Carregador de bateria pequeno

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Com o poder de pequenos equipamentos de células galvânicas e baterias aos preços de hoje, você pode literalmente falir. É mais lucrativo, tendo gasto uma vez, mudar para o uso de baterias. Para que durem muito tempo, devem ser operados corretamente: não descarregue abaixo da tensão permitida, carregue com uma corrente estável e pare de carregar a tempo. Mas se o próprio usuário tiver que monitorar o cumprimento da primeira dessas condições, é aconselhável confiar o cumprimento das outras duas ao carregador. É esse dispositivo que é descrito no artigo.

Durante o desenvolvimento, a tarefa era projetar um dispositivo com as seguintes características:

• amplos intervalos de mudança da corrente de carga e tensão da terminação automática de carga (APZ). fornecer carregamento de baterias individuais usadas para alimentar equipamentos de pequeno porte e baterias compostas por eles com um número mínimo de interruptores mecânicos;
• perto de escalas uniformes de reguladores, permitindo definir a corrente de carga e a tensão APL com precisão aceitável sem quaisquer instrumentos de medição;
• alta estabilidade da corrente de carga quando a resistência da carga muda;
• relativa simplicidade e boa repetibilidade.

O dispositivo descrito atende totalmente a esses requisitos. Ele é projetado para carregar as baterias D-0,03, D-0,06. D-0,125, D-0,26, D-0,55. TsNK-0,45, NKGTS-1,8, suas contrapartes importadas e baterias compostas por eles. Até o limite definido para ligar o sistema APL, a bateria é carregada com uma corrente estabilizada, independente do tipo e número de células, enquanto a tensão aumenta gradativamente à medida que carrega. Depois que o sistema é acionado, a tensão constante definida anteriormente é mantida de forma estável na bateria e a corrente de carga diminui. Ou seja, não há sobrecarga e descarga da bateria, podendo permanecer muito tempo conectada ao aparelho.

O dispositivo pode ser utilizado como fonte de alimentação para pequenos equipamentos com tensão ajustável de 1,5 a 13 V e proteção contra sobrecarga e curto-circuito na carga.

As principais características técnicas do dispositivo são as seguintes:

• corrente de carga no limite "40 mA" - 0...40, no limite "200 mA" - 40...200 mA;
• instabilidade da corrente de carga quando a resistência da carga muda de 0 a 40 Ohm - 2.5%;
• Limites de regulação da tensão de atuação APZ - 1,45 ... 13 V.

O diagrama esquemático do dispositivo é mostrado na fig. 1.

Uma fonte de corrente em um transistor \L "4 é usada como estabilizador de corrente de carga. Dependendo da posição da chave SA2, a corrente na carga In é determinada pelas relações: IН \u10d (UB - UBE) / R9 e IН \u10d (UB - UBE) / (R4 + R9 ), onde UB é a tensão na base do transistor VT10 em relação ao barramento positivo, V; UBE é a queda de tensão na junção do emissor, V; RXNUMX, RXNUMX são as resistências dos resistores correspondentes, Ohm.

Segue-se dessas expressões que alterando a tensão na base do transistor VT4 com um resistor variável R8. a corrente de carga pode ser ajustada em uma ampla faixa. A tensão neste resistor é mantida por um diodo zener constante VD6, cuja corrente, por sua vez, é estabilizada por um transistor de efeito de campo VT2. Tudo isso garante a instabilidade da corrente de carga especificada nas especificações técnicas. A utilização de uma fonte de corrente estável controlada por tensão possibilitou reduzir a corrente de carga para valores muito pequenos, ter uma escala reguladora de corrente próxima de uniforme (R8) e simplesmente mudar os limites de sua regulação.

Sistema APS. acionado após atingir a tensão máxima permitida na bateria ou bateria, inclui um comparador no amplificador operacional DA1, uma chave eletrônica no transistor VT3, um diodo zener VD5. estabilizador de corrente no transistor VT1 e resistores R1 - R4. O LED HL1 serve como um indicador de carga e sua conclusão.

Quando uma bateria descarregada é conectada ao dispositivo, a tensão nela e a entrada não inversora do amplificador operacional DA1 é menor que a exemplificativa no inversor, que é definido pelo resistor variável R3. Por esse motivo, a tensão na saída do amplificador operacional está próxima da tensão do fio comum, o transistor VT3 está aberto, uma corrente estável flui pela bateria, cujo valor é determinado pelas posições da variável resistor R8 e interruptor SA2.

À medida que a bateria carrega, a tensão na entrada inversora do amplificador operacional DA1 aumenta. A tensão em sua saída também aumenta, então o transistor VT2 sai do modo de estabilização de corrente, VT3 fecha gradualmente e sua corrente de coletor diminui. O processo continua até então. até que o diodo zener VD6 pare de estabilizar a tensão nos resistores R7, R8. Com a diminuição dessa tensão, o transistor VT4 começa a fechar e a corrente de carga diminui rapidamente. Seu valor final é determinado pela soma da corrente de autodescarga da bateria e a corrente que flui pelo resistor R11. Ou seja, a partir desse momento, a tensão definida pelo resistor R3 é mantida na bateria carregada, e a corrente necessária para manter essa tensão passa pela bateria.

O LED HL1 indica a inclusão do dispositivo na rede e duas fases do processo de carregamento. Na ausência de bateria, uma tensão é definida no resistor R11, determinada pela posição do controle deslizante do resistor variável R3. Muito pouca corrente é necessária para manter essa tensão, então HL1 brilha muito fracamente. No momento em que a bateria é conectada, o brilho de seu brilho aumenta ao máximo, e após o acionamento do sistema APL após a conclusão do carregamento, diminui abruptamente para a média entre as mencionadas acima. Se desejar, você pode limitar-se a dois níveis de brilho (fraco, forte), para os quais basta escolher um resistor R6.

Os detalhes do dispositivo são montados em uma placa de circuito impresso, cujo desenho é mostrado na fig. 2. É feito cortando a folha e é projetado para a instalação de resistores fixos MLT, ajuste (fio) PPZ-43. capacitores K52-1B (C1) e KM (C2). O transistor VT4 é montado em um dissipador de calor com uma área efetiva de dissipação de calor de 100 cm2. Os resistores variáveis ​​R3 e R8 (PPZ-11 do grupo A) são fixados no painel frontal do dispositivo e são fornecidos com escalas com as marcas correspondentes.

(clique para ampliar)

Chaves SA1 e SA2 - qualquer tipo, é desejável, porém, que os contatos utilizados como SA2 sejam projetados para comutação de corrente de no mínimo 200 mA.

O transformador de rede T1 deve fornecer uma tensão alternada de 20 V no enrolamento secundário a uma corrente de carga de 250 mA.

Os transistores de efeito de campo KP303V podem ser substituídos por KP303G - KP303I, bipolar KT361V - por transistores da série KT361. KT3107, KT502 com qualquer índice de letras (exceto A) e KT814B - em KT814V, KT814G, KT816V, KT816G. O diodo Zener D813 (VD5) deve ser selecionado com uma tensão de estabilização de pelo menos 12,5 V. Em vez disso, é permitido usar D814D ou quaisquer dois diodos zener de baixa potência conectados em série com uma tensão de estabilização total de 12,5 ... 13,5 V . É possível substituir os resistores variáveis ​​PPP-11 ( R3, R8) de qualquer tipo do grupo A e PPP-43 (R10) - um resistor sintonizado de qualquer tipo com uma potência de dissipação de pelo menos 3 W.

A configuração do dispositivo começa com a seleção do brilho do LED HL1. Para isso, coloque as chaves SA1 e SA2, respectivamente, nas posições "13 V" e "40 mA". e o motor do resistor variável R8 - em média, conecte um resistor com resistência de 1 ... 2 Ohms aos soquetes XS50 e XS100 e encontre esta posição do motor do resistor R3. que altera o brilho do brilho HL1. Um aumento na diferença no brilho do brilho é obtido selecionando o resistor R6.

Em seguida, os limites dos intervalos para regular a corrente de carga e a tensão APL são definidos. Conectando um miliamperímetro com limite de medição de 200 ... 300 mA à saída do dispositivo. mova o controle deslizante do resistor R8 para a posição inferior (de acordo com o esquema) e a chave SA2 para a posição "200 mA". Ao alterar a resistência do resistor trimmer R10, a seta do dispositivo é desviada para a marca de 200 mA. Em seguida, o controle deslizante R8 é movido para a posição superior e, ao selecionar o resistor R7, eles alcançam leituras de 36 ... 38 mA. Finalmente, mude o SA2 para a posição "40 mA". retorne o controle deslizante do resistor variável R8 para a posição inferior e, selecionando R9, defina a corrente de saída na faixa de 43 ... 45 mA.

Para ajustar os limites do intervalo de regulação de tensão APL, o interruptor SA1 é colocado na posição "13 V" e um voltímetro CC com um limite de medição de 15 ... 20 V é conectado à saída do dispositivo. a resistência R1. Em seguida, movendo SA4 para a posição "4,5 V", nas mesmas posições do controle deslizante R13, ajuste a seta do instrumento para 3 e 1 V selecionando o resistor R4,5.

A seguir, reconectando um miliamperímetro na saída, calibre a escala do regulador de corrente de carga (R8). e com a ajuda de um voltímetro - a escala do regulador de tensão APZ (R3).

Durante a operação, a tensão APL é definida na taxa de 1,4 ... 1,45 V por bateria recarregável.

Se o dispositivo não for usado para alimentar equipamentos de rádio, a indicação do fim da carga apagando o LED pode ser substituída por seu piscar, para o qual basta inserir a histerese no comparador - adicione o dispositivo com resistores R12, R13 (Fig. 3) e remova o resistor R6.

Após esse refinamento, quando o valor de tensão APL definido for atingido, o LED HL1 será desligado e a corrente de carga através da bateria será completamente interrompida. Como resultado, a tensão nele começará a cair, então o estabilizador de corrente ligará novamente e o LED HL1 acenderá. Em outras palavras, quando a tensão definida for atingida, HL1 começará a piscar, o que às vezes é mais óbvio do que um certo brilho médio do brilho. A natureza do processo de carregamento da bateria em ambos os casos permanece inalterada.

Autor: N. Herzen, Berezniki, região de Perm

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