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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Caricabatterie per accumulatori e batterie al nichel-cadmio. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Caricabatterie, batterie, celle galvaniche La letteratura specializzata conferma l'opportunità di caricare le batterie da una sorgente di tensione fissa con limitazione di corrente. Questa modalità è conveniente in quanto la ricarica durante, ad esempio, la notte garantisce la loro piena carica entro la mattina, indipendentemente dal loro stato iniziale, senza pericolo di sovraccarico. Lo schema del caricatore è mostrato in Fig.1.
Il diodo Zener VD6, l'amplificatore operazionale DA1.1, il transistor VT1 e gli elementi collegati direttamente ad essi formano una sorgente di tensione altamente stabile. La sua caratteristica è la fornitura dello stabilizzatore parametrico R2VD6 con la tensione di uscita della sorgente, che gli fornisce parametri elevati. Il partitore R17R28 genera 12 gradini di tensione corrispondenti al limite durante la carica di batterie singole e batterie composte da 2-12 batterie al nichel-cadmio. La tensione di carica richiesta viene selezionata dall'interruttore SA2. L'amplificatore operazionale (op-amp) DA1.2 insieme al transistor VT2 forma un esatto ripetitore di questa tensione con un'elevata capacità di carico. La sua impedenza di uscita è molto piccola, la variazione di tensione all'aumentare della corrente di uscita da 0 a 350 mA non può essere rilevata da un voltmetro digitale a quattro cifre, ad es. è inferiore a 1 mV e la resistenza di uscita è di conseguenza inferiore a 0,003 ohm. Per limitare la corrente all'inizio della carica, viene utilizzato un confronto tra la caduta di tensione attraverso il resistore R32 (e i resistori R6-R16 ad esso collegati in parallelo) e la tensione di riferimento prelevata dal divisore R35-R39. La corrente di collettore del transistor VT2 è uguale alla corrente di carica con sufficiente precisione. La tensione di riferimento prelevata dai resistori R35 e R36 è 1,2 V. Il confronto delle tensioni viene eseguito dal comparatore, la sua funzione viene eseguita dall'amplificatore operazionale DA2.2. Quando la corrente di carica crea una caduta di tensione superiore a 32 V sul resistore R1,2, l'amplificatore operazionale DA2.2 apre il transistor VT3, che, con la sua corrente di collettore, aumenta la tensione all'ingresso invertente dell'amplificatore operazionale DA1.2, il che porta a una diminuzione della tensione di uscita dell'amplificatore operazionale e al passaggio dell'intera sorgente alla modalità di stabilizzazione corrente. Il limite di corrente nell'intervallo da 2,5 a 350 mA è impostato dall'interruttore SA3. La resistenza di uscita del dispositivo nella modalità di stabilizzazione corrente è uguale alla resistenza del resistore R30. Il microamperometro PA1 con un resistore aggiuntivo R31 forma un voltmetro per una tensione di 1,2 V, quindi, quando la sorgente funziona nella modalità di stabilizzazione corrente, la sua freccia indica l'ultima divisione della scala. Per il voltmetro è stato utilizzato un microamperometro per una corrente di 100 μA, quindi questa lettura corrisponde ad una corrente di carica pari al 100% dell'impostazione dell'interruttore SA3. Se una batteria scarica viene collegata alle prese X1 e X2 del caricabatterie impostando l'interruttore SA2 nella posizione corrispondente al loro numero, la corrente di carica sarà inizialmente determinata dalla posizione dell'interruttore SA3. Dopo alcune ore, la tensione della batteria raggiungerà il valore impostato dall'interruttore SA2 e il dispositivo entrerà nella modalità di stabilizzazione della tensione. La corrente di carica inizierà a diminuire, che può essere monitorata dall'indicazione del dispositivo PA1. Quando la corrente scende a un valore di circa il 5% dell'interruttore SA3 impostato, il comparatore sull'amplificatore operazionale DA2.1 si accenderà e il LED HL2 si accenderà, segnalando la fine della carica. Se la batteria (o una singola batteria) continua a essere caricata anche durante il giorno, non le succederà nulla, poiché la corrente a fine carica è molto piccola. LED HL1 - indicatore della connessione del dispositivo alla rete. Selezionando un condensatore C7, la generazione ad alta frequenza dell'amplificatore operazionale DA1.2 viene eliminata. Qual è il ruolo dei diodi VD2 VD5? Quando si carica una singola batteria, la tensione all'ingresso non invertente dell'amplificatore operazionale DA1.2 è di 1,4 V e nella modalità di chiusura dell'uscita del caricabatterie, la sua tensione di uscita, che garantisce il trasferimento del dispositivo alla modalità di stabilizzazione corrente, dovrebbe essere di circa 0,6 V rispetto al filo comune. Affinché l'amplificatore operazionale DA1.2 funzioni normalmente in tali modalità, la tensione del suo alimentatore negativo deve essere di almeno 2 V in valore assoluto, che è garantito dalla caduta di tensione attraverso i diodi VD3VD5. Allo stesso modo, per il normale funzionamento dell'amplificatore operazionale DA2.1 con una tensione agli ingressi vicina alla tensione dell'alimentazione positiva, la differenza tra loro deve essere di almeno 0,6 V - fornita dalla caduta di tensione attraverso il diodo VD2. In Fig. 1,5 è mostrato un disegno di un circuito stampato in fibra di vetro a lamina unilaterale di 2 mm di spessore, su cui si trova la maggior parte delle parti del dispositivo.
Il transistor VT2 è dotato di un dissipatore di calore a forma di ago con dimensioni di 60x45 mm, l'altezza degli aghi è di 20 mm. Gli interruttori SA2 e SA3 insieme ai resistori saldati su di essi, il microamperometro RA1, i LED HL1 e HL2, le prese di uscita X1 e X2 sono installati sul pannello frontale del dispositivo, realizzato in fibra di vetro di 1,5 mm di spessore, e il trasformatore T1, l'interruttore SA1, il fusibile FU1, il ponte a diodi VD1 e i condensatori C1 - sul pannello posteriore in duralluminio dello stesso spessore. I pannelli sono fissati tra loro con fascette in duralluminio lunghe 135 mm, alle stesse fascette è avvitato un circuito stampato. La struttura finita è installata in una custodia di alluminio a forma di sezione di tubo rettangolare. Trasformatore di rete T1 - tipo unificato TN-30. Ma puoi usare qualsiasi altro trasformatore simile, il cui avvolgimento secondario fornisce una tensione di 19 ... 20 V con una corrente di almeno 400 mA. Il ponte raddrizzatore VD1, progettato per la stessa corrente di uscita, può essere assemblato da quattro diodi con una corrente operativa di 300 mA, ad esempio, tipo D226. Questi possono essere diodi VD2-VD5. Il condensatore C1 è costituito da tre condensatori di ossido collegati in parallelo del tipo K50-29 con una capacità di 1000 microfarad per una tensione nominale di 25 V. Il condensatore C2 è K53-1, il resto è KM5 e KM-6. Il diodo Zener compensato termicamente KS191F (VD6) può essere sostituito con D818 con indici di lettere V-E o con KS191 con qualsiasi indice di lettere. I resistori R3, R5 e R17-R28 sono desiderabili per l'uso stabile, ad esempio C2-29. Le resistenze dei resistori R17 - R28 sono comprese tra 160 Ohm ... 10 kOhm, ma devono essere le stesse con una precisione non inferiore allo 0,3%. I resistori R6R16 non devono essere precisi. Si consiglia di selezionarli in base a quelli indicati nello schema da resistori di valori simili, il che semplificherà la configurazione del dispositivo. Ciascuno dei resistori R15, R16 è costituito da diversi resistori di potenza superiore e dissipazione di potenza inferiore, che sono collegati in parallelo. Resistenze trimmer R4 e R38 tipo SP3-19a. Qualsiasi LED HL1 e HL2, ma è auspicabile avere un colore di bagliore diverso. Diodi Zener VD7 e VD8 per una tensione di stabilizzazione di 5,6-7,5 V. Interruttori SA2 e SA3 PG2-5-12P1N o simili piccoli. Microamperometro RA1 tipo M4247 per una corrente di 100 μA. Utilizzando il dispositivo per una corrente diversa della piena deflessione della freccia, dovrai selezionare non solo il resistore di limitazione R31, ma anche R32 per fornire una corrente di carica di 2,5 mA all'estrema sinistra (secondo lo schema) posizione dell'interruttore SA3. I transistor VT1, VT2 sono qualsiasi struttura in silicio n-p-n di media potenza e VT3 - qualsiasi struttura in silicio a bassa potenza pn-p per una tensione consentita di almeno 30 V. Gli amplificatori operazionali K140UD20 (DA1, DA2) sono sostituibili da un doppio numero di amplificatori operazionali K140UD7. L'uso di altri tipi di amplificatori operazionali è determinato dalla possibilità del loro funzionamento nelle modalità sopra menzionate, ma questo non è stato testato. Brevemente sulla configurazione del caricabatterie. Innanzitutto, con un resistore trimmer R4, impostare una tensione di 1 V sull'emettitore del transistor VT16,8 Caricando il dispositivo con un resistore di 51 ... 68 Ohm (per una potenza di dissipazione di 7,5 W) e un resistore dissaldante R43, assicurarsi che quando l'interruttore SA2 viene spostato in ogni posizione successiva (in alto nel circuito), la tensione di uscita aumenta di 1,4 V. Verificare l'assenza di generazione ad alta frequenza in uscita e, se necessario, selezionare condensatore C7. Ripristinare quindi il collegamento della resistenza R43 e portare l'interruttore SA2 in posizione "12". Quando si modifica la posizione dell'interruttore SA3, assicurarsi che la corrente di uscita, misurata da un milliamperometro collegato in serie al resistore di carico, sia limitata al valore corrispondente alla posizione di questo interruttore (eccetto 350 mA). Sostituire il resistore di carico con una catena di due o tre diodi (dello stesso tipo di VD2-VD5) e, impostando l'interruttore SA3 sulla posizione "100 mA", impostare la stessa corrente di uscita con il resistore di regolazione R38. La freccia del microamperometro deve indicare l'ultima divisione della scala, in caso contrario selezionare la resistenza R31. Impostare ora l'interruttore SA2 in posizione "1" e l'interruttore SA3 in posizione "10 mA". Collegare un resistore variabile da 3,3 kΩ e un milliamperometro all'uscita del dispositivo, quindi aumentare la resistenza di questo resistore da zero. Con una corrente di uscita di circa 0,5 mA, il LED HL2 dovrebbe accendersi. Quando si imposta il dispositivo, ricordare che la sua impedenza di uscita è asimmetrica: è piccola per la corrente in uscita e alta per quella in entrata. Pertanto, un dispositivo scarico è sensibile alle interferenze di rete e la misurazione della tensione di uscita con un voltmetro ad alta resistenza può fornire un risultato inaspettatamente elevato. Ricaricare la batteria è facile. Devi solo impostare gli interruttori nelle posizioni corrispondenti al numero di batterie in esso contenute e alla massima corrente di carica, collegare la batteria all'uscita con la polarità corretta e accendere l'alimentazione del dispositivo. Un segno della fine della ricarica è il bagliore del LED HL2. La corrente di carica massima dovrebbe essere 3...4 volte inferiore alla capacità della batteria ricaricabile. Quali aggiunte o modifiche possono essere apportate a questa opzione di caricabatterie? Innanzitutto è necessario integrarlo con un relè elettromagnetico K1, come mostrato in Fig. 3, che spegnerebbe la batteria o la batteria al termine della carica. Quando il LED HL2 è acceso, il relè si attiva e interrompe il circuito di carica con i suoi contatti normalmente chiusi.
Il resistore R44 è necessario per un funzionamento chiaro del relè e per garantire una piccola isteresi del comparatore sull'amplificatore operazionale DA2.1. Il relè K1 deve essere per una tensione di 20 ... 27 V, transistor VT4 di qualsiasi struttura p-n-p di media o alta potenza, ad esempio KT502, KT814, KT816. Ma avendo introdotto una tale aggiunta nel dispositivo, va tenuto presente che dopo l'inizio della carica, qualsiasi commutazione dei suoi circuiti porta al funzionamento del relè, quindi le impostazioni necessarie devono essere effettuate in anticipo. Il dispositivo può essere utilizzato per scaricare batterie di sette batterie senza timore di scaricarle eccessivamente. Per fare ciò, l'interruttore SA2 deve essere impostato sulla posizione "5", l'interruttore SA3 - al più vicino in termini di corrente di scarica, ma maggiore di esso, collegare un resistore tra le prese di uscita XI e X2 che fornisca la corrente di scarica necessaria e collegare la batteria in scarica. Poiché la tensione della batteria è maggiore di quella fornita all'ingresso non invertente dell'amplificatore operazionale DA1.2, il transistor VT2 è chiuso e la batteria viene scaricata attraverso il resistore. Quando la tensione della batteria scende a 7 V, l'amplificatore operazionale DA1.2 e il transistor VT1 passeranno alla modalità di stabilizzazione della tensione, la scarica si interromperà. Il LED HL2 funge da indicatore del completamento della scarica della batteria: si accende durante il processo di scarica e si spegne alla fine. Se si suppone spesso che il dispositivo venga utilizzato per scaricare le batterie, oltre che con un numero diverso di batterie, è consigliabile introdurre un resistore aggiuntivo, la cui resistenza è il 40% della resistenza totale dei resistori R17-R28 e, ovviamente, un interruttore. Il resistore è collegato tra l'uscita della sorgente di tensione di riferimento (nello schema di Fig. 1, il punto di connessione dell'emettitore del transistor VT1, i resistori R2, R3, il condensatore C3) e il contatto fisso "12" dell'interruttore SA2 collegato al resistore R17, e in parallelo con questo resistore - un interruttore aggiuntivo. La batteria viene caricata con i contatti dell'interruttore chiusi e quando vengono aperti, quando la tensione di uscita diminuisce di 1,4 volte (fino a 1 V per batteria), la batteria può essere scaricata. La batteria viene scaricata attraverso il resistore con una corrente variabile nel tempo, che può essere stabilizzata dal microcircuito K142EN12A accendendolo secondo il circuito mostrato in Fig. 4.
La resistenza del resistore R46 (Ohm) è determinata dalla formula: R46 \u1250d 6 / Ipas, dove Iraz è la corrente di scarica (mA). I valori dei resistori, da cui dipende la corrente di scarica, corrispondono alle resistenze dei resistori R16-RXNUMX alle stesse correnti della corrente di carica.
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