Зарядное устройство для никель-кадмиевых аккумуляторов и батарей. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Зарядные устройства, аккумуляторы, гальванические элементы

 Комментарии к статье

В специализированной литературе обоснована целесообразность зарядки аккумуляторов от источника фиксированного напряжения с ограничением тока. Такой режим удобен тем, что подзарядка в течение, например, ночи гарантирует к утру их полную зарядку независимо от их исходного состояния без опасности перезарядки.

Схема зарядного устройства приведена на рис.1.

(нажмите для увеличения)

Стабилитрон VD6, операционный усилитель DA1.1, транзистор VT1 и связанные непосредственно с ними элементы образуют высокостабильный источник напряжения. Его особенность - питание параметрического стабилизатора R2VD6 выходным напряжением источника, что и обеспечивает ему высокие параметры. Делитель R17R28 формирует 12 ступеней напряжения, соответствующих предельным при зарядке одиночных аккумуляторов и батарей, составленных из 2-12 никель-кадмиевых аккумуляторов. Необходимое зарядное напряжение выбирают переключателем SA2.

Операционный усилитель (ОУ) DA1.2 совместно с транзистором VT2 образует точный повторитель этого напряжения с большой нагрузочной способностью. Его выходное сопротивление весьма мало изменение напряжения при увеличении выходного тока от 0 до 350 мА нельзя обнаружить по четырехзначному цифровому вольтметру, т.е. оно меньше 1 мВ, а выходное сопротивление соответственно менее 0,003 Ом. Для ограничения тока в начале зарядки используется сравнение падения напряжения на резисторе R32 (и подключаемых к нему параллельно резисторах R6-R16) и образцового напряжения, снимаемого с делителя R35-R39. Ток коллектора транзистора VT2 с достаточной точностью равен току зарядки. Образцовое напряжение, снимаемое с резисторов R35 и R36, равно 1,2 В.

Сравнение напряжений осуществляет компаратор, его функцию выполняет ОУ DA2.2. Когда ток зарядки создает на резисторе R32 падение напряжения более 1,2 В, ОУ DA2.2 открывает транзистор VT3, который своим коллекторным током увеличивает напряжение на инвертирующем входе ОУ DA1.2, что приводит к уменьшению выходного напряжения ОУ и переходу всего источника в режим стабилизации тока.

Ток ограничения в пределах от 2,5 до 350 мА устанавливают переключателем SA3. Выходное сопротивление устройства в режиме стабилизации тока равно сопротивлению резистора R30. Микроамперметр РА1 с добавочным резистором R31 образует вольтметр на напряжение 1,2 В, поэтому при работе источника в режиме стабилизации тока его стрелка указывает на последнее деление шкалы. Для вольтметра использован микроамперметр на ток 100 мкА, поэтому такое его показание соответствует зарядному току, равному 100% от установленного переключателем SA3.

Если к гнездам X1 и Х2 зарядного устройства подключить разряженную батарею аккумуляторов, установив переключатель SA2 в положение, соответствующее их числу, вначале ток зарядки будет определяться положением переключателя SA3. Через несколько часов напряжение на батарее достигнет значения, установленного переключателем SA2, и устройство перейдет в режим стабилизации напряжения. Ток зарядки начнет уменьшаться, что можно отслеживать по показанию прибора РА1. Когда ток уменьшится до значения, составляющего примерно 5% от установленного переключателем SA3, компаратор на ОУ DA2.1 переключится, и загорится светодиод HL2, сигнализируя об окончании зарядки. Если батарею (или одиночный аккумулятор) продолжать заряжать даже в течение суток, с ней ничего не произойдет, поскольку ток в конце зарядки весьма мал.

Светодиод HL1 - индикатор подключения устройства к сети. Подбором конденсатора С7 устраняют высокочастотную генерацию ОУ DA1.2. Какова роль диодов VD2 VD5? При зарядке одиночного аккумулятора напряжение на неинвертирующем входе ОУ DA1.2 составляет 1,4 В, а в режиме замыкания выхода зарядного устройства его выходное напряжение, обеспечивающее перевод устройства в режим стабилизации тока, должно быть около 0,6 В относительно общего провода. Чтобы ОУ DA1.2 нормально работал в таких режимах, напряжение его минусового источника питания должно быть по абсолютному значению не менее 2 В, что и обеспечивается падением напряжения на диодах VD3VD5. Аналогично для нормальной работы ОУ DA2.1 при напряжении на входах, близком к напряжению плюсового источника питания, разность между ними должна быть не менее 0,6 В - обеспечивается падением напряжения на диоде VD2.

Чертеж печатной платы из одностороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм, на которой размещена большая часть деталей устройства, приведен на рис.2.

Транзистор VT2 снабжен игольчатым теплоотводом размерами 60х45 мм, высота игл 20 мм. Переключатели SA2 и SA3 вместе с распаянными на них резисторами, микроамперметр РА1, светодиоды HL1 и HL2, выходные гнезда X1 и Х2 установлены на передней панели прибора, изготовленной из стеклотекстолита толщиной 1,5 мм, а трансформатор Т1, выключатель SA1, предохранитель FU1, диодный мост VD1 и конденсаторы С1 - на задней дюралюминиевой панели такой же толщины. Панели скреплены между собой дюралюминиевыми стяжками длиной 135 мм, к этим же стяжкам привинчена печатная плата.

Законченная конструкция установлена в алюминиевый корпус в виде отрезка прямоугольной трубы. Сетевой трансформатор Т1 - унифицированный типа ТН-30. Но можно применить любой другой аналогичный трансформатор, вторичная обмотка которого обеспечивает напряжение 19...20 В при токе не менее 400 мА. Выпрямительный мост VD1, рассчитанный на такой же выходной ток, можно собрать из четырех диодов с рабочим током 300 мА, например, типа Д226. Такими могут быть и диоды VD2-VD5.

Конденсатор С1 составлен из трех соединенных параллельно оксидных конденсаторов типа К50-29 емкостью по 1000 мкФ на номинальное напряжение 25 В. Конденсатор С2 - К53-1, остальные - КМ5 и КМ-6. Термокомпенсированный стабилитрон КС191Ф (VD6) можно заменить на Д818 с буквенными индексами В-Е или на КС191 с любым буквенным индексом. Резисторы R3, R5 и R17-R28 желательно использовать стабильные, например, С2-29. Сопротивления резисторов R17 - R28 в пределах 160 Ом... 10 кОм, но обязательно одинаковые с точностью не хуже 0,3%.

Сопротивления резисторов R6R16 не обязательно должны быть точными. Их желательно подобрать в соответствии с указанными на схеме из резисторов близких номиналов, что упростит настройку прибора. Каждый из резисторов R15, R16 состоит из нескольких резисторов большего номинала и меньшей мощности рассеяния, которые соединены параллельно. Подстроечные резисторы R4 и R38 типа СП3-19а.

Светодиоды HL1 и HL2 любые, но желательно разного цвета свечения. Стабилитроны VD7 и VD8 на напряжение стабилизации 5,6-7,5 В. Переключатели SA2 и SA3 ПГ2-5-12П1Н или аналогичные малогабаритные. Микроамперметр РА1 типа М4247 на ток 100 мкА. Используя прибор на иной ток полного отклонения стрелки, придется подбирать не только ограничительный резистор R31, но и R32 для обеспечения зарядного тока 2,5 мА при крайнем левом (по схеме) положении переключателя SA3.

Транзисторы VT1, VT2 любые кремниевые структуры n-р-n средней мощности, a VT3 - любой кремниевый маломощный структуры рn-р на допустимое напряжение не менее 30 В. Операционные усилители К140УД20 (DA1, DA2) заменимы двойным числом ОУ К140УД7. Применение ОУ других типов определяется возможностью их работы в упомянутых выше режимах, но это не проверялось.

Коротко о настройке зарядного устройства. Вначале подстроечным резистором R4 установите на эмиттере транзистора VT1 напряжение, равное 16,8 В. Нагрузив устройство резистором сопротивлением 51...68 Ом (на мощность рассеяния 7,5 Вт) и временно отпаяв резистор R43, убедитесь в том, что при переводе переключателя SA2 в каждое следующее положение (вверх по схеме) выходное напряжение увеличивается на 1,4 В. Проверьте отсутствие высокочастотной генерации на выходе и при необходимости подберите конденсатор С7. Далее восстановите соединение резистора R43, а переключатель SA2 установите в положение "12".

Изменяя положение переключателя SA3, убедитесь, что при этом выходной ток, измеряемый миллиамперметром, включенным последовательно с нагрузочным резистором, ограничивается значением, соответствующим положению этого переключателя (кроме 350 мА).

Замените нагрузочный резистор цепочкой из двух- трех диодов (однотипных с VD2-VD5) и, установив переключатель SA3 в положение "100 мА", установите подстроечным резистором R38 такой же выходной ток. Стрелка микроамперметра должна указывать на последнее деление шкалы, если это не так - подберите резистор R31.

Теперь переключатель SA2 установите в положение "1", а переключатель SA3 в положение "10 мА".

К выходу устройства подключите переменный резистор 3,3 кОм и миллиамперметр, после чего увеличивайте от нуля сопротивление этого резистора. При выходном токе, равном примерно 0,5 мА, должен включиться светодиод HL2. Настраивая устройство, помните, что его выходное сопротивление несимметрично: оно мало для вытекающего тока и велико для втекающего. Поэтому устройство без нагрузки чувствительно к сетевым наводкам, и измерение выходного напряжения высокоомным вольтметром может дать неожиданно завышенный результат.

Зарядка батареи аккумуляторов несложна. Надо лишь установить переключатели в положения, соответствующие числу аккумуляторов в ней и максимальному току зарядки, подключить к выходу батарею с соблюдением полярности и включить питание устройства. Признаком окончания зарядки служит свечение светодиода HL2. Максимальный ток зарядки должен быть в 3...4 раза меньше емкости заряжаемой батареи аккумуляторов.

Какие дополнения или изменения можно внести в этот вариант зарядного устройства? Прежде всего надо дополнить его электромагнитным реле К1, как показано на рис.3, которое бы отключало аккумулятор или батарею после окончания зарядки. При включении светодиода HL2 реле срабатывает и своими нормально замкнутыми контактами разрывает цепь зарядки.

Резистор R44 необходим для четкого срабатывания реле и обеспечения небольшого гистерезиса компаратора на ОУ DA2.1. Реле К1 должно быть на напряжение 20...27 В, транзистор VT4 любой средней или большой мощности структуры р-n-р, например, КТ502, КТ814, КТ816. Но введя в устройство такое дополнение, следует учитывать, что после начала зарядки любые переключения его цепей приводят к срабатыванию реле, поэтому необходимые установки надо делать заранее.

Устройство можно применять для разрядки батарей из семи аккумуляторов, не опасаясь их переразрядки. Для этого переключатель SA2 надо установить в положение "5", переключатель SA3 - в ближайшее по току разрядки, но большее его, включить между выходными гнездами XI и Х2 резистор, обеспечивающий необходимый ток разрядки, и подключить разряжаемую батарею. Поскольку напряжение батареи больше, чем подаваемое на неинвертирующий вход ОУ DA1.2, транзистор VT2 закрыт, а батарея разряжается через резистор. Когда напряжение батареи снизится до 7 В, ОУ DA1.2 и транзистор VT1 перейдут в режим стабилизации напряжения, разрядка прекратится.

Индикатором завершения разрядки батареи служит светодиод HL2 - в процессе разрядки он светится, а по окончании гаснет.

Если устройство часто предполагается использовать для разрядки батарей, к тому же с разным числом аккумуляторов, в него целесообразно ввести дополнительный резистор, сопротивление которого составляет 40% от суммарного сопротивления резисторов R17-R28, и, конечно, выключатель. Резистор включают между выходом источника образцового напряжения (на схеме рис.1 точка соединения эмиттера транзистора VT1, резисторов R2, R3, конденсатора С3) и неподвижным контактом "12" переключателя SA2, соединенным с резистором R17, а параллельно этому резистору - дополнительный выключатель. Батарею заряжают при замкнутых контактах выключателя, а при размыкании их, когда выходное напряжение уменьшается в 1,4 раза (до 1 В на аккумулятор), батарею можно разряжать.

Разрядка батареи через резистор происходит изменяющимся во времени током, который можно стабилизировать микросхемой К142ЕН12А, включив ее по схеме, приведенной на рис.4.

Сопротивление резистора R46 (Ом) определяют по формуле: R46=1250/Ipaз, где Iраз - ток разряда (мА). Номиналы резисторов, от которых зависит ток разряда, соответствуют сопротивлениям резисторов R6-R16 при тех же токах, что и ток заряда.

Смотрите другие статьи раздела Зарядные устройства, аккумуляторы, гальванические элементы.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Глазные капли, возвращающие молодость зрению 05.10.2025

С возрастом человеческий глаз постепенно теряет способность четко видеть на близком расстоянии - развивается пресбиопия, или возрастная дальнозоркость. Этот естественный процесс связан с утратой эластичности хрусталика и ослаблением цилиарной мышцы, отвечающей за фокусировку. Миллионы людей по всему миру сталкиваются с необходимостью носить очки для чтения или прибегают к хирургическим методам коррекции. Однако исследователи из Центра передовых исследований пресбиопии в Буэнос-Айресе представили решение, которое может стать удобной и неинвазивной альтернативой - специальные глазные капли, способные улучшать зрение на длительный срок. Разработку возглавила Джованна Беноцци, директор Центра. По ее словам, цель исследования состояла в том, чтобы предоставить пациентам с пресбиопией эффективный и безопасный способ коррекции зрения без хирургического вмешательства. Новые капли, созданные на основе пилокарпина и диклофенака, показали убедительные результаты: уже через час после первого пр ...>>

Цифровая рация Xiaomi Digital Walkie Talkie 05.10.2025

Компания Xiaomi представила современное устройство, объединившее классические принципы радиосвязи с возможностями цифровых технологий. Новинка под названием Xiaomi Digital Walkie Talkie демонстрирует, как привычные рации могут быть переосмыслены в духе времени. Устройство оснащено цветным дисплеем диагональю 1,57 дюйма, который отображает список контактов, параметры соединения и даже примерное местоположение собеседника. Такой подход превращает стандартную рацию в компактное средство связи, сочетающее функциональность смартфона и устойчивость профессиональной техники. Одним из ключевых преимуществ стала высокая автономность. Встроенный аккумулятор емкостью 2500 мА·ч обеспечивает до 100 часов работы в режиме ожидания и около 14 часов непрерывных разговоров, что особенно важно в экспедициях, на дальних маршрутах или в зонах, где подзарядка невозможна. Согласно данным портала unionrayo.com, такое время работы выгодно отличает устройство от большинства аналогов. По дальности дейст ...>>

Открыт обращаемый драйвер старения 04.10.2025

Недавняя работа ученых из Сямэньского университета в Китае показала, что в гипоталамусе, главном регуляторе внутренних функций организма, кроется один из ключей к продлению молодости. Команда под руководством Лиге Ленга обнаружила, что снижение уровня белка менина в гипоталамусе связано с ускорением процессов старения. Менин, как выяснилось, играет важную роль в предотвращении воспаления и поддержании нормальной работы нейронов. Когда его уровень снижается, в мозге возрастает активность воспалительных сигналов, что запускает цепную реакцию возрастных изменений во всем организме - от ослабления когнитивных функций до потери плотности костей и истончения кожи. Чтобы понять, как именно менин влияет на старение, ученые вывели генномодифицированных мышей, у которых этот белок можно было выборочно отключить. Даже у молодых животных такое вмешательство быстро привело к ухудшению памяти, снижению прочности костей и эластичности кожи, а также к укорочению жизни. Эти результаты убедительно ...>>

Случайная новость из Архива Ноутбуки Samsung Galaxy Book3 Pro, 360 и Pro 360 28.01.2023 Компания Samsung анонсировала линейку ноутбуков Galaxy Book3. Новинки внешне похожи на своих предшественников из поколения Book2. Основные отличия - процессоры Intel Core 13-го поколения и новый дисплей. Экран, который Samsung называет Dynamic AMOLED 2X Display, уже используется в смартфонах Galaxy. Обозначение 2X указывает на частоту обновления 120 Гц. Панель получила разрешение 2880 х 1800 пикселей и соотношение сторон 16:10. Дисплей больше экранов Galaxy Book2 с соотношением сторон 16:9. Естественные преимущества AMOLED - ярке цвета, широкие углы обзора, малое время отклика и глубокий черный. Также в официальном магазине Samsung появился ноутбук-трансформер Galaxy Book3 360, о котором на сегодняшней презентации не говорилось и который обнаружил автор этой новости. Его основное отличие - экран с разрешением Full HD и диагональю 13,3″ или 15,6″, а также только два динамика для воспроизведения звука. Прошлые Galaxy Book считались одними из лучших ультрапортативных ноутбуков. Они легкие и, как и следовало ожидать от устройств Samsung, имеют очень хорошие экраны. Новые экраны с более высоким разрешением и большей частотой обновления будут способствовать лучшему восприятию мультимедиа. Ноутбуки поставляются в графитовом и бежевом цветах. Samsung Galaxy Book3 Pro будет стоить от $1449,99, модель Book3 360 Pro - от $1699,99, Book3 360 - от $1299,99. Они уже доступны для предварительного заказа, прямые продажи начнутся 17 февраля.

Другие интересные новости:

▪ Технология Omnivision Nyxel для машинного зрения и ночного видения

▪ Найден гормон, восстанавливающий ткани сердца

▪ Сознание как баланс взаимодействия между нейронами

▪ Разработано стекло, снижающее энергопотребление и регулирующее температуру в помещении

▪ Влияют ли метеориты на климат

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Аккумуляторы, зарядные устройства. Подборка статей

▪ статья Голодание и его переносимость. Основы безопасной жизнедеятельности

▪ статья Проходит ли Солнце через 12 зодиакальных созвездий? Подробный ответ

▪ статья Промоушен-менеджер. Должностная инструкция

▪ статья Измеритель короткозамкнутых витков. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Устройство подключения 3-х фазных двигателей к однофазной сети. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025