Ni-Cd piller için otomatik şarj cihazı. Radyo elektroniği ve elektrik mühendisliği ansiklopedisi

Radyo elektroniği ve elektrik mühendisliği ansiklopedisi / Şarj cihazları, piller, galvanik hücreler

 makale yorumları

В предлагаемой вниманию читателей статье описано автоматическое зарядное устройство, которое, по мнению автора, практически идеально заряжает Ni-Cd аккумуляторные батареи. Кроме того, с его помощью можно заряжать и Ni-MH батареи. В авторском варианте устройство рассчитано на зарядку аккумуляторной батареи с номинальным напряжением 7,5 В и емкостью 1300 мА-ч радиостанции Motorola GP1200. Для всех желающих повторить этот прибор для зарядки, других батарей приведены формулы расчета основных элементов.

Известно [1], что Ni-Cd аккумулятор считают заряженным, когда при подключенном зарядном устройстве (ЗУ) напряжение на нем равно 1,5 В. После отключения ЗУ напряжение быстро уменьшается примерно до 1,45.-1,47 В. Перезарядка недопустима, поскольку это приводит к снижению срока службы аккумулятора.

Нормальная зарядка аккумулятора возможна, если он разряжен до напряжения в пределах 1 ...1,1 В. При разрядке до напряжения ниже указанного уровня сокращается срок службы аккумулятора, а при более высоком значении проявляется эффект памяти. Таким образом, перед зарядкой необходимо убедиться в том, что аккумулятор разряжен до указанного выше напряжения.

Примерное время зарядки вычисляют по формуле t=1,4С/I10, где t - время зарядки, ч; С - емкость аккумулятора, мАч; I10 - номинальный зарядный ток: 110=С/10, мА; 1,4 - поправочный коэффициент, учитывающий потери, поскольку во время зарядки часть энергии необратимо превращается в тепло. Следует помнить, что практически все современные Ni-Cd аккумуляторы созданы по более совершенной технологии, поэтому поправочный коэффициент для них - в пределах примерно от 1,1 до 1,2.

Итак, как же сделать, чтобы по истечении зарядного цикла аккумулятор не перезарядился и автоматически отключился от ЗУ Можно, например, рассчитать время, необходимое для зарядки аккумулятора, установить зарядный ток и подключить реле времени. Однако у такого решения есть негативные стороны. Как было указано выше, поправочный коэффициент для конкретного аккумулятора может немного отличаться, что приведет к неправильному расчету времени и, как следствие, к его недозарядке или перезарядке. Если аккумулятор не был полностью разряжен, ЗУ, реализующее такой метод, с большой вероятностью перезарядит его. Если же в процессе зарядки напряжение в питающей сети исчезнет, а потом опять появится, реле времени сбросит свои показания и начнет цикл заново, что опять приведет к гарантированной перезарядке. В конечном итоге срок службы аккумулятора заметно уменьшится.

Рассмотрим другой вариант. Если ориентироваться на конечное значение напряжения на аккумуляторе 1,5 В, то можно контролировать не время, а напряжение на нем и в соответствии с этим отключать от зарядного устройства. Однако, как правило, одинаковых аккумуляторов не бывает и при зарядке батареи часть ее элементов окажется недозаряженными.

Если снять зарядную характеристику батареи, можно обнаружить интересную особенность: при перезарядке напряжение на выводах аккумулятора уменьшается. Остается только проконтролировать факт уменьшения напряжения и дать команду на отключение ЗУ.

Остановимся на этом подробнее. Разобьем процесс зарядки на три этапа. Первый этап - напряжение на аккумуляторной батарее (АБ) повышается до уровня 1,5 В на элемент. Длительность этого этапа составляет примерно 80...90 % от общего времени.

Второй этап - напряжение на АБ становится больше 1,5 В на элемент. На этом этапе происходит самый загадочный процесс - некоторые аккумуляторы заряжаются, а некоторые испытывают небольшую перезарядку. Предсказать, каким будет напряжение на батарее в этот момент, практически невозможно. Все зависит от идентичности параметров аккумуляторов. Замечено, что чем больше различаются параметры, тем выше поднимается напряжение. В конце этого процесса аккумуляторы в АБ будут практически одинаково заряжены. Длительность этого этапа составляет примерно 10...20% от общего времени.

Третий этап - напряжение на АБ уменьшается и становится меньше 1,5 В на элемент. Зарядка окончена.

Но что делать, если напряжение на третьем этапе не станет меньше 1,5 В на элемент. Такая ситуация весьма редко возникает при зарядке Ni-Cd, однако типична для Ni-MH аккумуляторов. Есть очень простой выход. Обычно второй этап для всех современных аккумуляторов длится не более двух часов (точнее 1...2 ч). Поэтому достаточно использовать таймер, отключающий ЗУ через два часа после начала второго этапа.

Рассмотрим зарядку АБ от радиостанции Motorola GP1200, состоящей из шести аккумуляторов емкостью 1300 мАч. Ее номинальное напряжение, как и большинства батарей для радиостанций этой фирмы, равно 7,5 В. Следует учитывать и наличие встроенного в АБ защитного диода, включенного в зарядную цепь. Обычно падение напряжения на этом диоде составляет около 0,28 В. Рассчитаем параметры ЗУ для зарядки этой АБ.

Номинальный зарядный ток I10=0/10=130 мА. Напряжение срабатывания компаратора 6-1,5=9 В. Прибавляем к этому значению падение напряжения на защитном диоде: 9+0,28=9,28 В.

Поправочный коэффициент для АБ фирмы Motorola примерно равен 1,2. Максимальное время зарядки аккумулятора составляет t=1,20/I10=1,2-1300/130=12ч.

Схема ЗУ показана на рис. 1.

(büyütmek için tıklayın)

Устройство состоит из грех основных узлов: А1 - выпрямитель с удвоением напряжения и стабилизатор зарядного тока; А2 - компаратор, управляющий токозадающим триггером, и таймер зарядки; A3 - триггер, определяющий ток зарядки аккумулятора.

Основные достоинства предлагаемого автоматического ЗУ:

• легко повторяемо;
• собрано из доступных и недорогих элементов (стоимость микросхемы TL082- 12 руб.);
• обеспечивает практически идеальную зарядку, гарантирующую долгую работу батареи;
• имеет режим компенсации саморазрядки АБ;
• снабжено полной защитой, не может перезарядить уже полностью заряженную батарею;
• после нескольких зарядных циклов параметры аккумуляторов в батарее становятся близкими друг к другу;
• если на зарядку установлена не полностью разряженная батарея, ЗУ автоматически определит, сколько нужно дозаряжать АБ (часто пользоваться такой возможностью не рекомендую, поскольку начинает проявляться "эффект памяти" и, как следствие, емкость батареи уменьшится);
• просто в эксплуатации, достаточно включить ЗУ и иногда менять заряжаемые аккумуляторы.

Если АБ (GB1) подключена к ЗУ, на выходе стабилизатора DA1 появляется стабильное напряжение 5 В. В результате включается светодиод HL3, сигнализирующий о подключении батареи к устройству. Этим же напряжением питают токозадающий триггер, собранный на транзисторах VT2-VT4. Из-за наличия конденсатора С6 напряжение на базе транзистора VT3 нарастает медленнее, чем на базе транзистора VT4. Транзистор VT4 открывается, резистор R14 подключается к стабилизатору тока DA1 и определяет зарядный ток на первом этапе. Следовательно, включается светодиод HL2, сигнализируя о начале зарядки.

Когда напряжение на АБ достигнет значения 9,28 В, сработает компаратор DA2.1, что приведет к открыванию транзистора VT2. В результате напряжение на базе транзистора VT4 резко уменьшится и триггер переключится в другое устойчивое состояние: транзистор VT4 закрыт, а транзисторы VT2 и VT3 открыты. Это приводит к тому, что ток зарядки теперь определяется сопротивлением параллельно включенных резисторов R10 и R11. Нетрудно посчитать, что ток остался прежним. Естественно, в результате погаснет светодиод HL2 и загорится HL1, сигнализируя о втором этапе. Второй этап завершится падением напряжения на аккумуляторе, в результате которого компаратор DA2.1 опять переключится, погаснет светодиод HL1 и закроется транзистор VT2. Теперь зарядный ток определяется только сопротивлением резистора R11. Зарядка окончена.

Как показывает практика, в результате многократных и практически идеальных зарядных циклов параметры аккумуляторов в АБ выравниваются и напряжение в конце второго этапа стремится к 1,5 В на элемент, иногда не превышая это значение. В этом случае компаратор, скорее всего, не сработает. Здесь в работу вступает таймер зарядки, собранный на ОУ DA2.2. Конденсатор С5 задает время (примерно два часа), через которое переключится таймер. По истечении этого времени транзистор VT2 закроется и, как было указано выше, ток зарядки, численно равный примерно 1/30 емкости АБ, будет определяться сопротивлением резистора R11. Такой небольшой ток лишь компенсирует саморазрядку батареи. Теоретически в этом режиме АБ может находиться бесконечно долго.

Подстроечным резистором R3 устанавливают порог срабатывания компаратора DA2.1. Фактически компаратор питается от несимметричного двухполярного напряжения, порог его срабатывания - переход напряжения на инвертирующем входе через ноль. Компаратор рассчитан так, что нижний порог срабатывания примерно на 60 мВ меньше верхнего [2]. Это сделано, чтобы исключить "дребезг" в момент переключения транзистора VT2.

Питают ЗУ от трансформатора, переменное напряжение на вторичной обмотке которого равно 12 В. На диодах VD1, VD2 и конденсаторах С1, С2 собран выпрямитель с удвоением напряжения - на его выходе напряжение около 30 В, которого вполне достаточно для зарядки АБ из десяти аккумуляторов.

Если необходимо заряжать АБ другой емкости и (или) с другим напряжением, параметры ЗУ легко пересчитать. Для этого понадобятся три параметра: емкость, число аккумуляторов в АБ и наличие (или отсутствие) защитного диода.

Зная емкость, вычисляют номинальный зарядный ток. Исходя из числа аккумуляторов и наличия (или отсутствия) защитного диода, рассчитывают напряжение переключения компаратора. Возможно, придется подобрать резистор R2, чтобы подстроечным резистором R3 можно было регулировать порог срабатывания. И остается рассчитать сопротивление резисторов R10, R11, R14: R14=5/I10; R11=4R14; R10=R11/3. Однако значения получаются не совсем стандартные, поэтому в ЗУ применены составные, параллельно соединенные резисторы: R14 - четыре параллельно соединенных резистора R11; R10 -три параллельно соединенных резистора R11. Рекомендую применить именно составные резисторы. Иначе, если будет больший разброс в номиналах, компаратор может не переключиться.

Устройство собрано на трех печатных платах (каждый узел на отдельной плате), чертежи которых показаны на рис. 2.

Стабилизатор DA1 следует разместить на ребристом или штыревом теплоотводе площадью не менее 20 см2. В устройстве необходимо применять конденсаторы только указанной на схеме емкости. Сопротивление утечки конденсатора С5 - не менее 2 МОм.

Перед налаживанием следует удалить перемычку S1. Затем подают на разъем Х1 напряжение от сетевого трансформатора. Вместо АБ подключают ее эквивалент. Сопротивление эквивалента батареи рассчитывают по формуле Rэкв=Ucp/I10, где Ucp - напряжение переключения компаратора (9,28 В). В нашем случае эквивалентом АБ от радиостанции Motorola GP1200 служит резистор сопротивлением около 75 Ом и мощностью не менее 2 Вт. После установки эквивалента должен включиться светодиод HL3. Далее на конденсатор C3 от внешнего регулируемого блока питания подают напряжение переключения компаратора (9,28 В) с соблюдением полярности: минусовой вывод подключают к левому по схеме выводу конденсатора C3, а плюсовой - к правому. Подстроечным резистором R3 устанавливают порог включения светодиода HL1. Затем следует проверить, что при плавном уменьшении напряжения от внешнего регулируемого блока питания с 9,28 до 9,2 В светодиод HL1 гарантированно гаснет.

Далее проверяют работоспособность всего ЗУ. Для этого необходимо немного уменьшить напряжение от внешнего блока питания хотя бы на 1 В. В результате светодиод HL1 погаснет, конечно, если он светился. Затем отключаем эквивалент АБ. Светодиод HL3 должен погаснуть. Опять подключаем эквивалент. Загораются светодиоды HL2 и HL3. Светодиод HL3 сигнализирует о наличии аккумулятора в устройстве, а светодиод HL2 - о начале зарядки. Далее плавно увеличивают напряжение внешнего блока питания. При напряжении 9,28 В должен выключиться светодиод HL2 и включиться светодиод HL1, сигнализирующий о начале второго этапа.

И наконец, осталось проверить таймер зарядки. Для этого между базой и эмиттером транзистора VT2 подключают вольтметр. Он должен показать напряжение около 0,7 В. Светодиод HL1 в это время включен. Через 2 ч ±20 мин показания вольтметра должны уменьшиться. Светодиод HL1 будет продолжать гореть. Но при зарядке АБ, как только напряжение база-эмиттер транзистора VT2 уменьшится, светодиод HL1 погаснет. Налаживание завершено. Отключите внешний регулируемый блок питания, эквивалент АБ и восстановите перемычку S1. Устройство готово к работе.

Edebiyat

1. Справочник по герметичным источникам тока. - С.-Пб.: Химиздат, 2000.
2. Horowitz P., Hill W. Devre sanatı. - M.: Mir, 1983.

Автор: Ю.Осипенко, г.Уфа

Diğer makalelere bakın bölüm Şarj cihazları, piller, galvanik hücreler.

Oku ve yaz yararlı bu makaleye yapılan yorumlar.

<< Geri

En son bilim ve teknoloji haberleri, yeni elektronikler:

Dokunma emülasyonu için suni deri 15.04.2024

Mesafenin giderek yaygınlaştığı modern teknoloji dünyasında, bağlantıyı ve yakınlık duygusunu sürdürmek önemlidir. Saarland Üniversitesi'nden Alman bilim adamlarının suni derideki son gelişmeleri, sanal etkileşimlerde yeni bir dönemi temsil ediyor. Saarland Üniversitesi'nden Alman araştırmacılar, dokunma hissini uzak mesafelere iletebilen ultra ince filmler geliştirdiler. Bu son teknoloji, özellikle sevdiklerinden uzakta kalanlar için sanal iletişim için yeni fırsatlar sunuyor. Araştırmacılar tarafından geliştirilen sadece 50 mikrometre kalınlığındaki ultra ince filmler tekstillere entegre edilebiliyor ve ikinci bir deri gibi giyilebiliyor. Bu filmler anne veya babadan gelen dokunsal sinyalleri tanıyan sensörler ve bu hareketleri bebeğe ileten aktüatörler gibi görev yapar. Ebeveynlerin kumaşa dokunması, basınca tepki veren ve ultra ince filmi deforme eden sensörleri etkinleştirir. Bu ... >>

Petgugu Global kedi kumu 15.04.2024

Evcil hayvanların bakımı, özellikle evinizi temiz tutmak söz konusu olduğunda çoğu zaman zorlayıcı olabilir. Petgugu Global girişiminin, kedi sahiplerinin hayatını kolaylaştıracak ve evlerini mükemmel şekilde temiz ve düzenli tutmalarına yardımcı olacak yeni ve ilginç bir çözümü sunuldu. Startup Petgugu Global, dışkıyı otomatik olarak temizleyerek evinizi temiz ve ferah tutan benzersiz bir kedi tuvaletini tanıttı. Bu yenilikçi cihaz, evcil hayvanınızın tuvalet aktivitesini izleyen ve kullanımdan sonra otomatik olarak temizlemeyi etkinleştiren çeşitli akıllı sensörlerle donatılmıştır. Cihaz, kanalizasyon sistemine bağlanarak, sahibinin müdahalesine gerek kalmadan verimli atık uzaklaştırılmasını sağlar. Ek olarak, tuvaletin büyük bir sifonlu depolama kapasitesi vardır, bu da onu çok kedili evler için ideal kılar. Petgugu kedi kumu kabı, suda çözünebilen kumlarla kullanılmak üzere tasarlanmıştır ve çeşitli ek özellikler sunar. ... >>

Bakımlı erkeklerin çekiciliği 14.04.2024

Kadınların "kötü çocukları" tercih ettiği klişesi uzun zamandır yaygın. Ancak Monash Üniversitesi'nden İngiliz bilim adamlarının son zamanlarda yaptığı araştırmalar bu konuya yeni bir bakış açısı sunuyor. Kadınların, erkeklerin duygusal sorumluluklarına ve başkalarına yardım etme isteklerine nasıl tepki verdiklerini incelediler. Araştırmanın bulguları, erkekleri kadınlar için neyin çekici kıldığına dair anlayışımızı değiştirebilir. Monash Üniversitesi'nden bilim adamlarının yürüttüğü bir araştırma, erkeklerin kadınlara karşı çekiciliği hakkında yeni bulgulara yol açıyor. Deneyde kadınlara, evsiz bir kişiyle karşılaştıklarında verdikleri tepkiler de dahil olmak üzere çeşitli durumlardaki davranışları hakkında kısa öykülerin yer aldığı erkeklerin fotoğrafları gösterildi. Erkeklerden bazıları evsiz adamı görmezden gelirken, diğerleri ona yiyecek almak gibi yardımlarda bulundu. Bir araştırma, empati ve nezaket gösteren erkeklerin, kadınlar için empati ve nezaket gösteren erkeklere göre daha çekici olduğunu ortaya çıkardı. ... >>

Arşivden rastgele haberler Dünyanın en uzun yaşayan canlıları bulundu 23.07.2017 Amerikalı bilim adamları, sırrını insan ömrünü uzatmak için kullanmayı umdukları, Dünya'daki en uzun ömürlü canlıları keşfettiler. Bunlar, bazıları 300 yaşın üzerinde olan, Karayip Denizi'nin dibinden gelen derin deniz sapsız solucanlarıdır. Escarpia laminata'nın bireyleri, başka hiçbir canlı türünün geçmediği bir uzun ömürlülük sınırından geçerler. Ve bu türün en uzun bireylerinin yaşını tam olarak belirlemek mümkün olmadığından, bazılarının daha da uzun yaşaması mümkündür. Solucanlar, daha önce uzun ömürlü rekor sahipleri olarak kabul edilen nadir kaplumbağalardan ve dev deniz memelilerinden daha deney ve çalışma için daha uygundur. Tüm yaşamları boyunca hidrotermal menfezlerin yakınında yaşayan bireyler ve denizin dibindeki "siyah sigara içenler", sudan yakalanan planktonlar ve diğer organizmaların kalıntılarıyla beslenir. Escarpia laminata tüpleri çok yavaş büyür - yılda yaklaşık yarım milimetre ve en uzun bireylerin yaşı 300 yılı aşıyor. Uzun ömürlerinin sırrının bir kısmı, bu solucanların neredeyse hiç ölmemesidir - kolonilerindeki ölüm oranı, en yaşlı bireyler için bile %0,6'yı geçmez, teori tarafından öngörülen değerlerden yaklaşık 15 kat daha düşüktür. Belki de bu, Escarpia laminata ve diğer derin deniz solucanlarının yaşadığı suların düşük sıcaklığından kaynaklanmaktadır.

Diğer ilginç haberler:

▪ Masaüstü hızlandırıcısına adım atın

▪ Tatlı sevenler alkolizme eğilimlidir

▪ Lazer ışınlarının etrafındaki optik girdaplar

▪ görünmez malzeme

▪ Bulutları oluşturan ve yağışa neden olan drone

Bilim ve teknolojinin haber akışı, yeni elektronik

Ücretsiz Teknik Kitaplığın ilginç malzemeleri:

▪ İlk yardımın temelleri (OPMP) sitesinin bölümü. Makale seçimi

▪ makale Kızın hatırası. Popüler ifade

▪ makale Yok edilmesi amaçlanan hangi nesne 100 yok edilemez hale getirildi? ayrıntılı cevap

▪ Ana makale. Efsaneler, yetiştirme, uygulama yöntemleri

▪ makale Ayarlanabilir bölme faktörüne sahip frekans bölücü. Radyo elektroniği ve elektrik mühendisliği ansiklopedisi

▪ Makale Radyoda doğrusal çıkış. Radyo elektroniği ve elektrik mühendisliği ansiklopedisi

Bu makaleye yorumunuzu bırakın:

Bu sayfanın tüm dilleri

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Ana sayfa | Kütüphane | Makaleler | Site haritası | Site incelemeleri

www.diagram.com.ua
2000-2024