Зарядні-розрядних пристроїв

   У цій статті мова піде про разрядно-зарядному пристрої (РЗУ). Так як у моїх дітей багато радіокерованих пристроїв, у вигляді різних машин, танка і вертольота, то відповідно таке ж кількість простих зарядок до них. Постійно доводилося вибирати з купи ту, яка потрібна була на даний момент. Причому роз’єми для підключення акумулятора у більшості, були однакові і розрізнялися лише по напрузі.

   Логічно, що переплутати їх не становило жодних проблем, що і було зроблено через необережність. Підсумок – розплавився блок зарядки! Це наштовхнуло мене на створення даного пристрою, виконаного в корпусі несправної автомагнітоли. Функціонально зарядно-розрядний пристрій можна розділити на 8 вузлів. 

   перший вузол – блок живлення. Так як він промислового виробництва, зупинятися особливо на його конструкції не будемо. Для даної конструкції підійде як імпульсний, так і звичайний мережевий трансформатор з напругою на вторинних обмотках 12-13 вольт. Головне він повинен мати дві вторинні незалежні обмотки. Для чого це потрібно, буде сказано далі. У моєму першому варіанті, як я вже говорив, використаний імпульсний блок живлення від старого комп’ютерного периферійного пристрою, з двома незалежними обмотками. Напруга на обмотці III (рис. 1) стабілізовано за допомогою паралельного стабілізатора і оптопари, що управляє силовим транзистором блоку живлення. Обмотка IV не стабілізована, і має напругу 11 вольт. 

   другий вузол – високостабільний джерело напруги з харчуванням параметричного стабілізатора R4, VD1 вихідною напругою від цього ж джерела. За основу його була взята схема з журналу «Радіо» № 1 за 1997 р. автора С. Алексєєва (зарядні пристрій для Ni-Cd акумуляторів і батарей). У другому екземплярі такого ж пристрою, зробленого знайомому, на його прохання, цей модуль був зібраний інакше (рис.2), але принцип дії його той же. З виходу джерела, емітер VT1 (рис.1), стабілізовану напругу надходить на дільник, що складається з R5-R12, і через перемикач SA1 на повторювач напруги. З точок з’єднання (1-8) знімається опорна напруга від 1,4v до 11,2v. На схемі позначення 1,2v., 2,4v, 3,6v … .11,2v, відповідає 1,2,3 … .8 акумуляторів. У радіокерованих іграшках використовуються акумулятори, що складаються з декількох одиночних елементів (рис.3). Напруга зарядженого акумулятора повинно бути на 17-20% більше номінального, тобто 1,4v-1,44v. Для 8 окремих акумуляторів номінальну напругу 9,6v (1,2х8), а 11,2v (1,4х8) відповідає повністю зарядженого акумулятора. Позначення 1,2v., 2,4v і т.д. на панелі управління, зазначено для зручності користування, так як на акумуляторах пишуть саме номінальну напругу.

   третій вузол зарядно-розрядного пристрою – точний повторювач напруги, що знімається з SA1, з великою навантажувальною здатністю, який теж узятий із зазначеної статті. До його складу входять елементи R13, R14, DA1.2, VT2, C5, C6. Підбором конденсатора С6 усувають високочастотну генерацію вузла. У першому варіанті VT2 КТ972А, у другому КТ817А. Різниці в роботі не помічено.

   четвертий вузол – стабілізатор струму, зібраний на мікросхемі DA2.1 і транзисторі VT3. У ланцюзі витоку стоїть потужний резистор R26 опором 1ом і потужністю 5Вт, що є датчиком струму. Напруга з нього надходить на інвертується вхід мікросхеми DA2.1. Особливістю даного стабілізатора струму є лінійна залежність напруги на неінвертуючий вході і струму на стоці транзистора, тобто простіше кажучи, напруга дорівнює току. При Uвх = 1mV, струм в ланцюзі стоку буде 1mA, при Uвх = 1V, ток відповідно 1А. Застосування транзистора VT3 типу IRF1010N, обумовлено досить малим опором відкритого каналу – 0,01ома. Інші значення струму підбираються резисторами R16-R24. Мінімальне значення підбирають резистором R24 в положенні «1» SA2, таке значення струму резистором R23 в положенні «2» SA2, і так далі. Якщо використовувати опорна напруга + 1,2V, зняте з точки «Е» (рис.1), то максимальний струм розряду-заряду буде близько 1,2 А. Але при цьому, слід замінити транзистор VT2 більш потужним.

   п’ятий вузол – розрядний. Він використовується для попереднього розряду акумулятора. Відомо що, якщо акумулятора вистачатиме розряджати до значення 1 вольт на 1 елемент, починає проявлятися так званий «ефект пам’яті», відповідно ємність акумулятора з часом зменшується. Особливо це характерно для NI-Cd акумуляторів. Вузол складається з компаратора на мікросхемі DA2.2, транзистора VT4, реле К1 і кнопки включення режиму розрядки SA4, що має не фіксувал
и положення в натиснутому стані. При короткочасному натисканні на SA4, якщо напруга на одному елементі акумулятора більш 1V, включається реле К1 і своїми контактами К1.3, підключає вузол до шини харчування + 15V, контакти реле К1.2 підключають (-) акумулятора до загальному мінусової проводу (землі) пристрою, а (+) акумулятора через К1.1 до стоку VT3.Начнётся розрядка. Від положення SA2 (струм АКБ), залежить струм розряду. Після попередньої розрядки акумулятора, компаратор наDA2.2 відключає реле, і (-) акумулятора контактами реле К1.2 підключає до стоку VT3, (+) контактами К1.1 до емітера VT2. Розпочнеться зарядка тим же струмом. Нормальним струмом заряду вважається струм 1/10 від ємності акумулятора. При ємності акумулятора 1000mAh, струм заряду-100mA. Робота вузла залежить від кількості і напруги акумуляторів, підключених до пристрою і положення SA1. Напруга на вході інвертується DA2.2 (т. Г), має бути 1V (підбирається резистором R32) в положенні «1» перемикача SA1, і з кожним перемиканням збільшуватися на 1V. У положенні «8» SA1, відповідно 8V.

   шостий вузол – стабілізатор зразкового напруги з вихідним напругою +0,5 вольта. Змінити його можна підбором резисторів R28, R29. Він зібраний на DA3. Опорна напруга необхідно для роботи стабілізатора струму DA2.1, VT3. У першому варіанті він виконаний на одному з чотирьох ОУ входять до складу DA2 і транзисторі для поверхневого монтажу. Опорна напруга таке ж і становить + 0,5v. Слід зазначити, що цей вузол на КР142ЕН22 має більш просте рішення.

   сьомий вузол РА1 – це цифровий вимірювач струму. В даному варіанті використаний модуль ЕК3488М фірми ЕКITS, включений в режим вимірювання напруги до 1V. Напруга живлення модуля по паспорту 6-20V, струм споживання близько 0,08А. Вимірювальний вхід ЕК3488М підключений до резистори R26. Напруга на ньому так само току розряду-заряду. Харчується модуль, як і весь пристрій від обмотки III трансформатора блоку живлення.

   восьмий вузол РА2. У першому варіанті РА2 відсутня, проте з його установкою немає ніяких проблем. Другий варіант (для знайомого) має РА2. На початку статті, розповідаючи про блок живлення, я сказав про додаткову незалежної вторинної обмотці трансформатора. Вона потрібна для харчування вольтметра на модулі EK-2501, тієї ж фірми. Вимірювальний вхід модуля завжди підключений до плюсового висновку роз’єму ХР1, до якого підключається акумулятор, через першу групу контактів SA3, замкнутих при включенні пристрою. Загальний провід модуля підключається до полюси ХР1. Це схемне рішення дозволяє контролювати напругу на акумуляторі, як під час заряду, так і під час розряду, а мінус акумулятора пов’язаний з «землею» пристрою тільки під час режиму розрядки. Якщо ж (-) вольтметра підключити до «землі» пристрою, то не контролюватиметься зміна напруги на акумуляторі. Ось саме з цієї причини і потрібна обмотка IV в блоці живлення. В принципі можна обійтися без вольтметра і додаткової обмотки, контролюючи лише струм. Нульовим показаннями міліамперметра РА1, відповідає повна зарядка акумулятора. Друга група SA3 використовується для підключення блоку живлення до мережі. Таке рішення прийнято для виключення розрядки акумулятора через елементи пристрою, при положенні SA3 в стані вимкнено, якщо, наприклад, немає часу роз’єднувати роз’єми акумулятора і розрядно-зарядного пристрою.  

   Описане зарядно-розрядний пристрій знаходиться в експлуатації з серпня 2009 року, і не разу не підводило. Сподіваюся, стаття була цікавою для вас. Якщо виникнуть, які питання, задавайте на форумі. Всім удачі, з вами був Сергій Крилов. (INVERTOR).

Ссылка на основную публикацию