ЗАРЯДНО-РАЗРЯДНЫЕ УСТРОЙСТВА

Схемы / Прочие схемы
Administrator
1 368
15-04-2017, 12:25
0

При вводе аккумуляторной батареи в работу, а также для профилактики ее нормального функционирования очень полезными являются тренировочные циклы (ТЦ) заряд-разряд. Особенно полезны такие тренировки для некислотных аккумуляторов (наличие эффекта памяти у щелочных элементов), особенно в сложных случаях. Предлагаемое устройство облегчает труд оператора (частично автоматизирует операцию) по проведению ТЦ.

На рис.1 приведена схема зарядно-разрядного устройства (ЗРУ) для элементов Д-0,25 самого распространенного фонарика, заряжаемого от электросети. Блок разряда (правая часть схемы) позволяет разрядить элемент до напряжения примерно 1 В (регулируется). В схеме предусмотрен отсчет времени разряда - показатель электрической емкости (Ач) данного элемента. Учет времени разряда позволяет составить батарею даже не из очень хороших, но ОДИНАКОВЫХ элементов, для которых работа в последовательной цепи будет более синхронной, не будет отстающих элементов, которые в процессе разряда могут "переполюсоваться". С другой стороны, увеличение времени разряда подтвердит улучшение параметров элемента после повторного цикла. Если время разряда не увеличится в результате контрольно-тренировочных циклов (КТЦ), то процесс тренировки надо прекратить. Для составления батареи надо подобрать элементы с одинаковым временем последнего разряда в КТЦ.

А теперь рассмотрим построение всей схемы подробно. Питается ЗРУ от нестабилизированного выпрямителя 10...16 В, но лучше использовать выпрямитель [1]. Контроль напряжения разряжаемого элемента GB2 и заряжаемого GB1 производится сдвоенным операционным усилителем, который предназначен для работы в тракте магнитофонов. У этой микросхемы есть ценные свойства: напряжение на прямом входе стабилизировано на уровне 1,3 В (а это напряжение на аккумуляторе Д-0,25 в конце заряда); входное сопротивление большое, коэффициент усиления тоже; имеется защита выхода от перегрузок, выходной ток - несколько мА. Напряжение заряжаемого аккумулятора GB1 подведено к инверсному входу микросхемы DA1.1. Пока это напряжение ниже 1,3 В, на выходе микросхемы напряжение высокое, повторитель на транзисторе VT1 усиливает ток, который через лампу накаливания - бареттер и сигнализатор прохождения тока питает GB1. Величина тока заряда соответствует режиму "советского" аккумуляторного фонарика с той разницей, что в нашей схеме заряд завершается точно в нужный момент, а в процесс заряда вовлечен ОДИН элемент. Стабилитрон VD1 нужен для ограничения напряжения на входе микросхемы при отключенном элементе или элементе с высоким внутреннем сопротивлением. Таким образом, через некоторое время элемент будет заряжен до нормального напряжения. Если элемент закорочен, вреда схеме нанесено не будет! Конденсаторы С1 и С2 нужны для снижения пульсаций напряжения и устранения генерации импульсов (микросхема довольно широкополосна и обладает большим усилением). Предлагаемая схема защищает элемент от перезаряда.

Разрядный блок содержит в своей схеме два важных элемента: красные светодиоды, способные стабилизировать напряжение при свечении на уровне около 1,55 В. 2 запитан током через резистор R1 и разряжаемый элемент GB2. На резисторе R3 падает около 0,4 В, из которых мы подводим 0,3 В на вход микросхемы (дополнительно к напряжению GB2). Расчет здесь такой: в процессе разряда напряжение на GB2 должно снижаться до 1 В; переключение выхода микросхемы происходит при напряжении на инверсном входе 1,3 В.

Разность этих напряжений необходимо выбрать движком потенциометра R3, чтобы разряд завершился при достижении напряжения на элементе 1 В. Светодиод 3 стабилизирует напряжение на электронно-механических часах Слава, которые фиксируют время разряда элемента (очень важную его характеристику).

Рассмотрим работу блока подробнее. После установки GB2 с напряжением большим 1 В на вход микросхемы подводится напряжение выше 1,3 В, поэтому выходное напряжение низкое. Транзистор УТ2 открыт, положительный потенциал подводится к реле К1. Для начала процесса разряда нужно кратковременно замкнуть кнопку S1. Через катушку реле К1 пойдет ток, и оно станет на самоудержание (своими контактами). В этот момент контакт реле разблокирует 3, и к часам Ь подводится питающее напряжение. Необходимо установить стрелки на 12-00 и вращением часов запустить их механизм. Разряд GB2 производится через резистор R4 и ГЕРМАНИЕВЫЙ диод VD3. Назначение диода - пропускать разрядный ток на корпус схемы и не позволять току катушки К1 попадать на GB2, - это нарушило бы работу всей схемы. Германиевый диод выбран для минимального падения напряжения (напряжение разряжаемого элемента ненамного превышает рабочее напряжение кремниевых диодов).

При снижении напряжения в процессе разряда до 1 В на выходе микросхемы установится высокое напряжение, и транзистор УТ2 закроется. Обесточивание К1 приведет к его возврату, и процесс разряда будет прекращен. Разряд будет прекращен и в случае пропадания сетевого напряжения. Только в такой взаимосвязи мы получаем точную информацию о длительности разряда: часы отсчитывают время нормального разряда, после окончания которого питание часов шунтируется контактом реле К1. Резистор R7 переводит микросхему из линейного режима в релейный - помогает микросхеме переключиться в выключенное или включенное состояние, чтобы не было генерации импульсов. Диод VD5 необходим для четкого закрывания транзистора УТ2, можно даже включить вместо него светодиод, если он выдерживает ток катушки реле. Диод VD4 защищает схему от ЭДС самоиндукции катушки реле при обесточивании.

Схема построена так, чтобы можно было применить реле с одним переключающим контактом (чтобы легче было его подобрать). Неплохо для этой цели подходят поляризованные реле РП-4, РП- 5, чувствительность их настолько высока, что придется последовательно с катушкой включать резистор на несколько кОм, заменив транзистор УТ2 на КТ208К.

Из-за разброса параметров микросхем К548УН1А требуется подобрать ОА1.1 так, чтобы выключение заряда происходило в момент, когда на элементе GB1 напряжение достигнет 1,3 В.

Литература