Путеводитель в мир электроники. Книга 2 - Борис Семенов

R = U/I = 4/0,026 = 150 Ом,

где U — напряжение на разряженных аккумуляторах (у основной массы аккумуляторов эта величина составляет один вольт на элемент).

Рис. 15.3. Эквивалентная нагрузка, используемая для проверки зарядного устройства

На рис. 15.4 приведена еще одна схема бестрансформаторного зарядного устройства, предназначенного для одновременного заряда двух аккумуляторов типа НКГЦ-0,45 (НКГЦ-0,5 и аналогичных). Здесь обеспечивается асимметричный режим заряда, что, как установили ученые, позволяет продлить срок службы элементов.

Рис. 15.4. Схема зарядного устройства на два аккумулятора

Суть этого метода состоит в том, что заряд аккумуляторов G1 и G2 проводится током 40…45 мА поочередно в течение одной полуволны сетевого напряжения. Так, например, в течение положительной полуволны заряжается G1 (G2 — разряжается). В течение второй полуволны, когда соответствующий диод закрыт, элемент G1 разряжается через резистор R4 током 4,5 мА. Такое построение схемы позволяет осуществлять процесс заряда аккумуляторов независимо друг от друга, и любая неисправность одного из них не нарушит процесс заряда другого.

Имеющийся в схеме переключатель SA1 позволяет увеличить в два раза ток заряда, что может пригодиться для ускорения процесса.

Назначение симметричного стабилитрона VD1 такое же, как и на предыдущих схемах. Для индикации наличия сетевого напряжения используется миниатюрная лампа HL1 (типа СМН6.3-20 или аналогичная). Конденсаторы подойдут из серий К73-17, К73-21, МБГ и другие высоковольтные. Конденсаторы большей емкости можно включить последовательно по схеме, показанной на рис. 15.5.

Рис. 15.5. Возможный вариант подключения конденсаторов в схеме рис. 15.4

При правильной сборке устройства его настройка не потребуется. Во время зарядки надо помнить, что аккумуляторы не следует оставлять подключенными к схеме без включения устройства в сеть, так как при этом происходит их разряд через резисторы R4-R5.

С трансформаторным питанием от сети

Несмотря на принимаемые меры зашиты, все же лучше, если зарядное устройство будет иметь гальваническую развязку от сети. Тем более что в продаже несложно найти подходящий по мощности трансформатор (его выбирать надо не менее чем с двойным запасом по току). Схемы в этом случае могут иметь вид, показанный на рис. 15.6.

Рис. 15.6. Простейшие трансформаторные зарядные устройства:

а — с пульсирующим током, б — с асимметричным током (чередуется цикл заряд/разряд)

Они являются универсальными и легко приспосабливаются для заряда большинства аккумуляторов. В схеме на рис. 15.6, а токоограничивающие резисторы R2-R4 можно рассчитать по закону Ома, зная напряжение на выходе трансформатора, после выпрямителя и нужный ток для конкретных аккумуляторов. Но так как часто приходится использовать низковольтные трансформаторы с неизвестным внутренним сопротивлением (падением напряжения под нагрузкой), надежней будет определить эти резисторы экспериментально, для чего включаем в разрыв цепи заряда аккумулятора миллиамперметр и подбираем номинал под нужный ток.

Диоды VD5—VD7 предотвращают разряд элементов в случае отключения питания устройства.

Схема на рис. 15.6, б позволяет одновременно заряжать 2 аккумулятора (или 4, если к обмотке после выпрямительных диодов подключить аналогичный каскад). Заряд элементов производится поочередно (только через резисторы R5, R6), так как они питаются от раздельных однополупериодных выпрямителей.

В то время когда нет заряда, происходит разряд элемента током, в 10 раз меньшим, чем зарядный ток Iзар — резисторы рассчитываем для нужного тока разряда из соотношения:

R5 = R6 = 12/Iзар

где значения тока подставляются в амперах, тогда результат получится в омах.

Теперь о том, как определить резисторы в цепи заряда. Лучше это сделать экспериментально по миллиамперметру, как и для схемы с мостовым Выпрямителем, но с небольшой поправкой. Ведь, во-первых, измерительный прибор будет показывать действующее значение тока всего за один полупериод, во-вторых, часть тока в цепи идет не только на заряд, но и ответвляется через разрядный резистор. Поэтому, чтобы получить амплитудное значение тока в цепи, показания стрелочного миллиамперметра умножаются на коэффициент 0,36 (для амплитуды тока заряда 50 мА измерительный прибор должен показывать не менее 18 мА).

В схеме асимметричного заряда допустимо существенно (в несколько раз) увеличивать зарядный ток. Дополнительные резисторы (R3, R4) и переключатель SA1 позволяют увеличить ток в цепи в два раза для ускорения заряда. Если трансформатор имеет только одну низковольтную обмотку, то подключение VD2 и аккумулятора G2 изменится на противоположное, рис. 15.6, в.

Со стабилизатором тока на транзисторе

Аккумуляторы прослужат дольше, если их зарядку выполнять от источника стабильного тока. С несколькими вариантами построения стабилизатора тока вы уже знакомы по первой книге, там же описан подробно принцип работы Такого стабилизатора. Здесь и далее мы рассмотрим варианты практического использования их в зарядных устройствах.

Простой стабилизатор тока можно выполнить на основе транзистора, рис. 15.7.

Рис. 15.7. Зарядное устройство со стабилизатором тока на транзисторе

В схеме опорное напряжение берется со светодиода (одновременно он является и индикатором того, что идет процесс заряда), а отрицательную обратную связь по току обеспечивает резистор R2.

В диапазоне 10…100 мА нужный ток заряда при настройке устанавливается за счет изменения напряжения токовой обратной связи подстроечным резистором R2. Эту схему можно подключить к таймеру, который будет описан чуть позже (рис. 15.13). Это избавит от необходимости помнить о работе устройства, так как позволит автоматически выключать процесс заряда через нужное время.

Со стабилизатором тока на микросхеме

Зарядное устройство может быть собрано на микросхеме КР142ЕН12А(Б) или ее импортном аналоге LM317T. От такого источника тока можно заряжать не только отдельные элементы, но и составленные из них батареи. Для нормально!) работы схемы надо, чтобы напряжение после выпрямителя было на 6…7 В больше, чем номинальное напряжение заряжаемого аккумулятора.

Схема, приведенная на рис. 15.8, содержит минимальное количество элементов и может быть выполнена универсальной. Она позволяет получать разный ток стабилизации, в зависимости от выбранного резистора R1 (выбрать этот резистор можно из табл. 15.2).

Рис. 15.8. Зарядное устройство со стабилизатором тока на микросхеме

При желании сопротивление задающего ток резистора можно изменять галетным переключателем — в этом случае удастся заряжать разные типы аккумуляторов. В автономных условиях в качестве источника напряжения для подключения зарядного устройства возможно применение автомобильного аккумулятора.

Диод VD1 предотвращает повреждение микросхемы в случае, когда заряжаемый элемент будет подключен раньше, чем включено питание устройства. Монтаж удобно выполнить объемными перемычками, а саму микросхему лучше закрепить к теплоотводу (радиатору), обеспечив его изоляцию от корпуса конструкции.

Перезарядка гальванических элементов

Жизнь принуждает человека ко многим добровольным действиям.

Станислав Ежи Лем

Тот факт, что большинство типов современных гальванических элементов удается восстанавливать после разряда, уже давно ни для кого не секрет. Правда, они выдерживают намного меньше циклов перезарядки, чем аккумулятор, но порой даже несколько циклов перезаряда могут сильно выручить. Во всяком случае, наши и зарубежные радиолюбители этим свойством пользуются. Знают об этой возможности и разработчики гальванических элементов, но они не рекомендуют заниматься перезарядкой, так как при многократном и неграмотном повторении этого процесса последствия могут быть непредсказуемыми (возможна утечка электролита из-за нарушения герметичности корпуса).