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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Carregador digital. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Carregadores, baterias, células galvânicas As vantagens do carregamento individual das baterias que compõem as baterias para alimentação de equipamentos, instrumentos de medição são bem conhecidas: sua vida útil é estendida, torna-se possível carregar simultaneamente baterias de baterias diferentes, etc. carregadores - a aparente complexidade e o alto custo assustam. O autor do artigo publicado afirma que neste caso não se deve arrepender dos custos - eles valerão a pena. Vamos lembrar o que diz a sabedoria popular: “Um avarento paga duas vezes”... Na imprensa, por exemplo, em [1], apareceu a descrição de um carregador multicanal (CH) com controle de tensão de cada uma das baterias recarregáveis e limitação da corrente de carga quando a tensão limite de carga era atingida. Como todos os dispositivos de monitoramento automático de bateria, eles são fáceis de usar. Mas, como mostra a experiência, tal construção da memória leva a uma deterioração na sua eficiência em comparação com a ligação em série de baterias, uma complicação injustificada. Você ainda pode suportar a deterioração da eficiência quando alimentado pela rede elétrica: durante a operação da bateria, o custo da eletricidade gasta no carregamento é insignificante em comparação com o custo das próprias baterias e da memória. Os autores do artigo mencionado acima, na minha opinião, superou a complexidade da memória "na testa" - ao aumentar o número de canais para quatro, eles também usaram um amplificador operacional quádruplo Não creio que esta seja a melhor solução para o problema. O fato é que a tendência geral no desenvolvimento de circuitos para dispositivos seriais nas últimas duas décadas indica uma diminuição na proporção de dispositivos analógicos em sua composição, substituindo-os por digitais, que, na produção em massa, apresentam melhor repetibilidade de saída. parâmetros. Apesar de os rádios amadores, via de regra, criarem designs únicos, a repetibilidade não é menos importante para eles: é claro que é mais fácil montar um dispositivo com base no princípio de “fazer e esquecer como funciona” do que gastar preciosos fervor criativo em seu ajuste. É também importante que hoje os elementos da tecnologia digital sejam mais baratos e mais acessíveis. A memória "digital" proposta para quatro canais para baterias de níquel-cádmio (ver diagrama) foi desenvolvida precisamente com base em tais pré-requisitos.
Principais características técnicas:
O trabalho da memória é o seguinte. Na entrada CN (saída 1) o contador DD1 recebe pulsos de clock com frequência de 100 Hz. Nas suas saídas 2 e 4 (pinos 12 e 13) existe alguma combinação digital no código binário, que é o endereço, ou seja, o número do canal do carregador. O sinal deste código é alimentado na entrada de endereço do multiplexador (pinos 10 do chip DD9). Suponhamos que neste momento o número I (2=1, 1, 0, 1) seja escrito no contador DD2. Através do multiplexador (entradas X DD3), a tensão do 2º canal da memória é fornecida à entrada não inversora (pino 1) do comparador DA3, que a compara com o exemplar, correspondente ao final de carregamento da bateria definido tensão. Na saída do comparador (pino 1), quando o 6º pulso de clock terminar, será gerada uma tensão de alto nível (a bateria conectada ao 1º canal está carregada), ou de nível baixo (a bateria está descarregada), que é alimentado nas entradas D dos gatilhos dos microcircuitos DD1, DD3 em todos os quatro canais. Neste momento, através do decodificador (entradas Y do microcircuito DD4), chega um pulso de baixo nível na entrada de clock C do 2º trigger, com seu declínio (alteração de tensão de -1 V para +3 V), que registra informações da entrada de informações D. O estado deste gatilho permanece inalterado até o próximo pulso de clock, ou seja, até que o endereço seja repetido. As tensões das saídas do gatilho, por exemplo, o gatilho DD3 do nó de carregamento A3.1, são fornecidas aos transistores chave VT1, VT2, que ligam a corrente de carga, respectivamente (a bateria G3, conectada ao canal com o endereço "1", está descarregado) e o indicador HL0 "Sem carga" Brilho vermelho (a bateria está carregada). Assim, o dispositivo descrito utiliza o único elemento analógico "escorregadio" - o comparador DA1, que por sua vez (como um grande mestre durante uma sessão de jogo simultânea) toma uma decisão para cada uma das quatro baterias: se deve ser carregada durante as próximas quatro ciclos ou não. Pulsos de clock seguindo com frequência de rede dupla (98 ... 100 Hz) são alimentados na entrada do contador DD1 a partir da saída do retificador VD1VD2 através do shaper formado pelos elementos R3, C5, VT1, R4. A partir das saídas do contador, a sequência de clock comuta os canais de memória com frequência próxima a 6 Hz (fciclo = 2 fnet / 16 = 2-50/16 - 6 Hz), e a comutação de cada canal de memória ocorre em uma frequência de cerca de 1,5 Hz: (fswitch = fact / 4 250/16/4 - 1,5 Hz). Ao mesmo tempo, a frequência de “piscar” dos indicadores de carga HL2 - HL5, com sua disposição linear e ausência de baterias na memória (o canal liga no primeiro pulso e depois desliga no próximo, ou seja, o a frequência de intermitência dos indicadores é 2 vezes menor), não irrita o usuário - o funcionamento do aparelho neste caso lembra a conhecida guirlanda de árvore de Natal. Se a frequência de “piscar” for escolhida mais alta, por exemplo, 10 kHz, então os sinais luminosos dos indicadores deixarão de ser perceptíveis - o dispositivo não atrairá mais atenção para si mesmo e, se for mais baixo, torna-se inconveniente para elimine o não contato que ocorre frequentemente quando conectado a um carregador de bateria com uma superfície de contato oxidada. O capacitor C5 evita possíveis falhas do contador DD1 por interferência na rede elétrica. Para evitar falha dos microcircuitos quando a polaridade da tensão da bateria que está sendo carregada é invertida (devido à inversão de polaridade ou conexão incorreta), sua fonte de alimentação é selecionada bipolar. A função de comparador (DA1) é desempenhada pelo amplificador operacional KR140UD1208, que fornece parâmetros garantidos em baixa tensão de alimentação. Além disso, é relativamente "lento" e fornece um atraso na mudança de tensão na entrada de informação dos gatilhos D quando um pulso de clock chega à entrada C, ou seja, possui um "filtro passa-baixa integrado" em a saída. O LED HL1 (brilho verde), que é um indicador de que o dispositivo está conectado à rede, junto com os resistores R11 - R13 forma uma fonte de tensão exemplar. A tensão correspondente a ele na entrada inversora do comparador DA1 é definida por resistor R12 igual à tensão da bateria carregada. Para aumentar a eficiência, a tensão retificada é suavizada pelos capacitores de filtro C1 e C2 apenas em circuitos de baixa potência. A tensão de alimentação da parte de baixa potência do dispositivo é estabilizada pelos estabilizadores paramétricos R1VD4 e R2VD5. Todos os resistores fixos - C2-23, trimmer R12 - SPZ-19 ou, melhor, multivoltas SP5-2, SP5-14. Capacitores - K10-17 e K50-35. Em vez do KR140UD1208, usamos seu equivalente de outras séries de amplificadores operacionais, que funciona em baixa tensão de alimentação. É desejável que os potentes diodos retificadores VD1 e VD2 tenham uma barreira Schottky e possivelmente menor queda de tensão direta. Os transistores da série KTZ102 (VT2-VT9), operando no modo chave, devem estar com alto valor do coeficiente de transferência de corrente base. Ao utilizar transistores com valor numérico inferior deste parâmetro, a capacidade de carga dos gatilhos do microcircuito não será suficiente para introduzir os transistores na saturação (especialmente VT2, VT4, VT6, VT8, incluindo a corrente de carga da bateria). Neste caso, será necessário utilizar um diodo zener VD4 com alta tensão de estabilização, por exemplo, KS139A. A alimentação da rede elétrica é feita no transformador disponível com potência de 3 W. O valor efetivo da tensão em cada um de seus enrolamentos II e III sob carga é de 5 V. Você pode usar transformadores incandescentes unificados da série TN. Estruturalmente, a memória é feita em uma caixa soldada a partir de placas de fibra de vidro com espessura de 2 mm. Na parte superior do case há um cassete para conexão de baterias recarregáveis, e na frente de cada bateria há um indicador de carga correspondente a ela. Os furos de ventilação são feitos nas paredes superior e inferior da caixa na área onde está localizado o transformador de rede. Os capacitores C6, C7 e C8-C10, desviando os circuitos de potência dos microcircuitos, devem ser colocados em diferentes partes da placa de circuito. Estabelecer um dispositivo devidamente montado é fácil. Após ligar a alimentação, o indicador HL1 (luminosidade verde) deverá acender e os indicadores HL2-HL5 (luminosidade vermelha) deverão “piscar”. A seguir, fechando alternadamente os contatos de cada um dos canais do aparelho, verifique se o indicador correspondente a ele se apaga. Após essa verificação preliminar, conecte uma bateria carregada a qualquer um dos canais do dispositivo e, usando um resistor trimmer R12, defina uma tensão de referência de 1 V na entrada inversora do comparador DA1,43. Neste caso, o indicador do unidade de carregamento deste canal deve acender. Trabalhar com a memória proposta é ainda mais fácil. Limpe as superfícies de contato das baterias recarregáveis com álcool e, observando a polaridade, conecte-as aos contatos de mola do cassete. Se a bateria estiver fraca, o LED correspondente não deverá acender. O “piscar” cada vez mais frequente dos LEDs indica o fim iminente do carregamento da bateria e, se uma das baterias estiver totalmente carregada, seu LED acenderá continuamente. Resumidamente sobre a possível melhoria da memória descrita A fonte de tensão exemplar (ION), construída em LEDs, tem um TCV negativo perceptível - cerca de 2 mV/°C na temperatura operacional. Portanto, um aumento de 15 ° C na temperatura leva a uma subcarga da bateria em cerca de 0,03 V. Isso, é claro, não é uma desvantagem séria da memória - devido às peculiaridades da característica corrente-tensão, níquel-cádmio as baterias “não se cansam” por esse motivo, apenas uma pequena porcentagem da energia total armazenada. Para reduzir o efeito da temperatura nesta variante do ION, ele é colocado longe de fluxos de calor. Se você deseja obter uma precisão de memória ainda maior, pode instalar um ION mais avançado, por exemplo, descrito em [3]. Mas então o custo das peças da memória projetada aumentará. Se o transformador de rede da fonte de alimentação tiver reserva de energia suficiente, você pode aumentar a corrente de carga da bateria ou o número de canais do dispositivo. Para aumentar a corrente de carga, basta substituir os transistores VT2, VT4, VT6 e VT8 por compostos, por exemplo, KT973A, o diodo Zener VD4 - por KS139A (ou KS147A) e, consequentemente, alterar a resistência e a potência de dissipação dos resistores de ajuste de corrente R15, R17, R19, R21. O número de canais é simplesmente aumentado para oito usando o multiplexador de oito canais K561KP2 no dispositivo. E o último. A operação XNUMX horas do dispositivo (embora as baterias possam simplesmente ser armazenadas nele) requer um projeto muito cuidadoso com a implementação de requisitos de segurança. Literatura
Autor: V. Zhuravlev, Energodar, região de Zaporozhye.
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