt 7: Montage: Teil 2 - Elektronik in das Gehäuse einbauen

Befolgen Sie diese Schritte, um die Elektronik in das Gehäuse einzubauen.

1. Batteriehalter so einsetzen, dass die Befestigungspunkte außerhalb des Gehäuses liegen; Verwenden Sie eine Klebepistole, um eine feste Verbindung herzustellen. (Bild Nr. 1)
2. Platzieren Sie das TP4056-Modul so, dass die LEDs und der USB-Anschluss von außerhalb des Gehäuses zugänglich sind. Sie müssen sich keine Sorgen machen, wenn im vorherigen Schritt die richtigen Messungen vorgenommen wurden. 2)
3. Spannungsreglerschaltung 7805 platzieren; Verwenden Sie eine Klebepistole, um eine feste Verbindung herzustellen. (Bild Nr.-3)
4. Platzieren Sie die DC-Buchse und den Schalter an den entsprechenden Stellen und verwenden Sie erneut eine Klebepistole, um eine feste Verbindung herzustellen. (Bild Nr.-4)
5. Schließlich sollte es nach dem Zusammenbau im Inneren des Gehäuses ungefähr wie Bild Nr. 5 aussehen.
6. Verwenden Sie einige Ersatzschrauben und einen Schraubendreher, um den hinteren Deckel zu schließen. (Bild Nr. 6)
7. Später habe ich sogar schwarzes Isolierband verwendet, um unerwünschte Vorsprünge abzudecken, die durch das Schneiden durch die heiße Klinge entstanden sind. (Aktuell ist auch eine gute Option)

Das fertige Lithium-Ionen-Ladegerät sieht aus wie in Bild Nr. 7 gezeigt. Jetzt testen wir das Ladegerät.

Schritt 8: Probelauf

Legen Sie einen entladenen Lithium-Ionen-Akku in das Ladegerät ein, schließen Sie einen 12-V-DC-Eingang oder einen USB-Eingang an. Das Ladegerät sollte die ROTE LED blinken, um anzuzeigen, dass der Ladevorgang läuft.

Nach einer Weile, sobald die Batterie aufgeladen ist, sollte das Ladegerät die BLAU LED blinken.

Ich habe Bilder von meinem Ladegerät angehängt, das das Laden des Akkus durchführt und den Ladevorgang beendet.

So. Endlich sind wir fertig.

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