Automatische lader voor 9 Volt NiCd batterij

Wil men langdurig plezier beleven aan NiCD batterijen dan dienen deze met zorg geladen te worden.
Daarbij is van belang dat, omdat men aan de spanning van een dergelijke batterij niet veel af kan leiden omtrent de hoeveelheid lading die zich nog in de batterij bevindt. NiCd batterijen hebben een vrij vlak spanningsverloop.

Daarom is het noodzakelijk de batterij eerst te ontladen tot 1 Volt per cel, eerst dan kan men concluderen dat de batterij echt geheel ontladen is en kan men met het laden beginnen. Fabrikanten schrijven een laadstroom van ééntiende van de capaciteit voor en een corresponderende laadtijd van 15 uur.

De praktijk leert dat wanneer men de batterij onder lading zet vaak vergeten wordt na het verstrijken van de 15 uur de lader uit te schakelen, dit is desastreus voor de batterij. Vandaar de onderstaande schakeling die geheel volautomatisch is.
Het enige dat je te doen hebt is de batterij aan te sluiten en op de startknop te drukken. Nadat het ontladen beëindigd is schakelt het circuit over op laden en zodra de laadtijd van 15 uur verstreken is, wordt alles weer in de begintoestand teruggezet.
Daarna wordt de batterij met een druppellading vol gehouden.

Alhoewel de schakeling er ingewikkeld uitziet is de werking ervan niet moeilijk te begrijpen. Het circuit dient aangesloten te worden op een voedingsspanning van 16.5 tot maximaal 17.5 Volt, anders sneuvelen de HEF IC's. Omdat ik geen zin had hiervoor een aparte voeding te maken sluit ik de schakeling aan op een regelbare voeding. Eerst sluiten we een te laden 9 V batterij aan op de uitgangsklemmen. Zodra de voedingsspanning aangelegd is, worden door de condensator van 1 nF de beide RS flipflops, gevormd door IC1a, IC1b en IC1c, IC1d, de uitgangen 3 en 10 beide hoog en uitgangen 4 en 11 laag. De klokpulsen worden gevormd door een vrijlopende multivibrator, IC4. De frequentie ervan wordt bepaald door de condensatoren van 10 µF, de weerstand van 220K en de potmeter van 100K. De klok loopt continue, maar de teller erachter, IC5, telt nog niet omdat punt 11, de master reset, hoog wordt gehouden.
Zodra we nu op de startknop drukken wordt uitgang 4 van IC1a hoog en begint Tr4 te geleiden, hetgeen te zien is aan een continue brandende rode LED, D9. De batterij wordt nu ontladen via deze transistor en de weerstand van 100 Ohm.
De potmeter van 10K, geheel rechts in de figuur, is zodanig afgesteld dat wanneer de spanning van de batterij beneden 7 Volt komt, de uitgang van IC3 laag wordt en de uitgang 11 van IC1c hoog. Tegelijkertijd wordt de uitgang 10 van IC1d laag, de rode Led gaat hierdoor uit.
Omdat uitgang 11 hoog wordt gaat de groene LED , D8 branden en tevens wordt de uitgangsspanning van IC2 opgetild waardoor de batterij geladen wordt. De laadstroom wordt bepaald door de weerstanden van 120 Ohm, 150 Ohm en de potmeter van 1K, rechts van IC2. Eigenlijk zou met één vaste weerstand volstaan moeten kunnen worden, maar de uitgangsspanning van het IC kan wel iets verschillen, is ongeveer 1.25 Volt.
De laadstroom is deze spanning gedeeld door de vervangingswaarde van de weerstanden, met de potmeter is de stroom op de gewenste waarde in te stellen. ( De door mij gebruikte batterij is een 140 mAh type, dus de laadstroom moet op 14 mA ingesteld worden. )
Tegelijkertijd met het laag worden van uitgang 10 van IC1d gaat de teller van de klok werken. Op pen 9 van IC5 verschijnen pulsen die de rode LED doen oplichten. Dit is aangebracht om twee redenen, hiermee kan men de klokfrequentie met de potmeter van 100K op de juiste waarde brengen, de rode LED moet 6.59 seconden aangaan en eenzelfde tijd gedoofd blijven en men kan behalve dat de groene LED die de laadstand aangeeft ook nog eens controleren of de totale laadtijd wel correct is. Zodra de teller 8192 pulsen geteld heeft ( x 6.59 = 53985.28 sec = 14.99 uur) wordt de uitgang 3 van IC5 hoog, transistor Tr1 gaat hierdoor geleiden en daardoor geraken de beide flipflops weer in de startpositie.
Het laden stopt dus en de batterij krijgt alleen via de weerstand van 10K en diode D2 een druppellading welke de batterij in geladen toestand houdt.
Het afregelen van de schakeling is erg eenvoudig, de loper van de 10K potmeter richting weerstand 12K draaien, knooppunt weerstand 10K en diode D2 aan massa leggen, evenals de adj. pen van IC2, een spanning van 7 Volt op de batterijklemmen zetten, voedingsspanning aanzetten en langzaam de loper van de potmeter terugdraaien totdat de groene LED begint te branden. Daarna voedingsspanning afzetten en gemaakte verbindingen losnemen, een ampèremeter tussen batterij en uitgangsklemmen plaatsen en de voedingsspanning weer inschakelen. De batterij wordt, tenminste als hij nog niet leeg is, geheel ontladen en zodra de grens van 7 Volt gepasseerd is begint het laden. De laadstroom is dan met de 1K potmeter die in serie met de 150 Ohm weerstand over de weerstand van 120 Ohm staat, nauwkeurig op de gewenste waarde af te regelen.


N.B. Het verdient aanbeveling om zo dicht mogelijk over de voedingsspanning van de HEF IC's een keramische condensator van 100nF te plaatsen, dit om de storingsgevoeligheid kleiner te maken.