Автоматичний зарядний пристрій

Ш. Гізатуллін, м. Томськ

Для продовження терміну служби батареї нікель-кадмієвих або нікель-металгідридних акумуляторів рекомендують перед кожною зарядкою розрядити батарею. Робити це без спеціального пристрою незручно, а нехтування розрядкою може призвести до появи ефекту "пам'яті". Описуване нижче зарядний пристрій автоматично виконує і розрядну, і зарядну функції.

Зарядний пристрій призначений для зарядки акумуляторних батарей, що складаються з 7-10 герметичних лужних акумуляторів в режимі, близькому до зазначеного на етикетці батареї.

Завод-виробник гарантує ресурс акумулятора (число циклів зарядки-розрядки) і збереження його номінальної ємності при дотриманні наступних умов експлуатації: розрядка до кінцевого напруги не менше 1 В і зарядка струмом, рівним однієї десятої від номінальної ємності в ампер-годинах протягом 15 г. У пропонованому пристрої розрядка проводиться до кінцевого напруги, відповідного 1,05 В на кожен акумулятор батареї. Зарядний струм дорівнює 0,8 номінвльного, час зарядки – близько 17 год, ємність заряджаються акумуляторів – від 0,1 до 1 А-ч.

Схема пристрою показана на малюнку. Експлуатувати пристрій дуже просто – достатньо підключити батарею до затискачів Х1, Х2 включити тумблер SA1 "Мережа" і натиснути на кнопку SB1 "Пуск". При припиненні електропостачання пристрій переходить в режим очікування і при появі напруги в мережі процес триває.

./240820101200001749.gif

Розрядку акумуляторної батареї виробляє генератор стабільного струму до кінцевого напруги, при якому ЕДС на найбільш "слабкому" акумуляторі знизиться до 1,05 В. При досягненні кінцевого напруги генератор стабільного струму підключається послідовно з батареєю до джерела живлення, забезпечуючи струм зарядки. Одночасно запускається таймер, який при закінченні 17 год 4 хв припиняє зарядку.

Зарядний пристрій живиться від мережі змінного струму 220 В. Блок живлення являє собою двуполупе-ріодний випрямляч VD1 з гасить конденсаторами С1, С2, СЗ і токоогра-нічітельним резистором R1. Згладжені конденсаторами С4 і С5 напруга поступає на послідовно з'єднані стабілітрони VD2 і VD4 з напругою стабілізації 10 В. Перше напруга використовується для живлення основної частини пристрою, а друге – для живлення генератора струму в режимі зарядки акумуляторної батареї.

Генератор струму – параметричний. Він зібраний на транзисторах VT5, VT6, світлодіоді HL2 і резистора R17, R18. Транзистор VT5 задає струм через світло-діод HL2 який крім індикації струму через батарею виконує функцію низьковольтного стабістора. Транзистор VT6 включений за схемою емітерний повторювача. Необхідний струм встановлюють підстроєні резистором R17.

Після спрацьовування реле К1 і К2 генератор струму підключений паралельно акумуляторної батареї та розряджає її, а при знеструмленні обмоток реле генератор струму підключається послідовно з батареєю до джерела харчування – вона заряджається.

Мікросхема DD2 працює одночасно кварцовим генератором на частоті 32768 Гц і дільником частоти. На виході S2 мікросхеми частота дорівнює 2 Гц, на виході М – 1 / 60 Гц.

Пристрій працює наступним чином. Підключають акумуляторну батарею до контактів Х1 і Х2 Включають тумблер SA1, і натискають на кнопку SB 1 "Пуск". При замиканні правих за схемою контактів кнопки напруга поступає на ланцюг C13R21 і далі на вхід R тригера DD3.2. На його інверсної виході виникає високий рівень. Також високий рівень через діод VD6 надходить на ланцюг C8R6 і вхід R лічильника DD1, переводячи його в нульове стан.

При замиканні лівої за схемою групи контактів кнопки SB1 через обмотки реле К1 і К2 протікає струм, реле спрацьовують (замикаються контакти 2 і 3) і підключають генератор струму паралельно акумуляторної батареї. Починається процес розрядки батареї, про що свідчить світіння світло-діода HL3 Значення напруги на движку резистора R15 більше необхідного для прямого зміщення емітерний переходу транзистора VT4 і світлодіода HL4, що використовується як низьковольтного стабістора. Транзистор VT4 відкрито, на його колекторі і вході D тригера DD3.1 низький рівень.

Тактові імпульси з частотою 2 Гц надходять на вхід С тригера DD3.1 і переводять його у стан, при якому на прямому виході низький рівень, а на інверсної – високий. Цей високий рівень через діод VD7 приходить на вхід R лічильника DD1 і на базу складеного транзистора VT7VT8, відкриваючи його. Струм через відкриті транзистори і обмотки реле К1 К2 утримує контакти цих реле в спрацювала стані, при якому генератор струму включений паралельно акумуляторної батареї та розряджає її.

У міру розрядки батареї напруга на движку резистора R15 стає недостатнім для підтримки відкритим транзистора VT4 Він закривається, і на його колекторі і вході D тригера DD3.1 виникає високий рівень. З приходом чергового тактового імпульсу на вхід С тригера DD3.1 на його інверсної виході з'являється низький рівень, а на прямому – високий. Складовою транзистор VT7VT8 закривається, обмотки реле К1 і К2 знеструмлюється, їх контакти повертаються в положення, при якому генератор струму підключений послідовно з батареєю до джерела живлення 25 В на зарядку.

Одночасно низький рівень з'являється на вході R лічильника DD1, і він починає підраховувати імпульси з частотою 1 / 60 Гц, що надходять на його вхід С з виходу М лічильника DD2. Високий рівень з прямого виходу тригера DD3.1 надходить на вхід S тригера DD3.2, при цьому напруга на його інверсної вихід стає рівним нулю, діод VD10 відкривається і надходження імпульсів на вхід С тригера DD3.1 припиняється.

Коефіцієнт перерахунку лічильника DD1 дорівнює 1024, вхідна частота – 1 / 60 Гц (один імпульс у хвилину). При надходженні 1024-го імпульсу (через 17 год 4 хв) на виході 2 лічильника DD1 з'являється високий рівень, який відкриває транзистори VT2 і VT3. Складовою транзистор VT3 шунтується джерело живлення, і процес зарядки припиняється. Однак знеструмлюється

не всі пристрій. Струм від зарядженої батареї, рівний 30 мкА починає протікати через діод VD5, резистор R2 і назад включений емітерний перехід транзистора VT1, що виконує функцію слаботочного стабілітрон з напругою стабілізації 6,3 В. Це напруга живить мікросхеми DD1, DD3 й тримає їх у стані, в якому вони перебували в момент шунтування джерела живлення. Можливість зберігання інформації за відсутності мережевої напруги дозволяє допускати перерви в процесі розрядки-зарядки через відсутність напруги в електромережі.

Діод VD11 призначений для захисту зарядного пристрою – при підключенні акумуляторної батареї в невірній полярності діод VD11 відкривається і запобіжник FU2 перегорає.

У пристрої застосовані конденсатори МБГЧ (С1-СЗ) на напругу 500 В. Реле К1 і К2 – герконовиє РЕС55А з паспортом РС4.569.600-02. Резистор R1 – С5-42В, R15, R17 – СПЗ-19а.

Стабілітрони VD2, VD4 і транзистор VT6 розміщені на дюралюмінієвих тепловідведення площею 20 СМГ кожен. Компактно зібрана монтажна плата пристрої розміщена в металевій коробці, яка захищає його від потужних електромагнітних і електростатичних полів, здатних викликати помилкове спрацьовування.

Оскільки пристрій має бестрансформаторних харчування від мережі, слід дотримуватися обережності при налагодженні і експлуатації. На час налагодження бажано підключати пристрій до мережі через розділовий трансформатор. Налагодження пристрою полягає у встановленні необхідного струму зарядки і розрядки й визначення моменту перемикання пристрою з режиму розрядки у режим зарядки.

Спочатку встановлюють движок резистора R17 в крайнє нижнє за схемою положення, a R15 – в крайнє верхнє. Підключають не повністю використану акумуляторну батарею до контактів Х1 Х2 через міліамперметр і включають пристрій в мережу. Натискають на кнопку "Пуск" – батарея починає розряджатися через генератор струму. Необхідний розрядний струм встановлюють обертанням движка резистора R17. Відключають міліамперметр, підключають батарею безпосередньо до контактів XI, Х2 і натискають на кнопку "Пуск" – розрядка триває. Періодично контролюють напругу на кожному акумуляторі батареї. При досягненні значення 1,05 В на якому-небудь з них розрядку припиняють плавним обертанням движка резистора R15 вниз за схемою. При цьому пристрій перемикається в режим зарядки, світлодіод HL3 гасне.

Вихід пристрою гальванічно пов'язаний з мережею, внаслідок чого підключати або відключати акумуляторну батарею можна лише у вимкненому положенні тумблера SA1.

РАДІО № 4, 2004 р., с. 35.