Încărcător de Baterii NiMH - NiCd cu Alimentare de la USB

Capitolul I

I.1. Introducere în tema proiectului

Pe piaţă exista o multitudine de soluţii pentru reîncărcarea acumulatorilor Nichel Metal Hibrid (NiMH) sau Nichel Cadmiu (NiCd), având în vedere faptul că acum, aproape toată lumea are cel puţin un aparat foto digital, sau un mp3player la care foloseşte unu sau mai mulţi acumulatori. Problema nu constă, deci, în găsirea unui încărcător pentru acumulatori ci constă în găsirea unor încărcătoare de dimensiuni mici, pentru o portabilitate mare.

Având în vedere acest deziderat am ales ca temă proiectarea şi realizarea unui încărcător cu alimentare de la USB de dimensiuni reduse. Un alt motiv pentru care am ales această temă este faptul că pe piaţă aceste încărcătoare sunt destul de costisitoare, pe când simpla proiectare şi realizare a unui astfel circuit ar fi foarte economică şi folositoare.

Orice port Universal Serial Bus (USB) poate debita 5V la aproape 500 mA. Standardul USB specifică faptul că un dispozitiv nu poate folosi mai mult de 100mA dacă nu şi-a negociat dreptul de a utiliza 500mA, dar se pare că nici un port USB nu respecta acest standard. Având în vedere acest aspect putem spune că portul USB poate fi o sursă de tensiune viabilă pentru folosirea la acest încărcător.

Cu acest încărcător mi-am propus să încarc 2 baterii AA NIMH sau NiCd de orice capacitate (numai să fie de acelaşi fel) la un curent de aproape 470mA. Va încărca baterii NiCd de 700mAh în 1.5 ore, baterii NiMh de 1500 mAh in aproape 3.5 ore si de 2500mAh in 5.5 ore. Acest încărcător are încorporat un circuit automat de terminare a încărcării bazat pe temperatura bateriei şi astfel bateriile pot fi lăsate în încărcător oricât de mult.

I.2. Introducere teoretică

„Inima” circuitului ce mi l-am propus să îl realizez este un mic chip pe numele său scenă: LM393, un circuit integrat ce este un amplificator operaţional folosit ca un comparator de tensiune. În continuare am întocmit o mică prezentare a comparatoarelor.

Circuitele realizate cu AO au o funcţionare liniară şi prezintă reacţie negativă. Tensiunea de ieşire se poate modifica la nivelul dorit, existând proporţionalitate între semnalul de ieşire şi cel de intrare. Funcţionarea AO în bucla de reacţie este stabilă, tensiunile de intrare individuale de pe intrări fiind forţate să fie aproximativ egale.

Circuitele neliniare se caracterizează prin absenţa buclei de reacţie pentru unele sau toate regiunile de funcţionare sau chiar prezenţa reacţiei pozitive. In aceste condiţii, cele două tensiuni individuale de intrare ale AO (de pe intrarea inversoare, respectiv neinversoare) pot avea valori complet diferite.

La unele circuite neliniare, pe unele porţiuni ale domeniului de funcţionare, se închide o buclă de reacţie negativă, caz în care tensiunile individuale de pe intrările AO se pot considera egale, dar conţin şi regiuni de lucru în care bucla se desface şi nu se mai poate menţine condiţia de egalitate a acestor tensiuni.

La alte circuite neliniare, pentru anumite condiţii de funcţionare, ieşirea poate fi într-una din cele două stări de saturaţie (pozitivă sau negativă) şi chiar dacă circuitul conţine reacţie negativă, funcţionarea lui se consideră neliniară deoarece ieşirea este saturată.

I.2.1. Comparatoare

Comparatoarele sunt circuite neliniare care produc la ieşire două sau mai multe valori discrete (cel mai des două nivele de tensiune), dependente de nivelul semnalului de intrare. Dacă presupunem un comparator cu două nivele la ieşire, atunci sub o anumită valoare a semnalului de intrare, numită de prag, la ieşire se obţine unul dintre cele două nivele iar dacă semnalul de intrare depăşeşte puţin valoarea de prag, ieşirea trece în celălalt nivel. În cazul comparatoarelor realizate cu AO, cele două nivele de ieşire sunt tensiunile de saturaţie.