Разработанное автоматическое зарядное устройство (АЗУ) позволяет заряжать малогабаритные аккумуляторы МРЗ-плееров. цифровых фотокамер, фонарей и т.д. от сети. Применение ею позволяет отказаться от нескольких зарядных устройств и производить полную разрядку аккумуляторов с поставленной задачей устранения "эффекта памяти", которым обладают просторно распространенные никель-кадмиевые (Ni-Cd) аккумуляторы. АЗУ реализует патент РФ на полезную модель №49900 от 04.08.2006 г. Прототипом для него послужило зарядное устройство из [1].
Основные особенности АЗУ обеспечиваются применением интегральной микросхемы TL431 (регулируемого стабилитрона) и использованием генератора переменного тока на основе реактивного элемента (в данном варианте — конденсатора). АЗУ 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 АЗУ переменного напряжения.В начале заряда батареи аккумуляторов светится сигнальный светодиод, перед окончанием зарядки он начинает мигать, а потом полностью выключается. АЗУ 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 приблизительно 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.
Схема АЗУ показана на рис.1. Устройство содержит:
- токоограничивающие конденсаторы С1. С2;
- резисторы защиты R1, R2;
- мостовой выпрямитель VD1;
- цепи регулирования и индикации СЗ, 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 сдерживает амплитуду пускового тока при включении АЗУ и служит своеобразным предохранителем при возможном электрическом пробое конденсаторов С1 или С2. Выпрямляет переменный ток диодный мост VD1.
![Схема Автоматическое ЗУ для малогабаритных аккумуляторов](/1/avtomaticheskoe_zu_dlya_malogabari-H5Jea.jpg)
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 сдерживает 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 АЗУ 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 СЗ не успевает достичь напряжения свечения светодиода, а после срабатывания DA1 включается транзистор VT1, разряжающий конденсатор СЗ. Стабилитрон VD3 обеспечивает защиту от перенапряжений на входе цепи заряда (ограничивает напряжение на уровне 9 8), например, при неисправности DA1.
Цепь разряда позволяет полностью разряжать и более того в некоторых случаях восстанавливать Ni-Cd аккумуляторы, обеспечивая их работу без ущерб емкости за счет "эффекта памяти" [2]. В той же статье рекомендуется проводить такие действия для отдельных аккумуляторов примерно через 30 циклов работы. Отмечу, что и более распространенные в настоящее час Ni-MH (никель-металлогидридные) аккумуляторы обладают "эффектом памяти", ко в существенно меньшей степени.
Разряд производится для одного аккумулятора. Вместо второго аккумулятора на час разряда устанавливается его короткозамкнутый габаритный макет. Нажимается кнопка SB 1, к аккумулятору подключается лампа HL2, и срабатывает реле К1, контакты которого блокируют кнопку Идет разряд аккумулятора. При напряжении на аккумуляторе приблизительно 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 АЗУ можно зарядить и один полностью разряженный аккумулятор с использованием габаритного макета вместо второго. Для этого нужно контролировать час зарядки t в соответствии с зависимостью: 1=0.011С. (час) где С — емкость аккумулятора (мА-час).
Например, нужно зарядить аккумулятор емкостью 1000 мА час. Для этого его надобно подключить с помощью АЗУ к сети 220 В на час t=0,011 1000=11 (час). Автоматика и индикация АЗУ в этом случае не работают.
АЗУ 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 АЗУ 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 АЗУ 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 (СЗ, С4), бесцокольная миниатюрная пампа накаливания 3 В/0,1 А и ослепительный красный светодиод диаметром 3 мм. В устройстве могут быть использованы практически любые кремниевые маломощные транзисторы общего применения.
Найти тиристор с менеджментом по анодному р-п-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 АЗУ 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 АЗУ 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 СЗ. R4. VD3 и VT1 можно удалить из схемы без изменения электрических характеристик АЗУ. 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.
Мой вариант АЗУ успешно эксплуатируется уже более года, в том числе, использовался для зарядки мобильного телефона. Для этого в него введены необходимые цепи. Для зарядки меньших аккумуляторов, типоразмера AAA, применяются простейшие переходники, обеспечивающие их контактирование в АЗУ. Кроме того, как уже говорилось, необходим короткозамкнутый габаритный макет аккумулятора типоразмера АА для работы с одним аккумулятором.
Внимание! Электрические цепи АЗУ связаны с сетью 220 В! При эксплуатации АЭУ нужно исключить касание токоведущих цепей!
Ссылки на схожие материалы:
|