|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Caricabatterie intelligente per batterie Ni-Cd. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Caricabatterie, batterie, celle galvaniche L'articolo presentato all'attenzione dei lettori descrive un alimentatore remoto di rete stabilizzata a commutazione (nella vita di tutti i giorni e, spesso, nella letteratura tecnica, vengono chiamati adattatori) basato su un microcircuito della serie VIPer e un caricabatterie "intelligente" da esso alimentato su un microcircuito specializzato MAX713CPE. I caricabatterie (caricabatterie) “intelligenti” hanno ricevuto molta attenzione sulle pagine di “Radio”. Naturalmente, possiamo parlare di intelligenza solo in modo condizionale: di solito significa la capacità del dispositivo di analizzare lo stato della batteria in carica e, in base ad alcuni segnali obbligatori, selezionare l'una o l'altra modalità di ricarica. Inoltre, l'algoritmo di ricarica è determinato dal tipo di batteria. Per gli ioni di litio (Li-Ion) deve corrispondere a quello descritto nell'articolo [1], e per il nichel-cadmio e il nichel-metallo idruro (Ni-Cd, Ni-MH) - [2]. Le pubblicazioni [1, 3] propongono opzioni di memoria specifiche. Nonostante l'“intelligenza” di questi dispositivi e contrariamente al metodo consigliato di caricare le batterie al momento iniziale con la massima corrente possibile (più di 1 A), utilizzano una corrente di soli 250...300 mA! Perché? La risposta, come sembra all'autore, è semplice. Se si utilizzano alimentatori remoti di rete (PSU) stabilizzati e non stabilizzati ampiamente utilizzati come fonte di corrente di carica - sono spesso chiamati adattatori (in terminologia straniera - Wall Cube), è molto difficile trovare una copia con una corrente massima di 1 Uno o più in vendita. Inoltre, il mercato è estremamente pieno di falsi. Il tentativo dell'autore di utilizzare l'alimentatore BPS 12-0,5, prodotto dalla “misteriosa” azienda MAX, non ha avuto successo: l'adattatore con una corrente di uscita garantita di 0,5 A si è surriscaldato anche con una corrente di carico di 300 mA. Ma il corpo del dispositivo è realizzato in modo abbastanza ergonomico, quindi è stato utilizzato per il nostro sviluppo di un alimentatore di rete stabilizzato a commutazione. Principali caratteristiche tecniche
L'alimentatore è protetto dai cortocircuiti nel carico. Può essere utilizzato per alimentare altre apparecchiature (radio portatili e registratori, lettori, segreterie telefoniche, dispositivi digitali, ecc.), il cui vano batterie è progettato per quattro batterie AA. Se necessario, la tensione stabilizzata in uscita può essere modificata nell'intervallo 3...9 V senza riavvolgere il trasformatore di impulsi. Il circuito di alimentazione è mostrato in Fig. 1. L'elemento principale del dispositivo è un chip specializzato VIPer12A, prodotto in pacchetti DIP-8 e SO-8 (montaggio superficiale). La progettazione di tali alimentatori a commutazione è descritta in dettaglio nell'articolo [4].
Informazioni sul microcircuito può essere trovato nel software di progettazione lì consigliato, VIPer Designe Software/Documentation/Datasheet/VIPerl 2A. Le caratteristiche del microcircuito utilizzato sono un generatore incorporato di una frequenza di conversione fissa di 60 kHz, che consente di ridurre al minimo il numero di elementi "tubazioni", nonché un'unità per la regolazione del valore limite della corrente di scarico nel microcircuito da una tensione positiva esterna. In assenza di questa tensione, VIPer12A fornisce un limite di corrente di 0,4 A. Nel dispositivo, la tensione di alimentazione del chip DA3 (circa 2 V) viene fornita al pin 1 dell'FB (FeedBack) tramite il diodo zener VD24. La corrente di ingresso all'ingresso FB non deve superare 3 mA. Un aumento della corrente di ingresso porta ad una diminuzione del valore di ampiezza della corrente di drain (e viceversa) con un guadagno di circa 320. Come risultato del confronto della tensione sull'avvolgimento di accoppiamento II del trasformatore T1 con la tensione di stabilizzazione di il diodo zener VD2, il ciclo di lavoro degli impulsi di commutazione cambia in modo che la tensione di uscita rimanga stabile. Quando la tensione di rete varia nell'intervallo 150...250 V, la deviazione della tensione di uscita dal valore nominale non supera 0,1 V. Lo scopo dei restanti elementi dell'alimentatore non è diverso da quelli simili in dispositivi simili descritti in precedenza. Tutte le parti sono montate su un circuito stampato in fibra di vetro rivestita con pellicola su un lato, il cui disegno è mostrato in Fig. 2. Per ridurre le interferenze generate dall'alimentazione, uno schermo elettrostatico in lamiera delle dimensioni di un circuito stampato è fissato lateralmente ai conduttori stampati tramite un affidabile isolante, collegato elettricamente al filo comune (al terminale negativo del ponte a diodi VD1). Per fare ciò, è possibile utilizzare lo stesso laminato in fibra di vetro su un lato da cui è realizzato il circuito stampato.
Per ridurre le dimensioni, il dispositivo utilizza condensatori all'ossido importati. Condensatori C1-C3, 07, C8 - ceramici o a film per una tensione nominale di almeno 630 V, il resto - ceramici per una tensione di almeno 50 V. Resistori - MLT o simili. Choke L2 - DPM-2,4 di piccole dimensioni ad alta frequenza. Possiamo sostituire il ponte a diodi S1WB40 (VD1) con limite di corrente di 1 A e tensione inversa ammissibile di 400 V con qualsiasi altro con parametri simili, ma sarà necessario modificare la configurazione dei conduttori stampati o modellare il ponte terminali di conseguenza. Il diodo FR207 (VD3) può essere sostituito con il KD257D domestico. Quando si seleziona un analogo del diodo consigliato KD212AM (VD4), è necessario tenere conto del fatto che per esso la tensione inversa nel dispositivo supera significativamente 100 V. Il raddrizzatore di uscita utilizza un diodo Schottky 1 N5822 (VD5) con una corrente massima di 3 A e una tensione inversa consentita di 40 V. È completamente sostituibile con uno domestico con parametri simili. L'efficienza della stabilizzazione della tensione di uscita è assicurata dai parametri del diodo zener. Al posto di quanto indicato nello schema è possibile utilizzare un diodo zener KS224Zh. Se si utilizza un diodo zener composito della serie domestica D814 e simili, la stabilità della tensione sarà ridotta. È possibile modificare la tensione di uscita dell'alimentatore semplicemente selezionando un diodo zener o commutandolo. Il dispositivo utilizza un chip VIPer12A in un pacchetto SO-8. Secondo le specifiche tecniche, tutti e quattro i pin di scarico 5-8 devono essere saldati su un foglio di rame del circuito stampato con una superficie di almeno 200 mm2. Ad una temperatura ambiente di 25 °C, la temperatura calcolata della custodia del microcircuito non supererà i 72 °C. Per ridurre il carico termico sul microcircuito in condizioni di installazione densa, l'autore ha utilizzato una flangia in rame di un transistor difettoso in un pacchetto TO-220, che è montato su un dissipatore di calore a perno di 13,5x16x23 mm. I cavi di serie sono saldati alla flangia. Il corpo del microcircuito, lubrificato con pasta termoconduttrice, viene premuto contro la flangia da un piatto a molla. Le sezioni dei conduttori MGTF sono saldate ai rimanenti pin del microcircuito, che vengono poi saldati alla scheda. Il collegamento elettrico dei pin di drenaggio ai conduttori stampati è fornito da una delle viti di montaggio MZ che fissano la flangia alla scheda. A questo scopo è previsto un corrispondente cuscinetto di contatto. La seconda vite viene installata attraverso la rondella isolante. Durante l'installazione è necessario tenere conto del fatto che il dissipatore di calore del microcircuito non deve entrare in contatto con il vicino circuito magnetico dell'induttore L1, che è collegato elettricamente al filo di alimentazione comune. L'induttanza del filtro di linea L1 è realizzata sulla base di un nucleo magnetico corazzato B14 con una permeabilità magnetica di 1500...2000. Gli avvolgimenti dell'induttore hanno lo stesso numero di spire. Sono avvolti con filo PEV-2 0,41 in un telaio a due sezioni (ciascuno nella propria sezione) fino al riempimento. Il trasformatore di impulsi è stato calcolato utilizzando il programma VIPer Designe Software [4]. Utilizza un nucleo magnetico KV8 in ferrite M2500NMS1 con telaio standard e clip di montaggio. La guancia libera dai piombi e la metà dei piombi vengono rimossi dal telaio. L'avvolgimento III, contenente cinque spire di filo PEV-2 con un diametro di 1 mm, viene avvolto separatamente su un mandrino di diametro adeguato, quindi inserito nell'avvolgimento 1.1, costituito da 31 spire di filo PEV-2 0,41. L'avvolgimento I.2 di 27 spire di filo PEV-2 0,41 e l'avvolgimento più alto II di 19 spire di filo PEV-2 0,12 sono avvolti sopra l'avvolgimento III. Gli strati di spire dei semi-avvolgimenti 1.1 e I.2 sono isolati con uno strato e gli avvolgimenti con due o tre strati di pellicola utilizzata nei condensatori ad alta tensione o altro materiale isolante, preferibilmente resistente al calore. Il trasformatore è assemblato con uno spazio di 0,02 mm sulle pareti laterali, provvisto di una guarnizione realizzata con la stessa pellicola. Il valore calcolato dell'induttanza dell'avvolgimento I del trasformatore T1 è 3210 μH, misurato - circa 3530 μH. L'avvolgimento III con il pin 8 è saldato alla scheda e il pin libero 7 è collegato incernierato all'anodo del diodo VD5, installato perpendicolare alla scheda (come la maggior parte degli altri elementi). I terminali 2 e 3 degli avvolgimenti 1.1 e I.2 del trasformatore T1 sono saldati ad uno dei terminali del telaio. Successivamente questo terminale del telaio viene accorciato di 1,5...2 mm e isolato con vernice nitro. Non è saldato sulla scheda. Il dispositivo non necessita di configurazione, ma prima di accenderlo per la prima volta è consigliabile assicurarsi che il trasformatore di impulsi sia di alta qualità (questa operazione viene eseguita prima di installare il chip DA1 nell'alimentatore), nonché che gli elementi utilizzati siano installati correttamente e siano in buone condizioni. Per fare ciò, è possibile utilizzare un dispositivo universale per testare gli alimentatori a commutazione [5]. Per garantire una frequenza degli impulsi di commutazione di 60 kHz, nell'apparecchio è saldato parallelamente al condensatore C4 un ulteriore condensatore con una capacità di 160...180 pF. Un oscilloscopio è collegato in parallelo al resistore R9 (Fig. 1 in [5]). Il dispositivo è collegato ad un trasformatore di impulsi. All'uscita dell'alimentatore è collegato un carico equivalente. Aumentando gradualmente la tensione di rete all'ingresso del dispositivo utilizzando un autotrasformatore da laboratorio, si osserva un oscillogramma. Con una tensione di rete di 220 V, il carico equivalente dovrebbe essere di circa 6 V e l'ampiezza degli impulsi di corrente a dente di sega osservati sullo schermo dell'oscilloscopio non dovrebbe superare 0,25 A. Aumentando la tensione di rete a 250 V, assicurarsi che il magnete il circuito non è saturo. Inoltre, controllano la fasatura dell'avvolgimento II, per il quale misurano la tensione sul condensatore C6 dell'alimentatore, che dovrebbe corrispondere a circa 25 V. Monitorando la forma degli impulsi allo scarico del transistor VT2 in dispositivo, sono convinti dell'efficacia del funzionamento del circuito di smorzamento VD3C7R1 dell'alimentatore, dopodiché il dispositivo viene spento e la scheda di alimentazione viene installata con il chip DA1. Il dispositivo è pronto per l'uso.
Una tensione stabilizzata di 6 V viene fornita attraverso il connettore XS1 all'ingresso del caricabatterie, il cui circuito è mostrato in Fig. 3. Poiché di solito viene utilizzato solo un determinato tipo di batteria, non ha molto senso rendere il dispositivo universale. La versione descritta del caricabatterie "intelligente" è progettata per caricare batterie Ni-Cd con una capacità di 1000 mAh. La base del dispositivo è un microcircuito specializzato MAX713CPE di Maxim. Lo scopo funzionale dei suoi perni è mostrato nella tabella.
Come notato sopra, tale dispositivo è descritto nell'articolo [3]. Tuttavia, è progettato per caricare sei batterie con una corrente di 0,25 A. Inoltre, non è del tutto chiaro il motivo per cui l'autore del progetto ha collegato i pin 1 e 15 del microcircuito, violando così le raccomandazioni dello sviluppatore ed escludendo uno dei "microcircuiti intelligenti". " Proprietà del caricabatterie: interruzione della ricarica rapida della batteria, quando la tensione ai suoi terminali raggiunge un determinato valore specificato. E questo fenomeno è del tutto possibile se si utilizza una batteria in uso da diversi anni, nel qual caso un'ulteriore ricarica rapida non è sicura. Nel dispositivo proposto è possibile caricare rapidamente una o due batterie (a seconda della posizione dell'interruttore SA1) con una corrente di 1,1 A, che è approssimativamente numericamente uguale alla sua capacità. Il timer del dispositivo limita il tempo di ricarica rapida a 66 minuti. L'errore nell'impostazione del timer è ±15%, è determinato dalle caratteristiche di progettazione del microcircuito. Secondo l'autore, la ricarica simultanea di due batterie è consigliabile solo in casi di emergenza, quando è importante caricarle almeno parzialmente senza raggiungere la carica completa. Ciò è dovuto al metodo utilizzato nel microcircuito per rilevare la fine della carica riducendo la tensione sulla batteria di 2,5 mV rispetto al suo valore massimo (il cosiddetto metodo AV). È ovvio che anche con una selezione speciale è molto difficile ottenere una capacità assolutamente uguale delle celle della batteria. Se la capacità delle batterie da caricare differisce in modo significativo, una diminuzione della tensione su una di esse, con capacità inferiore, può essere percepita dal microcircuito come la fine della ricarica rapida. In questo caso, per ottenere una carica veramente completa, è necessario ricaricare la batteria a bassa corrente per diverse ore in più. Inoltre il microcircuito consente la cosiddetta ricarica ultraveloce in 22 minuti con una corrente 4 volte superiore alla capacità della batteria. Ma qui si dovrebbe tener conto del fatto che nessun produttore garantisce la conservazione a lungo termine delle caratteristiche tecniche delle batterie con tale ricarica. Pertanto, una corrente di carica massima oggettivamente giustificata può essere considerata numericamente uguale alla capacità della batteria. L'algoritmo di funzionamento del caricabatterie è molto semplice. Dopo aver collegato la batteria da caricare e aver inserito la tensione di alimentazione, il LED “Power” HL1 si accende. Il chip DA1 include un timer di ricarica e misura la tensione applicata a una cella della batteria. Se è inferiore a 0,4 V, viene attivata la modalità di ricarica con una corrente bassa di circa 30 mA. Non appena la tensione misurata supera la soglia specificata, viene attivata automaticamente la modalità di ricarica rapida con una corrente di 1,1 A (questo valore è determinato dalla resistenza del resistore R5), il transistor ad effetto di campo nel microcircuito si apre, lo scarico di che è collegato al pin 8, e il LED HL2 “Ricarica rapida” si accende. Sia durante la ricarica che in caso di ricarica rapida, il microcircuito misura la caduta di tensione sul sensore - resistore R5 e apre il transistor di regolazione VT1 esattamente quanto necessario per creare la caduta di tensione richiesta (per ricarica rapida - 0,25 V) a il sensore di corrente. La stabilizzazione della corrente consente quindi una certa instabilità nella tensione di alimentazione del dispositivo, ma devono essere esclusi cali di tensione al di sotto del livello consentito, poiché ciò potrebbe interrompere il normale funzionamento del microcircuito. Durante il processo di ricarica, ogni 42 secondi la corrente di carica viene interrotta per 5 ms e il microcircuito misura la tensione sulla batteria in carica, “ricordando” la dinamica del suo cambiamento nel tempo. Quando si avvicina il momento corrispondente alla ricarica completa, la tensione sulla batteria smette di aumentare e poi inizia a diminuire. Non appena la tensione applicata a una batteria diminuisce di 2,5 mV, la ricarica rapida viene sostituita da una modalità di ricarica. La stessa cosa accadrà se scade il tempo impostato dal timer o se la tensione sulla batteria supera i 2 V. Questo valore è fissato dalla tensione sul pin 1 del chip DA1, nel nostro caso viene alimentato con una tensione di riferimento da pin 16, pari a 2 V. La batteria può rimanere in modalità di ricarica per tutto il tempo che desideri. Il caricabatterie descritto può essere modificato. Ad esempio, introdurre il monitoraggio termico del corpo della batteria in carica, fortemente raccomandato dal produttore per la ricarica ultrarapida. Invece di quello lineare, è consentito utilizzare la modalità di funzionamento a impulsi di un transistor che regola la corrente di carica della batteria. Se necessario, utilizzando elementi aggiuntivi è possibile ridurre la corrente di ricarica a meno di 30 mA. Questi e alcuni altri miglioramenti sono facili da implementare se si utilizza informazioni sul chip MAX713CPE. Il chip deve essere maneggiato con cura. Nonostante nella documentazione aziendale non siano presenti avvertenze sul pericolo di esposizione all'elettricità statica, la pratica ha dimostrato che essa è in larga misura suscettibile ad essa. Inoltre, alcuni radioamatori che in precedenza utilizzavano microcircuiti CMOS con diodi di protezione agli ingressi potrebbero essersi abituati al fatto che possono essere saldati con un saldatore con una tensione operativa di 220 V. Tuttavia, va ricordato che il microcircuito MAX71ZSPE è infatti un microcontrollore e toccarne i terminali con un saldatore con tensione di esercizio di 220 V, a causa dei disturbi della tensione di rete, può essergli fatale! Pertanto, è consigliabile installare il microcircuito sulla scheda tramite il pannello adattatore dopo il completamento finale di tutti i lavori di installazione. Se è necessario modificare la connessione dei pin di programmazione o la posizione dell'interruttore SA1, è necessario farlo solo con la tensione di alimentazione disattivata. La memoria non richiede regolazioni, quindi descriveremo le sue caratteristiche di progettazione in modo più dettagliato. È montato su un circuito stampato in fibra di vetro a un lato, il cui disegno è mostrato in Fig. 4. I ponticelli vengono saldati prima di installare il microcircuito DA1 o il relativo pannello adattatore. La custodia finita è stata utilizzata dal caricabatterie XM-508. Da esso vengono presi anche i LED verde (HL1) e rosso (HL2) (possibili analoghi domestici sono indicati nello schema), così come l'interruttore SA1.
Il resistore R5 è importato, il resto è MLT-0,125 o simile. Condensatori all'ossido: qualsiasi condensatore ceramico domestico o importato C2, C3 per una tensione nominale di 50 V o più. Oltre a quanto indicato nello schema, è possibile utilizzare qualsiasi altro transistor con un coefficiente di trasferimento di corrente di almeno 50, una corrente di collettore consentita di almeno 3 A e una tensione di saturazione non superiore a 1,5 V con una corrente di 1 R. È installato su un dissipatore di calore di dimensioni 40x32x8 mm, ricavato da un pezzo del radiatore di raffreddamento del processore Rep-tium-100. Quando una batteria è carica, il transistor dissipa circa 4 W di potenza, quindi, per facilitarne il regime termico, nella custodia del dispositivo è incorporata una ventola di piccole dimensioni per soffiare il processore Pentium-100 modello DF1204SM, che ruota silenziosamente ma in modo molto efficiente con una tensione di alimentazione di 6 V. Se il dispositivo viene utilizzato sempre per caricare due batterie, non è necessario installare il ventilatore. Certo, è possibile fare a meno della ventola, ma in questo caso le dimensioni del dissipatore di calore e, di conseguenza, la custodia del dispositivo dovranno essere aumentate. Quando si carica una batteria, nel vano viene installata una spina di cortocircuito invece dell'altra oppure viene collegato un amperometro da 2...3 A ai terminali di carica liberi. Letteratura
Autore: S. Kosenko, Voronezh
Inaugurato l'osservatorio astronomico più alto del mondo
04.05.2024 Controllare gli oggetti utilizzando le correnti d'aria
04.05.2024 I cani di razza si ammalano non più spesso dei cani di razza
03.05.2024
▪ Cuscinetti che non richiedono lubrificazione ▪ Rete locale per un computer quantistico ▪ Il principio del dispositivo della fotocamera: l'occhio di un insetto ▪ Sistema a chip singolo EnVerv EV8600 ▪ Ventilazione del corpo sotto i vestiti
▪ sezione del sito Citofoni. Selezione di articoli ▪ articolo Cerchio intorno al dito. Espressione popolare ▪ articolo Da quanto tempo esiste la tessitura? Risposta dettagliata ▪ articolo Calamus palude. Leggende, coltivazione, metodi di applicazione ▪ articolo Relè optoelettronici. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Homepage | Biblioteca | Articoli | Mappa del sito | Recensioni del sito
www.diagram.com.ua |
Vedi altri articoli sezione 
Ultime notizie di scienza e tecnologia, nuova elettronica:
Tutte le lingue di questa pagina