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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Chargeur sans contact. Encyclopédie de la radioélectronique et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Chargeurs, batteries, cellules galvaniques Il existe aujourd'hui une nouvelle façon de recharger les appareils mobiles : sans contact. Son essence réside dans le fait que l'appareil en charge n'a pas de contact électrique direct avec le chargeur. Cette méthode est utilisée pour recharger les téléphones portables, les smartphones, etc. L'auteur propose sa propre version d'un chargeur sans contact pour charger les batteries des lampes de poche LED. Lorsque vous utilisez fréquemment un appareil doté de piles remplaçables, par exemple une lampe de poche, il est nécessaire de remplacer fréquemment les piles galvaniques ou de les charger périodiquement si des piles sont utilisées. Pour charger les piles, il faut les retirer du corps de la lampe torche, ce qui n'est pas toujours pratique. Dans le même temps, la technologie de recharge dite sans contact est de plus en plus répandue. Le principe de fonctionnement de la plupart de ces chargeurs (chargeurs) repose sur un couplage inductif entre la source d'énergie et le consommateur d'énergie. La mémoire pour lampe de poche, que nous proposons à nos lecteurs, fonctionne sur le même principe. La base du chargeur proposé est un ballast électronique issu d'une lampe fluorescente compacte (CFL). Comme on le sait, le ballast électronique d'une CFL est un générateur d'impulsions fonctionnant à une fréquence de plusieurs dizaines de kilohertz. En raison de cette fréquence, tous les éléments de l'appareil sont de petite taille, y compris les transformateurs et les selfs de ballast. C'est la self de ballast qui est l'élément qui limite le courant traversant la lampe fluorescente. Et en ce sens, il remplit la même fonction qu'un condensateur de ballast dans les chargeurs les plus simples : il limite (définit) le courant de charge. Le schéma fonctionnel de la mémoire est présenté sur la Fig. 1. À partir du CFL, on utilise le ballast électronique proprement dit, qui contient un redresseur avec un condensateur de lissage, un générateur d'impulsions et une self de ballast, avec lequel non pas une lampe fluorescente, mais un transformateur d'isolement est connecté en série. Ce transformateur sert d'élément de connexion entre le chargeur et la batterie de la lampe de poche. Puisqu'il est connecté en série avec la self de ballast, le courant qui le traverse sera limité et il agit partiellement comme un transformateur de courant, de sorte qu'un court-circuit dans son enroulement secondaire n'entraînera pas de conséquences catastrophiques. L'enroulement primaire du transformateur est situé dans le boîtier du chargeur, l'enroulement secondaire est dans la lanterne. Un courant circule dans l'enroulement primaire du transformateur, qui dépend principalement de l'inductance de la self de ballast et de la tension du secteur, et reste donc relativement stable.
Dans la lampe de poche, une tension alternative apparaît sur l'enroulement secondaire du transformateur, qui est redressé et fourni à la batterie de la lampe de poche via un limiteur de tension. Puisque le courant dans l’enroulement primaire du transformateur est limité, il le sera également dans le secondaire. En modifiant les paramètres du transformateur de courant, vous pouvez définir la tension et le courant de charge de la batterie requis. Lorsque la tension de la batterie atteint sa valeur maximale, le limiteur s'allume. La tension sur la batterie cessera de croître et le courant « supplémentaire » circulera à travers le limiteur. Le schéma de circuit du ballast électronique CFL et sa modification sont présentés sur la Fig. 2. Tous les éléments et connexions nouvellement introduits sont surlignés en couleur. Une lampe CFL d'une puissance de 18...20 W a été utilisée. Après avoir ouvert son boîtier, les fils conducteurs (4 pièces) de la lampe fluorescente, généralement enroulés sur des broches métalliques, sont retirés de la carte. Débranchez ensuite les fils reliant la carte au pied de la lampe. La planche est placée dans un étui en plastique de taille appropriée avec un couvercle. Le boîtier doit être suffisamment spacieux pour accueillir des éléments supplémentaires en plus de la planche. Dans la version de l’auteur, une boîte cylindrique d’un diamètre de 65 et d’une hauteur de 28 mm constituée de trombones a été utilisée (Fig. 3). En série avec la self de ballast standard L2, au lieu d'une lampe fluorescente, une autre self de ballast L3 d'une CFL similaire et l'enroulement primaire T2.1 du transformateur d'isolement sont inclus. Pour indiquer le fonctionnement du générateur d'impulsions, un voyant néon HL10 est connecté à sa sortie via les résistances de limitation de courant R11 et R1. L'ensemble de l'installation est réalisé selon la méthode articulée, un trou du diamètre approprié est réalisé dans le boîtier pour le voyant.
Pour la modification, une lampe de poche LED d'un diamètre de corps de 24 et d'une longueur de 82 mm a été choisie. Il utilise neuf LED et une batterie de trois piles AAA. L'interrupteur d'alimentation à bouton-poussoir est situé dans le couvercle vissé du compartiment à piles. Les cathodes LED sont connectées au corps de la lampe de poche. Le schéma de modification de la lampe est présenté sur la Fig. 4, tous les nouveaux éléments et connexions sont représentés en rouge.
La tension alternative de l'enroulement T2.2 du transformateur d'isolement redresse le pont de diodes VD1, les ondulations de la tension redressée sont lissées par le condensateur C1. Grâce aux diodes VD2 et VD3, le courant de charge pénètre dans la batterie. La diode VD2 empêche la batterie de se décharger en mode veille, et la diode VD3, connectée en parallèle aux LED, laisse passer le courant de charge. La puce DA1 (stabilisateur de tension parallèle) contient un limiteur de tension, les LED HL1, HL2 indiquent les modes de charge de la batterie. Au début de la charge, lorsque la tension de la batterie est inférieure à la tension nominale, la tension à l'entrée de commande (broche 1) du microcircuit DA1 est inférieure au seuil. Par conséquent, le courant traversant le microcircuit est faible et presque toute la tension redressée est fournie au circuit par la résistance de limitation de courant R5 et la LED HL2 (verte), qui signale que la batterie est en charge. Lorsque la tension de la batterie atteint la valeur seuil, le courant traversant le microcircuit augmentera et la chute de tension à ses bornes diminuera jusqu'à environ 2 V. Le courant de charge circulera à travers la résistance R3 et le microcircuit DA1, donc la charge de la batterie s'arrêtera progressivement . Dans ce cas, la LED HL2 s'éteindra et HL1 (couleur rouge) commencera à briller, signalant la fin de la charge. La conception du dispositif est illustrée sur la Fig. 5. Dans le couvercle 3 du compartiment à piles se trouve un interrupteur à bouton-poussoir 5 (SA1 sur la fig. 4). Une borne 4 de l'interrupteur 5 est reliée mécaniquement au corps métallique du couvercle 3, la seconde - au contact à ressort 6. L'interrupteur est fixé mécaniquement dans le couvercle à l'aide d'un joint en plastique isolant 7. D'autre part, un caoutchouc le joint 8 est placé sur l'interrupteur pour le protéger des influences climatiques extérieures.
La modification se résume à ce qui suit. Un boîtier en plastique 3 est collé sur le couvercle 1. Un trou est pratiqué au centre du boîtier, dans lequel est fixé avec de la colle le cadre 10. L'enroulement secondaire 2 (T2.2) du transformateur d'isolement est enroulé dessus. La fonction du poussoir de l'interrupteur est assurée par un noyau magnétique cylindrique 11. Pour éviter qu'il ne tombe du cadre 10, une rondelle en plastique 9 y est collée. Un cadre en plastique 12 est collé dans le trou au centre du dessus couvercle 14 du boîtier du ballast électronique, sur lequel est enroulé l'enroulement 13 (T2.1) du transformateur. Le diamètre intérieur du cadre d'enroulement des bobines du transformateur est choisi de manière à ce que le circuit magnétique 11 s'y emboîte avec un léger jeu. Dans la version de l'auteur, un circuit magnétique d'un diamètre de 6 et d'une longueur de 15 mm de l'inducteur de l'alimentation de l'ordinateur est utilisée. La hauteur du cadre 14 est de 8...9 mm, la hauteur du cadre 10 est de 6...7 mm, leur épaisseur est de 0,5...0,7 mm. L'enroulement T2.1 contient 350 tours de fil PEV-2 0,18, l'enroulement T2.2 - 180 tours de fil PEV-2 0,1. Le diamètre de la rondelle est de 9 - 10...12 mm, l'épaisseur - 0,5...1,5 mm, cette dernière est choisie de manière à ce que le circuit magnétique 11 ne «pende» pas. Le diamètre du boîtier (récipient à médicament en plastique) est de 21 mm, sa hauteur est de 11 mm. La lanterne modifiée est représentée sur la Fig. 6.
Lors de l'utilisation de la lampe de poche, le circuit magnétique agit comme un poussoir d'interrupteur. Mais si la lampe de poche est éteinte, le ballast électronique est connecté au réseau et le circuit magnétique est inséré dans le cadre 14 (voir Fig. 5), un couplage inductif apparaîtra entre les enroulements T2.1 et T2.2, une tension apparaîtra sur l'enroulement T2.2 et la charge de la batterie commencera ( Fig. 7).
L'appareil utilise des résistances de sortie fixes de petite taille P1-4 ou importées, des LED - toutes avec un diamètre de corps de 3 mm de couleurs rouge et verte. Le condensateur C1 est K10-17v, il est installé aux bornes du pont de diodes VD1. La mise en place commence par la sélection du nombre de tours de l'enroulement T2.2. Pour ce faire, enroulez le nombre spécifié de tours de cet enroulement et connectez-y un pont de diodes avec un condensateur de filtrage. Insérez le noyau magnétique dans le cadre du bobinage T2.1 et placez le bobinage T2.2 dessus. Une résistance variable d'une résistance de 4 Ohms est connectée à la sortie du pont de diodes (voir Fig. 470). En modifiant sa résistance, le courant qui le traverse et la tension qui le traverse sont contrôlés. Il est nécessaire qu'au courant de charge requis, la tension soit de 4,8...5 V (la tension d'une batterie chargée est de 4,3...4,4 V plus la chute de tension aux bornes des diodes VD2 et VD3). À une tension plus élevée, le courant de charge augmentera. Puisqu'il était prévu d'utiliser trois batteries d'une capacité de 300...600 mAh dans la lampe de poche, un courant de charge d'environ 40 mA a été choisi. Sur la base des résultats de mesure, une décision est prise quant à la nécessité d'ajouter ou de supprimer des tours d'enroulement T2.2. Après avoir sélectionné le nombre de tours, le bobinage doit être protégé en le recouvrant d'une couche de vernis ou de colle. Il est à noter que leur nombre peut différer sensiblement de celui indiqué ci-dessus, puisqu'il dépend de la taille et des propriétés du noyau magnétique. Pour augmenter le courant de charge, il faut soit augmenter le nombre de tours de l'enroulement primaire du transformateur de courant, soit augmenter le courant qui le traverse, réduisant ainsi l'inductance des selfs L2 et L3 dans le ballast électronique. Ensuite, tous les autres éléments de l'appareil sont montés sur la planche à pain, des batteries fraîchement chargées sont installées dans le compartiment à piles, les broches 1 et 2 du microcircuit DA1 sont temporairement court-circuitées. Insérez le noyau magnétique dans le cadre de l'enroulement T2.1, placez l'enroulement T2.2 dessus et mesurez la tension (vvpr) à la sortie du redresseur (voir Fig. 4). Ensuite, à la place de la batterie, une résistance variable d'une résistance de 470 Ohms est connectée et, en modifiant sa résistance, la même tension est réglée à la sortie du redresseur. La résistance R1 (voir Fig. 4) est sélectionnée de telle sorte que lorsque cette tension augmente (elle est modifiée avec une résistance variable) de plusieurs dizaines de millivolts, la LED HL2 s'éteint et HL1 s'allume. Si nécessaire, sélectionnez la résistance R3. Sa résistance doit être telle que lorsque la résistance variable est éteinte, la tension à la sortie du redresseur ne dépasse pas et la LED HL1 s'allume. Il convient de noter que le courant maximum autorisé de la puce TL431CLP est de 100 mA, le courant de charge ne doit donc pas dépasser 60...70 mA. La modification de la lampe de poche commence par l'installation d'une diode VD3. Pour ce faire, vous devez retirer le compartiment à piles, retirer soigneusement le verre de protection et faire sortir la carte avec les LED de l'intérieur. Une diode VD3 est installée sur la carte entre les bornes LED. Après avoir vérifié la bonne installation, le montage est effectué dans l'ordre inverse et le fonctionnement de la lampe est vérifié. Tous les autres éléments seront placés dans un boîtier sur le couvercle du compartiment à piles. Deux trous sont percés dans le joint en caoutchouc 8 (voir Fig. 5), dans lesquels des fils en isolation fiable, par exemple MGTF, sont insérés et soudés aux bornes de l'interrupteur. Dans ce cas, il peut être nécessaire de retirer l'interrupteur du couvercle 3 (voir Fig. 5). Ensuite, les éléments sont placés et fixés avec de la colle thermofusible dans le boîtier 1 et reliés par des fils. Pour installer les LED, deux trous d'un diamètre de 3 mm sont pratiqués dans le boîtier. Le chargeur proposé peut être utilisé pour charger des batteries ou des batteries rechargeables intégrées à une grande variété d'appareils. En fonction de la conception d'un tel dispositif, le noyau magnétique peut être installé dans le cadre de l'enroulement T2.1 et une bobine T2.2 peut y être placée, et la conception du transformateur peut également être modifiée plus radicalement. Auteur : I. Nechaev
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