Источник тока для компенсации саморазряда аккумуляторной батареи. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

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

 Комментарии к статье

Поскольку саморазряд химических источников тока - дело неизбежное, его компенсации в радиолюбительской литературе всегда уделялось внимание. Схема автоматической приставки, которую после несложной доработки любого имеющегося зарядного устройства можно применить для этой цели, приведена в [1]. Существует и второй вариант - использование для этой цели маломощного источника тока (ИТ), постоянно подключенного к АКБ при ее длительном хранении. Такие устройства даже выпускались промышленностью. В качестве базовой (рис.1) в первом варианте (рис.2) ИТ была использована схема подзарядного устройства типа УП-Н12-0,05-УХЛ3.1, которое в декабре 1992 г. было выпущено ПО "Закарпатмаш" в г. Ужгороде. Поскольку при экспериментах со схемой имелось только руководство по эксплуатации, кроме параметров, приведенных в нем по мощности потребления (5,5 Вт в режиме короткого замыкания) ИТ в режиме короткого замыкания (КЗ), и величины тока КЗ 250 мА, других конструктивных данных по устройству не было.

Исходя из этих данных, был проведен ориентировочный расчет трансформатора питания. Определена величина входного напряжения: 5,5 Вт/0,25 А=22 В. Из имеющихся под рукой трансформаторов наиболее подходящим оказался понижающий трансформатор (ПТ) для 24-вольтового 25-ваттного паяльника от электропаяльного набора 2.940.005ТУ, выпускавшегося Винницким заводом "Маяк", схема которого показана на рис.3. Этот трансформатор обеспечивает получение на двух штатных гнездах типа СГЗ напряжений 24 и 28 В, имеет достаточно малый ток "холостого хода" (25 мА). Конструктивно решена и проблема электробезопасности: первичная и вторичная обмотки расположены в отдельных секциях каркаса. Сопротивление первичной обмотки примерно 100 Ом.

Устройство (рис. 1) представляет собой ИТ с высоким внутренним сопротивлением, выполненным на мощном транзисторе VT1.

(нажмите для увеличения)

Постоянство параметров выходного тока обеспечивается подачей стабилизированного напряжения с источника опорного напряжения (ИОН) на базу VT1, в связи с чем его выходной ток практически не зависит от величины нагрузки в цепи коллектора. При простой схемотехнике ИТ имеет хорошую температурную стабильность [2]. Высокие параметры получены благодаря использованию в качестве ИОН светодиода, выполняющего функции стабистора. В результате взаимной компенсации положительного температурного коэффициента h_21э(+2 мВ/град) биполярного транзистора и отрицательного температурного коэффициента изменения падения напряжения от температуры светодиода удалось получить стабильность параметров тока заряда от температуры, что существенно при длительном периоде работы устройства.

Определенным недостатком схем рис.1 и рис.2 является возможность ошибочного подключения АКБ к ИТ в противоположной полярности со всеми вытекающими из этого последствиями. В [3] этот недостаток устранен, однако схема ИТ несколько усложнена. Более простое по сравнению с [3] схемотехническое решение использовано во втором варианте схемы ИТ, показанной на рис.4. В отличие от схем рис.1 и рис.2, вместо резистора R2 здесь использован транзисторный ключ, управляемый напряжением от заряжаемого АКБ, аналогично [1 ]. Из соображений, что светодиодная индикация должна однозначно определять состояние устройства на данный момент, схеме рис.4 по сравнению с [3] уделено большее внимание. В схему введен двухцветный светодиодный индикатор, который однозначно индицирует ту или иную полярность подключения АКБ к ИТ. Введение транзисторного ключа позволяет полностью исключить разряд АКБ через ИТ при инверсном подключении, а также устранить режим короткого замыкания, поскольку при замыкании XS1 и XS2 управляющего напряжения в нужной полярности на базу VT2 не поступает, он закрыт, и возможная цепь разряда АКБ прервана.

Индикатор полярности подключения АКБ к ИТ состоит из двух светодиодов: VD5 типа AJ1307A и VD6 типа АЛ307В красного и зеленого цвета свечения соответственно. Его работа очевидна. Схемотехнически светодиоды в индикаторе помимо сигнализации выполняют функцию самозащиты: диод, который светится, защищает от воздействия обратного напряжения (Uобр.макс=4 В) светодиод, включенный навстречу, ограничивая на нем Uобр.макс на уровне 1,6... 1,8 В. Вместо двух светодиодов разного цвета свечения можно применить двухцветный светодиод. Величина тока разряда АКБ через светодиодный индикатор при отключенном напряжении электросети 220 В определяется резистором R4. Для данной конструкции он равен 15мА. Варианты возможных состояний светодиодных индикаторов приведены в таблице.

Для уменьшения бесполезных потерь по цепям индикации подключения к электросети 220 В, диод VD8 подключен к обмотке ПТ с переменным напряжением 4 В (Т1, рис.3). Диод VD8 также защищен от обратного напряжения с помощью включенного во встречном направлении кремниевого диода VD7.

Данных об использованном радиаторе в [4] не было. В первом варианте реальной конструкции был применен мощный кремниевый транзистор КТ803, который как следует из справочника [5], рассеивает мощность без радиатора 5 Вт.

Поскольку самым тяжелым режимом для VT1 (рис.2) является режим КЗ (как возможный), именно в этом режиме (200 мА) и была проверена работа схемы. Мощность, рассеиваемая в этом режиме на регулирующем транзисторе: Р=240,2=4,8 (Вт). В процессе экспериментов транзистор VT1 нагревался существенно, поэтому был установлен на дополнительный радиатор (пластину) из дюралюминия размерами 46x85x1,5 мм. Сама пластина была укреплена на верхней крышке корпуса ПТ на трех резьбовых стойках высотой 12 мм.

Физический смысл большей величины тока КЗ, чем ток компенсации саморазряда (ТКС) при работе ИТ на АКБ (как на химический источник тока), в определенном упрощении можно представить как вычитание напряжения АКБ из питающего при неизменных внутренних сопротивлениях ИТ, АКБ и прочих условиях. После доработки схемы рис.2 транзисторным ключом (рис.4) тепловой режим VT1 значительно улучшился (Р=24 В0,06А=1,44 Вт), однако конструкция пластинчатого радиатора с установленным на нем VT1 была оставлена из соображений сохранения монтажного объема.

(нажмите для увеличения)

Монтаж элементов выпрямителя и ИТ выполнен между пластиной и верхней плоскостью корпуса ПТ навесным способом. В пластине просверлены четыре отверстия диаметром 5 мм, в которые установлены светодиоды. Светодиоды и пластина взаимно зафиксированы с помощью молекулярного клея. Подключение ИТ к АКБ осуществляется с помощью соединителя СШ5 и гибкой двухпроводной линии с зажимами соответствующей конструкции. В качестве XS1 и XS2 (рис.2 и рис.4) использованы свободные гнезда XS2.4 и XS2.5 ПТ (рис.3), в которые установлены дополнительные лепестки. В результате такой доработки ПТ полностью сохранил свои первоначальные функции.

Детали. Транзисторы в ИТ желательно применить кремниевые на мощность от 20 Вт и выше, желательно в металлическом корпусе, с напряжением 1)эк не менее 50 В. Резистор R1 типа МЛТ1, R2 МЛТ-0,5. Трансформатор Т1 (рис.3) можно изготовить самостоятельно, например, на магнитопроводе Ш16x24 (S=3,84 см2) от выходного трансформатора УНЧ лампового цветного телевизора. Трансформаторная сталь, из которой изготавливался его магнитопровод, на частоте 50 Гц имеет малые ватт-потери, что важно для Т1 при предполагаемом длительном режиме работы.

Расчет количества витков Т1 проведен по рекомендациям [6] по формуле 50/S (с учетом использования качественных магнитопроводов эмпирическое число уменьшено до 50). Откуда N=50/S (см2)=50/3,84=13 (витков/В). Количество витков первичной обмотки 220x13=2870, вторичной 13х24х 1,2=370 + 13x4x1,2=63 (количество витков вторичной обмотки увеличено на 20%). Диаметр провода обмоток рассчитывают по формуле: d=0,8(l)^0,5. Для первичной обмотки из соображений уменьшения активного сопротивления принят диаметр 0,15 мм. К примеру, для вторичной обмотки при токе КЗ 0,2 A d=0,8(0,2)^0,5=0,36 (мм). Ток "холостого хода" двух изготовленных трансформаторов, рассчитанных по приведенным формулами и собранных на упомянутых магнитопроводах, был около 5 мА.

Настройка схемы (рис.2). Отсоединяют светодиод VD2 (рис.2) от транзистора и подключают его непосредственно к выпрямительному мосту. Подключают в разрыв цепи VD2 (точка А) авометр, включенный амперметром. Вместо резистора R2 подсоединяют потенциометр на 4,7 кОм, включенный реостатом и установленный на максимум сопротивления. Изменяя сопротивление потенциометра, устанавливают ток через VD2 10 мА. Подсоединяют VD2 к транзистору. Вместо эмиттерного резистора R1 устанавливают проволочный потенциометр 47... 100 Ом, включенный реостатом и установленный на максимум сопротивления. Подключают к XS1 и XS2 авометр, включенный амперметром на максимальный предел измерения. Изменяя сопротивление потенциометра, устанавливают ток КЗ 200 мА. Величина ТКС АКБ, рекомендованная [3], при подключенной (предварительно заряженной) АКБ должна составлять 45 мА.

Примечание В связи с шунтированием переходом Э-Б транзистора VT1 ИОН, светодиод VD2 (рис.1 и рис.2) без нагрузки (при отсутствии подключения АКБ или короткого замыкания по выходу) светиться не должен.

Настройка схемы (рис.4). Подключают к выходу ИТ заряженную АКБ с напряжением 14,5 В. Заменяют резистор R4 потенциометром на 470 кОм, включенным реостатом и установленным на максимум сопротивления. Устанавливают потенциометром ток через миллиамперметр 10 мА. Установка выходного тока ИТ рис.4 аналогична установке выходного тока ИТ рис.2, но должна проводиться только с подключенной в соответствующей полярности АКБ. Величина выходного тока ИТ рис.4 должна равняться сумме ТКС АКБ плюс ток, проходящий через индикатор подключения АКБ, т.е. 45+15=60 (мА).

Литература:

1. Елкин С. А. Зарядно-питающее устройство с расширенными эксплуатационными возможностями//Электрик. - 2000. - №4. С.46.
2. Редакционный перевод "Светодиод-термокомпенсатор"//Радио.- 1978.-№4.-С.61. 3. Чайи Л. Сохранитель заряда аккумуляторных батарей//Радиохобби. - 2003. - №4. - C.59.
3. Руководство по эксплуатации УА2.940.017РЭ ПО "Закарпатмаш".
4. Терещук P.M. и др. Полупроводниковые приемно-усилительные устройства. Справочник радиолюбителя. - К.: Наукова думка, 1981.- С. 125.
5. Поляков В. Уменьшение поля рассеяния тронсформатора//Родио. - 1983. - №7. - C.28.

Автор: С.А. Елкин

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:

Хорошо управляемые луга могут компенсировать выбросы от скота 15.02.2026

Животноводство, особенно разведение крупного рогатого скота, часто обвиняют в значительном вкладе в глобальное потепление из-за мощного парникового газа - метана, который выделяется при пищеварении у жвачных животных. Это вызывает острые политические споры и призывы к сокращению потребления мяса. Однако ученые напоминают, что полная картина климатического воздействия отрасли не ограничивается только выбросами от животных: огромную роль играет окружающая экосистема - пастбища, почва и растительность, которые способны активно поглощать углекислый газ из атмосферы. Исследователи из Университета Небраски-Линкольна решили глубже изучить этот баланс. Группа под руководством профессора Галена Эриксона сосредоточилась на том, как правильно организованные пастбища накапливают углерод в растениях и грунте благодаря естественным процессам, стимулируемым выпасом скота. Ученые подчеркивают, что при достаточном уровне осадков и грамотном управлении такие луга превращаются в мощные природные погло ...>>

NASA тестирует инновационную технологию крыла 15.02.2026

Коммерческая авиация ежегодно расходует колоссальные объемы керосина, что сказывается не только на бюджете авиакомпаний, но и на состоянии окружающей среды. В 2024 году глобальные затраты на авиационное топливо достигли 291 миллиарда долларов, и эта сумма продолжает расти. Чтобы справиться с этими вызовами, NASA активно работает над технологиями, способными заметно повысить аэродинамическую эффективность самолетов. Одним из самых перспективных направлений стало создание специальной конструкции крыла, которая максимизирует естественный ламинарный поток воздуха и минимизирует сопротивление. В январе 2026 года специалисты NASA Armstrong Flight Research Center успешно провели важный этап наземных испытаний концепции Crossflow Attenuated Natural Laminar Flow (CATNLF). Для эксперимента под фюзеляж исследовательского самолета F-15B закрепили вертикально ориентированную масштабную модель высотой около 0,9 м (3 фута), напоминающую узкий киль. Такая компоновка позволила подвергнуть прототип р ...>>

Забота о внуках очень полезна для здоровья мозга 14.02.2026

Общение между поколениями приносит радость всей семье, но мало кто задумывается, насколько активно бабушки и дедушки, заботящиеся о внуках, поддерживают свою умственную форму. Регулярное взаимодействие с детьми стимулирует мозг пожилых людей, помогая сохранять память, скорость мышления и общую когнитивную активность. Новые научные данные подтверждают, что такая добровольная помощь не только важна для общества, но и может замедлять возрастные изменения в мозге. Исследователи из Тилбургского университета в Нидерландах провели анализ, чтобы понять, приносит ли уход за внуками реальную пользу здоровью пожилых людей. Ведущий автор работы Флавия Черечес отметила, что многие бабушки и дедушки регулярно присматривают за детьми, и оставался открытым вопрос, насколько это положительно сказывается на их собственном благополучии, особенно в плане когнитивных функций. Ученые поставили цель выяснить, способен ли регулярный уход за внуками замедлить снижение памяти и других умственных способ ...>>

Случайная новость из Архива Лазерный радар для космоса 04.03.2012 Специалисты Европейского космического агентства разрабатывают компактный лазерный навигационный радар (лидар), который даст космическим аппаратам новые возможности по изучению глубокого космоса. Лазеры уже используются в системе автоматической стыковки грузового корабля ЕКА ATV: лазерный луч отражается от специального зеркала на стыковочном узле Международной космической станции и позволяет замерить расстояние с точностью до пары сантиметров. Для миссии вглубь Солнечной системы ЕКА надеется использовать трехмерные лидары, способные быстро создать объемную карту сложных объектов, например, долин, усыпанных камнями, или небольших астероидов. Новый лидар будет использоваться для трех основных целей - прежде всего для наведения, навигации и контроля спускаемых аппаратов, которые благодаря лидару смогут выбрать безопасное место посадки. Лидар сможет выбрать подходящую для посадки площадку, что избавит конструкторов от необходимости закладывать в спускаемые аппараты многократный запас прочности, снижая тем самым полезную научную нагрузку. Также лазерный радар будет использоваться для управления роботами на поверхности различных небесных тел и для стыковки на орбитах планет. Лидар будет ключевым прибором для миссии Mars Sample Return Mission, в ходе которой на поверхность Марса опустится автоматическая станция, которая соберет образцы грунта и затем доставит их на Землю. Наземные лидары уже существуют и широко применяются для сканирования зданий и промышленных объектов. Однако существующие образцы слишком громоздки для использования в космосе. Специалистам ЕКА предстоит создать новый класс лидаров - компактных, надежных и с невысоким энергопотреблением. В настоящее время уже создан лидар размером с коробку для обуви. С помощью нескольких сканирующих зеркал и высокочувствительного приемника он может составлять карту местности с расстояния до нескольких километров. Аналогичный прибор установят на спускаемый аппарат Lunar Lander, который должен опуститься на южный полюс Луны в 2018 году. Европейские инженеры также ищет пути создания лидаров еще меньших размеров - на основе новых типов детекторов и микромеханических оптических зеркал. Ожидается, что это позволит уменьшить вес и потребляемую мощность лидаров по крайней мере на 70%.

Другие интересные новости:

▪ Спектроскопия в пещере

▪ Заспинный помощник

▪ Уменьшенные GNSS-модули для носимых устройств

▪ Прочное стекло на основе алюминия

▪ Беспроводной шлюз CC3200+CC2650 подключает BLE-датчики к Интернет

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Студенту на заметку. Подборка статей

▪ статья Словечка в простоте не скажут, все с ужимкой. Крылатое выражение

▪ статья Что такое гравитационный коллапс звезды? Подробный ответ

▪ статья Желтушник серый. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Антенна Тройной квадрат. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Растения выделяют при дыхании кислород. Химический опыт

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026