Chargeur numérique. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique

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Les avantages de la charge individuelle des batteries qui composent les batteries d'alimentation des appareils, des instruments de mesure sont bien connus : leur durée de vie est allongée, il devient possible de charger simultanément des batteries de différentes batteries, etc. chargeurs - la complexité apparente et le coût élevé effraient. L'auteur de l'article publié affirme que dans ce cas, vous ne devriez pas regretter les coûts - ils seront payants. Rappelons-nous ce que dit la sagesse populaire : "Un avare paie deux fois"...

Dans la presse, par exemple, dans [1], une description d'un chargeur multicanal (CH) est apparue avec contrôle de tension de chacune des batteries rechargeables et limitation du courant de charge lorsque la tension de seuil de charge a été atteinte. Comme tous ces dispositifs de surveillance automatique de la batterie, ils sont bien sûr faciles à utiliser. Mais comme le montre l'expérience, une telle construction de la mémoire entraîne une dégradation de son efficacité par rapport à la connexion en série des batteries, complication injustifiée. Vous pouvez tout de même supporter la dégradation du rendement en étant alimenté sur secteur : en fonctionnement sur batterie, le coût de l'électricité dépensée pour la recharger est négligeable par rapport au coût des batteries elles-mêmes et de la mémoire. à mon avis, a surmonté la complexité de la mémoire "en front "- lors de l'augmentation du nombre de canaux à quatre, ils ont également utilisé un ampli-op quadruple

Je ne pense pas que ce soit la meilleure solution au problème. Le fait est que la tendance générale dans le développement des circuits pour les appareils série au cours des deux dernières décennies indique une diminution de la proportion d'appareils analogiques dans leur composition, les remplaçant par des appareils numériques, qui, en production de masse, ont une meilleure répétabilité de sortie paramètres.

Malgré le fait que les radioamateurs créent généralement des conceptions uniques, la répétabilité n'est pas moins importante pour eux: il est bien sûr plus facile d'assembler un appareil sur le principe du "fait et oublie comment ça marche" que de dépenser de précieux ardeur créative à sa mise en place. Il est également important qu'aujourd'hui les éléments de la technologie numérique soient moins chers et plus accessibles.

La mémoire "numérique" proposée pour quatre canaux pour batteries nickel-cadmium (voir schéma) a été développée précisément sur la base de ces prérequis.

(cliquez pour agrandir)

Caractéristiques techniques principales:

• Heures d'ouverture ...... XNUMX heures sur XNUMX
• Température ambiante, °С......+20...35
• Nombre de batteries pouvant être chargées en même temps.....1 à 4
• Courant de charge, mA......50
• La taille des piles rechargeables ......."Taille AA"
• Tension de batterie chargée, V ...... 1,43
• Durée du court-circuit de sortie ....illimitée

Le travail de la mémoire est le suivant. A l'entrée CN (sortie 1) le compteur DD1 reçoit des impulsions d'horloge avec une fréquence de 100 Hz. À ses sorties 2 et 4 (broches 12 et 13), il y a une combinaison numérique dans le code binaire, qui est l'adresse, c'est-à-dire le numéro du canal du chargeur. Le signal de ce code est envoyé à l'entrée d'adresse du multiplexeur (broches 10. 9 de la puce DD2). Supposons qu'à l'instant le nombre I (1=1, 0, 1, 2) soit écrit dans le compteur DD3. A travers le multiplexeur (entrées X DD2), la tension du 1er canal de la mémoire est fournie à l'entrée non inverseuse (broche 3) du comparateur DA1, qui la compare à celle de l'exemple, correspondant à la fin de charge de la batterie réglée tension. A la sortie du comparateur (broche 6), à la fin de la 1ère impulsion d'horloge, une tension de niveau haut sera générée (la batterie connectée à la 1ère voie est chargée), ou un niveau bas (la batterie est déchargée), qui est alimenté aux entrées D des déclencheurs des microcircuits DD3, DD4 tous les quatre canaux. A ce moment, à travers le décodeur (entrées Y du microcircuit DD2), une impulsion de niveau bas arrive sur l'entrée d'horloge C du 1er trigger, avec sa décroissance (changement de tension de -3 V à +3 V), qui enregistre l'information provenant de l'entrée d'information D. L'état de ce déclencheur reste inchangé jusqu'à la prochaine impulsion d'horloge, c'est-à-dire jusqu'à ce que l'adresse soit répétée. Les tensions des sorties du déclencheur, par exemple, le déclencheur DD3.1 du nœud de charge A1, sont fournies aux transistors à clé VT2, VT3, qui allument le courant de charge, respectivement (la batterie G1, connectée au canal avec l'adresse "0", est déchargée) et l'indicateur HL2 "Pas de charge" lueur rouge (la batterie est chargée).

Ainsi, l'appareil décrit utilise le seul élément analogique "glissant" - le comparateur DA1, qui à son tour (comme un grand maître lors d'une session de jeu simultanée) prend une décision pour chacune des quatre batteries : si elle doit être chargée pendant les quatre prochaines cycles ou non.

Les impulsions d'horloge suivantes avec une fréquence de réseau double (98 ... 100 Hz) sont envoyées à l'entrée du compteur DD1 depuis la sortie du redresseur VD1VD2 via le conformateur formé par les éléments R3, C5, VT1, R4. A partir des sorties du compteur, la séquence d'horloge commute les canaux mémoire avec une fréquence proche de 6 Hz (fcycle = 2 fnet / 16 = 2-50/16 - 6 Hz), et la commutation de chaque canal mémoire se fait à une fréquence d'environ 1,5 Hz : (fswitch \u4d ftact / 250 16 / 4 / 1,5 - 2 Hz). Dans le même temps, la fréquence de "clignotement" des indicateurs de charge HL5 - HL2, avec leur disposition linéaire et l'absence de piles dans la mémoire (le canal s'allume avec la première impulsion, puis s'éteint avec la suivante, c'est-à-dire le la fréquence de clignotement des indicateurs est 10 fois plus faible), n'irrite pas l'utilisateur - le fonctionnement de l'appareil dans ce cas ressemble à la célèbre guirlande de sapin de Noël. Si la fréquence de "clignotement" est choisie plus élevée, par exemple XNUMX kHz, les signaux lumineux des indicateurs cesseront d'être perceptibles - l'appareil n'attirera pas davantage l'attention sur lui-même, et s'il est inférieur, il est peu pratique de éliminer le non-contact qui se produit souvent lorsqu'il est connecté à un chargeur de batterie avec une surface de contact oxydée.

Le condensateur C5 évite d'éventuelles défaillances du compteur DD1 dues à des interférences dans le secteur. Pour éviter la défaillance des microcircuits lorsque la polarité de la tension de la batterie en cours de charge est inversée (en raison de son inversion de polarité ou d'une connexion erronée), leur alimentation est choisie bipolaire.

La fonction du comparateur (DA1) est assurée par l'OU KR140UD1208, qui fournit des paramètres garantis à basse tension d'alimentation. De plus, il est relativement "lent" et fournit un retard dans le changement de tension à l'entrée d'information des déclencheurs D lorsqu'une impulsion d'horloge arrive à l'entrée C, c'est-à-dire qu'il a un "filtre passe-bas intégré" à le résultat.

La LED HL1 (lumière verte), qui indique que l'appareil est connecté au réseau, forme avec les résistances R11 - R13 un exemple de source de tension.La tension qui lui correspond à l'entrée inverseuse du comparateur DA1 est réglée par résistance R12 égale à la tension de la batterie chargée.

Pour augmenter le rendement, la tension redressée est lissée par les condensateurs de filtrage C1 et C2 uniquement dans les circuits d'alimentation à faible puissance. La tension d'alimentation de la partie basse consommation de l'appareil est stabilisée par les stabilisateurs paramétriques R1VD4 et R2VD5.

Toutes les résistances fixes - C2-23, trimmer R12 - SPZ-19 ou, mieux, multi-tours SP5-2, SP5-14. Condensateurs - K10-17 et K50-35.

Au lieu de KR140UD1208, nous utilisons son homologue d'autres séries d'amplificateurs opérationnels, qui fonctionne à basse tension d'alimentation. Il est souhaitable que les puissantes diodes de redressement VD1 et VD2 soient à barrière Schottky et éventuellement à chute de tension directe plus faible.

Les transistors de la série KTZ102 (VT2-VT9), fonctionnant en mode clé, doivent avoir une valeur élevée du coefficient de transfert de courant de base. Lors de l'utilisation de transistors avec une valeur numérique inférieure de ce paramètre, la capacité de charge des déclencheurs de microcircuit ne sera pas suffisante pour introduire les transistors en saturation (en particulier VT2, VT4, VT6, VT8, y compris le courant de charge de la batterie). Dans ce cas, vous devrez utiliser une diode zener VD4 avec une tension de stabilisation élevée, par exemple KS139A.

L'alimentation secteur se fait sur le transformateur disponible d'une puissance de 3 W. La valeur efficace de la tension sur chacun de ses enroulements II et III sous charge est de 5 V. Vous pouvez utiliser des transformateurs à incandescence unifiés de la série TN.

Structurellement, la mémoire est réalisée dans un boîtier soudé à partir de plaques de fibre de verre recouvertes d'une feuille d'aluminium de 2 mm d'épaisseur. Dans la partie supérieure du boîtier se trouve une cassette pour connecter des batteries rechargeables, et devant chaque batterie se trouve un indicateur de charge correspondant. Des trous de ventilation sont percés dans les parois supérieure et inférieure du boîtier dans la zone où se trouve le transformateur secteur.

Les condensateurs C6, C7 et C8-C10, shuntant les circuits de puissance des microcircuits, doivent être placés sur différentes parties du circuit imprimé.

Établir un appareil correctement assemblé est facile. Après la mise sous tension, le voyant HL1 (lueur verte) doit s'allumer et les voyants HL2-HL5 (lueur rouge) doivent "clignoter". Ensuite, en fermant alternativement les contacts de chacun des canaux de l'appareil, vérifiez si le voyant qui lui correspond s'éteint.

Après une telle vérification préliminaire, connectez une batterie chargée à l'un des canaux de l'appareil et, à l'aide d'une résistance ajustable R12, réglez une tension de référence de 1 V à l'entrée inverseuse du comparateur DA1,43. Dans ce cas, l'indicateur du chargeur de ce canal doit s'allumer.

Travailler avec la mémoire proposée est encore plus simple. Essuyez les surfaces de contact des piles rechargeables avec de l'alcool et, en respectant la polarité, connectez-les aux contacts à ressort de la cassette. Si la batterie est faible, la LED correspondante ne doit pas s'allumer du tout. Des "clignotements" de plus en plus fréquents des LED indiquent la fin imminente de la charge de la batterie, et si l'une des batteries est complètement chargée, alors sa LED s'allume en continu.

En bref sur l'amélioration possible de la mémoire décrite L'exemple de source de tension (ION), construit sur des LED, a un TCV négatif notable - environ 2 mV / ° C à température de fonctionnement. Par conséquent, une augmentation de la température de 15 ° C entraîne une sous-charge de la batterie d'environ 0,03 V. Ceci, bien sûr, n'est pas un inconvénient sérieux de la mémoire - en raison des particularités de la caractéristique courant-tension, nickel-cadmium les batteries "ne reçoivent pas assez" pour cette raison, seulement quelques pour cent de l'énergie totale stockée. Pour réduire l'effet de la température sur cette variante de l'ION, il est placé à l'écart des flux de chaleur. Si vous souhaitez obtenir une précision encore plus grande de la mémoire, vous pouvez installer un ION plus avancé, par exemple, décrit dans [3]. Mais alors le coût des parties de la mémoire conçue augmentera.

Si le transformateur secteur de l'alimentation dispose d'une réserve de puissance suffisante, vous pouvez augmenter le courant de charge de la batterie ou le nombre de canaux de l'appareil. Pour augmenter le courant de charge, il suffit de remplacer les transistors VT2, VT4, VT6 et VT8 par des transistors composites, par exemple, KT973A, la diode Zener VD4 - avec KS139A (ou KS147A) et, en conséquence, de modifier la résistance et la puissance de dissipation des résistances de réglage de courant R15, R17, R19, R21. Le nombre de canaux est le plus simplement augmenté à huit en utilisant le multiplexeur à huit canaux K561KP2 dans l'appareil.

Et le dernier. Le fonctionnement XNUMX heures sur XNUMX de l'appareil (alors que les batteries peuvent simplement y être stockées) nécessite une conception très soignée avec la mise en œuvre d'exigences de sécurité.

littérature

1. Balyasa P., Troyan A. Chargeur pour quatre batteries. - Radioamateur, 1996, n°9, p. 24.
2. Biryukov S. Dispositifs numériques basés sur des circuits intégrés MOS. - M. : Radio et communication, 1990.
3. Fedichkin S. Stabilisateurs de tension de micropuissance. - Radio, 1988, n° 2, p. 56, 57.

Auteur : V. Zhuravlev, Energodar, région de Zaporozhye.

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