Carregador 5...10000 mAh. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica

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Pilhas e baterias recarregáveis ​​são frequentemente usadas para alimentar dispositivos portáteis. Sua capacidade pode ser diferente, portanto, o carregamento requer uma corrente de carregamento diferente. E o EMF, cuja conquista significa carga total, depende do número de células conectadas em série na bateria. Existe a necessidade de um carregador com amplas faixas desses parâmetros.

O dispositivo proposto permite carregar baterias alcalinas com capacidade de 5 a 10000 mAh e baterias contendo 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12, 14 ou 16 células conectadas em série. Mais adiante no artigo, um termo é usado para se referir a células e baterias recarregáveis ​​- uma bateria.

O dispositivo fornece a capacidade de carregar a bateria com corrente contínua intermitente e corrente assimétrica de polaridade variável. O método de carregamento com uma corrente assimétrica tem sido bastante considerado na literatura, por exemplo, em [1-3]. Muito se tem falado sobre suas vantagens e desvantagens. Às vezes, permite restaurar uma bateria que perdeu capacidade. A corrente de carga é definida com um interruptor de 11 posições. Os valores desta corrente são fixos: 0,5; 1; 2; 5; 10; 20; 50; 100; 200; 500 e 1000 mA. O valor desejado geralmente é numericamente igual a um décimo da capacidade nominal da bateria, expressa em miliamperes-hora.

O diagrama de blocos do carregador é mostrado na fig. 1. O gerador gera pulsos retangulares. Eles são alimentados na entrada do distribuidor, que forma intervalos de tempo para medir o EMF da bateria, sua carga e descarga. Esses três intervalos formam um ciclo de carregamento. Suas durações ao carregar com uma corrente assimétrica são relacionadas como 1:2:2, onde o primeiro dígito é a duração relativa da medição EMF, o segundo é a duração relativa da corrente de carga 1c, o terceiro é a duração relativa do corrente de descarga 1p. Quando a assimetria está desligada, esta relação é 1:2:0 (o intervalo de descarga é excluído), a corrente de carga é intermitente.

Arroz. 1. Diagrama estrutural do carregador

A medição do EMF da bateria que está sendo carregada ocorre quando os estabilizadores da corrente de carga e descarga são desligados. É seguido por um comparador de tensão. Quando o EMF nominal é atingido, ele é acionado, como resultado da unidade de controle parar o distribuidor no estado de medição do EMF. Ele pode ficar lá indefinidamente. Se a EMF da bateria cair, o distribuidor será reiniciado e o carregamento começará.

Os valores da corrente de carga e descarga definem os estabilizadores apropriados, dependendo da posição da chave no dispositivo. Neste caso, a corrente de carga é sempre dez vezes maior que a corrente de descarga. Para simplificar o emparelhamento de microcircuitos carregadores com estabilizadores de corrente, sua fonte de alimentação é bipolar em relação a um fio comum. Os próprios estabilizadores também são alimentados com tensão bipolar, e a tensão positiva é ajustável dependendo do número de células da bateria que está sendo carregada. Isso permite reduzir a energia dissipada pelo estabilizador de corrente de carga ao carregar baterias de alta capacidade, mas de baixa tensão.

O circuito do carregador é mostrado na fig. 2. Nos elementos DD1.1, DD1.3, DD1.4, é montado um gerador de pulsos com frequência de cerca de 150 Hz. Eles vão para o contador DD3, que é feito do distribuidor de pulsos. Os diodos VD5 e VD6 executam uma função OR lógica para os sinais das saídas 0 e 1 do contador (pinos 3 e 2), formando assim um intervalo de tempo para medição da EMF da bateria. Quatro diodos VD7-VD10, executando a mesma função para os sinais das saídas 2-5 do contador (pinos 4, 7, 10, 1), formam o intervalo de fluxo de corrente de carga. Mais quatro diodos VD11-VD14 combinam os sinais das saídas restantes do contador, formando um intervalo de descarga.

Arroz. 2. Circuito do carregador (clique para ampliar)

Como já mencionado, a medição de EMF da bateria que está sendo carregada é realizada quando os circuitos de carga e descarga são desconectados dela. Ao atingir o EMF nominal, o nível de tensão na saída do comparador de tensão no amplificador operacional DA1 torna-se alto (cerca de +15 V). Esta tensão através do limitador do resistor R22 e dos diodos VD3 e VD4 é fornecida a uma das entradas do elemento DD2.2. Nele e nos elementos DD1.2, DD1.5 e DD2.1, é montada a unidade de controle do distribuidor. Um nível logicamente alto definido na entrada (pino 5) do elemento DD2.2 por um comparador, e o mesmo nível que veio para a segunda entrada (pino 6) do mesmo elemento do distribuidor no intervalo de medição EMF, coloque o elemento DD2.2 em um estado de nível baixo na saída, que para o distribuidor na posição de medição EMF.

Para fixar com segurança o distribuidor no estado parado, o comparador DA1 é coberto por feedback positivo através do resistor R20.

Este acoplamento cria uma pequena histerese na característica de chaveamento do comparador, o que aumenta sua imunidade a ruídos. O EMF no qual o carregamento é interrompido é de 1,35 ... 1,4 V por célula de bateria. Este nível é regulado por um resistor de compensação R19.

Você também pode carregar baterias com um EMF no qual o carregamento deve ser interrompido, diferente daquele instalado no carregador, mas você mesmo terá que seguir o processo de carregamento. O interruptor SA2 no estado fechado exclui a influência do comparador DA1 na operação do distribuidor, pelo que continua a funcionar independentemente do EMF da bateria que está sendo carregada.

Os diodos VD1, VD2 e o resistor R21 protegem o circuito de entrada do amplificador operacional contra danos de alta tensão. A fonte de tensão exemplar para o comparador consiste nos resistores R1-R11 e na chave SA1.1. Os números que indicam as posições dos interruptores correspondem ao número de células da bateria que está sendo carregada.

O elemento lógico DD2.3 inverte o sinal de carga do distribuidor, o elemento DD1.6 inverte novamente, amplifica a corrente e a alimenta na base do transistor VT6 que controla o estabilizador de corrente de carga. A permissão de carregamento é sinalizada pelo LED verde HL1.

O elemento DD2.4 inverte o sinal do intervalo de descarga do distribuidor antes de aplicá-lo na base do transistor VT7, que controla o estabilizador de corrente de descarga. O fato de que a operação deste estabilizador é permitida é sinalizado pelo LED HL2 amarelo. Quando o carregamento da bateria é concluído, o LED HL1 apaga, e se foi realizado no modo de corrente assimétrica, o LED HL2 também apaga. Os diodos VD15 e VD16 limitam a tensão reversa nas bases dos transistores VT6 e VT7 quando eles estão fechados.

Você pode desligar a assimetria da corrente de carga com o interruptor SA3. Quando seus contatos estão fechados, o elemento DD2.4 bloqueia o sinal para ligar o estabilizador de corrente de descarga, e os elementos DD1.2, DD1.5 e DD2.1 formam um sinal que muda o distribuidor para o estado de medição EMF. Portanto, não há intervalo de descarga no ciclo do carregador e a corrente de carregamento é intermitente. Apenas o LED HL1 está aceso.

Nos transistores VT1, VT3 e VT4, um estabilizador de corrente de carga é montado. O valor da corrente depende da resistência dos resistores R29-R42, selecionados pela chave SA4.1. Os transistores VT2 e VT5 estabilizam a corrente de descarga, dependendo da resistência dos resistores R47-R59, selecionados pela chave SA4.2.

O diagrama da fonte de alimentação do carregador é mostrado na fig. 3. A maior parte das tensões de alimentação são obtidas da tensão alternada do enrolamento 3-5 do transformador T1, retificada pelos diodos em ponte VD19. O regulador de tensão +/-15 V para alimentar o amplificador operacional DA1 é feito nos diodos zener VD21-VD24 e nos resistores R62, R63. Os diodos Zener VD26, VD27 e os resistores R64, R65 formam um regulador de tensão de +/-4,7 V para circuitos digitais.

Arroz. 3. Diagrama da fonte de alimentação do carregador (clique para ampliar)

Para alimentar o estabilizador de corrente de carga, é usado um retificador de ponte de diodo VD20 com ajuste passo a passo da tensão retificada. É produzido comutando as derivações do enrolamento secundário 6-10 do transformador T1 com o interruptor SA1.2 emparelhado com SA1.1. O estabilizador de corrente de descarga é alimentado pelo enrolamento 11-12 do transformador T1 por meio de um retificador não estabilizado na ponte de diodos VD25.

O carregador é montado em uma caixa de aço com dimensões de 180x200xx165 mm. Seu painel frontal contém todos os interruptores, LEDs e terminais de bateria. O suporte do inserto fusível VPB6-1 (FU1) é instalado no painel traseiro e o cabo de alimentação é retirado. Dentro da carcaça há um transformador T1 e uma placa de circuito de 170x190mm. Um dissipador de calor com nervuras de um lado com dimensões de 80x80 mm é fixado à placa, no lado plano do qual os transistores VT3-VT5 são fixados sem juntas.

O transformador T1 com potência de 30...40 VA é feito de um material projetado para alimentar lâmpadas halógenas. Tem um núcleo magnético de aço toroidal. Seu primário é retido e seu secundário de 12 V removido. O enrolamento 3-5 é enrolado com fio PEV-2 com diâmetro de 0,28 mm e contém 180 voltas com uma derivação do meio. A tensão em cada metade deste enrolamento é de 14 V. O enrolamento 11-12 consiste em 39 voltas do mesmo fio, sua tensão é de 6,6 V. O enrolamento multipino 6-10 é enrolado com fio PEV-2 com diâmetro de 0,67 milímetros. Existem 132 voltas no total - 33 em cada uma das quatro seções. A tensão entre os pinos 6 e 10 é de 22 V. Entre os pinos 9 e 10 é de 5,5 V, entre os pinos 8 e 10 é de 11 V, entre os pinos 7 e 10 é de 16,5 V.

Switches SA1 e SA4 - PM 11P2N, switches SA2, SA3 - MT1 ou similares importados, SA5 - TP1-2. Como grampos XT1 e XT2 para conectar uma bateria recarregável GB1, é usado um conector de mola para alto-falantes acústicos com dois grampos - vermelho e preto. O pólo positivo da bateria é conectado ao grampo vermelho e o pólo negativo ao grampo preto.

O dispositivo usa resistores MLT fixos, um resistor de ajuste SP3-38a, capacitores de óxido K50-16 e capacitores de cerâmica importados semelhantes K10-7v. As pontes de diodo KTS407A e RS107 podem ser substituídas por outras com parâmetros semelhantes.

Comece a configurar o dispositivo com uma seleção de resistor R26. Para fazer isso, conecte um miliamperímetro multirange aos terminais XT1 e XT2. Em seguida, conecte a base com o emissor de cada um dos transistores VT6 e VT7 com dois jumpers de fio. Selecionando o resistor R26, obtenha a ausência de corrente através do transistor VT2.

Antes de ajustar o estabilizador de corrente de carga, conecte o coletor e o emissor do transistor VT6 com um jumper de fio e a base e o emissor do transistor VT7 com o outro. Acompanhe as leituras do miliamperímetro em cada posição da chave SA4. Se a corrente diferir significativamente, em mais de ± 5%, da necessária, selecione o resistor apropriado para trazê-lo ao normal.

Verifique o estabilizador de corrente de descarga da mesma forma, mas conectando a base do transistor VT6 com seu emissor, bem como o coletor com o emissor do transistor VT7. A corrente de descarga deve ser dez vezes menor que a corrente de carga definida pela chave SA4. Caso contrário, selecione os resistores apropriados no estabilizador de corrente de descarga.

Depois de realizar as operações descritas, não se esqueça de remover todos os jumpers. Agora você precisa ajustar o limite EMF no qual o carregamento será interrompido. Para fazer isso, conecte o positivo ao terminal XT2 e o negativo ao terminal XT1, uma fonte externa de tensão estabilizada ajustável carregada com um resistor, por exemplo, 100 Ohm, 1 W. Defina a corrente de carga para 4 mA com a chave SA2 e o número de elementos carregados igual a seis com a chave SA1, mova o resistor de corte R19 do motor para a posição de resistência mínima (à esquerda de acordo com o diagrama). Com um resistor de ajuste, obtenha um desligamento seguro da corrente de carga em uma tensão de fonte externa de 8,1 ... 8,4 V. O LED HL1, e se a chave SA3 estiver no modo de carregamento assimétrico, o LED HL2 deve apagar quando isso tensão é excedida.

Para obter valores EMF aceitáveis ​​​​para interromper o carregamento após esse ajuste em outras posições da chave SA1, você precisa selecionar resistores R1-R11 com valores de resistência o mais próximo possível dos indicados no diagrama ou usar alto -Resistores de precisão.

Literatura

1. Skrindevsky N. Carregador de bateria automático. - Rádio, 1991, n.º 12, p. 28-30.
2. Yakovlev E. Carregador automático de baixa tensão. - Radioamator, 2005, n.º 7, p. 21.
3. Konovalov V. Carregador pulsante-dispositivo de recuperação. - Rádio amador, 2007, n.º 5, p. 30, 31.

Autor: A. Vishnevsky

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