Автоматическое зарядное устройство для аккумуляторов. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

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

 Комментарии к статье

Разработанное автоматическое зарядное устройство (АЗУ) позволяет заряжать малогабаритные и пальчиковые аккумуляторы МР3-плееров. цифровых фотокамер, фонарей и т.д. от сети. Применение ею позволяет отказаться от нескольких зарядных устройств и производить полную разрядку аккумуляторов с целью устранения "эффекта памяти", которым обладают широко распространенные никель-кадмиевые (Ni-Cd) аккумуляторы. Зарядное устройство для аккумуляторов реализует патент РФ на полезную модель №49900 от 04.08.2006 г. Прототипом для него послужило зарядное устройство из [1].

Основные особенности автоматического зарядного устройства обеспечиваются применением интегральной микросхемы TL431 (регулируемого стабилитрона) и использованием генератора переменного тока на основе реактивного элемента (в данном варианте - конденсатора). Автоматическое зарядное устройство обеспечивает зарядку "пальчиковых" аккумуляторов типоразмеров AAA и АА стабильным током 155 мА от сети (220 8, 50 Гц). Оно может использоваться и при меньших значениях напряжения сети с пропорциональным уменьшением зарядного тока. Стабильность зарядного тока всецело определяется стабильностью рис.1 питающего  переменного напряжения. В начале заряда батареи аккумуляторов светится сигнальный светодиод, перед окончанием зарядки он начинает мигать, а затем полностью выключается. Зарядное устройство обеспечивает автоматическое снижение зарядного тока (не менее, чем на порядок) при достижении ЭДС заряженной батареи и световую индикацию этого режима.

В автономном режиме работы (без подключения к сети) производится автоматический разряд аккумулятора до напряжения около 0,6 В со световой индикацией процесса. При полностью заряженном аккумуляторе такой разряд начинается с тока примерно 200 мА.

Разряд всей батареи аккумуляторов нерационален, т.к. может усугублять не идентичность составляющих ее аккумуляторов.

Устройство содержит:

• токоограничивающие конденсаторы С1. С2;
• резисторы защиты R1, R2;
• мостовой выпрямитель VD1;
• цепи регулирования и индикации C3, R3. HL1, R4, R5, VD3, DA1, VS1, VT1;
• развязывающий диод VD2;
• цепи заряда R6. R7| C4, G81;
• цепи разряда К1. R8. HL2. SB1. GB1. Работает АЗУ следующим образом.

Конденсаторы С1 и С2 для переменного тока являются реактивными балластными сопротивлениями и за счет этого обеспечивают ток примерно 155 мА. Для разрядки конденсаторов после выключения устройства служит резистор R1, шунтирующий конденсаторы. Резистор R2 ограничивает амплитуду пускового тока при включении зарядного устройства и служит своеобразным предохранителем при возможном электрическом пробое конденсаторов С1 или С2. Выпрямляет переменный ток диодный мост VD1.

Схема зарядного устройства показана на рис.1.

Главным звеном цепи регулирования является микросхема управляемого стабилитрона DA1. Она "открывается" при стабильном напряжении 2,5 В на управляющем входе 1, обеспечивая включение симистора VS1. Управляющее напряжение для DA1 получается из напряжения батареи G81 на резистивном делителе R1-R2. Делитель настроен на заряд батареи из двух "пальчиковых" аккумуляторов. Конденсатор С4 фильтрует напряжение в цепи заряда и ограничивает его при переходных процессах заряда конденсаторов С1, С2 (например, при включении АЗУ без нагрузки).

При открывании VS1 весь ток заряда аккумуляторов замыкается через него, развязывающий диод VD2 закрывается, а мощность, потребляемая зарядным устройством от сети, уменьшается. Светодиод HL1 цепи индикации не светится, сигнализируя о заряженности аккумуляторов. Эти процессы повторяются в каждом полупериоде питающего напряжения, поэтому для гашения вспышек светодиода HL1 в начале полупериодов используется фильтр нижних частот R3-C3. Напряжение на C3 не успевает достичь напряжения свечения светодиода, а после срабатывания DA1 включается транзистор VT1, разряжающий конденсатор C3. Стабилитрон VD3 обеспечивает защиту от перенапряжений на входе цепи заряда (ограничивает напряжение на уровне 9 В), например, при неисправности DA1.

Цепь разряда позволяет полностью разряжать и даже в некоторых случаях восстанавливать Ni-Cd аккумуляторы, обеспечивая их работу без потери емкости за счет "эффекта памяти" [2]. В той же статье рекомендуется проводить такие операции для отдельных аккумуляторов примерно через 30 циклов работы. Отмечу, что и более распространенные в настоящее время Ni-MH (никель-металлогидридные) аккумуляторы обладают "эффектом памяти", ко в значительно меньшей степени.

Разряд производится для одного аккумулятора. Вместо второго аккумулятора на время разряда устанавливается его короткозамкнутый габаритный макет. Нажимается кнопка SB1, к аккумулятору подключается лампа HL2, и срабатывает реле К1, контакты которого блокируют кнопку Идет разряд аккумулятора. При напряжении на аккумуляторе около 0,6 В реле К1 размыкает свои контакты, и аккумулятор отключается от цепи разряда. Лампа HL2 обеспечивает индикацию разряда, а также способствует стабилизации разрядного тока. т.к. при уменьшении напряжения ее сопротивление падает.

В принципе, с помощью зарядного устройства можно зарядить и один полностью разряженный аккумулятор с использованием габаритного макета вместо второго. Для этого необходимо контролировать время зарядки t в соответствии с зависимостью: 1=0.011С. (час) где С - емкость аккумулятора (мА-час).

Например, необходимо зарядить аккумулятор емкостью 1000 мА час. Для этого его нужно подключить с помощью АЗУ к сети 220 В на время t=0,011 1000=11 (час). Автоматика и индикация АЗУ в этом случае не работают.

Зарядное устройство собрано в корпусе зарядного устройства от мобильного телефона "Samsung A300" (рис.2). В корпусе для облегчения теплового режима просверлены отверстия диаметром 3 мм. На одну из сторон корпуса через угловую вставку приклеена стандартная аккумуляторная кассета на два аккумулятора типоразмера АА (для размещения цепи разряда). Новый узел с радиокомпонентами установлен вместо старого, причем для светодиода HL1 используется уже готовое отверстие (диаметром 3 мм) в корпусе. Плата для этого узла выполнена из термопластичной пластмассы, например, винипласта. Радиокомпоненты либо приклеены к ней, либо их выводы вплавлены в плату. Все клеевые соединения в зарядном устройстве выполнены клеем 88НТ. Монтаж - навесной.

Самодельное реле К1 изготовлено на основе геркона КЭМ-2 (срабатывает при 15 А-виток). На корпус геркона надета полихлорвиниловая трубочка, на всю длину которой проводом ПЭЛ-1 00,12 мм намотана обмотка из 200 витков. Резистором R8 (рис. 1) подбирается напряжение отпускания реле К1 в пределах 0,6...1 В.

В зарядном устройстве применены резисторы типа МПТ-0,125 (R1. R2 - МЛТ-0,25). пленочные конденсаторы К73-17 на 250 В (С1. С2). оксидные импортные конденсаторы на 10 В (C3, С4), бесцокольная миниатюрная пампа накаливания 3 В/0,1 А и яркий красный светодиод диаметром 3 мм. В устройстве могут быть использованы практически любые кремниевые маломощные транзисторы общего применения.

Найти тиристор с управлением по анодному p-n-переходу мне не удалось, поэтому применил симистор фирмы Motorola (VS1). Он может быть с успехом заменен транзисторным эквивалентом (рис.3). Замена экспериментально проверена.

Правильно собранное из исправных радиокомпонентов зарядное устройство требует только настройки напряжения срабатывания DA1 с помощью резистора R6. Резистор отключают от плюсовой шины и от отдельного источника подают постоянное напряжение 2.9 В на делитель R6-R7 (рис. 1). С установленной батареей аккумуляторов зарядное устройство подключают к сети и подбирают сопротивление R6 так, чтобы начала срабатывать микросхема DA1 (контролируют по свечению светодиода HL1 или с помощью осциллографа). После этого включают R6 на место и окончательно собирают конструкцию.

Элементы C3. R4. VD3 и VT1 можно удалить из схемы без изменения электрических характеристик зарядного устройства. т.к. они повышают лишь его надежность и удобство эксплуатации (обеспечивается лучшая сигнализация окончания зарядки аккумуляторов). Возможно исключение и конденсатора С2. При это немного уменьшится ток заряда.

Это универсальное зарядное устройство. Мой вариант зарядного устройства успешно эксплуатируется уже более года, в том числе, использовался как зарядное устройство для телефона. Для этого в него введены необходимые цепи. Для зарядки меньших аккумуляторов, типоразмера AAA, применяются простейшие переходники, обеспечивающие их контактирование в зарядном устройстве. Кроме того, как уже говорилось, необходим короткозамкнутый габаритный макет аккумулятора типоразмера АА для работы с одним аккумулятором.

Внимание! Электрические цепи зарядного устройства связаны с сетью 220 В! При эксплуатации зарядного устройства необходимо исключить касание токоведущих цепей!

Литература

1. С.Бирюков. Зарядное устройство с "регулируемым" стабилитроном. - Радио. 2003. №3. С.57.
2. Б.Степанов. Продлим "жизнь" Ni-Cd-аккумуляторов. - Радио, 2006. №5.

Автор: В.Густков, г.Самара

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 Восстановление яйца 11.11.2015 В Гарварде прошла очередная церемония вручения Игнобелевских премий. Лауреатами стали десять научных коллективов, представители которых во время церемонии прослушали мини-оперу в трех актах, произнесли положенную 60-секундную речь и получили по десять триллионов долларов (зимбабвийских). В частности, премией по химии наградили исследователей из Калифорнийского университета в Ирвине и их австралийских коллег, которые "частично восстановили сваренное яйцо". Казалось бы, кому нужна подобная восстановительная операция? Порассуждаем. Вареное яйцо отличается от сырого тем, что его белки из-за нагрева потеряли свою структуру, то есть денатурировали. Примерно так, теряя структуру, страдают и крупные белки, когда их извлекают из клеток. Утративший структуру белок теряет и присущие ему свойства, прежде всего целебные. Кроме того, большие белки стремятся перепутаться и образуют нерастворимые агрегаты. Поэтому извлекать те белки, что насинтезировали по матрицам внедренных генов бактерии и дрожжи, - отдельная задача для биотехнологов, а в сложных случаях приходится использовать более капризные клетки насекомых и млекопитающих. Все это ведет к удорожанию биотехнологической продукции, в первую очередь лекарств. Удешевить эту технологию и хотели авторы работы. Они действительно взяли белок куриного яйца, сварили его, затем растворили в мочевине и стали с этим раствором работать. А именно: залили в пробирку и раскрутили ее на центрифуге с высокой скоростью. Жидкость образовала на стенке пробирки тонкую пленку, а внутри нее возникли сильные сдвиговые напряжения. Они оказались очень полезными - всего за две с половиной минуты восстановилась структура одного из белков, лизоцима. Дальше - больше: удалось восстановить структуру синтезированного бактерией кавеолина, мембранного белка позвоночных; извлечение ускорилось в сто раз, существенно улучшились и его свойства. С более объемным каталитическим доменом протеинкиназы пришлось повозиться, однако не без успеха. Из этой работы вполне может родиться успешная отрасль промышленности. Недаром в биографии некоторых исследователей Нобелевская премия следовала за Игнобелевской...

Другие интересные новости:

▪ Модульный контроллер Fujitsu TeamPoS серии 7000 S для розничной торговли

▪ Самое древнее колесо

▪ Найден способ увеличения мозговой ткани в 20 раз

▪ Мужское и женское восприятие цветов

▪ Гибкий аккумулятор с твердым электролитом

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Должностные инструкции. Подборка статей

▪ статья Лао-цзы. Знаменитые афоризмы

▪ статья Когда возникли школы? Подробный ответ

▪ статья Укладчик-заливщик продуктов консервирования. Должностная инструкция

▪ статья Инфракрасный порт для компьютера. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Появление собачки. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025