Зарядное устройство для герметичных кислотно-свинцовых аккумуляторов. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

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

 Комментарии к статье

Многие из нас для освещения в случае отключения электроэнергии используют импортные фонари и светильники. Источник питания в них - герметичные кислотно-свинцовые аккумуляторные батареи небольшой емкости, для зарядки которых применяют встроенные примитивные зарядные устройства, не обеспечивающие нормального режима. В результате срок службы батареи значительно уменьшается. Поэтому необходимо применять более совершенные зарядные устройства, исключающие возможную перезарядку батареи.

Подавляющее большинство промышленных зарядных устройств ориентировано на эксплуатацию совместно с автомобильными аккумуляторными батареями, поэтому их применение для зарядки батарей малой емкости нецелесообразно. Применение специализированных импортных микросхем экономически невыгодно, поскольку стоимость такой микросхемы порой в несколько раз превышает стоимость самого аккумулятора.

Автор предлагает свой вариант зарядного устройства для подобных аккумуляторных батарей.

В статье описано простое в изготовлении и налаживании зарядное устройство (ЗУ) для герметичных кислотно-свинцовых аккумуляторных батарей (АБ) небольшой емкости.

На рис. 1 показана схема устройства. По сути, это стабилизатор напряжения с ограничением по току на уровне 0,1С (С - емкость АБ, Ач), который собран на микросхеме КР142ЕН12А, включенной по типовой схеме. При указанных номиналах резисторов R9, R11 и R12 устройство обеспечивает зарядку наиболее распространенных АБ напряжением 6 В емкостью 4 Ач. ЗУ состоит из выпрямителя на диодах VD1 - VD4 со сглаживающим конденсатором С1, стабилизатора напряжения на микросхеме DA1 и узла ограничения тока, содержащего транзистор VT2 и резисторы R8-R12.

(нажмите для увеличения)

После подачи напряжения сети срабатывает реле К1 и контактами К1.1 подключает аккумулятор к ЗУ. Через резисторы R11 и R12 начинает протекать зарядный ток. Если он превысит значение 0,1С (0,4 А для указанной АБ), напряжение на резисторе R9 достигнет 0,6 В. Открывшийся транзистор VT2 шунтирует резисторы R6 и R7, что приводит к уменьшению напряжения на выходе ЗУ и ограничению зарядного тока на требуемом уровне. Одновременно напряжение на резисторах R11 и R12 открывает транзистор VT1. Включается светодиод HL2, свидетельствующий о том, что АБ заряжается. По мере зарядки напряжение на батарее увеличивается и при снижении зарядного тока менее 0.02С (80 мА) транзистор VT1 закрывается. Светодиод HL2 гаснет, что свидетельствует об окончании зарядки. Напряжение на каждом аккумуляторе полностью заряженной батареи приблизительно равно 2,25 В, и в таком состоянии АБ может быть подключена к устройству неограниченно долго.

Свечение светодиода HL1 свидетельствует о подключении ЗУ к сети. Конденсаторы С2 и C3 устраняют возможность самовозбуждения микросхемы DA1. Диод VD5 защищает микросхему от обратного тока, когда устройство отключают от сети. Использование реле вызвано необходимостью отключения цепей нагрузки во избежание их влияния на режим зарядки. Кроме того, появляется возможность использования ЗУ в устройствах аварийного питания, поскольку АБ постоянно подзаряжается при наличии сетевого напряжения, а в случае его пропадания нагрузка автоматически подключается к батарее.

Если необходимо заряжать АБ с другим напряжением или другой емкости, следует пересчитать сопротивление резисторов R9, R11 и R12. Покажем это на примере вышеуказанного аккумулятора с напряжением 6 В и емкостью С = 4 Ач.

Напряжение насыщения транзисторов VT1 и VT2:

Uэб насVT1 = Uэб насVT2 = 0,6 В.

Зарядный ток, в амперах, равен 0,1 от емкости аккумулятора, выраженной в ампер-часах:

Iзар = 0,1С = 0,1·4 = 0,4 А.

Общее сопротивление резисторов R11 и R12 рассчитывают по формуле

R = Uэб насVT2/(0,02C) = 0,6/(0,02·4) = 7,5 Ом.

Мощность, выделяемая на этих резисторах,

P = RIзар2 = 7,50,16= 1,2 Вт.

Для уменьшения степени нагрева в ЗУ применены два резистора по 15 Ом мощностью 2 Вт, включенных параллельно.

Вычислим сопротивление резистора R9:

R9 = Uэб HacVT2·R10/(l3ap-R - Uэб. насVT2) = 0,6-200/(0,4-7,5-0,6) = 50 Ом.

Выбираем резистор с ближайшим к рассчитанному сопротивлением 51 Ом.

В устройстве применены импортные оксидные конденсаторы. Реле - JZC-20F с напряжением срабатывания 12 В. Можно применить и другое реле, имеющееся в наличии, однако в этом случае придется подкорректировать печатную плату. Диоды 1N4007 (VD1 - VD5) заменимы любыми, выдерживающими ток, минимум вдвое больший зарядного. Указанные на схеме транзисторы допустимо заменить на любые из серий КТ503 (VT1) и КТ3102 (VT2). Вместо микросхемы КР142ЕН12А можно использовать импортный аналог LM317T В любом случае ее необходимо разместить на теплоотводе, площадь которого зависит от зарядного тока, напряжения на конденсаторе С1 и АБ. В авторском варианте использован теплоотвод размерами 60x80 мм. Трансформатор Т1 должен обеспечивать на вторичной обмотке переменное напряжение 14... 17 В при токе нагрузки около 0,5 А. Возможно применение трансформатора с большим выходным напряжением, однако это приведет к излишнему нагреванию микросхемы, что потребует увеличения размеров теплоотвода. Светодиоды зеленого (HL1) и красного (HL2) цветов свечения можно заменить любыми имеющимися, которые обеспечивают достаточную для индикации яркость.

Все детали, за исключением сетевого трансформатора, микросхемы и светодиодов, смонтированы на печатной плате из односторонне фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм, размерами 55x60 мм. Ее чертеж показан на рис. 2.

Правильно рассчитанное и собранное устройство требует минимального налаживания. При отключенной АБ подают питание и, подбирая резистор R6, устанавливают на выходе ЗУ напряжение 6,75 В. Чтобы проверить работу узла ограничения тока, вместо АБ кратковременно подключают резистор мощностью 2 Вт сопротивлением около 10 Ом и измеряют протекающий через него ток. Он не должен превышать 0,4...0,45 А. На этом налаживание устройства можно считать законченным.

Плату вместе с трансформатором можно смонтировать внутри корпуса устройства, питаемого от АБ. Если места внутри недостаточно, на корпусе устанавливают подходящий разъем и подключают его непосредственно к АБ. ЗУ в этом случае собирают в отдельном пластмассовом корпусе.

На его передней панели монтируют светодиоды и выключатель питания (на схеме не показан). Для улучшения охлаждения теплоотвод желательно разместить снаружи корпуса устройства. Соединительные провода, идущие к аккумулятору, должны быть минимальной длины и сечением не менее 1 мм2.

Автор: В.Педяш, г.Одесса, Украина

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:

Оптимальная продолжительность сна 12.11.2025

Сон играет ключевую роль в поддержании здоровья, когнитивных функций и общего самочувствия. Несмотря на широко распространенный стереотип о восьмичасовом сне, последние исследования показывают, что оптимальная продолжительность сна для большинства здоровых взрослых ближе к семи часам. Эволюционный биолог из Гарварда, Дэниел Э. Либерман, утверждает, что традиционная норма восьми часов сна - это скорее культурное наследие индустриальной эпохи, чем биологическая необходимость. По его словам, полевые исследования, проведенные в сообществах, не использующих электричество, показывают, что средняя продолжительность сна составляет 6-7 часов, что значительно отличается от общепринятого стандарта. Современные эпидемиологические данные подтверждают этот взгляд. Исследования выявили так называемую "U-образную кривую" зависимости между продолжительностью сна и рисками для здоровья. Минимальные показатели заболеваемости и смертности наблюдаются именно у людей, спящих около семи часов в сутки. ...>>

Дефицит кислорода усиливает выброс закиси азота 12.11.2025

Парниковые газы играют ключевую роль в изменении климата, а закись азота (N2O) - один из наиболее опасных среди них. Этот газ не только втрое сильнее углекислого газа в удержании тепла, но и разрушает озоновый слой. Недавнее исследование американских ученых показало, что микробы в зонах с низким содержанием кислорода активно производят N2O, усиливая глобальные климатические риски. Команда из Университета Пенсильвании изучала прибрежные воды у Сан-Диего и провела наблюдения на глубинах от 40 до 120 метров в Восточной тропической северной части Тихого океана - одной из крупнейших зон дефицита кислорода. Исследователи сосредоточились на том, как морские микроорганизмы превращают нитраты в закись азота. В ходе работы выяснилось, что существует два пути образования N2O. Один путь начинается с нитрата, другой - с нитрита. На первый взгляд более короткий путь должен быть эффективнее, однако микробы, использующие нитрат, продуцируют больше газа, поскольку этот "сырьевой" источник более д ...>>

Омега-3 помогают молодым кораллам выживать 11.11.2025

Сохранение коралловых рифов становится все более актуальной задачей в условиях глобального изменения климата. Молодые кораллы особенно уязвимы на ранних стадиях развития, когда стрессовые условия и нехватка питательных веществ могут привести к высокой смертности. Недавнее исследование ученых из Технологического университета Сиднея показывает, что специальные пищевые добавки способны существенно повысить выживаемость личинок кораллов. В ходе работы исследователи разработали особый состав "детского питания" для коралловых личинок. В него вошли масла, богатые омега-3 жирными кислотами, а также важные стерины, необходимые для формирования клеточных мембран. Личинки, получавшие эти добавки, развивались быстрее, становились крепче и демонстрировали более высокую устойчивость к стрессовым факторам. Особое внимание ученые уделили липидам. Анализ показал, что личинки активно усваивают эти вещества, что напрямую влияет на их жизнеспособность. Стерины, содержащиеся в корме, повышают устойчи ...>>

Случайная новость из Архива Расплавлен электронный кристалл 26.12.2016 Группа физиков из MIT и Принстона экспериментально подтвердила способность электронов образовывать вигнеровский кристалл - выстраиваться в упорядоченные в пространстве структуры внутри полупроводника, и впервые наблюдала плавление кристалла при увеличении плотности электронов. Кристалл в физике - это такая система, собственная энергия которой намного выше, чем кинетическая. Существование таких систем, состоящих не из атомов или молекул, а из электронов, предсказал в 1934 году физик Юджин Вигнер. В 1974 году его удалось получить в эксперименте с жидким гелием, однако природа эксперимента не позволила наблюдать "плавление" кристалла - переход электронов в менее упорядоченное состояние. Для того, чтобы создать кристалл, ученые воспользовались эффектом туннельного перехода, при котором частицы преодолевают барьер, если их энергия меньше высоты барьера. Пропуская электроны через полупроводник, ученые создали двумерную структуру, состоящую из электронов заданных энергий. Приборы, измеряющие энергию электронов, показали пик, который после длительного изучения признали признаком того, что электроны сформировали кристалл и "вибрируют в унисон". "Вибрация" здесь, конечно, просто фигура речи, которая позволяет представить синхронизацию энергий частиц. Затем ученые увеличили плотность кристалла, и пик постепенно сошел на нет. Так физики доказали, что кристалл "растаял", перейдя в состояние "электронной жидкости". При нормальных условиях электроны отталкиваются друг от друга. Вигнер предположил, что при близких к абсолютному нолю температурах те же кулоновские силы, что обычно отталкивают частицы с одинаковым зарядом, сформируют некоторое подобие решетки, и электроны, которые окажутся в узлах этой решетки превратятся в кристалл. Такой кристалл не будет пропускать электрический ток в веществе, которое обычно выступает как проводник.

Другие интересные новости:

▪ Ожидается бум умных телевизоров

▪ TransferJet - конкурент NFC от Toshiba

▪ Черная дыра в пробирке

▪ Капли квантовой механики

▪ Мозговой имплантат для восстановления памяти

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Охрана труда. Подборка статей

▪ статья Уютный уголок. Советы домашнему мастеру

▪ статья Почему судовой колокол назвали рындой? Подробный ответ

▪ статья Заместитель директора по капитальному строительству. Должностная инструкция

▪ статья Динамический фильтр - шумоподавитель. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Взаимопроникновение в спичечном коробке. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025