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:

Кислотность океана разрушает зубы акул 03.10.2025

Мировые океаны выполняют важнейшую функцию - они поглощают около трети углекислого газа, выбрасываемого в атмосферу. Это помогает замедлять темпы глобального потепления, но имеет и обратную сторону. Растворяясь в воде, CO2 образует угольную кислоту, которая повышает концентрацию водородных ионов и приводит к снижению pH. Вода становится более кислой, а последствия этого процесса уже заметны для морских экосистем. Средний показатель кислотности океана сейчас равен примерно 8,1, тогда как еще недавно за условную норму брали значение 8,2. По прогнозам, к 2300 году уровень может упасть до 7,3 - это сделает океан почти в десять раз кислее нынешнего состояния. Для обитателей морей подобные изменения означают не просто сдвиг химического равновесия, а реальную угрозу физиологическим процессам, начиная от формирования раковин у моллюсков и заканчивая охотничьим поведением акул. Чтобы выяснить, как именно кислотная среда отражается на зубах акул, группа немецких исследователей провела эксп ...>>

Почтовый космический корабль Arc 03.10.2025

Космические технологии становятся частью инфраструктуры, способной повлиять на логистику, медицину и даже военную сферу. Идея использовать орбиту как глобальный склад для срочных поставок звучала еще недавно как научная фантастика, но стартап Inversion пытается превратить ее в практическое решение. Компания Inversion появилась в начале 2021 года благодаря Джастину Фиаскетти и Остину Бриггсу, которые на тот момент были студентами Бостонского университета. Их замысел состоял в том, чтобы сделать возможной доставку грузов не только через спутниковые сети данных, но и в буквальном смысле - физических предметов. В основе лежит простая мысль: если космос обеспечивает доступ к любой точке Земли, то и грузы должны перемещаться тем же маршрутом. Уже за три года работы команда из 25 специалистов успела построить демонстрационный аппарат "Ray". Его запуск состоялся в рамках миссии SpaceX Transporter-12. Устройство весом 90 килограммов проверяло ключевые технологии Inversion, включая двухком ...>>

Лазерное обогащение урана 02.10.2025

Ядерная энергия остается одним из ключевых источников стабильного электричества, особенно для стран с растущими потребностями в энергоснабжении. Однако обеспечение бесперебойных поставок топлива для атомных станций требует современных технологий обогащения урана, которые одновременно эффективны и безопасны. Американская компания Global Laser Enrichment (GLE) делает значительный шаг в этом направлении, завершив масштабное тестирование лазерной технологии обогащения урана. Демонстрационная программа была проведена на объекте в Уилмингтоне, Северная Каролина. Тестирование технологии SILEX (Separation of Isotopes by Laser EXcitation), разработанной австралийской Silex Systems, стартовало в мае 2025 года и продлится до конца года. В ходе экспериментов компания планирует получить сотни фунтов низкообогащенного урана (LEU), который может быть использован в качестве топлива для атомных электростанций. GLE была создана в 2007 году для коммерциализации лазерных методов обогащения урана в С ...>>

Случайная новость из Архива Миниэлектростанция для зарядки гаджетов 26.11.2013 Ученые из Томского университета систем управления и радиоэлектроники - ТУСУРа разработали небольшую электростанцию, управляемую специальным контроллером и позволяющую заряжать мобильные устройства в местах, где отсутствуют электрические сети. Разработка представляет печь объемом 1 куб. м., которую можно топить различным органическим топливом: дровами, древесным углем, опилками, щепками, торфом и даже шелухой от подсолнуха. В результате неполного сгорания топлива вырабатывается газ, на котором работает двигатель. Подобные электростанции существовали и раньше. Принципиальное отличие новой разработки в том, что получаемый газ не содержит примесей и смол, поэтому ресурс двигателя значительно увеличивается. Также благодаря этому в атмосферу не выбрасываются вредные вещества. Бесперебойная работа обеспечивается при помощи контроллера. Применять подобные электростанции могут, например, бригады, собирающие грибы, шишки и ягоды в лесу: они смогут заряжать мобильные телефоны и радиостанции, сушить одежду, питать морозильные камеры для шоковой заморозки. Еще одно преимущество новой электростанции по сравнению с аналогами - довольно низкая стоимость выработки электроэнергии: 1 кВт·ч обойдется о 2 до 12 руб. в зависимости от стоимости топлива. Для сравнения: стоимость 1 кВт·ч, произведенного дизельной электростанцией может достигать 120 руб. К началу лета предполагается выпустить 2 промышленные установки мощностью, соответственно, 15 и 25 кВт, а также подготовить технологию для мелкосерийного производства. Завод сможет выпускать от 5 до 15 таких электростанций в месяц. Предполагается, что стоимость одной газогенераторной станции мощностью 15 кВт не превысит 600 тысяч рублей.

Другие интересные новости:

▪ Экономичная ИС Bluetooth для интеллектуальных устройств

▪ Найдены доказательства существования экзотического кваркового вещества

▪ Cверхзвуковой самолет без лобового стекла

▪ Самый большой в мире телевизор с жидкокристаллическим экраном

▪ Оптимизация магнитно-резонансной томографии

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта И тут появился изобретатель (ТРИЗ). Подборка статей

▪ статья Предрассудок! Он обломок древней правды. Крылатое выражение

▪ статья Что придает нашим глазам тот или иной цвет? Подробный ответ

▪ статья Ферула восточная. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Управление вентиляторами ПК. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Новый KB приемник. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025