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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Caricabatterie 5...10000 mAh. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Alimentatori Celle e batterie ricaricabili sono spesso utilizzate per alimentare dispositivi portatili. La loro capacità può essere diversa, quindi la ricarica richiede una corrente di carica diversa. E l'EMF, il cui raggiungimento significa una carica completa, dipende dal numero di celle collegate in serie nella batteria. C'è bisogno di un caricabatterie con un'ampia gamma di questi parametri. Il dispositivo proposto consente di caricare batterie alcaline con una capacità da 5 a 10000 mAh e batterie contenenti 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12, 14 o 16 celle collegate in serie. Più avanti nell'articolo, un termine viene utilizzato per riferirsi sia alle celle ricaricabili che alle batterie: una batteria. Il dispositivo offre la possibilità di caricare la batteria sia con corrente continua intermittente che con corrente asimmetrica di polarità variabile. Il metodo di ricarica con una corrente asimmetrica è abbastanza spesso considerato in letteratura, ad esempio in [1-3]. Molto è stato detto sui suoi vantaggi e svantaggi. A volte ti consente di ripristinare una batteria che ha perso capacità. La corrente di carica viene impostata con un interruttore a 11 posizioni. I valori di questa corrente sono fissi: 0,5; 1; 2; 5; 10; 20; 50; 100; 200; 500 e 1000mA. Il valore desiderato è solitamente numericamente pari a un decimo della capacità nominale della batteria, espressa in milliampere. Lo schema a blocchi del caricabatterie è mostrato in fig. 1. Il generatore genera impulsi rettangolari. Vengono alimentati all'ingresso del distributore, che forma intervalli di tempo per misurare l'EMF della batteria, la sua carica e scarica. Questi tre intervalli formano un ciclo di carica. Le loro durate durante la carica con una corrente asimmetrica sono correlate come 1:2:2, dove la prima cifra è la durata relativa della misurazione EMF, la seconda è la durata relativa della corrente di carica 1c, la terza è la durata relativa della corrente di scarica 1p. Quando l'asimmetria è disattivata, questo rapporto è 1:2:0 (l'intervallo di scarica è escluso), la corrente di carica è intermittente.
La misurazione dell'EMF della batteria in carica avviene quando gli stabilizzatori della corrente di carica e scarica sono disattivati. È seguito da un comparatore di tensione. Quando viene raggiunta l'EMF nominale, viene attivata, a seguito della quale l'unità di controllo arresta il distributore nello stato di misurazione EMF. Può restare lì a tempo indeterminato. Se l'EMF della batteria diminuisce, il distributore si riavvierà e inizierà la ricarica. I valori della corrente di carica e scarica impostano gli stabilizzatori appropriati, a seconda della posizione dell'interruttore nel dispositivo. In questo caso la corrente di carica è sempre dieci volte maggiore della corrente di scarica. Per semplificare l'accoppiamento dei microcircuiti del caricatore con gli stabilizzatori di corrente, la loro alimentazione è resa bipolare rispetto a un filo comune. Anche gli stabilizzatori stessi sono alimentati con tensione bipolare e la tensione positiva è regolabile in base al numero di celle della batteria in carica. Ciò consente di ridurre la potenza dissipata dallo stabilizzatore di corrente di carica durante la ricarica di batterie ad alta capacità ma a bassa tensione. Il circuito del caricatore è mostrato in fig. 2. Sugli elementi DD1.1, DD1.3, DD1.4 è assemblato un generatore di impulsi con una frequenza di circa 150 Hz. Vanno al contatore DD3, che è costituito dal distributore di impulsi. I diodi VD5 e VD6 svolgono una funzione logica OR per i segnali provenienti dalle uscite 0 e 1 del contatore (pin 3 e 2), formando così un intervallo di tempo per la misurazione della fem della batteria. Quattro diodi VD7-VD10, che svolgono la stessa funzione per i segnali dalle uscite 2-5 del contatore (pin 4, 7, 10, 1), formano l'intervallo di flusso della corrente di carica. Altri quattro diodi VD11-VD14 combinano i segnali dalle restanti uscite del contatore, formando un intervallo di scarica.
Come già accennato, la misurazione EMF della batteria in carica viene eseguita quando i circuiti di carica e scarica sono scollegati da essa. Al raggiungimento dell'EMF nominale, il livello di tensione all'uscita del comparatore di tensione sull'amplificatore operazionale DA1 diventa alto (circa +15 V). Questa tensione attraverso il limitatore del resistore R22 e i diodi VD3 e VD4 viene fornita a uno degli ingressi dell'elemento DD2.2. Su di esso e sugli elementi DD1.2, DD1.5 e DD2.1 è montata la centralina del distributore. Un livello logicamente alto impostato all'ingresso (pin 5) dell'elemento DD2.2 da un comparatore e lo stesso livello che è arrivato al secondo ingresso (pin 6) dello stesso elemento dal distributore nell'intervallo di misurazione EMF, messo l'elemento DD2.2 in uno stato di basso livello all'uscita, che arresta il distributore nella posizione di misurazione EMF. Per fissare in modo sicuro il distributore nello stato di arresto, il comparatore DA1 è coperto da un feedback positivo attraverso il resistore R20. Questo accoppiamento crea una piccola isteresi nella caratteristica di commutazione del comparatore, che ne aumenta l'immunità ai disturbi. L'EMF a cui si interrompe la ricarica è 1,35 ... 1,4 V per cella della batteria. Questo livello è regolato da una resistenza di regolazione R19. Puoi anche caricare le batterie con un EMF in cui la ricarica dovrebbe essere interrotta, diversa da quella installata nel caricabatterie, ma poi dovrai seguire tu stesso il processo di ricarica. L'interruttore SA2 nello stato chiuso esclude l'influenza del comparatore DA1 sul funzionamento del distributore, per cui continua a funzionare indipendentemente dall'EMF della batteria in carica. I diodi VD1, VD2 e il resistore R21 proteggono il circuito di ingresso dell'amplificatore operazionale da danni ad alta tensione. La sorgente di tensione esemplificativa per il comparatore è costituita dai resistori R1-R11 e dall'interruttore SA1.1. I numeri che indicano le posizioni dell'interruttore corrispondono al numero di celle della batteria in carica. L'elemento logico DD2.3 inverte il segnale di carica proveniente dal distributore, l'elemento DD1.6 lo inverte nuovamente, amplifica la corrente e la fornisce alla base del transistor VT6, che comanda lo stabilizzatore di corrente di carica. L'autorizzazione alla ricarica è segnalata dal LED verde HL1. L'elemento DD2.4 inverte il segnale dell'intervallo di scarica dal distributore prima di applicarlo alla base del transistor VT7, che controlla lo stabilizzatore della corrente di scarica. Il fatto che il funzionamento di questo stabilizzatore sia consentito è segnalato dal LED giallo HL2. Quando la carica della batteria è terminata si spegne il led HL1 e se è stata effettuata in modalità corrente asimmetrica si spegne anche il led HL2. I diodi VD15 e VD16 limitano la tensione inversa alle basi dei transistor VT6 e VT7 quando sono chiusi. È possibile disattivare l'asimmetria della corrente di carica con l'interruttore SA3. Quando i suoi contatti sono chiusi, l'elemento DD2.4 blocca il segnale per l'accensione dello stabilizzatore della corrente di scarica e gli elementi DD1.2, DD1.5 e DD2.1 formano un segnale che commuta il distributore nello stato di misurazione EMF. Pertanto, non vi è alcun intervallo di scarica nel ciclo del caricatore e la corrente di carica è intermittente. È acceso solo il LED HL1. Sui transistor VT1, VT3 e VT4 è assemblato uno stabilizzatore di corrente di carica. Il valore della corrente dipende dalla resistenza dei resistori R29-R42, selezionati dall'interruttore SA4.1. I transistor VT2 e VT5 stabilizzano la corrente di scarica, a seconda della resistenza dei resistori R47-R59, selezionati dall'interruttore SA4.2. Lo schema dell'alimentatore del caricabatterie è mostrato in fig. 3. La maggior parte delle tensioni di alimentazione sono ottenute dalla tensione alternata dell'avvolgimento 3-5 del trasformatore T1, rettificata dai diodi a ponte VD19. Il regolatore di tensione +/-15 V per alimentare l'amplificatore operazionale DA1 è realizzato su diodi zener VD21-VD24 e resistori R62, R63. I diodi Zener VD26, VD27 e i resistori R64, R65 formano un regolatore di tensione +/-4,7 V per circuiti digitali.
Per alimentare lo stabilizzatore della corrente di carica, viene utilizzato un raddrizzatore a ponte a diodi VD20 con regolazione passo-passo della tensione raddrizzata. Viene prodotto commutando le prese dell'avvolgimento secondario 6-10 del trasformatore T1 con l'interruttore SA1.2 abbinato a SA1.1. Lo stabilizzatore della corrente di scarica è alimentato dall'avvolgimento 11-12 del trasformatore T1 attraverso un raddrizzatore non stabilizzato sul ponte a diodi VD25. Il caricabatterie è assemblato in una custodia in acciaio con dimensioni di 180x200xx165 mm. Il suo pannello frontale contiene tutti gli interruttori, i LED e i terminali della batteria. Il supporto dell'inserto fusibile VPB6-1 (FU1) è installato sul pannello posteriore e il cavo di alimentazione viene estratto. All'interno dell'alloggiamento è presente un trasformatore T1 e una scheda elettronica 170x190mm. Alla scheda è fissato un dissipatore di calore nervato su un lato con dimensioni di 80x80 mm, sul lato piatto del quale sono fissati i transistor VT3-VT5 senza guarnizioni. Il trasformatore T1 con una potenza di 30...40 VA è realizzato in un materiale progettato per alimentare lampade alogene. Ha un circuito magnetico toroidale in acciaio. Il suo primario viene mantenuto e il secondario a 12 V rimosso. L'avvolgimento 3-5 è avvolto con filo PEV-2 con un diametro di 0,28 mm e contiene 180 giri con un tocco dal centro. La tensione su ciascuna metà di questo avvolgimento è di 14 V. L'avvolgimento 11-12 è costituito da 39 spire dello stesso filo, la sua tensione è di 6,6 V. L'avvolgimento multipolare 6-10 è avvolto con filo PEV-2 con un diametro di 0,67 mm. Ci sono 132 giri in totale - 33 in ciascuna delle quattro sezioni. La tensione tra i pin 6 e 10 è 22 V. Tra i pin 9 e 10 è 5,5 V, tra i pin 8 e 10 è 11 V, tra i pin 7 e 10 è 16,5 V. Interruttori SA1 e SA4 - PM 11P2N, interruttori SA2, SA3 - MT1 o simili importati, SA5 - TP1-2. Come morsetti XT1 e XT2 per il collegamento di una batteria ricaricabile GB1, viene utilizzato un connettore a molla per altoparlanti acustici con due morsetti, rosso e nero. Il polo positivo della batteria è collegato al morsetto rosso, il polo negativo a quello nero. Il dispositivo utilizza resistori MLT fissi, un resistore di sintonia SP3-38a, condensatori di ossido K50-16 e condensatori ceramici importati simili K10-7v. I ponti a diodi KTS407A e RS107 possono essere sostituiti da altri con parametri simili. Inizia a configurare il dispositivo con una selezione di resistenza R26. Per fare ciò collegare un milliamperometro multiscala ai morsetti XT1 e XT2. Quindi collegare la base con l'emettitore di ciascuno dei transistor VT6 e VT7 con due ponticelli. Selezionando il resistore R26, ottenere l'assenza di corrente attraverso il transistor VT2. Prima di regolare lo stabilizzatore della corrente di carica, collegare il collettore e l'emettitore del transistor VT6 con un ponticello a filo e la base e l'emettitore del transistor VT7 con l'altro. Seguire le letture del milliamperometro in ogni posizione dell'interruttore SA4. Se la corrente differisce in modo significativo, di oltre ± 5%, da quella richiesta, quindi selezionando il resistore appropriato, portarlo alla normalità. Controllare lo stabilizzatore della corrente di scarica allo stesso modo, ma collegando la base del transistor VT6 con il suo emettitore, così come il collettore con l'emettitore del transistor VT7. La corrente di scarica deve essere dieci volte inferiore alla corrente di carica impostata dall'interruttore SA4. In caso contrario, selezionare i resistori appropriati nello stabilizzatore della corrente di scarica. Dopo aver eseguito le operazioni descritte, non dimenticare di rimuovere tutti i ponticelli. Ora è necessario regolare la soglia EMF alla quale si interromperà la ricarica. Per fare ciò, collegare il più al terminale XT2 e il meno al terminale XT1, una sorgente di tensione stabilizzata regolabile esterna caricata con un resistore, ad esempio 100 Ohm, 1 W. Impostare la corrente di carica a 4 mA con l'interruttore SA2 e il numero di elementi caricati pari a sei con l'interruttore SA1, spostare il motore della resistenza di trimming R19 nella posizione di resistenza minima (a sinistra secondo lo schema). Con un resistore di sintonizzazione, ottenere un arresto sicuro della corrente di carica a una tensione della sorgente esterna di 8,1 ... 8,4 V. Il LED HL1 e se l'interruttore SA3 è in modalità di carica asimmetrica e il LED HL2 dovrebbe spegnersi quando questo la tensione è superata. Per ottenere valori EMF accettabili per l'interruzione della carica dopo questa regolazione in altre posizioni dell'interruttore SA1, è necessario selezionare i resistori R1-R11 con valori di resistenza il più possibile vicini a quelli indicati nel diagramma, oppure utilizzare valori di resistenza elevati -resistenze di precisione. Letteratura
Autore: A. Vishnevsky
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