Зарядний пристрій 5...10000 мАг. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Блоки живлення

 Коментарі до статті

Для живлення переносних пристроїв нерідко використовують акумуляторні елементи та батареї з них. Їх ємність може бути різною, тому для заряджання потрібен різний зарядний струм. А ЕРС, досягнення якої означає повну зарядженість, залежить від числа послідовно з'єднаних елементів батареї. Виникає потреба у зарядному пристрої з широкими інтервалами зміни цих параметрів.

Пропонований пристрій дозволяє заряджати лужні акумуляторні елементи ємністю від 5 до 10000 мА·год і батареї з них, що містять 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12, 14 або 16 елементів, послідовно з'єднаних. Далі в статті для позначення і елементів, що заряджаються, і батарей використовується один термін - акумулятор.

Пристрій дозволяє заряджати акумулятор як переривчастим постійним струмом, так і асиметричним струмом змінної полярності. Спосіб зарядки асиметричним струмом досить часто розглядався в літературі, наприклад, [1-3]. Про його переваги та недоліки сказано багато. Іноді він дозволяє відновити акумулятор, що втратив ємність. Зарядний струм задають галетним перемикачем на 11 положень. Значення цього струму фіксовано: 0,5; 1; 2; 5; 10; 20; 50; 100; 200; 500 та 1000 мА. Потрібне значення зазвичай чисельно дорівнює десятій частці вираженої в міліампер-годинах номінальної ємності акумулятора.

Структурна схема зарядного пристрою показано на рис. 1. Генератор виробляє прямокутні імпульси. Вони надходять на вхід розподільника, що формує інтервали часу для вимірювання ЕРС акумулятора, його заряджання та розряджання. Ці три інтервали утворюють один зарядний цикл. Їх тривалості при зарядженні асиметричним струмом відносяться як 1:2:2, де перша цифра - відносна тривалість вимірювання ЕРС, друга - відносна тривалість протікання зарядного струму 1з, третя - відносна тривалість перебігу розрядного струму 1р. Коли асиметрія вимкнена, це співвідношення дорівнює 1:2:0 (інтервал розрядки виключено), зарядний струм при цьому переривчастий.

Рис. 1. Структурна схема зарядного пристрою

Вимірювання ЕРС акумулятора, що заряджається, відбувається при відключених стабілізаторах зарядного і розрядного струму. За нею слідкує компаратор напруги. Після досягнення номінальної ЕРС він спрацьовує, внаслідок чого вузол управління зупиняє розподільник у стані вимірювання ЕРС. У ньому може залишатися необмежений час. Якщо ЕРС акумулятора знизиться, розподільник знову буде запущено і розпочнеться заряджання.

Значення зарядного та розрядного струму задають відповідні стабілізатори залежно від положення наявного у пристрої перемикача. При цьому струм зарядки завжди в десять разів більший за струм розрядки. Щоб спростити пару мікросхем зарядного пристрою зі стабілізаторами струму, їх живлення зроблено двополярним щодо загального дроту. Самі стабілізатори теж живлять двополярною напругою, причому позитивна напруга - регульована в залежності від кількості елементів в батареї, що заряджається. Це дозволяє знизити потужність, що розсіюється стабілізатором зарядного струму при зарядці акумуляторів великої ємності, але малої напруги.

Схема зарядного пристрою показано на рис. 2. На елементах DD1.1, DD1.3, DD1.4 зібраний генератор імпульсів частотою близько 150 Гц. Вони надходять на лічильник DD3, у якому виконано розподільник імпульсів. Діоди VD5 та VD6 виконують логічну функцію АБО для сигналів з виходів 0 та 1 лічильника (висновки 3 та 2), формуючи цим інтервал часу для вимірювання ЕРС акумулятора. Чотири діоди VD7-VD10, що виконують ту ж функцію для сигналів з виходів 2-5 лічильника (висновки 4, 7, 10, 1), формують інтервал протікання зарядного струму. Ще чотири діоди VD11-VD14 об'єднують сигнали з інших виходів лічильника, формуючи інтервал розрядки.

Рис. 2. Схема зарядного пристрою (натисніть , щоб збільшити)

Як вже було сказано, вимірювання ЕРС акумулятора, що заряджається, виконується, коли ланцюги зарядки і розрядки від нього відключені. Після досягнення номінальної ЕРС рівень напруги на виході компаратора напруги на ОУ DA1 стає високим (близько +15). Ця напруга через обмежувач з резистора R22 і діодів VD3 і VD4 надходить однією з входів елемента DD2.2. На ньому та на елементах DD1.2, DD1.5 та DD2.1 зібраний вузол управління розподільником. Логічно високий рівень, встановлений на вході (висновку 5) елемента DD2.2 компаратором, і такий самий рівень, що прийшов на другий вхід (висновок 6) того ж елемента з розподільника в інтервалі вимірювання ЕРС, елемент DD2.2 переводять у стан з низьким рівнем на виході, що зупиняє розподільник у положенні ЕРС.

Для надійної фіксації розподільника у зупиненому стані компаратор DA1 охоплений позитивним зворотним зв'язком через резистор R20.

Цей зв'язок створює невеликий гістерезис у характеристиці перемикання компаратора, що збільшує його стійкість до перешкод. ЕРС, при якій зарядка припиняється, дорівнює 1,35...1,4 на один акумуляторний елемент. Цей рівень регулюють підстроювальним резистором R19.

Заряджати можна і акумулятори з ЕРС, при якій зарядку слід припиняти, що відрізняється від встановленої в зарядному пристрої, але тоді за процесом зарядки доведеться стежити самостійно. Вимикач SA2 у замкненому стані виключає вплив компаратора DA1 на роботу розподільника, внаслідок чого той продовжує роботу незалежно від ЕРС акумулятора, що заряджається.

Діоди VD1, VD2 та резистор R21 захищають вхідний ланцюг ОУ від пошкодження високою напругою. Джерело зразкової напруги для компаратора складається з резисторів R1-R11 та перемикача SA1.1. Числа, що позначають положення перемикача, відповідають числу елементів у батареї, що заряджається.

Логічний елемент DD2.3 інвертує дозвільний зарядку сигнал з розподільника, елемент DD1.6 ще раз інвертує його, посилює по струму і подає на базу транзистора VT6, керуючого стабілізатором зарядного струму. Про дозвіл заряджання сигналізує світлодіод HL1 зеленого кольору свічення.

Елемент DD2.4 інвертує сигнал інтервалу розрядки з розподільника перед подачею на базу транзистора VT7, управляючого стабілізатором розрядного струму. Про те, що роботу цього стабілізатора дозволено, сигналізує світлодіод HL2 жовтого кольору свічення. Коли заряджання акумулятора завершено, світлодіод HL1 гасне, а якщо вона виконувалася в режимі асиметричного струму, гасне і світлодіод HL2. Діоди VD15 та VD16 обмежують зворотну напругу на базах транзисторів VT6 та VT7, коли вони закриті.

Вимкнути асиметрію зарядного струму можна вимикачем SA3. Коли його контакти замкнуті, елемент DD2.4 блокує сигнал увімкнення стабілізатора розрядного струму, а елементи DD1.2, DD1.5 і DD2.1 формують сигнал, що переводить розподільник у стан вимірювання ЕРС. Тому інтервал розрядки в циклі роботи зарядного пристрою відсутній, а струм зарядки переривчастий. Світиться лише світлодіод HL1.

На транзисторах VT1, VT3 та VT4 зібраний стабілізатор зарядного струму. Значення струму залежить від опору резисторів R29-R42, вибраних перемикачем SA4.1. Транзистори VT2 і VT5 стабілізують розрядний струм, що залежить від опору резисторів R47-R59, вибраних перемикачем SA4.2.

Схема вузла живлення зарядного пристрою показано на рис. 3. Більшість напруг, що живлять, отримують з змінної напруги обмотки 3-5 трансформатора T1, випрямленого діодами мосту VD19. Стабілізатор напруги +/-15 для живлення ОУ DA1 виконаний на стабілітронах VD21-VD24 і резисторах R62, R63. Стабілітрони VD26, VD27 і резистори R64, R65 утворюють стабілізатор напруги +/-4,7 для цифрових мікросхем .

Рис. 3. Схема вузла живлення зарядного пристрою (натисніть , щоб збільшити)

Для живлення стабілізатора зарядного струму призначений випрямляч на діодному мосту VD20 із ступінчастим регулюванням випрямленої напруги. Вона проводиться перемиканням відводів вторинної обмотки 6-10 трансформатора T1 перемикачем SA1.2, спареним з SA1.1. Стабілізатор розрядного струму живиться від обмотки 11-12 трансформатора T1 через нестабілізований випрямляч на діодному мосту VD25.

Зібрано зарядний пристрій у сталевому корпусі розмірами 180х200х165 мм. На його передній панелі розміщені всі перемикачі, світлодіоди та затискачі для підключення акумулятора. На задній панелі встановлений тримач плавкою вставки ВПБ6-1 (FU1) та виведений мережевий шнур. Усередині корпусу знаходяться трансформатор T1 та монтажна плата розмірами 170x190 мм. До плати прикріплено ребристе з одного боку тепловідведення розмірами 80х80 мм, з плоского боку якого закріплено без будь-яких прокладок транзистори VT3-VT5.

Трансформатор T1 потужністю 30...40 ВА виготовлений із призначеного для живлення галогенних ламп. Він має тороїдальний сталевий магнітопровід. Його первинна обмотка збережена, а вторинна на 12 видалена. Обмотка 3-5 намотана дротом ПЕВ-2 діаметром 0,28 мм і містить 180 витків з відведенням від середини. Напруга на кожній половині цієї обмотки - 14 В. Обмотка 11-12 складається з 39 витків такого ж дроту, її напруга - 6,6 В. Багатовивідна обмотка 6-10 намотана проводом ПЕВ-2 діаметром 0,67 мм. Загалом у ній 132 витки - по 33 у кожній із чотирьох секцій. Напруга між висновками 6 і 10 - 22 В. Між висновками 9 і 10 - 5,5, між висновками 8 і 10 - 11 В, між висновками 7 і 10 - 16,5 В.

Перемикачі SA1 та SA4 – галетні ПМ 11П2Н, вимикачі SA2, SA3 – МТ1 або аналогічні імпортні, SA5 – ТП1-2. Як затискачі XT1 і XT2 для підключення акумулятора GB1, що заряджається, використаний пружинний роз'єм для акустичних колонок з двома затискачами - червоним і чорним. До червоного затиску підключають плюсовий полюс акумулятора, до чорного – мінусовий.

У пристрої використані постійні резистори МЛТ, підстроювальний резистор СП3-38а, оксидні конденсатори К50-16 та аналогічні імпортні, керамічні конденсатори К10-7в. Діодні мости КЦ407А та RS107 можна замінити іншими, аналогічними за параметрами.

Налагодження пристрою почніть із добірки резистора R26. Для цього підключіть до затискачів XT1 і XT2 багатогранний міліамперметр. Потім з'єднайте двома дротяними перемичками базу з емітером кожного транзисторів VT6 і VT7. Підбираючи резистор R26, досягайте відсутності струму через транзистор VT2.

Перед регулюванням стабілізатора струму зарядки з'єднайте однією дротяною перемичкою колектор та емітер транзистора VT6, а інший - базу та емітер транзистора VT7. Прослідкуйте за показаннями міліамперметра у кожному положенні перемикача SA4. Якщо струм значно більш ніж на ±5 % відрізняється від необхідного, то добіркою відповідного резистора доведіть його до норми.

Стабілізатор розрядного струму перевірте так само, але з'єднавши перемичками базу транзистора VT6 з його емітером, а також колектор з емітером транзистора VT7. Струм розрядки повинен бути в десять разів менше струму зарядки, що встановлюється перемикачем SA4. Якщо це не так, підберіть відповідні резистори у стабілізаторі розрядного струму.

Після виконання описаних операцій не забудьте видалити всі перемички. Тепер потрібно відрегулювати граничну ЕРС, при якій припинятиметься зарядка. Для цього підключіть плюсом до затискача XT2, а мінусом - до затискача XT1 зовнішній регульований стабілізований джерело напруги, навантажений резистором, наприклад, 100 Ом потужністю 1 Вт. Встановіть перемикачем SA4 зарядний струм 2 мА, а перемикачем SA1 - число елементів, що заряджаються, рівне шести, двигун підстроювального резистора R19 переведіть в положення мінімального опору (ліве за схемою). Підстроювальним резистором досягайте впевненого відключення зарядного струму при напрузі зовнішнього джерела 8,1 ...8,4 В. Світлодіод HL1, а якщо вимикачем SA3 увімкнено режим асиметричної зарядки, і світлодіод HL2 при перевищенні цієї напруги повинні гаснути.

Щоб після цього регулювання отримати прийнятні значення ЕРС припинення зарядки та інших положеннях перемикача SA1, потрібно підібрати резистори R1-R11 зі значеннями опору, максимально близькими до зазначених на схемі, або використовувати резистори підвищеної точності.

література

1. Скриндівський Н. Автоматичний зарядний пристрій акумуляторної батареї. – Радіо, 1991, № 12, с. 28-30.
2. Яковлєв Є. Низьковольтний автоматичний зарядний пристрій. – Радіоаматор, 2005, № 7, с. 21.
3. Коновалов В. Пульсуюче зарядне-відновлювальний пристрій. – Радіоаматор, 2007, № 5, с. 30, 31.

Автор: А. Вишневський

Дивіться інші статті розділу Блоки живлення.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Машина для проріджування квітів у садах 02.05.2024

У сучасному сільському господарстві розвивається технологічний прогрес, спрямований на підвищення ефективності догляду за рослинами. В Італії було представлено інноваційну машину для проріджування квітів Florix, створену з метою оптимізації етапу збирання врожаю. Цей інструмент оснащений мобільними важелями, що дозволяють легко адаптувати його до особливостей саду. Оператор може регулювати швидкість тонких проводів, керуючи ним із кабіни трактора за допомогою джойстика. Такий підхід значно підвищує ефективність процесу проріджування квітів, забезпечуючи можливість індивідуального налаштування під конкретні умови саду, а також сорт та вид фруктів, що вирощуються на ньому. Після дворічних випробувань машини Florix на різних типах плодів результати виявились дуже обнадійливими. Фермери, такі як Філіберто Монтанарі, який використовував машину Florix протягом кількох років, відзначають значне скорочення часу та трудовитрат, необхідних для проріджування кольорів. ...>>

Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону 02.05.2024

Мікроскопи відіграють важливу роль у наукових дослідженнях, дозволяючи вченим занурюватися у світ невидимих ​​для ока структур та процесів. Однак різні методи мікроскопії мають обмеження, і серед них було обмеження дозволу при використанні інфрачервоного діапазону. Але останні досягнення японських дослідників із Токійського університету відкривають нові перспективи вивчення мікросвіту. Вчені з Токійського університету представили новий мікроскоп, який революціонізує можливості мікроскопії в інфрачервоному діапазоні. Цей удосконалений прилад дозволяє побачити внутрішні структури живих бактерій із дивовижною чіткістю в нанометровому масштабі. Зазвичай мікроскопи в середньому інфрачервоному діапазоні обмежені низьким дозволом, але нова розробка японських дослідників дозволяє подолати ці обмеження. За словами вчених, розроблений мікроскоп дозволяє створювати зображення з роздільною здатністю до 120 нанометрів, що в 30 разів перевищує дозвіл традиційних метрів. ...>>

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Випадкова новина з Архіву Бойовий робот керується через супутник 05.03.2013 Компанія Lockheed Martin продемонструвала можливість керування наземним бойовим роботом SMSS через супутниковий канал: поза зоною прямої видимості з відстані понад 320 км. В даний час можливості наземних роботів обмежені дальністю впевненого радіозв'язку. Керувати роботом у зоні прямої видимості небезпечно для оператора, а організувати загоризонтний зв'язок за допомогою БПЛА-ретрансляторів або супутників досі було важко, тому що від наземної машини потрібна миттєва реакція на команди. Фахівці Lockheed Martin вирішили використати сучасні досягнення в галузі штучного інтелекту, що дозволило вирішити проблему загоізонтного управління наземними роботами. У ході випробувань на полігоні Camp Grayling робот SMSS успішно виконав кілька розвідувальних операцій, при цьому керувалась машина з Автобронетанкового центру досліджень та інженерних розробок (TARDEC). Робот продемонстрував мобільність, надійну роботу датчиків та каналів передачі даних, а війська отримали підвищену ситуаційну поінформованість без ризику для оператора. Для випробувань SMSS був оснащений телескопічною щоглою з електронно-оптичною системою та тепловізором, які контролювали через супутник. Для управління рухом робота використовувалася заздалегідь закладена програма маршруту, яка могла коригуватися простими командами типу "йди за мною", "йди в крапку" або "задній хід". В результаті SMSS рухався маршрутом з мінімальним втручанням оператора, автоматично вчиняючи різні дії, необхідні для виконання бойового завдання. Успішна демонстрація управління наземним роботом через супутниковий канал зв'язку відкриває нові можливості застосування цих машин у бойових умовах. Наземні роботи вперше можуть стати повноцінними бойовими одиницями, як свого часу БПЛА. Крім того, завдяки системам автоматичного керування та відеозв'язку в режимі реального часу оператор отримає можливість застосовувати зброю - з цього моменту наземні роботи стануть грізною силою.

Інші цікаві новини:

▪ Глобальне потепління прискорює найбільшу течію Південного океану

▪ В Антарктиді колись росли пальми та баобаби

▪ Біометричні лінзи зроблять зір утричі гострішим

▪ Радіотелескоп FAST займеться пошуком екзопланет із магнітним полем

▪ Оцінка емоційної напруги у кінозалі

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Вимірювальна техніка. Добірка статей

▪ стаття А він, бунтівний, просить бурі. Крилатий вислів

▪ стаття Де можна побачити 176 фонтанів, які працюють без насосів? Детальна відповідь

▪ стаття Конрінгія східна. Легенди, вирощування, способи застосування

▪ Контроль справності заднього ліхтаря. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Нарешті знайшлася. Секрет фокусу

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages ​​of this page

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт

www.diagram.com.ua
2000-2024