我尋找智能充電器聊天可以在幾個(gè)小時(shí)內(nèi)為 9V 鎳氫電池充電，但沒(méi)有找到。此外，我發(fā)現(xiàn)的所有充電器都非?！坝薮馈薄３潆?a href='http://www.brongaenegriffin.com/tags/電流/' target='_blank' class='arckwlink_none'>電流未知，電池充滿后無(wú)終止充電功能。此類(lèi)充電器的問(wèn)題是它們會(huì)使電池過(guò)度充電并顯著縮短使用壽命。所以我決定創(chuàng)造“智能”充電器。

第一個(gè)版本我打算保持簡(jiǎn)單，所以它允許基本的事情，比如恒流充電，電池充滿電后自動(dòng)終止充電，涓流充電，測(cè)量轉(zhuǎn)移到電池的電量。

在下一個(gè)版本中，我將添加一些額外的有用功能，例如放電、容量測(cè)量和循環(huán)。

警告：用大電流給電池充電可能會(huì)導(dǎo)致電池爆炸或起火。請(qǐng)不要讓充電器無(wú)人看管。此外，請(qǐng)不要嘗試為不打算作為堿性電池充電的電池充電。該充電器僅使用鎳氫電池進(jìn)行了測(cè)試（并且您仍然需要自行承擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)使用它，如果由于設(shè)計(jì)或代碼中的錯(cuò)誤造成的任何損壞，我絕對(duì)不承擔(dān)任何責(zé)任）。其他類(lèi)型電池的懊惱將需要修改代碼。

理論
需要記住的一些有用事實(shí)將有助于了解充電器所需的參數(shù)。

C——電流等于電池標(biāo)稱容量

以C倍率充電時(shí)單體電池電壓可能達(dá)到1.6V。對(duì)于舊電池，此電壓可能更高。

單體電池標(biāo)稱電壓為1.2V，但充滿電的電池開(kāi)路電壓高達(dá)1.5V。

電池充滿電后，建議使用小于 0.025 C (C/40) 的涓流充電率。

給鎳氫電池充電一般有兩種選擇：

1.快速充電。充電電流0.5C-1C。充電狀態(tài)必須由 dV/dt（電壓變化率）或 dT/dt（溫度變化率）監(jiān)控和終止

2.充電慢。充電電流0.1C。充電時(shí)間14-16小時(shí)。通過(guò)定時(shí)器終止充電。dT/dt 充電終止不可能用于低電流。根據(jù)文獻(xiàn)，dV/dt 端接對(duì)于低于 0.5C 的電流可能不可靠。

充電電路基本參數(shù)
9V 電池通常有 7 節(jié)串聯(lián)，但在某些情況下可能有 6 節(jié)或 8 節(jié)。穩(wěn)壓器應(yīng)能提供至少高達(dá)8*1.6=12.8V的充電電壓。LM317 穩(wěn)壓器的壓降高達(dá) 2V，因此電源電壓需要為 ~15V（這不考慮電流感應(yīng)電阻上的壓降）。

對(duì)于 200mA 的最大充電電流和 10 歐姆的電流感應(yīng)電阻器，電流感應(yīng)電阻器上的附加壓降為 2V，因此需要 17V 的電源電壓。

完全放電的電池可能具有非常低的甚至負(fù)電壓。理想情況下穩(wěn)壓器的最小電壓應(yīng)為 0，但使用 LM317 可能低至 1.2V。

電路

電路說(shuō)明
基本思想是測(cè)量充電電流并調(diào)整穩(wěn)壓器的電壓，直到達(dá)到所需的電流。通過(guò)測(cè)量電流檢測(cè)電阻器 R5 上的電壓降來(lái)測(cè)量電流。I=V/R。

SparkFun I2C DAC Breakout - MCP4725 - 用于控制電壓的 12 位數(shù)模轉(zhuǎn)換器。輸出電壓可以通過(guò) I2C 配置在 0 到 5V 之間。因?yàn)槲覀冃枰軌蛟诟鼘挼姆秶鷥?nèi)調(diào)節(jié)電壓，所以使用0到15V的運(yùn)算放大器LM358來(lái)放大DAC的輸出電壓。由電阻 R4 和 R3 設(shè)置的運(yùn)算放大器的放大。Gain=1+R4/R3=1+6800/3300=3.06 所以運(yùn)算放大器的輸出電壓大約為0到15V。

LM358 的最大輸出電流為 50mA，因此 LM317 使用可調(diào)穩(wěn)壓器來(lái)控制更高的電流。運(yùn)放輸出接LM317的ADJ端。LM317 將在 ADJ 和 OUT 端子之間保持 1.2V，因此電池上的實(shí)際電壓可以配置在 1.2 和 16.2V 之間。LM317 需要最小 3.5mA 電流來(lái)維持調(diào)節(jié)。因此，如果電池未連接，則使用 1kOhm 電阻器 R6 來(lái)確保調(diào)節(jié)。電容C1用于過(guò)濾輸出電壓，提高LM317的穩(wěn)定性。

在兩個(gè)不同點(diǎn)測(cè)得的電壓。

1. 電阻 R5 連接到 Arduino 的引腳 A2。測(cè)量電阻上的電壓，然后按 Icharge=V/R 計(jì)算充電電流

2. 電池電壓最高可達(dá)16.2V，因此使用電阻分壓器R1、R2將電壓降至5V以下，Arduino允許。連接到 Arduino 引腳 A0 的分頻器輸出。對(duì)于 R1=5.1k Ohm 和 R2=20kOhm Vout=Vin/(20000+5100)*5100=0.2 所以電池電壓除以 5。

繼電器用于斷開(kāi)電池與充電電路的連接。您可以在我使用的照片繼電器上看到，但通?？梢允褂萌魏尉哂?5V 控制的繼電器。將電池連接到繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)更安全。

我使用 YwRobot I2C SERIAL LCD 1602 MODULE 來(lái)顯示充電器的狀態(tài)，但可以使用任何其他 I2C 控制的 LCD 模塊。似乎標(biāo)準(zhǔn) LiquidCrystal_I2C 庫(kù)不支持 YwRobot LCD 模塊，所以我使用了New LiquidCrystal 庫(kù)如果您使用不同的 LCD 模塊，則需要更改此行：

為數(shù)模轉(zhuǎn)換器和 LCD 供電，我使用了 SparkFun 面包板電源 5V/3.3V。使用 Arduino 板的 5V 電壓可能沒(méi)問(wèn)題。

您還需要為充電電路提供 17V 電壓。如果你沒(méi)有電源，你可以使用這樣的可調(diào)DC/DC轉(zhuǎn)換器

功能
我不想要很多電線，所以沒(méi)有配置充電的按鈕。懊惱電流僅在代碼中配置。您需要在charger.ino 中設(shè)置所需的充電電流

target_current_mA - 恒定充電電流

max_time_for_trickle_charge - 涓流充電的最大分鐘數(shù)，最多可設(shè)置為 600 (10h)

Battery_nominal_capacity_mA - 用于計(jì)算涓流電流的電池容量

一般充電電流可達(dá)標(biāo)稱容量。對(duì)于標(biāo)稱容量為 170mAh 的電池，最大充電電流為 170mA。170mAh 電池的最小充電電流通常為 C/10 - 17mA。

通電后充電器會(huì)檢查電池是否連接。如果電池連接電池，電池將以配置的恒流充電，直到充滿電。通過(guò)在 5 分鐘內(nèi)檢測(cè)到負(fù) dV/dt 來(lái)終止充電。充電完成后，充電器將切換到電流 C/40 的涓流充電。最大涓流充電時(shí)間過(guò)后，充電器將斷開(kāi)與電池的連接。

1 - dV/dt

2 - 以分鐘為單位的充電時(shí)間

1 - 充電時(shí)間

2 - 電荷轉(zhuǎn)移到電池