Schetchiksg.ru

Счетчик СГ
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Автоматическое зарядное устройство стабилизатор тока

Электроника для начинающих

Реверсивное автоматическое зарядное устройство для NiCd аккумуляторных батарей.

  • Главная
  • Скачать
  • Связь
  • Поиск

Реверсивное автоматическое зарядное устройство для NiCd аккумуляторов.

Предлагаемое устройство (рис.1) предназначено для автоматической зарядки ассиметричным током и тренировки NiCd аккумуляторных батарей. Зарядка производится стабильным током, равным 1/10 от ёмкости аккумуляторной батареи. Ток разрядки выбран примерно равным зарядному. Существенного влияния на эксплуатацию батареи это, как показала практика, не оказывает (при сохрании малой длительности импульса разрядки), однако позволяет снизить время разрядки полностью заряженной батареи до разумных пределов.

Иногда бывает полезным также провести «тренировку» аккумуляторной батареи, подвергнув её нескольким циклам заряд – разряд. Прежде всего, необходимость в этом возникает при покупке новых аккумуляторов, вероятнее всего долго хранившихся в полуразряженном состоянии. Устройство позволяет производить тренировку батареи, если это необходимо, в автоматическом режиме, заряжая аккумуляторы до некоторого порогового напряжения с последующей разрядкой.

При тренировке только что приобретённых аккумуляторов для полного восстановления работоспособности количество таких циклов должно быть не менее четырёх. Если тренировка не требуется, то автомат используется в качестве обычного зарядного блока с отключением по достижении полной зарядки аккумуляторной батареи.

Если установленная батарея не полностью разряжена, то цикл работы начинается с разрядки, если же аккумуляторы, подключенные к схеме, разряжены очень глубоко (напряжение ниже порога окончания разрядки), то устройство начинает работу с зарядки. Коммутация режимов происходит при помощи всего одного переключателя, а индикация активного режима работы двумя светодиодами.

Технические характеристики:
(оригинал)
Ток зарядки – 100…110ma.
Ток разрядки –80…100ma.
Напряжение автоматического отключения зарядки – 17,13в.
Напряжение автоматического запуска зарядки – 11,4в.
Длительность импульса зарядки

200mсек.
Длительность импульса разрядки

25mсек.
Количество элементов в обслуживаемой батарее – 12
Номинальная ёмкость одного элемента – 1000ma/ч.
Питающее переменное входное напряжение – 25в.
Собственный потребляемый ток не более – 50ma.

Схемотехника и работа зарядного устройства.

На таймере DA1 выполнен триггер Шмита с регулируемыми порогами срабатывания. Резистором R4 устанавливается минимальное напряжение, до которого батарея может быть разряжена в устройстве, резистором R7 – максимальное напряжение при котором прекращается зарядка. Эталонное напряжение для работы триггера формируется интегральным стабилизатором IC1 и внутренним резистивным делителем DA1.

Этот же стабилизатор используется для питания остальной части схемы. Триггер управляет работой генератора DA2, формирующего импульсы для источников тока на транзисторах VT1-VT4.

Работу схемы удобно рассмотреть, предположив, что к выходным клеммам подключена аккумуляторная батарея с ЭДС, несколько превышающей минимальную (11,4в. в оригинале), выставленную резистором R4. При этом на выводе 3 DA1 устанавливается напряжение близкое к нулю, которое, поступая на вывод 4 DA2, блокирует работу генератора.

Соответственно на выв. 3 DA2, также низкий уровень напряжения, а внутренний транзистор DA2 (коллектор которого подключен к выводу 7) открыт. Низкий уровень с выв.3 DA2 закрывает эмиттерный повторитель на транзисторе VT1, и VT3 (который совместно с VD8 и R15 представляет из себя параметрический стабилизатор тока зарядки) и зарядка батареи блокируется.

Протекающий через внутренний транзистор DA2, ток, открывает VT2, зажигается индикация « Разрядка » и напряжение со светодиода и стабилитрона VD6 подается на базу транзистора VT4 разряжающего аккумуляторы стабильным током. Величину разрядного тока можно легко изменить, подобрав соответствующим образом номинал резистора R14. Разрядный ток приблизительно задается как: 4,7в./R14, где 4,7в. – суммарное напряжение на светодиоде и стабилитроне, за вычетом падения напряжения на переходе база-эмиттер транзистора VT4.

Разрядка батареи продолжается, пока напряжение на ней не уменьшится до уровня окончания разрядки. Когда напряжение, снимаемое с движка резистора R4, упадёт до 1/3 Vпит. DA1, на выводе 3 установится высокий уровень. Генератор на DA2 (на этом таймере собран несимметричный мультивибратор, стробируемый по выводу 4) запускается, на его выходе 3 появляется импульс высокого напряжения, транзистор VT1 открывается, а внутренний транзистор микросхемы DA2 закрывается, отключая от батареи цепь разряда.

Протекающий через VT1 ток, открывает транзистор VT3, заряжая батарею аккумуляторов током который можно определить из соотношения 3,2в./R15. Причем, если цепь заряда управляется по выводу 3 генератора, то разрядная цепь активируется открытым транзистором микросхемы DA2 (выв.7), являющимся инверсным выходом по отношению к выв. 3. С появлением на выв. 4 DA2 высокого уровня напряжения, начинается зарядка конденсатора C6 через резистор R8.

Как только напряжение на нём достигнет порога переключения DA2, на выводе 3 установится низкий уровень, который относительно быстро (через VD5, R9, R8) разрядит конденсатор. На всё время действия низкого уровня на выходе генератора зарядная цепь (R10, VT1, LED1, VD8, VT3, R15) заблокирована, а разрядная (R11, R12, VT2, R13, LED2, VD6, VT4, R14) активна и наоборот.

При указанных на схеме номиналах элементов, генератор вырабатывает импульсы положительного напряжения длительностью примерно 200mсек, длительность пауз – 22…30mсек. В этом режиме попеременно зажигаются оба светодиода, что выглядит как мерцание индикаторов.

Таким образом, устройство формирует на выходных клеммах (в режиме зарядки) импульсы асимметричного тока разной длительности. Если переключатель SP1 не замкнут, то схема циклически разряжает – заряжает аккумуляторную батарею. Если замкнуть переключатель во время действия цикла разрядки (горит только LED2 «Разрядка») то устройство остановится — зарядная цепь не действует, а открытый внутренний транзистор DA1 (выв.7) шунтирует VD6, LED2, прекращая разрядку.

Читайте так же:
Схема тиристорного стабилизатора постоянного тока

Если же нажать на переключатель во время действия зарядки (оба индикатора мерцают), то схема остановится только после полной зарядки аккумуляторной батареи и будет находится в этом состоянии неопределённо долгое время. Если отжать переключатель, то автомат снова вернётся к циклам тренировки.

Важно помнить, что данное устройство не предназначено для постоянного подключения к аккумуляторной батарее! Полезным будет разместить на корпусе автомата мнемосхему, поясняющую принцип работы (см. рис. 2).

Рис.2
Здесь для индикации разрядки выбран светодиод зелёного цвета свечения, для индикации наличия зарядного тока – красный.

Детали и конструкция зарядного устройства.

Устройство собранно на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита толщиной 2мм. Чертёж печатной платы показан на рис.3. Размеры печатной платы 82 – 44 мм.

Чертёж платы обращён – при распечатке на принтере, фотошаблон платы прикладывается к заготовке стороной покрытой тонером. Расположение деталей на плате см. рис.4.

В устройстве применены детали следующих типов: конденсаторы C1 и C2 импортные тип. К50-35, на рабочее напряжение 25в. и 16в; остальные тип. К10-17. Диоды VD1-VD4, установлены вертикально, вывод катода отогнут вниз. Стабилитроны VD6 и VD8 – импортные, но подойдут и отечественные КС139А. На рис. 4 пояском отмечен вывод катода. Тот же вывод помечен у КД521А (VD5). Все резисторы кроме R14, R15 – 0,125 Вт, R14 и R15 мощностью не менее 0,5 Вт. Подстроечные резисторы R4,R7 – СП3-38Б.

Транзисторы с любым буквенным индексом, но желательно чтобы VT1 с коэффициентом передачи тока не менее 250. Светодиоды импортные диаметром 3мм, зеленого (LED2) и красного (LED1) цвета свечения. Перемычки выполнены из обрезков выводов резисторов установленных на плате.

Микросхемы таймеров DA1 и DA2 установлены в стандартные DIP8 панельки (автор рекомендует поступить именно так – облегчается настройка устройства и всегда можно оперативно заменить неисправную микросхему). По центру платы, в размеченных точках, проделываются три отверстия диаметром 5 – 5,5мм. Далее по углам платы высверливаются крепежные для радиатора, диаметром 3-3,5мм.

В первую очередь припаиваются все пассивные компоненты и кроватки под микросхемы. Выходные транзисторы и стабилизатор пока не устанавливаются. Выводы IC1, VT4, VT3 отгибаются (с небольшим радиусом) под углом в 90 град. в сторону противоположную теплоотводящим фланцам.

Затем эти элементы устанавливаются на плату со стороны печатных проводников, но с таким расчётом, что бы отверстия в транзисторах и стабилизаторе совпали с отверстиями в плате, и имелся небольшой зазор между ними и поверхностью платы. Выступающие со стороны деталей выводы отрезаются.

В качестве радиатора можно использовать любую отшлифованную алюминиевую пластину необходимой толщины, размером с плату или чуть более, или установить промышленный радиатор подходящих размеров. При установке радиатора под транзисторы VT4 и VT3 подкладываются теплопроводящие, изолирующие прокладки либо же полоски тонкой слюды. Под стабилизатор прокладку устанавливать не нужно.

Радиатор к плате крепится при помощи стоек высотой 5 – 6мм (удобно использовать для этого стойки от крепления материнской платы к корпусу системного блока компьютера, нужной высоты). Через отверстия по центру платы, по месту, радиатор перфорируется для крепления транзисторов и стабилизатора. В отверстиях нарезается резьба (если нужно), через плату продеваются болты и вся конструкция надежно, с небольшим усилием, стягивается.
Установленные светодиоды отгибаются параллельно плате и выводятся вместе со штоком переключателя на лицевую панель прибора. Рис.5


Рис.5

Настройка.

В первую очередь проверяется напряжение на выходе стабилизатора IC1. Микросхемы таймеров пока не устанавливаются. Проверяется отсутствие замыкания транзисторов VT3, VT4 и радиатора. На панельке под DA2, 3 выв. соединяют перемычкой с выв.1. Устанавливают DA1 в панельку. Подключают вольтметр к 3 выв. DA1.

Подавая на входные клеммы напряжение, соответствующее напряжению полностью разряженной батареи (11,4в.), вращением движка R4 добиваются устойчивого перепада от земли до Vпит. DA1 на выводе 3 (в пределах входного напр. от 11,3 до 11,5в.). Во время этой процедуры движок R7 должен находится в крайнем нижнем (см. рис.1) положении. Далее эту же процедуру повторяют с R7, но входное напряжение равно максимальному для батареи и добиваются устойчивого спада напряжения на 3 выв.

Во время всех операций по настройке, переключатель находится в отжатом положении. На этом настройку триггера можно считать законченной. Проверяют работу индикации и генераторов тока. На DA2 перемычку с 3 выв. перебрасывают на вывод 8, подключают к клеммам, амперметр, и контролируют величину зарядного тока и работу индикатора зарядки. В случае необходимости подбирают величину резистора R15.

Для проверки разрядной цепи на выход устройства, через амперметр, подают напряжение в пределах 11,4 – 17,4в. Вывод 7 DA2 соединяют с выводом 1. Проверяют изменение тока при изменении входного напряжения в указанном диапазоне, а также свечение индикатора разрядки.

При необходимости подбирают значение R14. Удаляют все перемычки, устанавливают обе микросхемы в панельки. Подключают к выходу разряженную аккумуляторную батарею и проверяют автомат во всех режимах работы. При необходимости, подключив к 3 выв. DA2, осциллограф, можно оценить величину и длительность импульсов на выходе генератора.

Если вы уверенны в своём выборе, то рекомендуется зафиксировать движки переменных резисторов лаком или клеем (избегая попадания на токопроводящий слой на резисторах). На этом настройку автомата окончена.

Хотя в оригинале устройство запитывалось от малогабаритного сетевого трансформатора, возможно применение любого источника питания, дающего на выходе 25-27в. при токе не менее 170-180mа. Напряжение питания на схему в этом случае подаётся в любой полярности.

Читайте так же:
Линейный стабилизатор с регулируемым током

При установке платы в корпус, для предотвращения сильного нагрева элементов схемы, необходимо обеспечить достаточную вентиляцию радиатора.

«Электроника и Радиотехника»
Все для любителей !

Устройство обеспечивает стабильный ток заряда, автоматически отключается при достижении заданного напряжения на аккумуляторе. Схема работает так:

В течение нескольких секунд на аккумулятор подаётся зарядный ток, затем он автоматически отключается, примерно на 1 сек и производится замер ЭДС на аккумуляторе.

Как правило ЭДС полностью заряженного никель — кадмиевого аккумулятора составляет 1,35 V — если на аккумуляторе достигнута эта величина, переключается компаратор и срабатывает RS триггер, отключающий зарядный ток и включающий светодиод » Аккумулятор заряжен «.

Зарядное устройство позволяет заряжать аккумуляторные батареи с максимальным напряжением до 18 V . Ток зарядки регулируется переменным резистором в пределах 10 — 200 мА, а требуемое значение ЭДС аккумуляторной батареи, при которой зарядка прекращается также устанавливается переменным резистором.

Во время протекания зарядного тока периодически мигает светодиод » Заряд «.

Выходной транзистор необходимо установить на небольшой радиатор, площадь которого зависит от величины требуемого тока заряда и напряжения аккумуляторной батареи.

На ось переменных резисторов желательно насадить ручки с указателями, и с помощью мультиметра произвести калибровку с нанесением рисок на лицевой панели устройства.

Простое автоматическое зарядное устройство.

Малогабаритное автоматическое зарядное устройство (АЗУ), предназначено для зарядки аккумуляторных батарей напряжением 12 вольт.
Устройство рассчитано на непрерывную круглосуточную работу с питанием от сети напряжением 220V, зарядка осуществляется малым импульсным током (0.1-0.15 А).
При правильном подключении аккумулятора должен загореться зеленый индикатор устройства. Отсутствие свечения зеленого светодиода говорит о полном заряде аккумуляторной батареи или об обрыве линии. При этом загорается красный индикатор устройства (светодиод).

В устройстве предусмотрена защита от:
• Короткого замыкания в линии;
• Короткого замыкания в самом аккумуляторе.
• Неправильного подключения полярности аккумулятора;

Наладка заключается в подборе сопротивлений R2(1.8к) и R4(1.2к) при напряжении на аккумуляторе 14,4V до исчезновения свечения зеленого светодиода.
* Источник: http://cxema.my1.ru/

Устройство для заряда аккумуляторов сотовых телефонов.

На рисунке представлена схема устройства для заряда сотовых телефонов на никель-металлогидридных (Ni-MH) и литиевых (Li-ion) аккумуляторах номинальным напряжением 3,6—3,8V с индикацией состояния и автоматической регулировкой выходного тока.


Для изменения значений выходного тока и напряжения, необходимо изменить номиналы элементов VD4, R5, R6.

Первоначальный ток зарядного устройства 100 мА, это значение определяет­ся выходным напряжением вторичной обмотки трансформатора Тр1 и величиной сопротивления резистора R2. Оба эти параметра можно корректировать, подбирая понижающий трансформатор или сопротивление ограничивающего резистора.
Напряжение сети 220V понижается трансформатором Тр1 до 10V на вторичной обмотке, затем выпрямляется диодным мостом VD1 и сглаживается конденсатором С1. Выпрямленное напряжение через токоограничивающий резистор R2 и усилитель тока на транзисторах VT2, VT3 поступает через разъем XI на аккумулятор сотового телефона и заряжает его минимальным током. При этом свечение светодиода HL1 свидетельствует о наличии зарядного тока в цепи. Если данный светодиод не светится, то это значит, что аккумулятор заряжен полностью, или в цепи зарядки нет контакта с нагрузкой (аккумулятором).
Свечение второго индикаторного светодиода HL2 в самом начале процесса зарядки не заметно, т. к. напряжения на выходе зарядного устройства недостаточно для открывания транзисторного ключа VT1. В это же самое время составной транзистор VT2, VT3 находится в режиме насыщения, и зарядный ток присутствует в цепи (протекает через аккумулятор).
Когда напряжение на контактах аккумулятора достигнет значения 3,8V, что говорит о полностью заряженном аккумуляторе, стабилитрон VD2 открывается, транзистор VT1 также открывается и светодиод HL2 загорается, а транзисторы VT2, VT3 соответственно закрываются и зарядной ток в цепи питания аккумулятора (XI) уменьшается почти до нуля.

Налаживание.
Налаживание сводится к установке максимального зарядного тока и напряжения на выходе устройства, при котором светится светодиод HL2.
Для этого потребуются два однотипных аккумулятора для сотового телефона с номинальным напряже­нием 3,6—3,8V. Один аккумулятор полностью разряженный, а другой соответственно полностью заряженный штатным зарядным устройством.
Максимальный ток устанавливается опытным путем:
К выходу зарядного устройства (точки А и Б, разъема XI) через включенный последовательно миллиамперметр постоянного тока подключают заведомо разряженный сотовый телефон который после длительной эксплуатации выключился сам из-за разряженной аккумуляторной батареи, и подбором сопротивления резистора R2 выставляют ток 100 мА.
Для этой цели удобно использовать стрелочный миллиамерметр с током полного отклонения 100 мА, применять цифровой тестер нежелательно из-за инерции считывания и индикации показаний.
После этого (предварительно отключив зарядное устройство от сети переменного тока) эмиттер транзистора VT3 отпаивают от других элементов схе­мы и вместо «севшего» аккумулятора к точкам А и Б на схеме подключают нормально заряженный аккумулятор (для этого переставляют аккумуляторы в одном и том же телефоне). Теперь подбором сопротивления резисторов R5 и R6 добиваются зажигания светодиода HL2.
После этого эмиттер транзистора VT3 подключают обратно к другим элементам схемы.

О деталях
Трансформатор Тр1 любой, рассчитанный на питание от сети 220V 50 Гц и вторичной обмоткой, выдающей напряжение 10 — 12V.
Транзисторы VT1, VT2 типа КТ315Б — КТ315Е, КТ3102А — КТ3102Б, КТ503А — КТ503В, КТ3117А или аналогичные по электрическим характеристикам.
Транзистор VT3 — из серий КТ801, КТ815, КТ817, КТ819 с любым буквенным индексом. Необходимости в установке этого транзистора на теплоотвод нет.
Все постоянные резисторы (кроме R2) типа МЛТ-0,25, MF-25 или аналогичные, R2 — мощностью 1 Вт.
Оксидный конденсатор С1 типа К50-24, К50-29 или аналогичный на рабочее напряжение не ниже 25V.
Светодиоды HL1, HL2 типа АЛ307БМ или другие (для индикации состояния различными цветами), рассчитанные на ток 5—12 мА.
Диодный мост VD1 — любой из серии КЦ402, КЦ405, КЦ407.
Стабилитрон VD2 определяет напряжение, при котором зарядной ток устройства уменьшится почти до нуля. В данном варианте необходим стабилитрон с напряжением стабилизации (открывания) 4,5—4,8V. Указанный на схеме стабилитрон можно заменить на КС447А или составить из двух стабилитронов на меньшее напряжение, включив их последовательно. Кроме того, порог автоматического отключения режима зарядки устройства можно корректировать изменением сопротивления делителя напряжения, состоящего из резисторов R5 и R6.

Читайте так же:
Tl431a стабилизатор тока стабилизатор в дом рф

Кашкаров А. П. «Электронные самоделки» — Спб.: БХВ-Петербург, 2007, стр.32.

Простые схемы зарядных устройств.

Сейчас на рынке имеется множество сложных устройств, для зарядки аккумуляторов токами различной формы и амплитуды с системами контроля зарядного процесса, однако на практике эксперименты с различными схемами зарядных устройств подводят нас к простому выводу, что всё гораздо проще.

Зарядный ток 10% от ёмкости АКБ подходит как для NiCd, так и для Li-Ion аккумуляторов. И чтобы полностью зарядить аккумулятор, ему надо дать время зарядки около 10 — 12 часов.

Например, когда нам нужно зарядить пальчиковый аккумулятор на 2500 мА, нужно выбрать ток 2500/10 = 250 мА и заряжать им его в течении 12 часов.

Схемы нескольких таких зарядных устройств показаны ниже :

Устройство, не содержащее трансформатора изображенное на рис. 2, позволяет заряжать, как один аккумулятор, так и батарею из нескольких аккумуляторных элементов, зарядный ток при этом изменяется незначительно.


В качестве диодов D1 — D7 используются диоды КД105 или аналогичные. Светодиод D8 — АЛ307 или подобный, желаемого цвета свечения. Диоды D1 — D4 могут быть заменены на диодную сборку. Резистором R3 подбирают необходимую яркость свечения светодиода. Емкость конденсатора С1, задающего необходимый зарядный ток рассчитывается по формуле:

C1= 3128/А,
А = V — R2,
V = (220 — Uедс) / J: Где: C1 в мкФ; Uедс — напряжение на аккумуляторной батарее в V ; J — необходимый зарядный ток в А.

Например, рассчитаем емкость конденсатора для зарядки батареи из 8 аккумуляторов емкостью 700mAh.

Зарядный ток (J) будет составлять 0.1 емкости аккумулятора — 0.07А, Uедс 1.2 х 8 =9.6 V .

Следовательно, V = (220 — 9.6) / 0.07 = 3005.7, далее А = 3005.7 — 200 = 2805.7.

Емкость конденсатора составит С1 = 3128 / 2805.7 = 1.115 мкФ, ближайший номинал — 1мкФ.

Рабочее напряжение конденсатора должно быть не менее 400 V . Рассеиваемая мощность резистора R2 определяется величиной зарядного тока. Для зарядного тока 0.07А она будет 0.98 Вт (P= JxJxR). Выбираем резистор с рассеиваемой мощностью 2 Вт.

Зарядное устройство не боится коротких замыканий. После сборки зарядного устройства можно проверить зарядный ток, подключив вместо аккумуляторной батареи амперметр.

Если аккумуляторная батарея подключена с нарушением полярности, то еще до включения зарядного устройства в электрическую сеть светодиод D8 будет светиться.

После подключения устройства к электрической сети светодиод сигнализирует о прохождении зарядного тока через аккумуляторную батарею.

Показанное на рис. 3 устройство позволяет заряжать одновременно четыре аккумулятора Д-0,26 током 26 мА в течение 12. 14 часов.

Избыточное напряжение сети 220 V гасится за счет реактивного сопротивления конденсаторов (Хс).

Используя эту электрическую схему и зная рекомендуемый для конкретного типа аккумуляторов ток заряда ( I з), по приводимым ниже формулам можно определить емкость конденсаторов С1, С2 (суммарно С=С1+С2) и выбрать тип стабилитрона VD2 так, чтобы напряжение его стабилизации превышало напряжение заряженных аккумуляторов примерно на 0,7 V .

Тип стабилитрона зависит только от количества одновременно заряжаемых аккумуляторов, так, например, для заряда трех элементов Д-0,26 или НКГЦ-0,45 необходимо применять стабилитрон VD2 типа КС456А. Пример расчета приведен для аккумуляторов Д-0,26 с зарядным током 26мА.

В зарядном устройстве применяются резисторы типа МЛТ или С2-23, конденсаторы С1 и С2 типа К73-17В на рабочее напряжение 400 V . Резистор R1 может иметь номинал 330. 620 кОм, он обеспечивает разряд конденсаторов после отключения устройства.

Светодиод HL1 можно использовать любой, при этом подобрав резистор R3 так, чтобы он светился достаточно ярко. Диодная матрица VD1 заменяется четырьмя диодами КД102А.

Индикация наличия напряжения в цепи заряда осуществляется светодиодом HL1, диод VD3 позволяет предотвратить разряд аккумулятора через цепи зарядного устройства при отключении его от сети 220 V .

При заряде аккумуляторов НКГЦ-0,45 током 45мА резистор R3 необходимо уменьшить до величины, при которой светодиод светится полной яркостью.

Схема зарядного устройства (рис. 4) предназначена для заряда аккумуляторов типа НКГЦ-0,45 (НКГЦ-0,5). Заряд производится током 40. 45 мА в течение одной полуволны сетевого напряжения, в течение второй полуволны, диод закрыт и на элемент G1 зарядный ток не поступает.

Для индикации наличия сетевого напряжения используется миниатюрная лампа HL1 типа СМН6.3-20 или аналогичная.

При правильной сборке устройств настройка не требуется. Емкость конденсатора считаем по формуле: С1 (в мкФ)= 14.8* ток зарядки (в А)

Читайте так же:
Простейший импульсный стабилизатор тока

Если нужен ток 2А, то 14.8*2=29.6 мкФ. Берем конденсатор эмкостью 30мкФ и получаем ток заряда 2 Ампера. Резистор, для разряда конденсатора.

Схема зарядного устройства, приведенная на следующем рисунке, представляет собой простейший стабилизатор тока. Зарядный ток регулируется с помощью переменного резистора в пределах от 10 до 500 мА.

В устройстве можно применить любые диоды способные выдержать зарядный ток.

Напряжение питания должно быть на 30% больше максимального напряжения заряжаемой батареи.

Так как все приведенные схемы НЕ исключают возможность получения аккумулятором избыточного заряда, при использовании таких устройств необходимо контролировать время заряда, которое не должно превышать 12 часов.

Автоматическое зарядное устройство стабилизатор тока

Автоматическое зарядное устройство.

Предлагаемое Вашему вниманию «интеллектуальное» автоматическое зарядное устройство (ЗУ) предназначено для заряда и тренировкии никель-кадмиевых аккумуляторов 3KCSL 11 напряжением 3.6 вольт и емкостью 11 ампер-часов. Возможно использование данного ЗУ для заряда и тренировки других аккумуляторов с аналогичными параметрами.

Предназначено для аккумуляторов 3KCSL 11 или аналогичных,


Ток заряда — 1.1 ампера,

Ток разряда — 2.2 ампера,

ВременнЫе диаграммы согласно ИЛТГ.563344.011 ТО.

Напряжение питания 220В +- 10% или 13.5В,

Потребляемая мощность в режиме заряда не более 15 ватт,

Время работы не ограничено.


Принципиальная схема


Блок-схема зарядного устройства

ЗУ состоит из блока питания, стабилизатора тока заряда (транзисторы VT1, VT2, VT3, VT7), стабилизатора тока разряда (транзисторы VT4, VT5, VT6, VT8), управляющего контроллера (микросхема U2).

1.Блок питания собран на диодах KD213 и микросхеме U1. Он служит для питания стабилизаторов ЗУ и управляющего контроллера.
Питается блок от напряжения сети переменного тока 200 вольт +-10% или от бортовой сети автомобиля 13.5 вольт.

2.Стабилизатор зарядного тока обеспечивает поддержание тока заряда, равного 1.1А +-5% в течение всего периода зарядки аккумулятора. Собран на транзисторах VT1, VT2, VT3, VT7 . Включение — выключение стабилизатора осуществляется контроллером согласно запрограммированным временнЫм диаграммам.

3.Стабилизатор разрядного тока собран по схеме, аналогичной стабилизатору зарядного тока (транзисторы VT4, VT5, VT6, VT8), и служит для обеспечения тока разряда аккумулятора, равного 2.2А +-5% в течение периода разряда аккумулятора. Так же как стабилизатор зарядного тока, управляется контроллером.

4.Контроллер. Управляет стабилизаторами тока, осуществляет заданные временнЫе диаграммы во всех режимах работы ЗУ. Основу данного блока составляет микропроцессор АТ89С2051 фирмы ATMEL. Программа написана на языке KEIL-C.

ЗУ может работать в трех режимах:


— непрерывный заряд номинальным током заряда в течение 14 часов,

— разряд номинальным током разряда в течение 5 часов или менее, если напряжение аккумулятора упадет до 3 вольт, что является признаком 100% разряда, далее непрерывный заряд номинальным током заряда в течение 14 часов,

— пять циклов тренировки по следующей диаграмме:


разряд 5 часов, заряд 10 часов,

разряд 5 часов, заряд 14 часов,

разряд 5 часов, заряд 14 часов,

разряд 5 часов, заряд 14 часов,

разряд 5 часов, заряд 14 часов,

В процессе разряда замеряется фактическая емкость аккумулятора и в случае достижения емкости 11 а/ч аккумулятор заряжается и дальнейшие циклы тренировки не проводятся.

Токи и временнЫе диаграммы основаны на технических условиях на данный аккумулятор ИЛТГ.563344.011 ТО.

В процессе работы вся служебная информация отображается на десятиразрядном жидкокристаллическом индикаторе (от телефона PANAPHONE).

Формат выводимой информации:

Ц — номер цикла заряда/разряда,
ЧЧММ — таймер, показывает время с начала цикла,
ЕЕЕ — емкость аккумулятора, замеряемая в процессе разряда, (емкость отображается с формате ХХ.Х, т.е две первые цифры — ампер-часы, последняя — десятые доли ампер-часов. Десятые доли не отделены от ампер-часов точкой т.к. данный индикатор не имеет десятичных точек)

Примечание. В режиме 1 (только 1 цикл заряда 14 часов) номер цикла и емкость не индицируются т.к. цикл только один, а емкость может быть замерена только в процессе разряда, который в этом режиме не производитя.

По окончании работы в любом режиме выдается прерывистый звуковой сигнал — «звонок».

1. включить ЗУ. Прозвучит стартовая мелодия, на индикаторе появится:

3.Переключателем выбрать нужный режим работы.

4.Нажать кнопку «Пуск».

Включается заряд или разряд в зависимости от выбранного режима, начинают моргать точки на индикаторе и таймер начинает отсчитывать время.

По окончании работы и получении звукового сигнала «звонок», отключить аккумулятор, выключить ЗУ из сети.

Конструкция и детали.

К конструкция ЗУ не не предъявлется никаких специальных требований. Устройство собрано в металлическом корпусе. На передней панели размещены: выключатель питания, амперметр (с нулем посередине), ЖК индикатор, переключатель режимов работы, кнопка «Пуск», клеммы для подключения аккумулятора.

Схема ЗУ собрана на односторонней печатной плате. Можно использовать плату для макетного монтажа, а соединения производить проводом МГШВ-0.1, сильноточные цепи проводом МГШВ-0.5.

Транзисторы VT2 и VT5 стабилизаторов тока установлены на небольших радиаторах, которые обдуваются вентилятором от процессора PENTIUM для облегчения теплового режима.

Микропроцессор АТ89С2051 устанавливается в панельке.

Резисторы R9 и R19 стабилизаторов тока выполнены из отрезков нихрома от электрической плитки.

Настройка ЗУ несложная и сводится к установке токов стабилизаторов. Перед настройкой следует вытащить из панельки микроконтроллер.

Для настройки стабилизатора зарядного тока включить ЗУ в сеть, подключить аккумулятор, соединить проводником ножки 10 и 19 панельки микропроцессора перемычкой. С помощью резистора R5 выставить зарядный ток аккумулятора равный 1.1 ампера. Изменяя длину нихромовой проволоки резистора R9, добиться падения напряжения на нем 0.7 вольта. Повторить операции для уточнения тока и сопротивления резистора R9.

Для настройки стабилизатора разрядного тока включить ЗУ в сеть, подключить заряженный аккумулятор, соединить ножки 10 и 18 панельки микропроцессора перемычкой. Как и в зарядном стабилизаторе выставить ток разряда, равный 2.2 ампера с помощью резистора R13, откорректировать сопротивление резистора R19, для получения падения
напряжения на нем 0.7 вольт.

Резистором R4 выставить напряжение на ножке 13 микропроцессора на уровне 2.9 вольта. Точнее это напряжение выставляется, при контроле напряжения на аккумуляторе, при котором происходит переключение с разряда на заряд (при 100% разряде).

Программу для самостоятельного программирования микроконтроллера можно взять здесь.

Автоматическое зарядное устройство стабилизатор тока

Рис. 4.4. Автоматическое зарядное устройство

При включении устройства тумблером SA1 загорится светодиод HL2, и схема будет ждать, пока подсоединим аккумулятор к клеммам Х1, Х2. При правильной полярности подключения аккумулятора небольшой ток, протекающий через диод VD7 и резисторы R14, R15 в базу VT2, будет достаточным, чтобы транзистор открылся и сработало реле К1.

При включении реле транзистор VT1 начинает работать в режиме стабилизатора тока — в этом случае будет светиться светодиод HL1. Ток стабилизации задается номиналами резисторов в эмиттерной цепи VT1, а опорное напряжение для работы получено на светодиоде HL1 и диоде VD6 .

Стабилизатор тока работает на одной полуволне сетевого напряжения. В течение второй полуволны диоды VD1, VD2 закрыты и аккумулятор разряжается через резистор R8. Номинал R8 выбран таким, чтобы ток разряда составлял 0,5 А. Экспериментально установлено, что оптимальным является режим заряда током 5 А, разряда — 0,5 А.

Пока идет разряд, компаратор производит контроль напряжения на аккумуляторе, и при превышении значения 14,7 В (уровень устанавливается при настройке резистором R10) он включит тиристор. При этом начнут светиться светодиоды HL3 и HL2. Тиристор закорачивает базу транзистора VT2 через диод VD9 на общий провод, что приведет к выключению реле. Повторно реле не включится, пока не будет нажата кнопка СБРОС (SB1) или же не отключена на некоторое время вся схема (SA1).

Для устойчивой работы компаратора D1 его питание стабилизировано стабилитроном VD5. Чтобы компаратор сравнивал напряжение на аккумуляторе с пороговым (установленным на входе 2) только в момент, когда производится разряд, пороговое напряжение цепью из диода VD3 и резистора R1 повышается на время заряда аккумулятора, что исключит его срабатывание. Когда происходит разряд аккумулятора, эта цепь в работе не участвует.

При изготовлении конструкции транзистор VT1 устанавливается на радиатор площадью не менее 200 кв. см.

Силовые цепи от клемм Х1, Х2 и трансформатора Т1 выполняются проводом с сечением не менее 0,75 кв. мм.

В схеме применены конденсаторы С1 типа К50-24 на 63 В, С2 — К53-4А на 20 В, подстроечный резистор R10 типа СП5-2 (многооборотный), постоянные резисторы R2. R4 типа С5-16МВ, R8 типа ПЭВ-15, остальные — типа С2-23. Реле К1 подойдет любое, с рабочим напряжением 24 В и допустимым током через контакты 5 А; тумблеры SA1, SA2 типа Т1, кнопка SB1 типа КМ1-1.

Для регулировки зарядного устройства потребуется источник постоянного напряжения с перестройкой от 3 до 15 В. Удобно воспользоваться схемой соединений, показанной на рис. 4.5.

Рис. 4.5. Схема соединений для настройки зарядного устройства

Настройку начинаем с подбора номинала резистора R14. Для этого от блока питания А1 подаем напряжение 7 В и изменением номинала резистора R14 добиваемся, чтобы реле К1 срабатывало при напряжении не менее 7 В. После этого увеличиваем напряжение с источника А1 до 14,7 В и настраиваем резистором R10 порог срабатывания компаратора (для возврата схемы в исходное состояние после включения тиристора надо нажать кнопку SB1). Может также потребоваться подбор резистора R1.

В последнюю очередь настраиваем стабилизатор тока. Для этого в разрыв цепи коллектора VT1 в точке «А» временно устанавливаем стрелочный амперметр со шкалой 0. 5 А. Подбором резистора R4 добиваемся показаний по амперметру 1,8 А (для амплитуды тока 5 А), а после этого при включенном SA2 настраиваем R4, значение 3,6 А (для амплитуды тока 10 А).

Разница в показании стрелочного амперметра и фактической величины тока связана с тем, что амперметр усредняет измеряемую величину за период сетевого напряжения, а заряд производится только в течение половины периода.

В заключение следует отметить, что окончательную настройку тока стабилизатора лучше проводить на реальном аккумуляторе в установившемся режиме — когда транзистор VT1 прогрелся и эффект роста тока за счет изменения температуры переходов в транзисторе не наблюдается. На этом настройку можно считать законченной.

По мере заряда аккумулятора напряжение на нем будет постепенно возрастать, и, когда оно достигнет значения 14,7 В, схема автоматически отключит цепи заряда. Автоматика также отключит процесс зарядки в случае каких-то других непредвиденных воздействий, например при пробое VT1 или же исчезновении сетевого напряжения. Режим автоматического отключения может также срабатывать при плохом контакте в цепях от зарядного устройства до аккумулятора. В этом случае надо нажать кнопку СБРОС (SB1).

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию