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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Chargeurs pour accumulateurs et batteries nickel-cadmium. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Chargeurs, batteries, cellules galvaniques La littérature spécialisée justifie l'opportunité de charger les batteries à partir d'une source de tension fixe avec limitation de courant. Ce mode est pratique dans la mesure où la recharge pendant, par exemple, la nuit garantit leur pleine charge au matin, quel que soit leur état initial, sans risque de surcharge. Cette section décrit plusieurs options pour de tels appareils pour charger des batteries et des batteries au nickel-cadmium. Le schéma du premier des chargeurs proposés est illustré à la fig. 113.
La diode Zener VD6, l'amplificateur opérationnel DA1.1, le transistor VT1 et les éléments qui leur sont connectés directement forment une source de tension très stable. Sa caractéristique est l'alimentation du stabilisateur paramétrique R2VD6 avec la tension de sortie de la source, ce qui lui fournit des paramètres élevés. Le diviseur R17 - R28 génère 12 échelons de tension correspondant à la limite lors de la charge de batteries individuelles et de batteries composées de 2 à 12 batteries nickel-cadmium. La tension de charge requise est sélectionnée par le commutateur SA2. L'amplificateur opérationnel (ampli-op) DA1.2 et le transistor VT2 forment un répéteur précis de cette tension avec une capacité de charge élevée. Sa résistance de sortie est très faible - le changement de tension avec une augmentation du courant de sortie de 0 à 350 mA ne peut pas être détecté par un voltmètre numérique à quatre chiffres, c'est-à-dire qu'il est inférieur à 1 mV, et la résistance de sortie est donc 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 qui lui sont connectées en parallèle) et de la tension de référence prise sur le diviseur R35 - R39 est utilisée. Le courant de collecteur du transistor VT2 est égal au courant de charge avec une précision suffisante. L'exemple de tension prélevé sur les résistances R3S et R36 est de 1,2 V. La comparaison des tensions est réalisée par le comparateur, sa fonction est réalisée par l'ampli-op 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 .2,5, ce qui entraîne une diminution de la tension de sortie de l'amplificateur opérationnel et la transition de toute la source vers la stabilisation du courant de mode. Le réglage de la valeur de la limite de courant dans la plage de 350 à 3 mA est effectué par le commutateur SAXNUMX. La résistance de sortie de l'appareil en mode de stabilisation du 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 de stabilisation du courant, sa flèche pointe vers la dernière division de l'échelle. Pour le voltmètre, un microampèremètre pour un courant de 100 μA a été utilisé, donc cette lecture correspond à un courant de charge égal à 100% de la valeur fixée par le commutateur SA3. Si une batterie déchargée est connectée aux prises X1 et X2 du chargeur en réglant l'interrupteur SA2 sur la position correspondant à leur numéro, le courant de charge sera d'abord déterminé par la position de l'interrupteur SA3. Après quelques heures, la tension de la batterie atteindra la valeur définie par le commutateur SA2 et l'appareil entrera en mode de stabilisation de la tension. Le courant de charge commencera à diminuer, ce qui peut être surveillé par l'indication de l'appareil PA1. Lorsque le courant diminue jusqu'à une valeur d'environ 5% de la valeur définie par le commutateur SA3, le comparateur de l'ampli-op DA2.1 commute et la LED HL2 s'allume, signalant la fin de la charge. Si la batterie (ou une seule batterie) continue à être chargée même pendant la journée, rien ne lui arrivera, car le courant en fin de charge est très faible. LED HL1 - indicateur de connexion de l'appareil au réseau. En sélectionnant un condensateur C7, la génération de haute fréquence de l'ampli-op DA1.2 est éliminée. Quel est le rôle des diodes VD2 - VDS ? Lors de la charge 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 fermeture de la sortie du chargeur, sa tension de sortie, qui assure le transfert de l'appareil vers le mode de stabilisation du courant, doit 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 VD3 - VD5. De même, pour le fonctionnement normal de l'ampli op DA2.1 avec une tension aux entrées proche de la tension de l'alimentation positive, la différence entre elles doit être d'au moins 0,6 V - fournie par la chute de tension aux bornes de la diode VD2. Un dessin d'une carte de circuit imprimé en fibre de verre à une face de 1,5 mm d'épaisseur, sur laquelle se trouvent la plupart des pièces de l'appareil, est illustré à la fig. 114.
Le transistor VT2 est équipé d'un dissipateur thermique en forme d'aiguille de dimensions 60x45 mm, la hauteur des aiguilles est de 20 mm. Les interrupteurs SA2 et SA3 ainsi que les résistances soudées dessus, le microampèremètre RA1, 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 , pont de diodes VD1 et condensateurs - sur le panneau arrière en duralumin de même épaisseur. Les panneaux sont fixés entre eux par des attaches en duralumin de 135 mm de long, une carte de circuit imprimé est vissée sur les mêmes attaches. La structure finie est installée dans un boîtier en aluminium sous la forme d'une section de tuyau rectangulaire. Transformateur de réseau T1 - TN-30 unifié. Mais tout autre transformateur similaire est applicable, 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 une série. D226. Il peut s'agir de diodes VD2 -VD5. Le condensateur C1 est composé de trois condensateurs à oxyde connectés en parallèle K50-29 d'une capacité de 1000 microfarads pour une tension nominale de 25 V. Le condensateur C2 est K53-1, les autres sont KM-5 et. KM-6. La diode Zener thermocompensée KS191F (VD6) peut être remplacée par. D818 avec index des lettres. B - E ou sur KS191 avec n'importe quel index alphabétique. Les résistances R3, R5 et R17 - R28 sont souhaitables pour une utilisation stable, par exemple, C2-29. Les résistances des résistances R17 - R28 peuvent être comprises entre 160 Ohm ... 10 kOhm, mais toujours la même valeur avec une précision ne dépassant pas 0,3%. Les résistances des résistances R6 - R16 n'ont pas besoin d'être exactes. Il est conseillé de les sélectionner en fonction des valeurs spécifiées dans le schéma à partir de résistances de calibres similaires, ce qui simplifiera la configuration de l'appareil. Chacune des résistances R15, R16 se compose de plusieurs résistances de puissance nominale supérieure et de dissipation de puissance inférieure, qui sont connectées en parallèle. Résistances ajustables R4 et R38 - SPZ-19a. LED HL1 et HL2 - n'importe lesquelles, mais de préférence une couleur de lueur différente. Diodes Zener VD7 et VD8 pour une tension de stabilisation de 5,6 ... 7,5 V. Commutateurs SA2 et SA3 - PG2-5-12P1N ou similaires autres petits. Microampèremètre RA1 type M4247 pour un courant de 100 μA. En utilisant l'appareil pour un courant différent de la déviation complète de la flèche, vous devrez sélectionner non seulement la résistance de limitation R31, mais également R32 - pour fournir un courant de charge de 2,5 mA à l'extrême gauche (selon le schéma) position du commutateur SA3. Les transistors VT1, VT2 peuvent être n'importe quelle structure npn en silicium de moyenne puissance et VT3 - n'importe quelle structure pn-p en silicium de faible puissance avec une tension admissible d'au moins 30 V. Les amplificateurs opérationnels K140UD20 (DAI, DA2) sont remplaçables par un nombre double d'amplificateurs opérationnels K140UD7. L'utilisation d'autres types d'amplis op est déterminée par la possibilité de leur fonctionnement dans les modes mentionnés ci-dessus, mais cela n'a pas été vérifié par l'auteur. En bref sur la configuration du chargeur. Tout d'abord, avec une résistance ajustable R4, réglez une tension de 1 V sur l'émetteur du transistor VT16,8.Après avoir chargé l'appareil avec une résistance de 51 ... SA68 à chaque position suivante (en haut dans le circuit), la tension de sortie augmente de 7,5 V. Vérifier l'absence de génération de haute fréquence en sortie et, si nécessaire, sélectionner le condensateur C43. Ensuite, rétablissez la connexion de la résistance R43 et réglez le commutateur 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 le même courant de sortie avec la résistance d'ajustement R38. La flèche du microampèremètre doit pointer vers la dernière division de l'échelle, si ce n'est pas le cas, sélectionnez la résistance R31. Réglez maintenant l'interrupteur SA2 sur la position "1" et l'interrupteur SA3 sur la position "10 mA". Connectez une résistance variable de 3,3 kΩ et un milliampèremètre à la sortie de l'appareil, puis augmentez la résistance de cette résistance à partir de zéro. Avec un courant de sortie 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 fortement asymétrique - elle est petite pour le courant sortant et grande pour le courant entrant. Par conséquent, un appareil non chargé est sensible au bruit du secteur et la mesure de la tension de sortie avec un voltmètre à haute résistance peut donner un résultat étonnamment élevé. Le chargement de la batterie est facile. Il vous suffit de régler les commutateurs sur les positions correspondant au nombre de batteries qu'il contient et au courant de charge maximal, de connecter la batterie à la sortie avec la bonne polarité et d'allumer l'appareil. Un signe de fin de charge est l'allumage de la LED HL2. Le courant de charge maximal doit être 3.4 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 par un relais électromagnétique K1, comme indiqué sur la fig. 115, qui éteindrait la batterie 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 au niveau de l'ampli op DA2.1. Le relais K1 doit être pour une tension de 20 ... 27 V, transistor VT4 - toute structure pn-p de puissance moyenne ou élevée, par exemple les séries KT502, KT814, KT816.
Mais après avoir introduit un tel ajout dans 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, de sorte que les réglages nécessaires doivent être effectués à l'avance. L'appareil peut être utilisé pour décharger les batteries de sept batteries sans craindre de les décharger excessivement. Pour ce faire, l'interrupteur SA2 doit être réglé sur la position "5", l'interrupteur SA3 - au plus proche en termes de courant de décharge, mais plus grand que lui, connectez une résistance entre les prises de sortie X1 et X2 qui fournit le courant de décharge nécessaire et connectez la batterie étant déchargée. Étant donné que la tension de la batterie est supérieure à celle fournie à l'entrée non inverseuse de l'amplificateur opérationnel DA1.2, le transistor VT2 sera fermé et la batterie sera déchargée à travers la 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 l'achèvement de la décharge de la batterie - pendant le processus de décharge, elle s'allume et lorsqu'elle est terminée, elle s'éteint. Si l'appareil est souvent censé être utilisé pour décharger des batteries, en plus d'un nombre différent de batteries, 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 (sur le schéma de la Fig. 113, le point de connexion de l'émetteur du transistor VT1, les résistances R2, R3, le condensateur C3) et le contact fixe "12" du SA2 interrupteur connecté à la résistance R17, et en parallèle avec cette résistance - un interrupteur supplémentaire. La batterie est chargée avec les contacts de l'interrupteur 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 décharge de la batterie à travers la résistance se produit avec un courant variant dans le temps, qui peut être stabilisé par la puce K142EHI2A en l'allumant selon le circuit illustré à la fig. 116. La résistance de la résistance R46 (Ohm) est déterminée par la formule: R46 \u1250d XNUMX / V, où W est le courant de décharge (mA). Les valeurs de résistance, dont dépend le courant de décharge, correspondent aux résistances des résistances R6 - R16 aux mêmes courants que le courant de charge. Le schéma de la deuxième version du chargeur est illustré à la fig. 117. C'est beaucoup plus simple, mais il n'a pas de nœud pour indiquer la fin de la charge. L'appareil utilise deux microcircuits KR142EN12A. Le premier d'entre eux (DA1) fonctionne en mode de limitation de courant, et le second agit comme un stabilisateur de tension de charge. Les diodes VD2-VD4 sont des éléments de protection. Les résistances ajustables R25 et R28 règlent avec précision les tensions de sortie à différentes positions du commutateur SA3. Les condensateurs C2-C4 empêchent la génération éventuelle de microcircuits DAI, DA2. Le transformateur de puissance T1, le pont de diodes VD1, le condensateur C1, les interrupteurs SA2 et SA3 peuvent être les mêmes que dans la première version de l'appareil. Diodes VD2-VD4 - tout silicium de faible puissance. Les résistances R13-R24, R26 doivent être précises et stables, et leurs résistances doivent être comprises entre 120 ... 180 Ohms. Avant d'installer des microcircuits sur la carte, il est conseillé de vérifier leur tension de stabilisation. Cela peut être fait en connectant le circuit, réalisé selon le schéma de la Fig. 116, à une source de tension de 5 ... 15 V, mesurant la tension aux bornes de la résistance R46 (160 ohms). Utilisez l'un des microcircuits dont la tension de stabilisation est plus proche de 1,2 V, dans le nœud de limitation du courant de charge (DA1). Et s'il est très différent de 1,2 V, la résistance des résistances R2-R12 devra être sélectionnée lors de la configuration de l'appareil. Configurez ce chargeur comme suit. Tout d'abord, réglez les commutateurs SA2 et SA3 sur les positions "350" et "12", respectivement, le moteur de la résistance d'accord R25 sur la position médiane, après quoi, avec la résistance R27, réglez la tension de sortie sur 16,8 V. Ensuite, mettez l'interrupteur SA3 en position "1" et la résistance R25, réglez la sortie de l'appareil sur 1,4 V. Ces opérations sont interconnectées, répétez-les donc plusieurs fois. Ensuite, connectez trois diodes au silicium connectées en série pour un courant d'au moins 300 mA et un milliampèremètre à la sortie. Réglez les commutateurs SA2 et SA3 sur les positions "2,5" et "2" et en sélectionnant la résistance R1, obtenez un courant de sortie de 2,5 mA. Si la tension de stabilisation du microcircuit DA1 est de 1,2 V et que les résistances des résistances R2-R12 correspondent à celles indiquées sur le schéma, alors pour les autres positions des interrupteurs, les courants de charge doivent correspondre à ceux indiqués sur le schéma. Sinon, vous devrez sélectionner en plus les résistances R2-R12. La résistance de sortie de l'appareil en mode de stabilisation du courant est bien inférieure à celle de la conception de la première variante et est égale à la résistance totale des résistances introduites R13-R24 et R25-R28. Si le chargeur selon le schéma de la Fig. 117 est destiné uniquement aux batteries de batteries du même type, le commutateur SA2 et les résistances R2-R12 peuvent être exclus, et l'indicateur de fin de charge, assemblé selon le schéma de la fig. 118, entrez. Alors que le courant de charge total et traversant les résistances R13-R24 est suffisamment important, il circule principalement à travers la jonction d'émetteur du transistor VT1. En même temps, le transistor s'ouvre et la LED HL1 s'allume, indiquant le processus de charge. Lorsque le courant diminue jusqu'à une valeur déterminée par la résistance de la résistance R29 et la tension d'ouverture du transistor VT1, ce transistor se fermera et la LED s'éteindra. Il a été assemblé (à l'exception de l'interrupteur SA2 et avec l'ajout d'un indicateur de fin de charge selon le schéma de la Fig. 118) un chargeur de batteries à partir de batteries. TsNK-0,45 (jusqu'à six pièces). Pour limiter le courant de sortie à 150 mA, une résistance (R1 sur la Fig. 117) avec une résistance de 8,2 ohms était nécessaire. Dans l'indicateur de fin de charge, avec une résistance de résistance R29 de 30 ohms, la diminution de la luminosité de la LED a commencé à un courant de charge de 10 mA, elle s'est complètement éteinte à un courant de 7 mA.
L'appareil utilise un transformateur. CCI-220, dont les six enroulements secondaires sont connectés en série. Il est pratique d'installer des cavaliers comme celui-ci: 16-17, 18-11, 12-13, 14-19, 20-21, la tension sur le pont de diodes est retirée des bornes 15 et 22. La tension secteur est fournie aux bornes 2 et 9 du transformateur, entre les bornes 3 et 7, vous devez également installer un cavalier. Tous les éléments de l'appareil, à l'exception du transformateur secteur avec interrupteur d'alimentation, fusible, interrupteur SA3 et prises de sortie, sont montés sur une carte de circuit imprimé de 90 x 50 mm (Fig. 119). La carte est conçue pour installer un pont de diodes KTs407A (VD1), un condensateur à oxyde K50-29 (C1) d'une capacité de 2200 uF pour une tension nominale de 16 V. Les autres détails sont les mêmes que dans la conception de la première version de l'appareil. Les microcircuits DA1 et DA2 sont installés sur des dissipateurs thermiques à aiguilles de taille 45x25 mm, la hauteur des aiguilles est de 20 mm.
La plaque de montage, à l'aide de douilles filetées rivetées dans ses coins, ainsi que d'autres pièces, est installée dans un boîtier en plastique aux dimensions de 133x100x56 mm. La LED sur les bornes allongées est amenée sur le couvercle du boîtier. Configurez l'appareil dans cet ordre. Les résistances ajustables R25 et R27 sont réglées à la sortie de tension de 8,4 et 1,4 V aux positions "6" et "1" du commutateur SA3, respectivement, le courant de sortie est de 150 mA - en sélectionnant la résistance R1 et le seuil d'extinction de la LED - en sélectionnant la résistance R29 V en cas de génération du microcircuit DA1, entre sa borne d'entrée 2 et le fil négatif du circuit de puissance, un condensateur C * (plusieurs dizaines ou centaines de nanofarads) est inclus, indiqué sur la Fig. 119 lignes pointillées. Le circuit imprimé de cette version du chargeur peut également devenir la base de l'appareil selon le schéma de la Fig. 117-il a des contacts pour connecter le commutateur SA2 aux résistances R2-R12. Chacun des microcircuits doit être installé sur son propre radiateur de mêmes dimensions que dans l'appareil selon le schéma de la Fig. 113.
Les amateurs d'écoute de musique à l'aide d'un lecteur alimenté par une batterie de deux batteries TsNK-0,45 se voient proposer un chargeur plus simple (Fig. 120, le circuit diffère de la Fig. 105 par ses caractéristiques et l'absence de condensateur connecté en parallèle à l'enroulement secondaire du transformateur) le transformateur T1 doit être conçu pour une tension de 8 ... 9 V et un courant d'au moins 160 mA. Le microcircuit doit être équipé d'un petit dissipateur thermique à plaques. La tension de sortie, égale à 2,8 V, est réglée avec une résistance d'accord R2, puis, après avoir chargé l'appareil sur trois diodes connectées en série pour un courant de 300 mA ou deux batteries déchargées, en sélectionnant une résistance R1, le courant de sortie est de 150 ... 180 mA.
Et s'il n'y a pas de microcircuits KR142EN12A ? Dans ce cas, il est recommandé d'assembler un chargeur ayant un objectif similaire selon le schéma de la Fig. 121. La base d'une telle variante du chargeur peut être l'alimentation PM-1, destinée à alimenter les moteurs électriques des jouets, tout autre transformateur qui abaisse la tension secteur à 6 ... 6,3 V, ou un adaptateur réseau. Toutes les parties de l'appareil, à l'exception du transformateur secteur, sont montées sur une carte de circuit imprimé dont le dessin est illustré à la fig. 122, conçu pour l'installation de condensateurs à oxyde K 50-6 (C1-C3), une résistance d'accord SPZ-196 (R5), des LED dessus. AL341A ou. AL307B. Les LED sortent par les fentes d'aération du boîtier. Le transistor VT1 est équipé d'un petit radiateur à plaque en laiton (ou aluminium) de 0,5 mm d'épaisseur. La plaque de montage est fixée dans le boîtier sur deux douilles filetées rivetées dans celui-ci. Lors de la configuration de cet appareil, comme le précédent, réglez d'abord la tension de sortie sur 2,8 V (résistance R5), après quoi il est chargé avec trois diodes connectées en série pour un courant de fonctionnement de 300 mA et en sélectionnant la résistance R7, une sortie courant de 150 ... 180 mA est atteint. La LED HL2 s'éteint. Les boîtiers des chargeurs décrits doivent avoir des trous de ventilation pour assurer le refroidissement des dissipateurs thermiques des microcircuits ou des transistors. Auteur : Biryukov S.
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