Безкоштовна технічна бібліотека ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ Зарядні пристрої для нікель-кадмієвих акумуляторів та батарей. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Зарядні пристрої, акумулятори, гальванічні елементи У спеціалізованій літературі обґрунтовано доцільність заряджання акумуляторів від джерела фіксованої напруги з обмеженням струму. Такий режим зручний тим, що підзарядка протягом, наприклад, ночі гарантує до ранку їхню повну зарядку незалежно від їхнього початкового стану без небезпеки перезаряджання. У цьому розділі описано кілька варіантів подібних пристроїв для заряджання нікель-кадмієвих акумуляторів та батарей. Схема першого із пропонованих зарядних пристроїв наведена на рис. 113.
Стабілітрон VD6, операційний підсилювач DA1.1, транзистор VT1 та пов'язані безпосередньо з ними елементи утворюють високостабільне джерело напруги. Його особливість - живлення параметричного стабілізатора R2VD6 вихідною напругою джерела, що забезпечує йому високі параметри. Дільник R17 - R28 формує 12 ступенів напруги, що відповідають граничним при зарядці одиночних акумуляторів та батарей, складених з 2 - 12 нікель-кадмієвих акумуляторів. Необхідну зарядну напругу вибирають перемикачем SA2. Операційний підсилювач (ОУ) DA1.2 спільно з транзистором VT2 утворюють точний повторювач цієї напруги з великою здатністю навантаження. Його вихідний опір дуже мало - зміна напруги при збільшенні вихідного струму від 0 до 350 мА не можна виявити по чотиризначному цифровому вольтметру, тобто воно менше 1 мВ, а вихідний опір відповідно менше 0,003 Ом. Для обмеження струму на початку зарядки використовується порівняння падіння напруги на резистори R32 (і підключаються до нього паралельно резисторах R6 - R16) і зразкової напруги, що знімається з дільника R35 - R39. Струм колектора транзистора VT2 з достатньою точністю дорівнює струму зарядки. Зразкова напруга, що знімається з резисторів R3S і R36, дорівнює 1,2 В. Порівняння напруги здійснює компаратор, його функцію виконує ОУ DA2.2. Коли струм зарядки створює на резисторі R32 падіння напруги більше 1,2 В, ОУ DA2.2 відкриває транзистор VT3, який своїм колекторним струмом збільшує напругу на вході, що інвертує ОУ DA1.2, що призводить до зменшення вихідної напруги ОУ і переходу всього джерела в режим стабілізації струму. Установку значення струму обмеження в межах від 2,5 до 350 мА здійснюють перемикачем SA3. Вихідний опір пристрою в режимі стабілізації струму дорівнює опору резистора R30. Мікроамперметр РА1 з додатковим резистором R31 утворює вольтметр на напругу 1,2, тому при роботі джерела в режимі стабілізації струму його стрілка вказує на останній поділ шкали. Для вольтметра використаний мікроамперметр на струм 100 мкА, тому його показання відповідає зарядному струму, що дорівнює 100% від встановленого перемикачем SA3 значення. Якщо до гнізда X1 і Х2 зарядного пристрою підключити розряджену батарею акумуляторів, встановивши перемикач SA2 в положення, що відповідає їх числу в ній, спочатку заряджання буде визначатися положенням перемикача SA3. Через кілька годин напруга на батареї досягне значення, встановленого перемикачем SA2, та пристрій перейде в режим стабілізації напруги. Струм зарядки почне зменшуватись, що можна відстежувати за показанням приладу РА1. Коли струм зменшиться до значення, що становить приблизно 5% від встановленого перемикачем SA3, компаратор на ОУ DA2.1 перемкнеться та загориться світлодіод HL2, сигналізуючи про закінчення заряджання. Якщо батарею (або одиночний акумулятор) продовжувати заряджати навіть протягом доби, з нею нічого не станеться, оскільки струм наприкінці зарядки дуже малий. Світлодіод HL1 – індикатор підключення пристрою до мережі. Підбором конденсатора С7 усувають високочастотну генерацію DA1.2 ОУ. Яка роль діодів VD2 – VDS? При зарядці одиночного акумулятора напруга на неінвертуючому вході ОУ DA1.2 становить 1,4 В, а в режимі замикання виходу зарядного пристрою його вихідна напруга, що забезпечує переведення пристрою в режим стабілізації струму, має бути близько 0,6 відносно загального проводу. Щоб ОУ DA1.2 нормально працював у таких режимах, напруга його мінусового джерела живлення має бути за абсолютним значенням не менше 2 В, що забезпечується падінням напруги на діодах VD3 - VD5. Аналогічно для нормальної роботи ОУ DA2.1 при напрузі на входах, близькому до напруги плюсового джерела живлення, різниця між ними повинна бути не менше 0,6 - забезпечується падінням напруги на діоді VD2. Креслення друкованої плати з одностороннього фольгованого склотекстоліту товщиною 1,5 мм, на якій розміщено більшу частину деталей пристрою, наведено на рис. 114.
Транзистор VT2 забезпечений голчастим тепловідвалом розмірами 60x45 мм, висота голок – 20 мм. Перемикачі SA2 та SA3 разом з розпаяними на них резисторами, мікроамперметр РА1, світлодіоди HL1 та HL2, вихідні гнізда X1 та Х2 встановлені на передній панелі приладу, виготовленої зі склотекстоліту товщиною 1,5 мм, а трансформатор Т1, вимикач SA1, запобіжник FU1 міст VD1 та конденсатори - на задній дюралюмінієвій панелі такої ж товщини. Панелі скріплені між собою дюралюмінієвими стяжками довжиною 135 мм, до цих стяжок пригвинчена друкована плата. Закінчена конструкція встановлена у алюмінієвий корпус у вигляді відрізка прямокутної труби. Мережевий трансформатор Т1 – уніфікований ТН-30. Але застосуємо будь-який інший аналогічний трансформатор, вторинна обмотка якого забезпечує напругу 19...20 при струмі не менше 400 мА. Випрямний міст VD1, розрахований на такий самий вихідний струм, можна зібрати з чотирьох діодів з робочим струмом 300 мА, наприклад, серії. Д226. Такими можуть бути і діоди VD2-VD5. Конденсатор С1 складений із трьох з'єднаних паралельно оксидних конденсаторів К50-29 ємністю по 1000 мкФ на номінальну напругу 25 В. Конденсатор С2 - К53-1, інші - КМ-5 в. КМ-6. Термокомпенсований стабілітрон КС191Ф (VD6) можна замінити на. Д818 з літерними індексами. В - Е або на КС191 з будь-яким буквеним індексом. Резистори R3, R5 та R17 - R28 бажано використовувати стабільні, наприклад, С2-29. Опір резисторів R17 - R28 можуть бути в межах 160 Ом ... 10 кОм, але обов'язково однакового значення з точністю не гірше 0,3%. Опір резисторів R6 - R16 не обов'язково має бути точним. Їх бажано підібрати відповідно до вказаних на схемі значень із резисторів близьких номіналів, що спростить налаштування приладу. Кожен із резисторів R15, R16 складається з декількох резисторів більшого номіналу та меншої потужності розсіювання, які з'єднані паралельно. Підстроювальні резистори R4 і R38 - СПЗ-19а. Світлодіоди HL1 та HL2 – будь-які, але бажано різного кольору світіння. Стабілітрони VD7 та VD8 на напругу стабілізації 5,6...7,5 В. Перемикачі SA2 та SA3 - ПГ2-5-12П1Н або аналогічні інші малогабаритні. Мікроамперметр РА1 типу М4247 на струм 100 мкА. Використовуючи прилад на інший струм повного відхилення стрілки, доведеться підбирати не тільки обмежувальний резистор R31, але і R32 – для забезпечення зарядного струму 2,5 мА при крайньому лівому (за схемою) положенні перемикача SA3. Транзистори VT1, VT2 можуть бути будь-якими кремнієвими структурами npn середньої потужності, а VT3 - будь-якими кремнієвими малопотужними структурами pn-р на допустиму напрузі не менше 30 В. Операційні підсилювачі К140УД20 (DAI, DA2) замінені подвійним числом ОУ К140УД7. Застосування ОУ інших типів визначається можливістю їх роботи у вищезгаданих режимах, але автором це не перевірялося. Коротко про налаштування зарядного пристрою. Спочатку підстроювальним резистором R4 встановіть на емітері транзистора VT1 напругу, що дорівнює 16,8 В. Навантаживши пристрій резистором опором 51...68 Ом (на потужність розсіювання 7,5 Вт) і тимчасово відпаяти резистор R43, переконайтеся в тому, що SA2 у кожне наступне положення (вгору за схемою) вихідна напруга збільшується на 1,4 В. Перевірте відсутність високочастотної генерації на виході та за необхідності підберіть конденсатор С7. Далі відновіть з'єднання резистора R43, а перемикач SA2 встановіть у положення "12". Змінюючи положення перемикача SA3, переконайтеся, що вихідний струм, що вимірюється міліамперметром, включеним послідовно з навантажувальним резистором, обмежується значенням, що відповідає положенню цього перемикача (крім 350 мА). Замініть резистор навантаження ланцюжком з двох - трьох діодів (однотипних з VD2 - VD5) і, встановивши перемикач SA3 в положення "100 мА", виставте підстроювальним резистором R38 такий же вихідний струм. Стрілка мікроамперметра повинна вказувати на останній поділ шкали, якщо це не так – підберіть резистор R31. Тепер перемикач SA2 встановіть у положення "1", а перемикач SA3 у положення "10 мА". До виходу пристрою підключіть змінний резистор на 3,3 кім і міліамперметр, після чого збільшуйте від нуля опір цього резистора. При вихідному струмі, що дорівнює приблизно 0,5 мА, повинен увімкнутися світлодіод HL2. Налаштовуючи пристрій, пам'ятайте, що його вихідний опір різко несиметрично - воно мало для струму, що витікає, і велике для втікаючого. Тому пристрій без навантаження чутливий до мережних наведень і вимірювання вихідної напруги високоомним вольтметром може дати несподівано завищений результат. Заряджання батареї акумуляторів нескладне. Потрібно лише встановити перемикачі в положення, що відповідають числу акумуляторів в ній і максимальному струму зарядки, підключити батарею з дотриманням полярності і включити живлення пристрою. Ознакою закінчення зарядки є загоряння світлодіода HL2. Максимальний струм зарядки повинен бути в 3.4 рази меншим за ємність заряджуваної батареї акумуляторів. Які додатки або зміни можна внести до цього зарядного пристрою? Насамперед треба доповнити його електромагнітним реле К1, як показано на рис. 115, яке відключало б акумулятор або батарею після закінчення зарядки. При включенні світлодіода HL2 реле спрацьовує та своїми нормально замкнутими контактами розриває ланцюг зарядки. Резистор R44 необхідний для чіткого спрацьовування реле та забезпечення невеликої гістерези компаратора на ОУ DA2.1. Реле К1 має бути на напругу 20...27, транзистор VT4 - будь-якої середньої або великої потужності структури pn-р, наприклад, серій КТ502, КТ814, КТ816.
Але ввівши в пристрій таке доповнення, слід враховувати, що після початку заряджання будь-які перемикання його ланцюгів призводять до спрацьовування реле, тому необхідні установки треба робити заздалегідь. Пристрій можна використовувати для розрядки батарей із семи акумуляторів, не побоюючись їх перерозрядження. Для цього перемикач SA2 треба встановити в положення "5", перемикач SA3 - у найближчий струм розрядки, але більше його, включити між вихідними гніздами X1 і Х2 резистор, що забезпечує необхідний струм розрядки і підключити батарею, що розряджається. Оскільки напруга батареї більша, ніж подана на неінвертований вхід ОУ DA1.2, транзистор VT2 буде закритий, а батарея розряджається через резистор. Коли напруга батареї знизиться до 7, ОУ DA1.2 і транзистор VT1 перейдуть в режим стабілізації напруги, розрядка припиниться. Індикатором завершення розрядки батареї служить світлодіод HL2 - у процесі розрядки він світиться, а після закінчення - гасне. Якщо пристрій часто передбачається використовувати для розрядки батарей, до того ж з різним числом акумуляторів, доцільно ввести додатковий резистор, опір якого становить 40% від сумарного опору резисторів R17 - R28, і, звичайно, вимикач. Резистор включають між виходом джерела зразкової напруги (на схемі рис. 113 -точка з'єднання емітера транзистора VT1, резисторів R2, R3, конденсатора С3) і нерухомим контактом "12" перемикача SA2, з'єднаним з резистором R17, а паралельно цьому резистору. Батарею заряджають при замкнутих контактах вимикача, а при розмиканні їх, коли вихідна напруга зменшується в 1,4 рази (до 1 на акумулятор), батарею можна розряджати.
Розрядка батареї через резистор відбувається струмом, що змінюється в часі, який можна стабілізувати мікросхемою K142EHI2A, включивши її за схемою, наведеною на рис. 116. Опір резистора R46 (Ом) визначають за формулою: R46 = 1250/V, де W - струм розрядки (мА). Номінали резисторів, від яких залежить струм розрядки, відповідають опорам резисторів R6 - R16 за тих самих струмах, як і струм зарядки. Схема другого варіанта зарядного пристрою показано на рис. 117. Воно значно простіше, але у ньому немає вузла індикації моменту закінчення зарядки. У пристрої використані дві мікросхеми КР142ЕН12А. Перша (DA1) працює в режимі обмеження струму, а друга виконує функцію стабілізатора напруги зарядки. Діоди VD2-VD4 є елементами захисту. Підстроювальними резисторами R25 і R28 точно встановлюють вихідні напруги при різних положеннях перемикача SA3. Конденсатори С2-С4 запобігають можливої генерації мікросхем DAI, DA2. Трансформатор живлення Т1, діодний міст VD1, конденсатор С1, перемикачі SA2 та SA3 можуть бути такими ж, як у першому варіанті пристрою. Діоди VD2-VD4 - будь-які малопотужні кремнієві. Резистори R13-R24, R26 повинні бути точними та стабільними, а їх опори - в межах 120...180 Ом. Перед встановленням мікросхем на платі бажано перевірити їхню напругу стабілізації. Зробити це можна, підключивши ланцюг, виконаний за схемою рис. 116, до джерела напруги 5...15, вимірюючи напругу на резисторі R46 (160 Ом). З мікросхем, напруга стабілізації якої ближче до 1,2 В, використовуйте у вузлі обмеження струму зарядки (DA1). А якщо воно сильно відрізняється від 1,2, опору резисторів R2-R12 доведеться підібрати при налаштуванні пристрою. Налаштуйте цей зарядний пристрій наступним чином. Спочатку перемикачі SA2 і SA3 встановіть положення "350" і "12" відповідно, двигун підстроювального резистора R25 - в середнє положення, після чого резистором R27 виставте на виході напругу 16,8 В. Далі перемикач SA3 переведіть в положення "1" і резистором R25 встановіть на виході пристрою напругу 1,4 В. Ці операції взаємопов'язані, тому повторіть їх кілька разів. Потім до виходу підключіть три послідовно з'єднаних кремнієвих діода на струм не менше 300 мА і міліамперметр. Перемикачі SA2 та SA3 встановіть у положення "2,5" і "2" і підбором резистора R1 досягайте вихідного струму, що дорівнює 2,5 мА. Якщо напруга стабілізації мікросхеми DA1 1,2 і опору резисторів R2-R12 відповідають зазначеним на схемі, то і при інших положеннях перемикачів струми зарядки повинні відповідати позначеним на схемі. В іншому випадку доведеться додатково підбирати резистори R2-R12. Вихідний опір пристрою в режимі стабілізації струму значно менше, ніж у конструкції першого варіанту, і дорівнює сумарному опору введених резисторів R13-R24 і R25-R28. Якщо зарядний пристрій за схемою на рис. 117 призначається лише батарей з акумуляторів одного типу, перемикач SA2 і резистори R2-R12 можна виключити, а індикатор закінчення зарядки, зібраний за схемою рис. 118, запровадити. Поки сумарний струм зарядки і поточний через резистори R13-R24 досить великий, він тече переважно через емітерний перехід транзистора VT1. Транзистор при цьому відкривається та загоряється світлодіод HL1, індикуючи процес заряджання. Коли струм зменшиться до значення, що визначається опором резистора R29 і напругою відкривання VT1 транзистора, цей транзистор закриється і світлодіод згасне. Було зібрано (за винятком перемикача SA2 та з додаванням індикатора закінчення зарядки за схемою рис. 118) зарядний пристрій для батарей з акумуляторів. ЦНК-0,45 (до 150 штук). Щоб обмежити вихідний струм на рівні 1 мА, знадобився резистор (R117 на рис. 8,2) опором 29 Ом. В індикаторі закінчення зарядки при опорі резистора R30 10 Ом зменшення яскравості свічення світлодіода починалося при струмі зарядки 7 мА, повністю він згасав при струмі XNUMX мА.
У пристрої використано трансформатор. ТПП-220, усі шість вторинних обмоток якого з'єднані послідовно. Перемички зручно встановлювати так: 16-17, 18-11, 12-13, 14-19, 20-21, напруга на діодний міст знімають з висновків 15 і 22. Напруга мережі подають на висновки 2 і трансформатора 9, між висновками 3 і 7 необхідно також встановити перемичку. Усі елементи пристрою, крім мережевого трансформатора з вимикачем живлення, запобіжника, перемикача SA3 та вихідних гнізд, змонтовані на друкованій платі розмірами 90 х 50 мм (рис. 119). Плата розрахована на встановлення діодного мосту КЦ407А (VD1), оксидного конденсатора К50-29 (С1) ємністю 2200 мкФ на номінальну напругу 16 В. Інші деталі такі, як конструкції першого варіанту пристрою. Мікросхеми DA1 та DA2 встановлені на голчасті тепловідведення розмірами 45x25 мм, висота голок – 20 мм.
Монтажна плата за допомогою різьбових втулок, що вклепані в її кути, разом з іншими деталями встановлена в пластмасовому корпусі розмірами 133x100x56 мм. Світлодіод на подовжених виводах виведено на кришку корпусу. Налагоджують пристрій у такому порядку. Підстроювальними резисторами R25 і R27 встановлюють на виході напруги 8,4 і 1,4 при положеннях "6" і "1" перемикача SA3 відповідно, вихідний струм, рівний 150 мА, - підбором резистора R1 і поріг погасання світлодіода - підбором резистора у разі виникнення генерації мікросхеми DA29 між її вхідним виведенням 1 і мінусовим дротом ланцюга живлення включають конденсатор С* (кілька десятків або сотень нанофарад), позначений на рис. 2 штриховими лініями. Друкована плата такого варіанту зарядного пристрою може стати основою для пристрою за схемою рис. 119 на ній передбачені контакти для підключення перемикача SA117 з резисторами R2-R2. Кожна з мікросхем має бути встановлена на свій радіатор таких самих габаритів, що й у пристрої за схемою рис. 12.
Любителям слухати музику, використовуючи плеєр, джерелом живлення якого служить батарея з двох акумуляторів ЦНК-0,45, пропонується зарядний пристрій простіше (рис. 120, схема відрізняється від рис. 105 номіналами і відсутністю конденсатора, включеного паралельно вторинній обмотці трансформатора) трансформатора Т1 повинна бути розрахована на напругу 8...9 В струм не менше 160 мА. Мікросхему слід забезпечити невеликим пластинчастим тепловідведенням. Вихідна напруга, що дорівнює 2,8 В, встановлюють підстроювальним резистором R2, а потім, навантаживши пристрій на три послідовно включених діода на струм 300 мА або два розряджені акумулятори, підбором резистора R1 - вихідний струм 150...180 мА.
А якщо мікросхеми КР142ЕН12А немає? У такому разі зарядний пристрій аналогічного призначення рекомендується зібрати за схемою рис. 121. Основою такого варіанту зарядного пристрою може бути блок живлення ПМ-1, призначений для живлення електродвигунів іграшок, будь-який інший трансформатор, що знижує напругу мережі до 6...6,3, або мережевий адаптер. Усі деталі пристрою, крім мережевого трансформатора, монтують на друкованій платі, креслення якої наведено на рис. 122, розрахованої на встановлення на ній оксидних конденсаторів К 50-6 (С1-С3), підстроювального резистора СПЗ-196 (R5), світлодіодів. АЛ341А або. АЛ307Б. Світлодіоди виведені назовні через вентиляційні щілини кожуха. Транзистор VT1 забезпечений невеликим пластинчастим тепловідведенням з латуні (або алюмінію) товщиною 0,5 мм. Монтажна плата закріплена в корпусі на двох вклепаних до неї різьбових втулках. При налаштуванні цього пристрою, як і попереднього, спочатку встановлюють вихідну напругу 2,8 (резистором R5), після чого його навантажують трьома з'єднаними послідовно діодами на робочий струм 300 мА і підбором резистора R7 домагаються вихідного струму 150...180 мА. Світлодіод HL2 при цьому гасне. Корпуси описаних зарядних пристроїв повинні мати вентиляційні отвори для забезпечення охолодження тепловідведення мікросхем або транзисторів. Автор: Бірюков С. Дивіться інші статті розділу Зарядні пристрої, акумулятори, гальванічні елементи. Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті. Останні новини науки та техніки, новинки електроніки: Машина для проріджування квітів у садах
02.05.2024 Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону
02.05.2024 Пастка для комах
01.05.2024
Інші цікаві новини: ▪ Прикасова зона магазину може впливати на харчові звички ▪ Новий магнітний матеріал для квантових обчислень ▪ Лазерні перехоплювачі захистять Землю від астероїдів ▪ Випробовано керамічний двигун ▪ Суперкомп'ютер з магазинних полиць Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки
Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки: ▪ Розділ сайту Веселі завдання. Добірка статей ▪ стаття Книга є життям нашого часу. Крилатий вислів ▪ статья Яка перевага має помаранчева доларова купюра? Детальна відповідь ▪ стаття Айва японська. Легенди, вирощування, способи застосування ▪ стаття Доопрацювання мультиметра MY-67. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки ▪ стаття Завжди 100. Секрет фокусу
Залишіть свій коментар до цієї статті: All languages of this page Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт www.diagram.com.ua |