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:

Горячие напитки высвобождают миллионы частиц пластика 08.09.2026

Бумажные стаканчики давно стали привычной альтернативой пластиковым: их используют в кофейнях, офисах и заведениях быстрого питания для кофе, чая и других напитков. Однако название "бумажный" не означает, что такая посуда полностью состоит из бумаги. Чтобы стаканчик не размокал, его внутреннюю поверхность покрывают тонким слоем полимера. Исследователи из Университета Квинсленда решили выяснить, что происходит с этими покрытиями при контакте с горячей жидкостью, и обнаружили, что вместе с напитком из них могут высвобождаться чрезвычайно мелкие частицы пластика. В ходе лабораторных экспериментов специалисты изучили два типа одноразовых бумажных стаканчиков. В одном случае внутренняя поверхность была защищена традиционным полиэтиленовым покрытием, а в другом использовался полимер на основе полимолочной кислоты (PLA), который часто рассматривается в качестве более экологичной альтернативы обычному пластику. Полимолочная кислота способна биологически разлагаться при определенных условиях ...>>

Графен приближает идею космического лифта 08.09.2026

Вывод грузов за пределы Земли сегодня остается сложным и дорогостоящим процессом: каждый запуск требует огромного количества топлива, а значительная часть конструкции ракеты используется всего один раз. Поэтому идея космического лифта, возникшая еще много десятилетий назад, продолжает привлекать внимание инженеров и исследователей. Вместо множества отдельных ракетных стартов предлагается создать постоянную транспортную систему между Землей и космосом, по которой грузы перемещались бы с помощью электричества. Последние достижения в производстве поликристаллического графена вновь заставили специалистов обсуждать эту концепцию не только как фантастическую идею, но и как потенциальный инженерный проект. Основным элементом будущего сооружения должен стать сверхпрочный трос. Согласно концепции Международного консорциума космического лифта (ISEC), он должен начинаться у экватора и простираться примерно на 100 000 километров в космос, значительно дальше геостационарной орбиты. На внешнем ко ...>>

Робот Bean-Bot без моторов и программирования 07.09.2026

Робототехнику трудно представить без электродвигателей, аккумуляторов, датчиков и управляющего программного обеспечения. Однако исследователи Итальянского технологического института продемонстрировали, что для выполнения довольно сложных движений все эти компоненты иногда вовсе не обязательны. Созданный ими миниатюрный робот Bean-Bot способен самостоятельно прыгать, катиться, скользить, переворачиваться и преодолевать наклонные поверхности, используя энергию нагрева и особенности собственной конструкции. Идея разработки возникла благодаря необычному природному механизму. За основу специалисты взяли мексиканскую фасоль, которая способна неожиданно перемещаться из-за находящейся внутри семени личинки моли. В лаборатории биомиметической мягкой робототехники эту природную особенность переосмыслили с инженерной точки зрения. Получившийся Bean-Bot представляет собой легкую оболочку характерной формы, пружину из материала с памятью формы и несколько магнитов. Основным источником энергии ...>>

Случайная новость из Архива Монитор BenQ EW3270U 20.04.2018 Компания BenQ представила новый монитор - EW3270U. Немаленькое устройство (диагональ экрана - 31,5 дюйма) отличается поддержкой фирменной технологии Brightness Intelligence Plus: встроенные датчики анализируют освещенность и цветовую температуру в помещении, и на основе полученной от них информации корректируются текущие настройки отображения картинки. BenQ EW3270U построен на матрице типа VA разрешением 3840 x 2160 пикселей. Заявленные производителем характеристики выглядят следующим образом: яркость - 300 кд/кв.м, контрастность - 3000:1, время реакции пикселя - 9 мс (4 мс в режиме Grey-to-Grey). Охват цветового пространства DCI-P3 составляет 95%. Монитор оснащен двумя громкоговорителями суммарной мощностью 4 Вт и обычной подставкой, позволяющей регулировать только угол наклона в диапазоне от -5° до 20°. Однако наличие соответствующих отверстий позволяет заменить стандартную подставку на совместимую с креплением VESA 100 x 100 мм. Интерфейсные разъемы представлены двумя HDMI 2.0, а также DisplayPort 1.2 и USB-C.

Другие интересные новости:

▪ Планшет NVIDIA Tegra Note 7 с поддержкой LTE

▪ Космическая миссия по спасению планеты

▪ Фоновая музыка мешает творческому процессу

▪ Лекарство из яда рыбы фугу

▪ Деревья помогут отыскать тела пропавших в лесу людей

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Аудиотехника. Подборка статей

▪ статья История экономических учений. Шпаргалка

▪ статья Почему американский жест для фразы I Love You можно спутать с рокерской козой? Подробный ответ

▪ статья Пеумус больдо. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Озонаторы для дома. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Электроустановки во взрывоопасных зонах. Классификация и маркировка взрывозащищенного электрооборудования по ГОСТ 12.2.020-76. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026