Pequenos segredos de uma lanterna recarregável. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica

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Atualmente, as quedas de energia tornaram-se muito frequentes, portanto, na literatura de rádio amador, muita atenção é dada às fontes de energia locais. Não consome muita energia, mas é muito útil em paradas de emergência, é uma lanterna compacta recarregável (AKF), na bateria (bateria) da qual são usadas três baterias de níquel-cádmio de disco selado D 0,25. A falha do ACF por um motivo ou outro causa um sofrimento considerável. No entanto, se você aplicar um pouco de engenhosidade, entender o design da própria lanterna e conhecer a engenharia elétrica elementar, ela poderá ser consertada e seu amiguinho o atenderá por muito tempo e de maneira confiável.

Circuitos. Projeto

Vamos começar, como esperado, com um estudo do manual de instruções 2.424.005 R3 Lâmpada de bateria "Eletrônica V6-05". As inconsistências começam imediatamente após uma comparação cuidadosa do diagrama do circuito elétrico (Fig. 1) e do design da lanterna. No circuito, o positivo é da bateria e o negativo é conectado à lâmpada HL1.

Na realidade, a saída coaxial HL1 está constantemente conectada ao positivo da bateria e o negativo é conectado através de S1 à base rosqueada. Tendo examinado cuidadosamente as conexões de montagem, notamos imediatamente que HL1 não está conectado de acordo com o esquema, o capacitor C1 está conectado não a VD1 e VD2, conforme mostrado na Fig. 1, mas ao contato elástico da estrutura, que pressiona o bateria menos, que é estrutural e tecnologicamente conveniente, já que C1, como o elemento mais geral, é montado de forma bastante rígida com elementos estruturais - um dos pinos do plugue principal, estruturalmente integrado ao invólucro ACF e ao contato de mola da bateria; O resistor R2 não está conectado em série com o capacitor C1, mas é soldado em uma extremidade ao segundo pino do plugue principal e na outra extremidade ao suporte .U1. Isso também não é levado em conta no esquema ACF em [1]. As restantes ligações correspondem ao esquema apresentado na Fig.2.

Mas se você não levar em conta o design e as vantagens tecnológicas, que são bastante óbvias, então, em princípio, não importa como C1 está conectado, de acordo com a Fig. 1 ou Fig. 2. Aliás, com uma boa ideia de refinar o circuito do carregador (carregador) do ACF, não foi possível evitar o uso de elementos "extras".

O esquema de memória [1], mantendo o algoritmo geral, pode ser significativamente simplificado montando-o de acordo com a Fig.3.

A diferença reside no fato de que os elementos VD1 e VD2 no diagrama da Fig. 3 desempenham duas funções cada, o que permitiu reduzir o número de elementos. O diodo zener VD1 para a meia onda negativa da tensão de alimentação para VD1, VD2 serve como um diodo retificador, é também uma fonte de tensão de referência positiva para o circuito de comparação (CC), cuja (segunda) função também é realizada por VD2. CC funciona da seguinte forma: quando o valor da EMF no cátodo VD2 é menor que a tensão no seu ânodo, a bateria está sendo carregada normalmente. À medida que a carga aumenta, o valor EMF na bateria aumenta e, quando atinge a tensão do ânodo, o VD2 fecha e a carga para. O valor da tensão de referência VD1 (tensão de estabilização) deve ser igual à soma da queda de tensão no sentido direto em VD2 + a queda de tensão em R3VD3 + EMF da bateria e é selecionado para uma corrente de carga específica e elementos específicos. A EMF de um disco totalmente carregado é de 1,35 V [2].

Com esse esquema de carga, o LED como indicador do estado de carga da bateria acende intensamente no início do processo, à medida que carrega, seu brilho diminui e, quando atinge a carga total, apaga. Se durante a operação for notado que o produto da corrente de carga e o tempo de incandescência de VD3 em horas é muito menor que sua capacidade teórica, isso não significa que o comparador em VD2 não esteja funcionando corretamente, mas que um ou mais discos têm capacidade insuficiente.

Condições de operação

Agora vamos analisar a carga e descarga da bateria. De acordo com TU (12MO.081.045), o tempo de carregamento para uma bateria totalmente descarregada em uma tensão de 220 V é de 20 horas. A corrente de carregamento em C1 = 0,5 μF, levando em consideração a variação na capacitância e flutuações na tensão de alimentação, é de cerca de 25-28 mA, o que corresponde às recomendações [2], e a corrente de descarga recomendada é o dobro da corrente de carga, ou seja, 50

ma. O número de ciclos completos de carga e descarga é 392. No projeto real do ACF, a descarga é realizada em uma lâmpada padrão de 3,5 V x 0,15 A (com três discos), embora dê um aumento no brilho, mas também devido a um aumento de corrente da bateria em excesso do recomendado de acordo com as especificações , afeta negativamente a vida útil da bateria, portanto, tal substituição é pouco aconselhável, pois em algumas cópias dos discos isso pode causar aumento da formação de gás, que em por sua vez levará a um aumento da pressão dentro da caixa e a uma deterioração do contato interno feito pela mola Belleville entre a substância ativa da embalagem do comprimido e a parte negativa da caixa. Isso também leva à liberação de eletrólito através da vedação, o que causa corrosão e a deterioração associada do contato entre os próprios discos e entre os discos e os elementos metálicos da estrutura ACF.

Além disso, devido a vazamentos, a água evapora do eletrólito, fazendo com que a resistência interna do disco e de toda a bateria aumente. Com a operação adicional de tal disco, ele falha completamente como resultado da transformação do eletrólito parcialmente em KOH cristalino, parcialmente em potassa K2CO3. É por essas razões que as questões de carga e descarga precisam receber atenção especial.

Reparo prático

Então, uma das três baterias "deu errado". Você pode avaliar sua condição com um avômetro. Por que (na polaridade apropriada) feche brevemente cada disco com as sondas de um avômetro configurado para medir corrente contínua na faixa de 2-2,5 A.

Para discos bons e recém-carregados, a corrente de curto-circuito deve estar entre 2-3 A. Ao reparar um ACF, duas opções lógicas podem surgir: 1) não há discos sobressalentes; 2) existem discos sobressalentes.

No primeiro caso, esta solução será a mais simples. Em vez do terceiro disco inutilizável, uma arruela é instalada na caixa de cobre de um transistor inutilizável do tipo KT802, que, além disso, se encaixa bem na maioria dos projetos ACF em termos de dimensões. Para fazer a arruela, os condutores dos eletrodos do transistor são removidos e ambas as extremidades são limpas com uma lima fina do revestimento até que o cobre apareça, depois são moídas em papel de lixa de grão fino colocado em uma superfície plana, após o que são polidas para dar brilho em um pedaço de feltro com uma camada de pasta GOI aplicada. Todas essas operações são necessárias para reduzir o efeito da resistência de contato no tempo de queima. O mesmo se aplica às extremidades de contato dos discos, cujas superfícies escurecidas durante a operação são desejáveis ​​pelas mesmas razões para serem retificadas.

Como a remoção de um disco levará a uma diminuição no brilho do brilho HL1, uma lâmpada de 2,5 V a 0,15 A é instalada no ACF ou, melhor ainda, uma lâmpada de 2,5 V a 0,068 A, que, embora tem menos energia, no entanto, uma diminuição na descarga de corrente permite aproximá-la do recomendado de acordo com as especificações, o que afetará favoravelmente a vida útil dos discos da bateria. A desmontagem prática e a análise das causas corrigíveis de falha do disco mostraram que muitas vezes a causa da inoperabilidade é a destruição da mola Belleville. Portanto, não se apresse em jogar fora um disco inutilizável e, se tiver sorte, pode fazê-lo funcionar um pouco mais. Esta operação exigirá precisão suficiente e certas habilidades de serralheiro.

Para realizá-lo, você precisará de um pequeno torno de bancada, uma esfera de um rolamento de esferas com cerca de 10 mm de diâmetro e uma placa de aço lisa com 3-4 mm de espessura. A placa é colocada através de uma almofada de papelão elétrico de 1 mm de espessura entre as garras e a parte positiva do corpo, e a bola é colocada entre a segunda esponja e a parte negativa do corpo, orientando a bola aproximadamente em seu centro. A junta de papelão elétrico é projetada para eliminar o curto-circuito do disco, e a placa é projetada para distribuir uniformemente a força e evitar a deformação da parte positiva da caixa da bateria devido aos entalhes nas garras da morsa. Suas dimensões são óbvias. Feche gradualmente o torno. Depois de pressionar a bola em 1-2 mm, o disco é removido do dispositivo e a corrente de curto-circuito é controlada. Normalmente, após um ou dois grampos, mais da metade dos discos carregados começam a apresentar um aumento na corrente de curto-circuito de até 2-2,5 A. Após um certo curso, a força de aperto aumenta acentuadamente, o que significa que o deformável parte da caixa repousa sobre o tablet. A fixação adicional é impraticável, pois leva à destruição da bateria. Se, após a parada, a corrente de curto-circuito não aumentar, o disco ficará completamente inutilizável.

No segundo caso, a simples substituição de um disco por outro também pode não trazer o resultado desejado, pois os discos totalmente funcionais possuem a chamada memória "capacitiva".

Devido ao fato de que durante a operação, a bateria sempre possui pelo menos um disco que possui um valor de capacidade menor, por isso, ao descarregar, a resistência interna aumenta acentuadamente, o que limita a possibilidade de descarga total dos discos restantes. Não é aconselhável submeter tal bateria a alguma sobrecarga para eliminar esse fenômeno, pois isso não levará a um aumento de capacidade, mas apenas à falha dos melhores discos. Portanto, ao substituir pelo menos um disco na bateria, é aconselhável submetê-los a um treinamento forçado (dar um ciclo completo de carga-descarga) para eliminar os fenômenos acima. A carga de cada disco é realizada no mesmo ACF, utilizando arruelas de transistor ao invés de dois discos.

A descarga é realizada em um resistor com resistência de 50 ohms, fornecendo uma corrente de descarga de 25 mA (que corresponde às especificações), até que a tensão sobre ele atinja 1 V. Em seguida, os discos são colocados em uma bateria e carregados junto. Depois de carregar toda a bateria, eles a descarregam no HL padrão até que a bateria atinja 3 V. Sob a carga do mesmo HL, a corrente de curto-circuito de cada disco descarregado para 1 V é verificada novamente.

Para discos adequados para operação como parte de uma bateria, a corrente de curto-circuito de cada disco deve ser aproximadamente a mesma. A capacidade da bateria pode ser considerada suficiente para uso prático se o tempo de descarga para 3 V for de 30 a 40 minutos.

Detalhes

Fusível .U1. Observando a evolução do circuito ACF por cerca de duas décadas durante os reparos, percebeu-se que, em meados dos anos 80, algumas empresas começaram a produzir baterias sem fusíveis com um resistor limitador de corrente de 0,5 W e uma resistência de 150-180 Ohm, que é bastante justificado, pois durante uma quebra C1, o papel de .U1 foi desempenhado por R2 (Fig. 1) ou R2 (Fig. 2 e 3), cuja camada condutora evaporou muito antes (que .U1 queimou por 0,15 A), interrompendo o circuito, que é exigido do fusível. A prática confirma que, se um resistor limitador de corrente com potência de 0,5 W em um circuito ACF real esquentar visivelmente, isso indica claramente um vazamento significativo de C1 (o que é difícil de determinar com um avômetro e também devido a uma mudança no seu valor ao longo do tempo), e deve ser substituído.

O capacitor C1 tipo MBM 0,5 uF a 250 V é o elemento menos confiável. Ele é projetado para uso em circuitos DC com tensão apropriada e o uso de tais capacitores em redes AC, quando a amplitude de tensão na rede pode atingir 350 V, e levando em consideração a presença de vários picos de cargas indutivas na rede , bem como o tempo de carregamento de um ACF totalmente descarregado de acordo com as especificações (cerca de 20 horas), sua confiabilidade como elemento de rádio torna-se muito pequena. O capacitor mais confiável, que possui dimensões ideais que permitem que ele se encaixe em ACFs de vários tamanhos de projeto, é o capacitor K42U-2 0,22 μF H 630 V ou mesmo K42U 0,1 μF H 630 V. Reduzindo a corrente de carga para cerca de 15-18 mA, a 0,22 uF e até 8-10 mA a 0,1 uF praticamente causa apenas um aumento no seu tempo de carga, o que é insignificante.

Indicador LED atual de carregamento VD3. Em ACFs que não possuem LED indicador de corrente de carga, pode-se instalá-lo conectando-o ao disjuntor no ponto A (Fig. 2).

O LED é ligado em paralelo com o resistor de medição R3 (Fig. 4), que deve ser selecionado para nova fabricação ou redução de C1. Com uma capacitância C1 igual a 0,22 uF, em vez de 0,5 uF, o brilho de VD3 diminuirá e, a 0,1 uF, VD3 pode não acender. Portanto, levando em consideração as correntes de carga acima, no primeiro caso, o resistor R3 deve ser aumentado proporcionalmente à diminuição da corrente e, no segundo caso, deve ser removido completamente. Na prática, levando em consideração que é muito inseguro trabalhar com 220 V, é melhor selecionar a resistência R3 conectando uma fonte CC ajustável (RIPT) por miliamperímetro ao ponto B (Fig. 3) e controlando o Carga atual. Em vez de R3, um potenciômetro com resistência de 1 kΩ é conectado temporariamente, ligado por um reostato à resistência mínima. Ao aumentar a tensão RIPT, a corrente de carga da bateria é ajustada para 25 mA.

Sem alterar a tensão definida do RIPT, ligue o miliamperímetro para abrir o circuito VD3 no ponto C e, aumentando gradativamente a resistência do potenciômetro, passe por ele uma corrente de 10 mA, ou seja, metade do máximo para AL307 [2]. Este momento é especialmente importante para circuitos sem diodo zener, nos quais, no primeiro momento após ligar ao carregar C1, a corrente através de VD3 pode se tornar grande, apesar da presença de um resistor limitador de corrente R1, e pode levar à falha de VD3. No estado estacionário, R1 praticamente não tem efeito na corrente de carga devido à sua baixa resistência em comparação com a resistência reativa (cerca de 9 kOhm) C1. Na finalização, o VD3 é instalado em um orifício com diâmetro de 5 mm, perfurado simetricamente à linha do conector no alojamento entre os suportes do contato de mola conectado à saída coaxial HL1 e o plus da bateria. O resistor de medição é colocado no mesmo lugar.

Diodos retificadores

Dada a presença de um surto de corrente na carga inicial de C1, para aumentar a confiabilidade no retificador ACF, é desejável usar qualquer diodo de pulso de silício com tensão reversa de 30 V.

Aplicação não padronizada do ACF

Tendo feito um adaptador da base de uma lâmpada sem valor e do conector de alimentação do receptor de rádio, o ACF pode ser usado não apenas como fonte de luz, mas também como fonte de alimentação secundária com tensão de 3,75 V. Em um nível de volume médio (consumo atual de 20-25 mA), sua capacidade é suficiente para ouvir o WEF por várias horas.

Em alguns casos, na ausência de eletricidade, o ACF também pode ser recarregado a partir de uma linha de transmissão de rádio. Os proprietários de ACF com indicador LED podem observar o processo de piscar dinâmico do LED. Especialmente exatamente VD3 queima de rock "pesado", então se você não gosta de ouvir - carregue o AKF, use a energia para fins pacíficos. O significado físico desse fenômeno é reduzir a reatância com frequência crescente, portanto, em uma tensão muito menor (15-30 V), o valor do pulso da corrente de carga através do indicador é suficiente para seu brilho e, claro, recarga .

Literatura:

1. Vuzetsky V.N. Carregador para lanterna recarregável // Radioamator.- 1997.- N.º 10.- P.24.
2. Tereschuk R.M. etc. Dispositivos amplificadores receptores semicondutores: Ref. rádio amador - Kyiv: Nauk. pensamento, 1988

Autor: S. A. Elkin

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