Petits secrets d'une lampe de poche rechargeable. Encyclopédie de la radioélectronique et de l'électrotechnique

Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Chargeurs, batteries, cellules galvaniques

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À l'heure actuelle, les pannes de courant sont devenues très fréquentes. C'est pourquoi, dans la littérature sur les radioamateurs, une grande attention est accordée aux sources d'énergie locales. Peu gourmande en énergie, mais très utile lors des arrêts d'urgence, est une lampe de poche rechargeable compacte (AKF), dans la batterie (batterie) de laquelle sont utilisées trois piles nickel-cadmium à disque scellé D 0,25. L’échec de l’ACF, pour une raison ou une autre, provoque un chagrin considérable. Cependant, si vous faites preuve d'un peu d'ingéniosité, comprenez la conception de la lampe de poche elle-même et connaissez l'ingénierie électrique élémentaire, elle peut alors être réparée et votre petit ami vous servira longtemps et de manière fiable.

Circuiterie. Concevoir

Commençons, comme prévu, par une étude du manuel d'instructions 2.424.005 R3 Lampe à batterie "Electronics V6-05". Les incohérences commencent immédiatement après une comparaison minutieuse du schéma électrique (Fig. 1) et de la conception de la lampe de poche. Dans le circuit, le plus vient de la batterie et le moins est connecté à l'ampoule HL1.

En réalité, la sortie coaxiale HL1 est constamment connectée au plus de la batterie, et le moins est connecté via S1 à la base filetée. Après avoir soigneusement examiné les connexions de montage, nous remarquons immédiatement que HL1 n'est pas connecté selon le schéma, le condensateur C1 n'est pas connecté à VD1 et VD2, comme le montre la Fig. 1, mais au contact élastique de la structure, qui appuie sur le batterie moins, ce qui est structurellement et technologiquement pratique, puisque C1, en tant qu'élément le plus global, est monté de manière assez rigide avec des éléments structurels - l'une des broches de la fiche secteur, structurellement intégrée au boîtier ACF et au contact à ressort de la batterie ; la résistance R2 n'est pas connectée en série avec le condensateur C1, mais est soudée à une extrémité à la deuxième broche de la fiche secteur et à l'autre extrémité au support .U1. Ceci n'est pas non plus pris en compte dans le schéma ACF de [1]. Les connexions restantes correspondent au schéma présenté sur la Fig.2.

Mais si vous ne tenez pas compte des avantages de conception et technologiques, qui sont tout à fait évidents, la manière dont C1 est connecté n'a en principe pas d'importance, selon la Fig. 1 ou la Fig. 2. D'ailleurs, avec une bonne idée d'affiner le circuit du chargeur (chargeur) de l'ACF, il n'a pas été possible d'éviter l'utilisation d'éléments "supplémentaires".

Le schéma de mémoire [1], tout en conservant l'algorithme général, peut être considérablement simplifié en l'assemblant selon la Fig.3.

La différence réside dans le fait que les éléments VD1 et VD2 dans le schéma de la Fig. 3 remplissent chacun deux fonctions, ce qui a permis de réduire le nombre d'éléments. La diode Zener VD1 pour l'alternance négative de la tension d'alimentation de VD1, VD2 sert de diode de redressement, elle est également une source de tension de référence positive pour le circuit de comparaison (CC), dont la (deuxième) fonction est également réalisé par VD2. CC fonctionne comme suit : lorsque la valeur de la FEM à la cathode VD2 est inférieure à la tension à son anode, la batterie se charge normalement. À mesure que la charge augmente, la valeur EMF sur la batterie augmente et lorsqu'elle atteint la tension anodique, VD2 se fermera et la charge s'arrêtera. La valeur de la tension de référence VD1 (tension de stabilisation) doit être égale à la somme de la chute de tension dans le sens direct sur VD2 + la chute de tension sur R3VD3 + EMF de la batterie et est sélectionnée pour un courant de charge spécifique et des éléments spécifiques. La FEM d'un disque complètement chargé est de 1,35 V [2].

Avec un tel schéma de charge, la LED en tant qu'indicateur de l'état de charge de la batterie au début du processus s'allume vivement, au fur et à mesure qu'elle se charge, sa luminosité diminue et lorsqu'elle atteint sa pleine charge, elle s'éteint. Si pendant le fonctionnement, on constate que le produit du courant de charge et du temps de préchauffage du VD3 en heures est bien inférieur à sa capacité théorique, cela ne signifie pas que le comparateur du VD2 ne fonctionne pas correctement, mais qu'un ou plusieurs disques ont une capacité insuffisante.

Условия эксплуатации

Analysons maintenant la charge et la décharge de la batterie. Selon TU (12MO.081.045), le temps de charge pour une batterie complètement déchargée à une tension de 220 V est de 20 heures. Le courant de charge à C1 = 0,5 µF, compte tenu de la variation de capacité et des fluctuations de la tension d'alimentation, est d'environ 25-28 mA, ce qui correspond aux recommandations [2 ], et le courant de décharge recommandé est le double du courant de charge, c'est-à-dire 50

maman. Le nombre de cycles complets de charge-décharge est de 392. Dans la conception réelle de l'ACF, la décharge est effectuée sur une ampoule standard de 3,5 V x 0,15 A (avec trois disques), bien que cela donne une augmentation de la luminosité, mais également en raison d'une augmentation du courant de la batterie au-delà de ce qui est recommandé selon les spécifications, cela affecte négativement la durée de vie de la batterie, par conséquent, un tel remplacement n'est guère conseillé, car dans certaines copies des disques, cela peut provoquer une formation accrue de gaz, ce qui dans son tour entraînera une augmentation de la pression à l'intérieur du boîtier et une détérioration du contact interne établi par le ressort Belleville entre la substance active du comprimé et la partie négative du boîtier. Ceci conduit également à la libération d'électrolyte à travers le joint, ce qui provoque une corrosion et la détérioration associée du contact aussi bien entre les disques eux-mêmes qu'entre les disques et les éléments métalliques de la structure ACF.

De plus, en raison de fuites, l'eau s'évapore de l'électrolyte, ce qui augmente la résistance interne du disque et de l'ensemble de la batterie. Avec le fonctionnement ultérieur d'un tel disque, il échoue complètement en raison de la transformation de l'électrolyte en partie en KOH cristallin, en partie en potasse K2CO3. C’est pour ces raisons que les problèmes de charge-décharge doivent faire l’objet d’une attention particulière.

Réparation pratique

Ainsi, une des trois batteries "a mal tourné". Vous pouvez évaluer son état avec un avomètre. Pourquoi (dans la polarité appropriée) fermez brièvement chaque disque avec les sondes d'un avomètre réglé pour mesurer le courant continu dans la plage de 2 à 2,5 A.

Pour des disques en bon état et fraîchement chargés, le courant de court-circuit doit être compris entre 2 et 3 A. Lors de la réparation d'un ACF, deux options logiques peuvent se présenter : 1) il n'y a pas de disques de rechange ; 2) il existe des disques de rechange.

Dans le premier cas, cette solution sera la plus simple. Au lieu du troisième disque inutilisable, une rondelle est installée à partir du boîtier en cuivre d'un transistor inutilisable de type KT802, qui, de plus, s'intègre bien dans la plupart des conceptions ACF en termes de dimensions. Pour réaliser la rondelle, les fils des électrodes du transistor sont retirés et les deux extrémités sont nettoyées avec une lime fine du revêtement jusqu'à l'apparition du cuivre, puis elles sont meulées sur du papier abrasif à grain fin posé sur un plan plat, après quoi elles sont polies faire briller un morceau de feutre avec une couche de pâte GOI appliquée. Toutes ces opérations sont nécessaires pour réduire l’effet de la résistance de contact sur la durée de combustion. Il en va de même pour les extrémités de contact des disques dont il est souhaitable, pour les mêmes raisons, de réaffûter les surfaces noircies pendant le fonctionnement.

Puisque le retrait d'un disque entraînera une diminution de la luminosité de la lueur HL1, alors une ampoule de 2,5 V à 0,15 A est installée dans l'ACF, ou, mieux encore, une ampoule de 2,5 V à 0,068 A, qui, bien qu'elle a moins de puissance, cependant, une diminution du courant de décharge permet de le rapprocher du recommandé selon les spécifications, ce qui affectera favorablement la durée de vie des disques de batterie. Le démontage pratique et l'analyse des causes corrigibles de défaillance du disque ont montré que la cause de l'inopérabilité est bien souvent la destruction du ressort Belleville. Par conséquent, ne vous précipitez pas pour jeter un disque inutilisable et, si vous avez de la chance, vous pourrez le faire fonctionner davantage. Cette opération nécessitera une précision suffisante et certaines compétences de serrurier.

Pour le réaliser, vous aurez besoin d'un petit étau d'établi, d'une bille de roulement à billes d'un diamètre d'environ 10 mm et d'une plaque d'acier lisse de 3 à 4 mm d'épaisseur. La plaque est placée à travers un tampon de carton électrique de 1 mm d'épaisseur entre les mâchoires et la partie positive du corps, et la balle est placée entre la deuxième éponge et la partie négative du corps, en orientant la balle approximativement en son centre. Le joint en carton électrique est conçu pour éliminer le court-circuit du disque, et la plaque est conçue pour répartir uniformément la force et empêcher la déformation de la partie positive du boîtier de la batterie à cause des encoches sur les mâchoires de l'étau. Leurs dimensions sont évidentes. Fermez progressivement l'étau. Après avoir appuyé sur la bille de 1 à 2 mm, le disque est retiré de l'appareil et le courant de court-circuit est contrôlé. Habituellement, après une ou deux pinces, plus de la moitié des disques chargés commencent à montrer une augmentation du courant de court-circuit jusqu'à 2-2,5 A. Après une certaine course, la force de serrage augmente fortement, ce qui signifie que le déformable une partie de l'étui repose sur la tablette. Un serrage supplémentaire n'est pas pratique car cela conduit à la destruction de la batterie. Si, après l'arrêt, le courant de court-circuit n'augmente pas, alors le disque est totalement inutilisable.

Dans le second cas, le simple remplacement d'un disque par un autre peut également ne pas apporter le résultat souhaité, car les disques entièrement fonctionnels disposent d'une mémoire dite « capacitive ».

Du fait que pendant le fonctionnement, la batterie possède toujours au moins un disque qui a une valeur de capacité inférieure, c'est pourquoi lorsqu'elle est déchargée, la résistance interne augmente fortement, ce qui limite la possibilité d'une décharge complète des disques restants. Il n'est pas conseillé de soumettre une telle batterie à une surcharge pour éliminer ce phénomène, car cela n'entraînera pas une augmentation de la capacité, mais seulement la défaillance des meilleurs disques. Par conséquent, lors du remplacement d'au moins un disque dans la batterie, il est conseillé de les soumettre tous à un entraînement forcé (donnez un cycle complet de charge-décharge) pour éliminer les phénomènes ci-dessus. La charge de chaque disque s'effectue dans le même ACF, en utilisant des rondelles de transistor au lieu de deux disques.

La décharge est effectuée sur une résistance d'une résistance de 50 ohms, fournissant un courant de décharge de 25 mA (ce qui correspond aux spécifications), jusqu'à ce que la tension à ses bornes atteigne 1 V. Après cela, les disques sont mis dans une batterie et chargés ensemble. Après avoir chargé toute la batterie, ils la déchargent au standard HL jusqu'à ce que la batterie atteigne 3 V. Sous la charge du même HL, le courant de court-circuit de chaque disque déchargé à 1 V est à nouveau vérifié.

Pour les disques pouvant fonctionner dans le cadre d'une batterie, le courant de court-circuit de chaque disque doit être approximativement le même. La capacité de la batterie peut être considérée comme suffisante pour une utilisation pratique si le temps de décharge à 3 V est de 30 à 40 minutes.

Les détails

Fusible .U1. En observant l'évolution des circuits ACF pendant environ deux décennies lors des réparations, il a été remarqué qu'au milieu des années 80, certaines entreprises ont commencé à produire des batteries sans fusibles avec une résistance de limitation de courant de 0,5 W et une résistance de 150-180 Ohm, ce qui est tout à fait justifié, puisque lors d'une panne C1, le rôle de .U1 a été joué par R2 (Fig. 1) ou R2 (Fig. 2 et 3), dont la couche conductrice s'est évaporée beaucoup plus tôt (que .U1 a brûlé de 0,15 A), interrompant le circuit requis par le fusible. La pratique confirme que si une résistance de limitation de courant d'une puissance de 0,5 W dans un circuit ACF réel chauffe sensiblement, cela indique clairement une fuite importante de C1 (difficile à déterminer avec un avomètre, et également en raison d'un changement de sa valeur dans le temps), et il doit être remplacé .

Le condensateur C1 de type MBM 0,5 uF à 250 V est l'élément le moins fiable. Il est conçu pour être utilisé dans des circuits à courant continu avec la tension appropriée et pour l'utilisation de tels condensateurs dans des réseaux à courant alternatif, lorsque l'amplitude de tension dans le réseau peut atteindre 350 V, et en tenant compte de la présence de nombreux pics de charges inductives dans le réseau. , ainsi que le temps de charge d'un ACF complètement déchargé selon les spécifications (environ 20 heures), sa fiabilité en tant qu'élément radio devient alors très faible. Le condensateur le plus fiable, qui présente des dimensions optimales lui permettant de s'intégrer dans des ACF de différentes tailles, est le condensateur K42U-2 0,22 μF H 630 V ou même K42U 0,1 μF H 630 V. Réduire le courant de charge à environ 15-18 mA, à 0,22 uF et jusqu'à 8-10 mA à 0,1 uF, ne provoque pratiquement qu'une augmentation de son temps de charge, ce qui est insignifiant.

Indicateur LED de courant de charge VD3. Dans les ACF qui ne disposent pas d'indicateur de courant de charge à LED, celui-ci peut être installé en le connectant au disjoncteur au point A (Fig. 2).

La LED est connectée en parallèle avec la résistance de mesure R3 (Fig. 4), qui doit être sélectionnée pour une nouvelle fabrication ou une réduction de C1. Avec une capacité C1 égale à 0,22 uF, au lieu de 0,5 uF, la luminosité de VD3 diminuera, et à 0,1 uF, VD3 risque de ne pas s'allumer du tout. Par conséquent, compte tenu des courants de charge ci-dessus, dans le premier cas, la résistance R3 doit être augmentée proportionnellement à la diminution du courant, et dans le second cas, elle doit être complètement supprimée. En pratique, compte tenu du fait qu'il est très dangereux de travailler avec du 220 V, il est préférable de sélectionner la résistance R3 en connectant une source continue réglable (RIPT) via un milliampèremètre au point B (Fig. 3) et en contrôlant le courant de charge. Au lieu de R3, un potentiomètre avec une résistance de 1 kΩ est temporairement connecté, allumé par un rhéostat à la résistance minimale. En augmentant la tension RIPT, le courant de charge de la batterie est réglé à 25 mA.

Sans changer la tension de réglage du RIPT, allumez le milliampèremètre pour ouvrir le circuit VD3 au point C et, en augmentant progressivement la résistance du potentiomètre, obtenez un courant de 10 mA à travers celui-ci, c'est-à-dire la moitié du maximum pour AL307 [2]. Ce moment est particulièrement important pour les circuits sans diode Zener, dans lesquels, au premier instant après la mise sous tension lors de la charge de C1, le courant traversant VD3 peut devenir important, malgré la présence d'une résistance de limitation de courant R1, et peut conduire à une panne. de VD3. En régime permanent, R1 n'a pratiquement aucun effet sur le courant de charge en raison de sa faible résistance par rapport à la résistance réactive (environ 9 kOhm) C1. Lors de la finalisation, le VD3 est installé dans un trou d'un diamètre de 5 mm, percé symétriquement à la ligne de connexion dans le boîtier entre les supports du contact à ressort relié à la sortie coaxiale HL1 et le plus de la batterie. La résistance de mesure est placée au même endroit.

Diodes de redressement

Compte tenu de la présence d'une surtension à la charge initiale de C1, pour augmenter la fiabilité du redresseur ACF, il est souhaitable d'utiliser des diodes impulsionnelles au silicium avec une tension inverse de 30 V.

Application non standard d'ACF

Après avoir fabriqué un adaptateur à partir de la base d'une ampoule sans valeur et du connecteur d'alimentation du récepteur radio, l'ACF peut être utilisé non seulement comme source de lumière, mais également comme source d'alimentation secondaire avec une tension de 3,75 V. A un niveau de volume moyen (consommation de courant de 20-25 mA), sa capacité est largement suffisante pour écouter le WEF pendant plusieurs heures.

Dans certains cas, en l’absence d’électricité, l’ACF peut également être rechargée à partir d’une ligne de transmission radio. Les propriétaires d'ACF avec indicateur LED peuvent observer le processus de clignotement dynamique de la LED. Surtout exactement, le VD3 brûle à partir de roches "lourdes", donc si vous n'aimez pas écouter, chargez l'AKF, utilisez l'énergie à des fins pacifiques. La signification physique de ce phénomène est de réduire la réactance avec une fréquence croissante. Par conséquent, à une tension beaucoup plus faible (15-30 V), la valeur impulsionnelle du courant de charge traversant l'indicateur est suffisante pour sa lueur et, bien sûr, sa recharge. .

Littérature

1. Vuzetsky V.N. Chargeur pour lampe de poche rechargeable // Radioamator.- 1997.- N° 10.- P.24.
2. Tereshchuk R.M. etc. Dispositifs récepteurs-amplificateurs à semi-conducteurs : Réf. radioamateur - Kiev : Nauk. pensée, 1988

Auteur : S.A. Elkin

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