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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Pequeños secretos de una linterna recargable. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Cargadores, baterías, celdas galvánicas Actualmente, los cortes de energía se han vuelto muy frecuentes, por lo que en la literatura de radioaficionados se presta mucha atención a las fuentes de energía locales. No consume mucha energía, pero es muy útil durante paradas de emergencia: una linterna recargable compacta (AKF), cuya batería utiliza tres baterías de disco selladas de níquel-cadmio D 0,25. El fracaso del FCA, por una razón u otra, causa una decepción considerable. Sin embargo, si aplica un poco de ingenio, comprende el diseño de la linterna y conoce la ingeniería eléctrica básica, podrá repararla y su pequeño amigo le servirá durante mucho tiempo y de manera confiable. Circuitos. Diseño Comencemos, como era de esperar, estudiando el manual de instrucciones Linterna recargable 2.424.005 R3 "Electronics V6-05". Las inconsistencias comienzan inmediatamente después de una cuidadosa comparación del diagrama del circuito eléctrico (Fig. 1) y el diseño de la linterna. En el circuito, el plus proviene de la batería y el menos está conectado a la bombilla HL1.
En realidad, el terminal coaxial HL1 está conectado permanentemente al más de la batería y el menos está conectado a través de S1 al casquillo roscado. Habiendo examinado cuidadosamente las conexiones de instalación, notamos inmediatamente que HL1 no está conectado de acuerdo con el diagrama, el capacitor C1 no está conectado a VD1 y VD2, como se muestra en la Fig. 1, sino al contacto elástico de la estructura, presionando el negativo de la batería. , lo cual es estructural y tecnológicamente conveniente, ya que C1, como elemento más grande, está montado de manera bastante rígida con elementos estructurales: una de las clavijas del enchufe, estructuralmente combinada con la carcasa del ACF y el contacto de resorte de la batería; La resistencia R2 no está conectada en serie con el condensador C1, sino que está soldada por un extremo al segundo pin del enchufe de alimentación y por el otro al soporte .U1. Esto tampoco se tiene en cuenta en el esquema ACF en [1]. El resto de conexiones corresponden al esquema mostrado en la Fig. 2.
Pero si no se tienen en cuenta las ventajas de diseño y tecnológicas, que son bastante obvias, en principio no importa cómo esté conectado C1, según la Fig. 1 o la Fig. 2. Por cierto, con una buena idea para perfeccionar el circuito del cargador AKF, no fue posible evitar el uso de elementos "extra". El circuito de memoria [1], manteniendo el algoritmo general, se puede simplificar significativamente ensamblándolo de acuerdo con la Fig. 3.
La diferencia es que los elementos VD1 y VD2 en el diagrama de la Fig. 3 realizan dos funciones, lo que permitió reducir el número de elementos. El diodo Zener VD1 para la media onda negativa de la tensión de alimentación en VD1, VD2 sirve como diodo rectificador, también es una fuente de tensión de referencia positiva para el circuito de comparación (CC), cuya (segunda) función también se realiza por VD2. CC funciona de la siguiente manera: cuando el valor EMF en el cátodo VD2 es menor que el voltaje en su ánodo, se produce el proceso normal de carga de la batería. A medida que la batería se carga, el valor EMF de la batería aumenta y cuando alcanza el voltaje en el ánodo, VD2 se cerrará y la carga se detendrá. El valor del voltaje de referencia VD1 (voltaje de estabilización) debe ser igual a la suma de la caída de voltaje en dirección directa a través de VD2 + la caída de voltaje a través de R3VD3 + fem de la batería y se selecciona para una corriente de carga específica y elementos específicos. La fem de un disco completamente cargado es 1,35 V [2]. Con este esquema de carga, el LED, como indicador del estado de carga de la batería, se ilumina intensamente al inicio del proceso, a medida que se carga, su brillo disminuye, y cuando llega a la carga completa se apaga. Si durante el funcionamiento se nota que el producto de la corriente de carga y el tiempo de brillo del VD3 en horas es significativamente menor que el valor de su capacidad teórica, entonces esto no indica que el comparador del VD2 no esté funcionando correctamente, sino que o más discos tienen capacidad insuficiente. Condiciones de funcionamiento Ahora analicemos la carga y descarga de la batería. Según las especificaciones (12MO.081.045), el tiempo de carga de una batería completamente descargada a una tensión de 220 V es de 20 horas. La corriente de carga en C1 = 0,5 μF, teniendo en cuenta la variación de capacidad y las fluctuaciones de la tensión de alimentación, es de aproximadamente 25-28 mA, lo que corresponde a las recomendaciones [2], y la corriente de descarga recomendada es el doble de la corriente de carga, es decir. 50 mamá. El número de ciclos completos de carga-descarga es 392. En un diseño ACF real, la descarga se realiza con una bombilla estándar de 3,5 V x 0,15 A (con tres discos), aunque esto aumenta el brillo, pero también debido a un aumento en la corriente de la batería por encima de lo recomendado por las especificaciones afecta negativamente la vida útil de la batería, por lo que tal reemplazo no es aconsejable, ya que en algunas copias de los discos esto puede causar una mayor formación de gas, que a su vez conducirá a un aumento de la presión dentro de la carcasa y a un deterioro del contacto interno realizado por el resorte del disco entre la sustancia activa del paquete de tabletas y la parte negativa del cuerpo. Esto también conduce a la liberación de electrolito a través del sello, provocando corrosión y el deterioro asociado del contacto tanto entre los propios discos como entre los discos y los elementos metálicos de la estructura del AKF. Además, debido a las fugas, el agua se evapora del electrolito, lo que aumenta la resistencia interna del disco y de toda la batería. Al seguir funcionando, dicho disco falla por completo debido a la conversión del electrolito en parte en KOH cristalino y en parte en potasa K2CO3. Es por estas razones que se debe prestar especial atención a las cuestiones de carga y descarga. Reparación práctica Entonces, una de las tres baterías se ha estropeado. Puedes evaluar su estado con un avómetro. Para hacer esto (en la polaridad apropiada), cada disco se cortocircuita brevemente con las sondas de un avómetro configurado para medir corriente continua dentro de 2-2,5 A. Para discos en buen estado y recién cargados, la corriente de cortocircuito debe estar entre 2 y 3 A. Al reparar un ACF, pueden surgir dos opciones lógicas: 1) no hay discos de repuesto; 2) hay discos de repuesto. En el primer caso, esta solución será la más sencilla. En lugar del tercer disco inutilizable, se instala una arandela a partir del cuerpo de cobre de un transistor inutilizable del tipo KT802, que, además, se adapta bien en tamaño a la mayoría de los diseños de AKF. Para hacer una arandela, retire los terminales de los electrodos del transistor y limpie ambos extremos con una lima fina del recubrimiento hasta que aparezca cobre, luego se muelen sobre papel de lija de grano fino colocado sobre un plano, después de lo cual se pulen hasta obtener un brille sobre un trozo de fieltro con una capa aplicada de pasta GOI. Todas estas operaciones son necesarias para reducir la influencia de la resistencia de contacto en el tiempo de combustión. Lo mismo se aplica a los extremos de contacto de los discos, cuyas superficies oscurecidas durante el funcionamiento es conveniente lijarlas por las mismas razones. Dado que quitar un disco conducirá a una disminución en el brillo del brillo HL1, en el AKF se instala una bombilla de 2,5 V a 0,15 A o, mejor aún, una bombilla de 2,5 V a 0,068 A, que, aunque tiene menos potencia, reduce la descarga actual y permite acercarla a la recomendada por las especificaciones, lo que tendrá un efecto beneficioso en la vida útil de los discos de la batería. El desmontaje práctico y el análisis de las causas corregibles de falla del disco mostraron que muy a menudo la causa de la falla es la destrucción del resorte del disco. Por tanto, no te apresures a tirar un disco inservible y, si tienes suerte, puedes hacerlo funcionar un poco más. Esta operación requerirá suficiente precisión y ciertas habilidades de plomería. Para realizarlo necesitará un pequeño tornillo de banco, una bola de rodamiento de bolas con un diámetro de unos 10 mm y una placa de acero lisa de 3-4 mm de espesor. La placa se coloca a través de una junta de cartón eléctrico de 1 mm de espesor entre las mordazas y la parte positiva del cuerpo, y la bola se coloca entre la segunda mordaza y la parte negativa del cuerpo, orientando la bola aproximadamente en su centro. La junta de cartón eléctrica está diseñada para eliminar cortocircuitos del disco, y la placa está diseñada para distribuir uniformemente la fuerza y evitar la deformación de la parte positiva de la caja de la batería al hacer muescas en las mordazas del tornillo de banco. Su tamaño es obvio. Apriete gradualmente el tornillo de banco. Después de presionar la bola 1-2 mm, retire el disco del dispositivo y controle la corriente de cortocircuito. Por lo general, después de una o dos abrazaderas, más de la mitad de los discos cargados comienzan a mostrar un aumento en la corriente de cortocircuito hasta 2-2,5 A. Después de una cierta carrera, la fuerza de sujeción aumenta bruscamente, lo que significa que la parte deformable de la carcasa descansa sobre la tableta. No es práctico seguir presionando, ya que provocará la destrucción de la batería. Si después de la parada la corriente de cortocircuito no aumenta, entonces el disco queda completamente inutilizable. En el segundo caso, simplemente reemplazar el disco por otro puede que tampoco produzca el resultado deseado, ya que los discos completamente funcionales tienen la llamada memoria "capacitiva". Debido a que cuando se opera con batería, siempre hay al menos un disco que tiene menos del valor de capacidad, por lo que cuando se descarga, la resistencia interna aumenta drásticamente, lo que limita la posibilidad de descarga completa del resto. discos. No es aconsejable recargar una batería de este tipo para eliminar este fenómeno, ya que esto no provocará un aumento de capacidad, sino sólo el fallo de las mejores unidades. Por tanto, a la hora de sustituir al menos un disco en una batería, es recomendable someterlos a todos a un entrenamiento forzado (dar un ciclo completo de carga-descarga) para eliminar los fenómenos anteriores. La carga de cada disco se realiza en el mismo ACF, utilizando arandelas de transistores en lugar de dos discos. La descarga se realiza sobre una resistencia con una resistencia de 50 ohmios, proporcionando una corriente de descarga de 25 mA (que corresponde a las especificaciones), hasta que el voltaje a través de ella alcanza 1 V. Después de esto, los discos se combinan en una batería y cargados juntos. Después de cargar toda la batería, descárguela al HL estándar hasta que la batería alcance los 3 V. Bajo una carga del mismo HL, verifique nuevamente la corriente de cortocircuito de cada disco descargado a 1 V. Para discos aptos para funcionar como parte de una batería, la corriente de cortocircuito de cada disco debe ser aproximadamente la misma. La capacidad de la batería puede considerarse suficiente para un uso práctico si el tiempo de descarga a 3 V es de 30 a 40 minutos. Detalles Fusible .U1. Después de observar la evolución de los circuitos ACF durante las reparaciones durante aproximadamente dos décadas, se observó que a mediados de los años 80, algunas empresas comenzaron a producir baterías sin fusibles con una resistencia limitadora de corriente de 0,5 W y una resistencia de 150-180 ohmios. lo cual está bastante justificado, ya que en caso de avería C1, el papel de .U1 lo desempeñaba R2 (Fig. 1) o R2 (Fig. 2 y 3), cuya capa conductora se evaporó mucho antes (que .U1 quemado a 0,15 A), interrumpiendo el circuito, que es lo que se requiere del fusible. La práctica confirma que si una resistencia limitadora de corriente con una potencia de 0,5 W en un circuito ACF real se calienta notablemente, esto indica claramente una fuga significativa C1 (que es difícil de determinar con un avómetro, y también debido a cambios en su valor con el tiempo) y debe ser reemplazado. El condensador C1 tipo MBM de 0,5 μF a 250 V es el elemento menos fiable. Está diseñado para su uso en circuitos de CC con el voltaje adecuado y el uso de dichos condensadores en redes de CA, cuando la amplitud del voltaje en la red puede alcanzar los 350 V, y teniendo en cuenta la presencia en la red de numerosos picos de cargas inductivas. , así como el tiempo de carga de un ACF completamente descargado según las especificaciones (unas 20 horas), su fiabilidad como elemento inalámbrico se vuelve muy baja. El condensador más confiable, que tiene unas dimensiones óptimas que le permiten encajar en ACF de varios tamaños de diseño, es el condensador K42U-2 0,22 μF Ch 630 V o incluso K42U 0,1 μF Ch 630 V. Reducir la corriente de carga a aproximadamente 15-18 mA, a 0,22 μF y hasta 8-10 mA a 0,1 μF, prácticamente sólo provoca un aumento de su tiempo de carga, que no es significativo. Indicador LED de corriente de carga VD3. En ACF que no disponen de indicador LED de corriente de carga se puede instalar conectándolo al circuito abierto en el punto A (Fig. 2). El LED está conectado en paralelo con la resistencia de medición R3 (Fig. 4), que debe seleccionarse al hacer una nueva o reducir C1. Con una capacitancia C1 igual a 0,22 μF en lugar de 0,5 μF, el brillo de VD3 disminuirá y, a 0,1 μF, es posible que VD3 no se encienda en absoluto. Por lo tanto, teniendo en cuenta las corrientes de carga anteriores, en el primer caso, la resistencia R3 debe aumentarse en proporción a la disminución de la corriente, y en el segundo caso, debe eliminarse por completo. En la práctica, teniendo en cuenta que trabajar con 220 V es muy inseguro, es mejor seleccionar la resistencia R3 conectando una fuente de corriente continua regulable (RIPS) a través de un miliamperímetro al punto B (Fig.3) y controlando la corriente de carga. En lugar de R3, se conecta temporalmente un potenciómetro con una resistencia de 1 kOhm, activado por un reóstato a la resistencia mínima. Al aumentar el voltaje RIPT, la corriente de carga de la batería se establece en 25 mA.
Sin cambiar el voltaje configurado del RIPT, conecte el miliamperímetro al circuito abierto VD3 en el punto C y, aumentando gradualmente la resistencia del potenciómetro, logre una corriente a través de él de 10 mA, es decir. la mitad del máximo para AL307 [2]. Este punto es especialmente importante para circuitos sin diodo zener, en los que, en el primer momento después de encenderlo durante la carga de C1, la corriente a través de VD3 puede aumentar, a pesar de la presencia de una resistencia limitadora de corriente R1, y puede conducir a VD3. falla. En estado estable, R1 prácticamente no tiene ningún efecto sobre la corriente de carga debido a su baja resistencia en comparación con la resistencia reactiva (aproximadamente 9 kOhm) C1. Al modificar, VD3 se instala en un orificio con un diámetro de 5 mm, perforado simétricamente a la línea de separación en la carcasa entre los soportes del contacto de resorte conectado al terminal coaxial HL1 y el positivo de la batería. Allí se coloca la resistencia de medición. diodos rectificadores Teniendo en cuenta la presencia de un aumento de corriente durante la carga inicial de C1, para aumentar la confiabilidad en el rectificador AKF, es aconsejable utilizar diodos de pulso de silicio con un voltaje inverso de 30 V o más. Aplicación no estándar de ACF Al fabricar un adaptador con la base de una bombilla inutilizable y el conector de alimentación de un receptor de radio, el AKF se puede utilizar no solo como fuente de luz, sino también como fuente de alimentación secundaria con un voltaje de 3,75 V. un nivel de volumen medio (consumo de corriente 20-25 mA), su capacidad es suficiente para escuchar VEF durante varias horas. En algunos casos, en ausencia de electricidad, el ACF se puede recargar desde una línea de transmisión de radio. Los propietarios de AKF con indicador LED pueden observar el proceso de parpadeo dinámico del LED. VD3 se quema especialmente suavemente con roca "pesada", por lo que si no le gusta escuchar, cargue el ACF y use la energía con fines pacíficos. El significado físico de este fenómeno es que la reactancia disminuye al aumentar la frecuencia, por lo tanto, a un voltaje significativamente menor (15-30 V), el valor pulsado de la corriente de carga a través del indicador es suficiente para que brille y, naturalmente, se recargue. Literatura:
Autor: S. A. Elkin
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Comentarios sobre el artículo: Oleg Realmente no entiendo por qué se necesita VD1 en las Fig. 1 y 2. El circuito rectificador aún permanece en media onda: con él, sin él ... ¿O no? invitado Oleg, para que la corriente alterna pase por el condensador de extinción. Peter Quiero ver el diagrama de la linterna (MD810)
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