Устройство для зарядки малогабаритных аккумуляторов

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

 Комментарии к статье

На питании малогабаритной аппаратуры от гальванических элементов и батарей при сегодняшних ценах можно буквально разориться. Выгоднее, потратясь один раз, перейти на использование аккумуляторов. Для того чтобы они служили долго, их необходимо правильно эксплуатировать: не разряжать ниже допустимого напряжения, заряжать стабильным током, вовремя прекращать зарядку. Но если за выполнением первого из этих условий приходится следить самому пользователю, то выполнение двух остальных желательно возложить на зарядное устройство. Именно такое устройство и описывается в статье.

При разработке ставилась задача сконструировать устройство, обладающее следующими характеристиками:

• широкими интервалами изменения зарядного тока и напряжения автоматического прекращения зарядки (АПЗ). обеспечивающими зарядку как отдельных аккумуляторов, применяемых для питания малогабаритной аппаратуры, так и составленных из них батарей при минимальном числе механических переключателей;
• близкими к равномерным шкалами регуляторов, позволяющими с приемлемой точностью устанавливать зарядный ток и напряжение АПЗ без каких-либо измерительных приборов;
• высокой стабильностью зарядного тока при изменении сопротивления нагрузки;
• относительной простотой и хорошей повторяемостью.

Описываемое устройство полностью отвечает этим требованиям. Оно предназначено для зарядки аккумуляторов Д-0,03, Д-0,06. Д-0,125, Д-0,26, Д-0,55. ЦНК-0,45, НКГЦ-1,8, их импортных аналогов и батарей, составленных из них. До выставленного порога включения системы АПЗ аккумулятор заряжается стабилизированным током, не зависящим от типа и числа элементов, при этом напряжение на нем по мере зарядки постепенно растет. После срабатывания системы на аккумуляторе стабильно поддерживается выставленное ранее постоянное напряжение, а зарядный ток уменьшается. Иными словами, перезарядки и разрядки аккумулятора не происходит, и он может оставаться подключенным к устройству длительное время.

Устройство можно использовать в качестве блока питания малогабаритной аппаратуры с регулируемым напряжением от 1,5 до 13 В и защитой от перегрузки и короткого замыкания в нагрузке.

Основные технические характеристики устройства следующие:

• зарядный ток на пределе "40 мА" - 0...40, на пределе "200 мА" - 40...200 мА;
• нестабильность зарядного тока при изменении сопротивления нагрузки от 0 до 40 Ом - 2.5 %;
• пределы регулирования напряжения срабатывания АПЗ - 1,45... 13 В.

Принципиальная схема устройства изображена на рис. 1.

В качестве стабилизатора зарядного тока применен источник тока на транзисторе \Л"4. В зависимости от положения переключателя SA2 ток в нагрузке Iн определяется соотношениями: IН = (UБ - UБЭ)/R10 и IН = (UБ - UБЭ)/(R9 + R10), где UБ - напряжение на базе транзистора VT4 относительно плюсовой шины, В; UБЭ - падение напряжения на его эмиттерном переходе, В; R9, R10 - сопротивления соответствующих резисторов, Ом.

Из этих выражений следует, что. изменяя напряжение на базе транзистора VT4 переменным резистором R8. можно регулировать ток нагрузки в широких пределах. Напряжение на этом резисторе поддерживается неизменным стабилитроном VD6, ток через который, в свою очередь, стабилизирован полевым транзистором VT2. Все это и обеспечивает нестабильность зарядного тока, указанную в технических характеристиках. Применение источника стабильного тока, управляемого напряжением, позволило изменять зарядный ток вплоть до весьма малых значений, иметь близкую к равномерной шкалу регулятора тока (R8) и достаточно просто переключать пределы его регулирования.

Система АПЗ. срабатывающая после достижения предельно допустимого напряжения на аккумуляторе или батарее, включает в себя компаратор на ОУ DA1, электронный ключ на транзисторе VT3, стабилитрон VD5. стабилизатор тока на транзисторе VT1 и резисторах R1 - R4. Индикатором зарядки и ее окончания служит светодиод HL1.

При подключении к устройству разряженного аккумулятора напряжение на нем и неинвертирующем входе ОУ DA1 меньше образцового на инвертирующем, которое установлено переменным резистором R3. По этой причине напряжение на выходе ОУ близко к напряжению общего провода, транзистор VT3 открыт, через аккумулятор течет стабильный ток, значение которого определяется положениями движка переменного резистора R8 и переключателя SA2.

По мере зарядки аккумулятора напряжение на инвертирующем входе ОУ DA1 возрастает. Повышается напряжение и на его выходе, поэтому транзистор VT2 выходит из режима стабилизации тока, VT3 постепенно закрывается и его коллекторный ток уменьшается. Процесс продолжается до тех пор. пока стабилитрон VD6 не перестает стабилизировать напряжение на резисторах R7, R8. С понижением этого напряжения транзистор VT4 начинает закрываться и зарядный ток быстро уменьшается. Его конечное значение определяется суммой тока саморазрядки аккумулятора и тока, текущего через резистор R11. Иными словами, с этого момента на заряженном аккумуляторе поддерживается напряжение, установленное резистором R3, а через аккумулятор течет ток, необходимый для поддержания этого напряжения.

Светодиод HL1 индицирует включение устройства в сеть и две фазы процесса зарядки. При отсутствии аккумулятора на резисторе R11 устанавливается напряжение, определяемое положением движка переменного резистора R3. Для поддержания этого напряжения требуется весьма незначительный ток, поэтому HL1 светится очень слабо. В момент подключения аккумулятора яркость его свечения возрастает до максимальной, а после срабатывания системы АПЗ по окончании зарядки - скачкообразно уменьшается до средней между названными выше. При желании можно ограничиться двумя уровнями свечения (слабое, сильное), для чего достаточно подобрать резистор R6.

Детали устройства смонтированы на печатной плате, чертеж которой показан на рис. 2. Она выполнена методом прорезания фольги и рассчитана на установку постоянных резисторов МЛТ, подстроечного (проволочного) ППЗ-43. конденсаторов К52-1Б (С1) и KM (С2). Транзистор VT4 установлен на теплоотводе с эффективной площадью теплового рассеяния 100 см2. Переменные резисторы R3 и R8 (ППЗ-11 группы А) закреплены на передней панели устройства и снабжены шкалами с соответствующими отметками.

(нажмите для увеличения)

Переключатели SA1 и SA2 - любого типа, желательно, однако, чтобы контакты используемого в качестве SA2 были рассчитаны на коммутацию тока не менее 200 мА.

Сетевой трансформатор Т1 должен обеспечивать на вторичной обмотке переменное напряжение 20 В при токе нагрузки 250 мА.

Полевые транзисторы КП303В можно заменить на КП303Г - КП303И, биполярные КТ361В - на транзисторы серий КТ361. КТ3107, КТ502 с любым буквенным индексом (кроме А), а КТ814Б - на КТ814В, КТ814Г, КТ816В, КТ816Г. Стабилитрон Д813 (VD5) необходимо подобрать с напряжением стабилизации не менее 12,5 В. Вместо него допустимо использовать Д814Д или любые два соединенных последовательно маломощных стабилитрона с суммарным напряжением стабилизации 12,5... 13,5 В. Возможна замена ППЗ-11 (R3, R8) переменными резисторами любого типа группы А, а ППЗ-43 (R10) - подстроенным резистором любого типа с мощностью рассеяния не менее 3 Вт.

Налаживание устройства начинают с подбора яркости свечения светодиода HL1. Для этого переводят переключатели SA1 и SA2 соответственно в положения "13 В" и "40 мА". а движок переменного резистора R8 - в среднее, подключают к гнездам XS1 и XS2 резистор сопротивлением 50... 100 Ом и находят такое положение движка резистора R3. в котором изменяется яркость свечения HL1. Увеличения различия в яркости свечения добиваются подбором резистора R6.

Затем устанавливают границы интервалов регулирования зарядного тока и напряжения АПЗ. Подключив к выходу устройства миллиамперметр с пределом измерения 200...300 мА. переводят движок резистора R8 в нижнее (по схеме) положение, а переключатель SA2 - в положение "200 мА". Изменением сопротивления подстроечного резистора R10 добиваются отклонения стрелки прибора до отметки 200 мА. Затем перемещают движок R8 в верхнее положение и подбором резистора R7 добиваются показаний 36...38 мА. Наконец, переключают SA2 о положение "40 мА". возвращают движок переменного резистора R8 в нижнее положение и подбором R9 устанавливают выходной ток в пределах 43...45 мА.

Для подгонки границ интервала регулирования напряжения АПЗ переключатель SA1 устанавливают в положение "13 В", а к выходу устройства подключают вольтметр постоянного тока с пределом измерения 15...20 В. Подбором резисторов R1 и R4 добиваются показаний 4,5 и 13 В в крайних положениях движка резистора R3. После этого, переведя SA1 в положение "4,5 В", в тех же положениях движка R3 устанавливают стрелку прибора на отметки 1.45 и 4,5 В подбором резистора R2.

Далее, вновь подключив к выходу миллиамперметр, градуируют шкалу регулятора зарядного тока (R8). а с помощью вольтметра - шкалу регулятора напряжения АПЗ (R3).

В процессе эксплуатации напряжение АПЗ устанавливают из расчета 1,4... 1,45 В на один заряжаемый аккумулятор.

Если устройство не предполагается использовать для питания радиоаппаратуры, индикацию окончания зарядки погасанием светодиода можно заменить его миганием, для чего достаточно ввести в компаратор гистерезис - дополнить устройство резисторами R12, R13 (рис. 3), а резистор R6 удалить.

После такой доработки при достижении установленного значения напряжения АПЗ светодиод HL1 погаснет, а зарядный ток через аккумулятор полностью прекратится. В результате напряжение на нем начнет падать, поэтому вновь включится стабилизатор тока и загорится светодиод HL1. Иными словами, при достижении установленного напряжения HL1 начнет мигать, что иногда более наглядно, чем некая средняя яркость свечения. Характер процесса зарядки аккумулятора в обоих случаях остается неизменным.

Автор: Н.Герцен, г.Березники Пермской обл.

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:

Красные водоросли в растительном мясе успешно имитируют кровь 14.10.2024

Технологии все активнее вторгаются в сферу пищевой промышленности, и одна из самых инновационных разработок последних лет - создание реалистичного растительного мяса. Для многих потребителей важным фактором остается не только вкус, но и визуальные характеристики продукта, которые должны максимально приближаться к настоящему мясу. В этом вопросе крупные производители растительных продуктов нашли неожиданных помощников - красные микроводоросли. Мировые производители растительного мяса, объединив усилия, создали ингредиент под названием RepliHue. Этот компонент, изготовленный на основе красных микроводорослей, позволяет имитировать цвет и текстуру настоящей крови, что делает растительное мясо еще более похожим на традиционные мясные продукты. Ранее для достижения подобного эффекта использовались синтетические добавки, такие как гем, но RepliHue предлагает более естественную и экологически устойчивую альтернативу. Одной из ключевых особенностей RepliHue является его способность измен ...>>

Электровелосипед Miloo Adventure Beast 14.10.2024

Швейцарская компания Miloo представила свою новейшую модель электровелосипеда Adventure Beast, которая уже успела привлечь внимание благодаря своим рекордным характеристикам. Этот электробайк не только сочетает в себе высокие технические параметры и легкость, но и предлагает пользователям исключительные возможности для езды как по городу, так и по бездорожью. Adventure Beast представляет собой модель класса S-Pedelec, что означает поддержку скорости до 45 км/ч, и при этом это самый легкий велосипед в своем классе. В самой легкой комплектации электровелосипед весит всего 17 кг, что является рекордом для гравийных велосипедов с такой мощностью и скоростью. Это делает его удобным как для городских поездок, так и для путешествий по пересеченной местности. Одной из ключевых особенностей Adventure Beast является мощный электродвигатель, доступный в двух вариантах. Самая мощная версия обеспечивает до 1000 Вт мощности и крутящий момент в 100 Нм, что является самыми высокими показателями ...>>

Совместный просмотр телевизора с родителями полезен маленьким детям 13.10.2024

Родители часто беспокоятся о том, сколько времени их дети проводят перед экранами телевизоров и гаджетов. Однако новое исследование ученых из Университета Портсмута, проведенное в сотрудничестве с французскими коллегами, показывает, что телевидение может быть полезным для когнитивного развития малышей, если они смотрят его вместе с родителями. Особенно это касается детей в возрасте до двух лет, когда закладываются основы языка и мышления. Исследователи проанализировали 478 научных работ, опубликованных за последние 20 лет, чтобы изучить влияние пассивного использования экранов на развитие интеллекта детей. Они обратили внимание на то, что экранное время может быть как вредным, так и полезным для самых маленьких, и ключевую роль в этом играют условия, в которых дети смотрят телевизор или пользуются гаджетами. Результаты показали, что пассивный просмотр телевизора без участия взрослых может негативно сказываться на развитии речи, когнитивных функций и даже на умении детей играть. О ...>>

Случайная новость из Архива Продолжительность суток на Венере постоянно разная 08.05.2021 Ученые из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (США) выяснили, что продолжительность суток на планете Венера постоянно меняется, разница может доходить до 20 минут. Новые радиолокационные измерения показывают, что средний день на Венере длится 243,0226 земных суток - примерно две трети земного года. Более того, скорость вращения Венеры всегда меняется: значение, которое было получено в за одно наблюдение, будет немного больше или меньше предыдущего. "Разница в скорости вращения, видимо, объясняет, почему предыдущие оценки продолжительности дня на Венере не совпадали между собой", - заявил профессор Жан-Люк Марго. Вероятно, тяжелая атмосфера Венеры вызывает разницу в измерениях продолжительности дня. Согласно теории, атмосфера обменивается большим количеством импульсов с твердой поверхностью, ускоряя или же замедляя вращение планеты. Такое явление есть и на Земле, однако такой процесс отнимает или добавляет только лишь одну миллисекунду каждый день. На Венере этот эффект более заметен, ведь ее атмосфера в 93 раза массивнее земной, поэтому ее воздействие должно быть гораздо большим.

Другие интересные новости:

▪ Оптоволоконная сеть как предсказатель землетрясений

▪ Два киви в день спасают от депрессии

▪ Искусственный интеллект поможет выбрать рецепт

▪ Ремонт биологических часов

▪ Радиожучок следит за ребенком

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Справочные материалы. Подборка статей

▪ статья Есть человек - есть проблема, нет человека - нет проблемы. Крылатое выражение

▪ статья Какая страна протестовала против флага Индонезии? Подробный ответ

▪ статья Очистка крыш от снега. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Еще один стробоскоп. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Экстрасенсорный тест с помощью журнала. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2024