Dispositivo de descarga automática da bateria. Esquema, descrição

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O dispositivo levado ao conhecimento dos leitores foi projetado para descarregar automaticamente baterias Ni-Cd ou NI-MH de tamanho AA ou AAA para uma tensão predefinida. O aparelho possui indicação luminosa dos modos de operação e não necessita de fonte de alimentação adicional, pois é alimentado diretamente por bateria descarregada.

Sabe-se que a vida útil e a capacidade garantida das baterias Ni-Cd e Ni-MH dependem do uso correto delas. É também sabido que uma das razões para a deterioração do estado das baterias é a manifestação do efeito memória inerente às baterias à base de níquel. O efeito memória é uma perda de capacidade da bateria que se desenvolve devido ao carregamento de uma bateria incompletamente descarregada. Esse efeito é mais pronunciado nas baterias Ni-Cd, para Ni-MH, segundo os fabricantes, sua manifestação é insignificante. Mas, como mostra a prática, ao usar baterias Ni-MH, tal manifestação “menor” não deve ser negligenciada.

Um método eficaz e acessível de combater o efeito memória é prevenir sua manifestação, que consiste em descarregar completamente a bateria até uma tensão residual segura antes de cada carga ou realizar treinamentos periódicos. O treinamento é entendido como a realização de vários ciclos repetidos de carga seguidos de descarga para uma tensão de 1,05...1,1 V. A frequência de treinamento de baterias Ni-Cd é uma vez por mês, para Ni-MH - uma vez a cada dois meses, mais frequentemente treinamento tem um efeito adverso no estado da bateria devido ao seu desgaste acelerado. Os modernos carregadores universais (CHDs), construídos com base em controladores especializados, imediatamente antes do início do processo de carregamento, via de regra, pré-descarregam as baterias para uma tensão segura, evitando assim o desenvolvimento do efeito memória. Mas o custo desses dispositivos de memória é bastante alto. Portanto, se memórias simples estiverem disponíveis, elas poderão ser complementadas com o dispositivo de descarga proposto.

Um diagrama de tal dispositivo é mostrado na Fig. 1.

Arroz. 1 (clique para ampliar)

O chip DA1 contém um conversor DC-DC elevador que gera uma tensão suficiente para a operação dos demais elementos do dispositivo. Ao conectar o pino 2 do microcircuito DA1 à linha de alimentação negativa, a tensão de saída do conversor é selecionada para 5 V.

Uma carga equivalente ajustável é montada em um poderoso transistor bipolar VT1 e um resistor variável R2. A faixa de ajuste da corrente de descarga é de 0,07...1 A (levando em consideração a corrente consumida pelos demais componentes do dispositivo). O transistor de efeito de campo VT2 é usado para conectar a carga equivalente à bateria descarregada, o transistor VT3 é usado para controlar a tensão de alimentação do conversor e o botão SB1 é usado para iniciar o dispositivo.

Um comparador é montado no amplificador operacional DA2.2, que monitora o limite inferior de tensão da bateria (1,05...1,1 V). No OUDA2.1 e no LED há um indicador NL2 indicando isso. Se a tensão da bateria exceder 1,2 V, isso serve para estimar aproximadamente o grau de descarga da bateria em um determinado valor de corrente de descarga. Um divisor de tensão é feito nos resistores R5-R7, que forma os limites de resposta dos comparadores.

Se a tensão da bateria estiver acima do limite inferior, depois de iniciar o dispositivo pressionando brevemente o botão SB1, a saída do amplificador operacional DA2.2 será definida para um nível alto, isso levará à abertura do transistor VT3 e permitirá que o dispositivo permaneça ligado mesmo depois que o botão for liberado. Simultaneamente ao transistor VT3, o transistor VT2 será aberto e a carga equivalente será conectada à bateria. O brilho do LED HL1 indica que a bateria está descarregada. Se a tensão ultrapassar 1,2 V, o LED HL2 acenderá.

Quando a tensão da bateria cair abaixo do limite inferior, o nível alto na saída do amplificador operacional DA2.2 mudará para baixo, os transistores VT2, VT3 fecharão e, portanto, a carga equivalente e o conversor de tensão serão desligados, LED HL1 irá apagar. A utilização de alimentação de tensão separada para a carga equivalente e demais componentes se deve à necessidade de eliminar a influência das mudanças na corrente de descarga no funcionamento do dispositivo. Assim, se fosse utilizado apenas um transistor chaveador, a diminuição da corrente de descarga que ocorre durante o processo de descarga da bateria levaria a uma diminuição nos limites de operação dos comparadores devido a uma mudança na diferença de tensão entre o terminal negativo da bateria e a linha de energia negativa do amplificador operacional.

A maioria das peças é montada em uma placa de circuito impresso feita de fibra de vidro revestida com folha unilateral de 1 mm de espessura (Fig. 2).

Descarregador automático de bateria
Fig. 2

A placa foi projetada para instalar resistores fixos MLT, S2-33, um resistor variável é SPZ-4AM, é montado no painel frontal do dispositivo e conectado à placa com fios isolados. Capacitores de óxido - importados de pequeno porte, C3 - cerâmicos K10-17 ou importados. O conversor de tensão MAX756 pode ser substituído por um analógico doméstico - KR1446PN1, amplificador operacional duplo KA358 - com amplificador operacional KR1040UD1, LM358, RS1251. O transistor KT817A pode ser substituído por qualquer um da série KT817 em uma caixa de plástico, é equipado com um dissipador de calor de alumínio caseiro com área de cerca de 3,5 cm2, e os transistores de efeito de campo KP505A são substituíveis pelo KP505B. KP505V. BSS295. Diodo VD1 - qualquer uma das séries KD521, KD522, KD102. KD103 ou 1N4148 importado. LEDs - quaisquer pequenos com diâmetro de lente de 3 mm e brilho suficiente a uma corrente de 1 mA. Choke importado EC24 com indutância 22...100 µH. Botão SB1 - com retorno automático TS-0403, altura 5 mm e comprimento do empurrador 1,5 mm.

A aparência da placa montada é mostrada na Fig. 3, e todo o dispositivo - na Fig. 4. Possui caixa de plástico com dimensões totais de 83x38x13 mm. Para facilitar o regime de temperatura, são feitos orifícios de ventilação na caixa.

Descarregador automático de bateria
Fig. 3

Descarregador automático de bateria
Fig. 4

Durante a configuração, os limites de resposta dos comparadores são definidos usando uma seleção de resistores R5-R7. O motor com resistor variável pode ser equipado com um ponteiro e uma escala de corrente de descarga pode ser colocada na carcaça, que é calibrada com um miliamperímetro.

Autor: Kelekhsashvili V.

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