ニッカド電池充電のコツ：DIYプロジェクト向けシンプル回路ガイド

充電が簡単で速いプロジェクト用電池をお探しですか？それなら、ニッカド電池（Ni-Cd電池）を検討してください。

また、Ni-Cd電池パックはより耐性があり、過酷な条件下でも性能を発揮します。さらに、リチウム電池や鉛酸電池より耐久性があります。そしてアルカリ電池のような高エネルギーを持ちます。

しかし、バッテリー充電器がない場合はどうでしょう？

それなら、通常初心者向けで安価、かつ完璧に動作するシンプルなNiCdバッテリー充電器回路が使用できます。

本記事では、NiCd充電器を使用するシンプルなプロジェクトなどについて説明します。

進めましょう。

Ni-Cdバッテリー充電器回路プロジェクト

ここでは構築可能なNi-Cdプロジェクトをいくつか紹介します：

単一オペアンプを使用したNi-Cd充電器

通常、このNi-Cd回路で標準単三サイズのニカド電池を充電できます。しかし、ニカド容量セルを充電する予定なら、専用充電器を選ぶのが理想的です。

ニカドセルは内部抵抗が非常に低いためです。わずかに高い電圧を印加しても充電電流が増加してしまいます。したがって、この充電器には充電電流を理想的な限度に制御する回路が含まれていなければなりません。

このプロジェクトに必要な部品：

• T1 - 9V
• FS1 - 100mA
• R1 - 8.2kΩ
• IC1 - CA3140E
• R2 - 10Ω
• D1 - 1N4001
• C1 - 470µF
• D2 - 1N4001
• D3 - 1N4148

DCフィルタ回路（C1）、従来の降圧（T1）、全波整流（D2）、絶縁（D1）があります。この回路の他の部分が電流を制御します。

回路の動作原理

IC1はコンパレータとして動作します。このセットアップでは、適切な高出力電流機能を提供する別段バッファステージQ1を持っています。また、0.65VがIC1の非反転入力に供給されます。D3とR1が基準電圧を提示します。

さらに、反転入力は静止電流レベルでR2を介してグラウンドに接続されます。これにより、出力電圧が完全に正になります。

また、ニカドセルを出力に接続すると、高電流がR2を通過しようとします。これにより、R2に同等の電圧が発生する可能性があります。

ここで、わずかな電圧上昇がこの時点で生じる可能性があります。しかし、電圧上昇が増加するとIC1の入力電位が逆転する可能性があります。その結果、出力とR2周辺で0.65Vまで電圧降下が生じます。

したがって、回路が受け取る充電電流と出力電流は、0.65Vが10Ωを通過するときに生成される電流から来ます。

その他の注意点

適切な充電電流を得たい場合、R2を3Ωに増やすことが重要です。結局、ほとんどの単三ニカドセルの最適理想電流は約45〜50mAです。したがって、150mAの急速充電器を使用したい場合、R2値を4.3Ωに減らす必要があります。つまり、正確な部品が入手できない場合、3.3Ωと1Ωを直列に接続します。

同時に、T1を約250mA定格の電流バリアントに強化します。また、Q1を取り付けるために小型のボルトオンフィン付きヒートシンクを使用してください。このデバイスで約4セル充電可能です。しかし、T1を12Vにアップグレードすれば、最大6コンパートメントまで充電できます。出力でコンポーネントを直列接続できます。

汎用ニカド充電器回路

このプロジェクトに必要なコンポーネント：

コンデンサ：

• C1 - 1000µF/40V
• C2 - 470pF

半導体：

• T2 - BD137
• D8, D9 - 緑色LED
• IC1 - 741
• T1 - BC547B
• D6, D7, D10 - DUS
• T3 - 2N3055

抵抗器：

• R9 - 820Ω
• R7 - 3.9Ω
• R8 - 8Ω
• R2, R3, R5 - 1kΩ
• R12, R14 - 100kΩ
• R6 - 15Ω
• R1, R10, R11 - 10kΩ
• R4 - 100Ω

追加部品：

• S1 - 3ポジションスイッチ
• TR1（トランス容量）= トランス 2×12V/0.5A
• S2 - 2ポジションスイッチ

このセットアップの回路図は比較的シンプルです。T3、T2、T1で電流源を開発できます。また、トランジスタが定電流充電を提供します。

しかし、電流源を活性化する唯一の方法は、ニカドセルを正しく接続することです。同時に、IC1をネットワークチェック用に配置します。このコンポーネントは、出力端子間の電圧極性を確認することでそれを行います。

セルを適切にリグした場合、IC1のピン2がピン3ほど正にはならないことがわかります。結果として、IC1出力が正になります。これがトランジスタ（T2）のベース電流を供給し、電流源を活性化/オンにします。S1をセットアップで電流源リミッタとして使用できます。

R6、R7、R8の値がわかれば、400mA、50mA、180mAのプリセット電流が可能です。S1をポジション3にするとニカドがDセル、ポジション2でCセル、ポジション1でニカドセル充電可能であることを示します。

動作原理

このセットアップの電流源は基本原理を使用します。S1をポジション1に置くと、IC1出力が正になります。すると、T2とT3がベース電流を得て導通を開始します。しかし、回路を電流フィードバックネットワークのように配線する必要があります。

したがって、トランジスタを通る電流がR6周辺に電圧を生成します。結果として、電流がT1を動作させます。R6周辺の電圧が増加すると、T1がより強く導通できます。したがって、T3とT2のベース駆動電流を減らす必要があります。

これにより、T2の導通が少なくなり、電流増加が制限されます。結果として、R3とニカドセルに優れた定電流が印加されます。電流源にいくつかのLEDを接続すると、ニカド充電器の動作ステータスが表示されます。

接続が正しければ、IC1が正電圧を供給し、ニカドセルがLED D8を点灯させます。しかし、間違った極性でセルを接続すると、IC1のピン2の正電位がピン3より高くなります。結果として、オペアンプコンパレータの出力が0Vになります。

これが起こると、電流源がオフになり、LED D8も点灯しません。また、充電用セルを接続しない場合も同様の問題が発生する可能性があります。これはD10の電圧降下により、ピン2の電圧上昇がピン3より高くなるためです。

さらに、充電器を活性化するには少なくとも1Vのセルを接続する必要があります。

よくある質問

ニカド電池の充電方法は？

単三サイズのニカドセル2個のバッテリーパックを使用できます。ニカドデバイスを毎時バッテリー容量の10%で充電します。120mA電流を使用できます。

ニカド電池には専用充電器が必要？

最良のアプローチは、ランダムな電池メーカーを避けることです。代わりに、定電流でニカド電池を充電してください。セル電圧が均一化またはバランスするまで続けられます。鉛酸電池用充電器は避けてください。

ニカド電池をリチウム充電器で充電できますか？

はい、可能です。しかし、ニカド充電器でリチウムイオン電池を充電することはできません。

ニカドとニッケル水素電池に同じ充電器を使えますか？

いいえ、できません。両電池は異なるバッテリー充電コントローラーを持つためです。

結論

シンプルなNiCdバッテリー充電器回路は、特にニッケルカドミウム電池にとって非常に有用です。しかし、使用時はバッテリー電力がフル充電に達したら充電プロセスをカットオフすることを確認してください。そうすることで、デバイスのバックアップ効率を大幅に向上させ、バッテリー寿命を延ばせます。

このトピックについてどう思われますか？適切なニカド充電器回路の入手でお困りですか？お気軽にご連絡ください。