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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Chargeur pour accumulateurs et batteries nickel-cadmium. Encyclopédie de la radioélectronique et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Chargeurs, batteries, cellules galvaniques La littérature spécialisée justifie la faisabilité de charger des batteries à partir d'une source de tension fixe avec limitation de courant. Ce mode est pratique dans la mesure où une recharge pendant la nuit, par exemple, garantit qu'ils seront complètement chargés le matin, quel que soit leur état initial, sans risque de surcharge. Le schéma du chargeur est illustré à la Fig.1.
La diode Zener VD6, l'amplificateur opérationnel DA1.1, le transistor VT1 et les éléments qui y sont directement connectés forment une source de tension hautement stable. Sa particularité est que le stabilisateur paramétrique R2VD6 est alimenté par la tension de sortie de la source, ce qui lui confère des paramètres élevés. Le diviseur R17R28 forme 12 niveaux de tension correspondant au maximum lors du chargement de batteries simples et de batteries composées de 2 à 12 batteries nickel-cadmium. La tension de charge requise est sélectionnée à l'aide du commutateur SA2. L'amplificateur opérationnel (ampli-op) DA1.2, avec le transistor VT2, forme un répéteur exact de cette tension avec une grande capacité de charge. Son impédance de sortie est très faible ; le changement de tension lorsque le courant de sortie augmente de 0 à 350 mA ne peut pas être détecté par un voltmètre numérique à quatre chiffres, c'est-à-dire elle est inférieure à 1 mV et la résistance de sortie est en conséquence inférieure à 0,003 Ohm. Pour limiter le courant au début de la charge, une comparaison de la chute de tension aux bornes de la résistance R32 (et des résistances R6-R16 connectées en parallèle) et de la tension de référence extraite du diviseur R35-R39 est utilisée. Le courant de collecteur du transistor VT2 est égal au courant de charge avec une précision suffisante. La tension de référence prélevée sur les résistances R35 et R36 est de 1,2 V. La comparaison des tensions est effectuée par un comparateur, sa fonction est assurée par l'ampli opérationnel DA2.2. Lorsque le courant de charge crée une chute de tension de plus de 32 V aux bornes de la résistance R1,2, l'ampli-op DA2.2 ouvre le transistor VT3, qui, avec son courant de collecteur, augmente la tension à l'entrée inverseuse de l'ampli-op DA1.2, ce qui entraîne une diminution de la tension de sortie de l'ampli-op et la source entière passe en mode stabilisation du courant. Le courant limite dans la plage de 2,5 à 350 mA est réglé avec l'interrupteur SA3. La résistance de sortie de l'appareil en mode stabilisation de courant est égale à la résistance de la résistance R30. Le microampèremètre PA1 avec une résistance supplémentaire R31 forme un voltmètre pour une tension de 1,2 V, donc, lorsque la source fonctionne en mode stabilisation de courant, sa flèche pointe vers la dernière division d'échelle. Pour le voltmètre, on utilise un microampèremètre avec un courant de 100 μA, cette lecture correspond donc à un courant de charge égal à 100 % de celui réglé par l'interrupteur SA3. Si vous connectez une batterie déchargée aux prises X1 et X2 du chargeur en réglant l'interrupteur SA2 sur la position correspondant à leur numéro, le courant de charge sera dans un premier temps déterminé par la position de l'interrupteur SA3. Après quelques heures, la tension de la batterie atteindra la valeur définie par l'interrupteur SA2 et l'appareil entrera en mode de stabilisation de tension. Le courant de charge commencera à diminuer, ce qui peut être surveillé par la lecture de l'appareil PA1. Lorsque le courant diminue jusqu'à une valeur d'environ 5 % de celle réglée par le commutateur SA3, le comparateur de l'ampli-op DA2.1 commutera et la LED HL2 s'allumera, signalant la fin de la charge. Si vous continuez à charger une batterie (ou une seule batterie) même pendant une journée, il ne lui arrivera rien, puisque le courant en fin de charge est très faible. LED HL1 - indicateur de connexion de l'appareil au réseau. En sélectionnant le condensateur C7, la génération haute fréquence de l'ampli opérationnel DA1.2 est éliminée. Quel est le rôle des diodes VD2 VD5 ? Lors du chargement d'une seule batterie, la tension à l'entrée non inverseuse de l'ampli-op DA1.2 est de 1,4 V, et en mode de court-circuit de la sortie du chargeur, sa tension de sortie, qui garantit que l'appareil passe en mode de stabilisation du courant, devrait être d'environ 0,6 V par rapport au fil commun. Pour que l'ampli-op DA1.2 fonctionne normalement dans de tels modes, la tension de son alimentation négative doit être d'au moins 2 V en valeur absolue, ce qui est assuré par la chute de tension aux bornes des diodes VD3VD5. De même, pour un fonctionnement normal de l'ampli-op DA2.1 à une tension aux entrées proche de la tension de l'alimentation positive, la différence entre elles doit être d'au moins 0,6 V - ceci est assuré par la chute de tension aux bornes de la diode VD2. . Un dessin d'une carte de circuit imprimé en feuille de fibre de verre simple face de 1,5 mm d'épaisseur, sur laquelle se trouvent la plupart des pièces de l'appareil, est illustré à la Fig. 2.
Le transistor VT2 est équipé d'un dissipateur thermique à aiguilles mesurant 60x45 mm, la hauteur des aiguilles est de 20 mm. Les interrupteurs SA2 et SA3 ainsi que les résistances soudées dessus, le microampèremètre PA1, les LED HL1 et HL2, les prises de sortie X1 et X2 sont installés sur le panneau avant de l'appareil, en fibre de verre de 1,5 mm d'épaisseur, et le transformateur T1, l'interrupteur SA1, le fusible FU1. , la diode le pont VD1 et les condensateurs C1 sont sur le panneau arrière en duralumin de même épaisseur. Les panneaux sont fixés entre eux avec des attaches en duralumin de 135 mm de long et un circuit imprimé est vissé sur les mêmes attaches. La structure terminée est installée dans un boîtier en aluminium sous la forme d'un tronçon de tuyau rectangulaire. Le transformateur de réseau T1 est un type unifié TN-30. Mais vous pouvez utiliser n'importe quel autre transformateur similaire dont l'enroulement secondaire fournit une tension de 19...20 V à un courant d'au moins 400 mA. Le pont redresseur VD1, conçu pour le même courant de sortie, peut être assemblé à partir de quatre diodes avec un courant de fonctionnement de 300 mA, par exemple de type D226. Il peut également s'agir de diodes VD2-VD5. Le condensateur C1 est composé de trois condensateurs à oxyde connectés en parallèle de type K50-29 d'une capacité de 1000 μF pour une tension nominale de 25 V. Le condensateur C2 est K53-1, les autres sont KM5 et KM-6. La diode Zener à compensation de température KS191F (VD6) peut être remplacée par D818 avec des indices de lettres VE ou par KS191 avec n'importe quelle lettre d'index. Il est conseillé d'utiliser des résistances stables R3, R5 et R17-R28, par exemple C2-29. Les résistances des résistances R17 - R28 sont comprises entre 160 Ohms... 10 kOhms, mais elles doivent être les mêmes avec une précision d'au moins 0,3 %. Les valeurs des résistances R6R16 ne doivent pas nécessairement être exactes. Il est conseillé de les sélectionner conformément à celles indiquées sur le schéma parmi des résistances de valeurs similaires, ce qui simplifiera la configuration de l'appareil. Chacune des résistances R15, R16 est constituée de plusieurs résistances de valeur supérieure et de dissipation de puissance inférieure, qui sont connectées en parallèle. Résistances ajustables R4 et R38 de type SP3-19a. Les LED HL1 et HL2 sont quelconques, mais de préférence de couleurs différentes. Diodes Zener VD7 et VD8 pour tension de stabilisation 5,6-7,5 V. Commutateurs SA2 et SA3 PG2-5-12P1N ou similaires de petite taille. Microampèremètre RA1 type M4247 pour un courant de 100 μA. En utilisant un appareil pour un courant différent de déviation complète de l'aiguille, vous devrez sélectionner non seulement la résistance de limitation R31, mais également R32 pour fournir un courant de charge de 2,5 mA à la position la plus à gauche (selon le schéma) du commutateur SA3. Les transistors VT1, VT2 sont des structures de silicium n-p-n de puissance moyenne et VT3 - toutes structures pn-p de silicium de faible puissance pour une tension admissible d'au moins 30 V. Les amplificateurs opérationnels K140UD20 (DA1, DA2) sont interchangeables avec le double du nombre de amplificateurs opérationnels K140UD7. L'utilisation d'amplis opérationnels d'autres types est déterminée par la possibilité de leur fonctionnement dans les modes mentionnés ci-dessus, mais cela n'a pas été testé. En bref sur la configuration du chargeur. Tout d'abord, utilisez la résistance d'ajustement R4 pour régler la tension à l'émetteur du transistor VT1 à 16,8 V. En chargeant l'appareil avec une résistance de 51...68 Ohms (pour une puissance de dissipation de 7,5 W) et en dessoudant temporairement la résistance R43, réalisez assurez-vous que lorsque vous déplacez l'interrupteur SA2 vers chaque position suivante (vers le haut dans le circuit), la tension de sortie augmente de 1,4 V. Vérifiez l'absence de génération haute fréquence en sortie et, si nécessaire, sélectionnez le condensateur C7. Ensuite, rétablissez la connexion à la résistance R43 et placez l'interrupteur SA2 sur la position « 12 ». Lors du changement de position de l'interrupteur SA3, s'assurer que le courant de sortie, mesuré par un milliampèremètre connecté en série avec la résistance de charge, est limité à la valeur correspondant à la position de cet interrupteur (sauf 350 mA). Remplacez la résistance de charge par une chaîne de deux ou trois diodes (du même type que VD2-VD5) et, en réglant le commutateur SA3 sur la position « 100 mA », réglez la résistance d'ajustement R38 sur le même courant de sortie. L'aiguille du microampèremètre doit pointer vers la dernière division de l'échelle ; si ce n'est pas le cas, sélectionner la résistance R31. Réglez maintenant le commutateur SA2 sur la position "1" et le commutateur SA3 sur la position "10 mA". Connectez une résistance variable de 3,3 kOhm et un milliampèremètre à la sortie de l'appareil, puis augmentez la résistance de cette résistance à partir de zéro. Lorsque le courant de sortie est d'environ 0,5 mA, la LED HL2 doit s'allumer. Lors de la configuration de l'appareil, n'oubliez pas que son impédance de sortie est asymétrique : elle est petite pour le courant circulant et élevée pour le courant circulant. Par conséquent, un appareil sans charge est sensible au bruit du secteur, et mesurer la tension de sortie avec un voltmètre à haute impédance peut donner un résultat étonnamment élevé. Charger la batterie est facile. Il vous suffit de régler les interrupteurs sur les positions correspondant au nombre de batteries qu'il contient et au courant de charge maximum, de connecter la batterie à la sortie en respectant la polarité et de mettre l'appareil sous tension. Un signe de la fin de la charge est la lueur de la LED HL2. Le courant de charge maximum doit être 3 à 4 fois inférieur à la capacité de la batterie en cours de charge. Quels ajouts ou modifications peuvent être apportés à cette option de chargeur ? Tout d'abord, il est nécessaire de le compléter avec un relais électromagnétique K1, comme le montre la figure 3, qui éteindrait l'accumulateur ou la batterie une fois la charge terminée. Lorsque la LED HL2 est allumée, le relais est activé et coupe le circuit de charge avec ses contacts normalement fermés.
La résistance R44 est nécessaire pour un fonctionnement clair du relais et pour assurer une petite hystérésis du comparateur sur l'ampli-op DA2.1. Le relais K1 doit avoir une tension de 20...27 V, le transistor VT4 de toute structure pnp de puissance moyenne ou élevée, par exemple KT502, KT814, KT816. Mais après avoir introduit un tel ajout à l'appareil, il convient de garder à l'esprit qu'après le début de la charge, toute commutation de ses circuits entraîne le fonctionnement du relais, les réglages nécessaires doivent donc être effectués à l'avance. L'appareil peut être utilisé pour décharger les batteries de sept batteries sans crainte de décharge excessive. Pour ce faire, l'interrupteur SA2 doit être réglé sur la position "5", l'interrupteur SA3 - celui le plus proche en termes de courant de décharge, mais supérieur à lui, connecter une résistance entre les prises de sortie XI et X2, fournissant le courant de décharge nécessaire, et connectez la batterie en cours de décharge. Étant donné que la tension de la batterie est supérieure à celle fournie à l'entrée non inverseuse de l'ampli opérationnel DA1.2, le transistor VT2 est fermé et la batterie est déchargée via une résistance. Lorsque la tension de la batterie chute à 7 V, l'ampli-op DA1.2 et le transistor VT1 passent en mode de stabilisation de tension, la décharge s'arrête. La LED HL2 sert d'indicateur de la fin de la décharge de la batterie : elle s'allume pendant le processus de décharge et s'éteint une fois terminé. Si l'appareil est souvent destiné à être utilisé pour décharger des batteries, de plus avec un nombre de batteries différent, il est conseillé d'y introduire une résistance supplémentaire dont la résistance est de 40% de la résistance totale des résistances R17-R28, et bien sûr un interrupteur. La résistance est connectée entre la sortie de la source de tension de référence (dans le schéma de la Fig. 1, le point de connexion entre l'émetteur du transistor VT1, les résistances R2, R3, le condensateur C3) et le contact fixe « 12 » de l'interrupteur SA2 connecté. à la résistance R17, et en parallèle avec cette résistance il y a un interrupteur supplémentaire. La batterie est chargée lorsque les contacts de l'interrupteur sont fermés et lorsqu'ils sont ouverts, lorsque la tension de sortie diminue de 1,4 fois (jusqu'à 1 V par batterie), la batterie peut être déchargée. La batterie est déchargée à travers une résistance par un courant variable dans le temps, qui peut être stabilisé par le microcircuit K142EN12A en l'allumant selon le circuit illustré à la Fig. 4.
La résistance de la résistance R46 (Ohm) est déterminée par la formule : R46=1250/Ipa, où Ipa est le courant de décharge (mA). Les valeurs des résistances dont dépend le courant de décharge correspondent aux résistances des résistances R6-R16 aux mêmes courants que le courant de charge.
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