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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Cargadores para pilas y baterías de níquel-cadmio. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Cargadores, baterías, celdas galvánicas La literatura especializada fundamenta la viabilidad de cargar baterías desde una fuente de voltaje fijo con limitación de corriente. Este modo es conveniente porque recargarlos durante la noche, por ejemplo, garantiza que estén completamente cargados por la mañana, independientemente de su estado inicial, sin peligro de sobrecarga. Esta sección describe varias opciones para dichos dispositivos para cargar baterías y baterías de níquel-cadmio. El esquema del primero de los cargadores propuestos se muestra en la fig. 113.
El diodo Zener VD6, el amplificador operacional DA1.1, el transistor VT1 y los elementos directamente conectados a ellos forman una fuente de voltaje altamente estable. Su característica es que el estabilizador paramétrico R2VD6 se alimenta del voltaje de salida de la fuente, lo que le proporciona altos parámetros. El divisor R17 - R28 forma 12 niveles de voltaje correspondientes al máximo cuando se cargan baterías individuales y baterías compuestas por 2 - 12 baterías de níquel-cadmio. La tensión de carga requerida se selecciona mediante el interruptor SA2. El amplificador operacional (op-amp) DA1.2 junto con el transistor VT2 forman un repetidor exacto de este voltaje con una gran capacidad de carga. Su resistencia de salida es muy pequeña: el cambio de voltaje cuando la corriente de salida aumenta de 0 a 350 mA no puede ser detectado por un voltímetro digital de cuatro dígitos, es decir, es inferior a 1 mV y, en consecuencia, la resistencia de salida es inferior a 0,003 ohmios. . Para limitar la corriente al comienzo de la carga, se utiliza una comparación de la caída de voltaje en la resistencia R32 (y las resistencias R6 - R16 conectadas en paralelo a ella) y la tensión de referencia tomada del divisor R35 - R39. La corriente del colector del transistor VT2 es igual a la corriente de carga con suficiente precisión. El voltaje de referencia tomado de las resistencias R3S y R36 es 1,2 V. La comparación de voltajes se realiza mediante un comparador, su función la realiza el amplificador operacional DA2.2. Cuando la corriente de carga crea una caída de voltaje de más de 32 V a través de la resistencia R1,2, el amplificador operacional DA2.2 abre el transistor VT3, que, con su corriente de colector, aumenta el voltaje en la entrada inversora del amplificador operacional DA1.2, que conduce a una disminución en el voltaje de salida del amplificador operacional y toda la fuente cambia al modo de estabilización de corriente. El valor de corriente límite se establece en el rango de 2,5 a 350 mA mediante el interruptor SA3. La resistencia de salida del dispositivo en modo de estabilización de corriente es igual a la resistencia de la resistencia R30. El microamperímetro RA1 con una resistencia adicional R31 forma un voltímetro para un voltaje de 1,2 V, por lo tanto, cuando la fuente está funcionando en modo de estabilización de corriente, su flecha apunta a la última división de la escala. Para el voltímetro se utiliza un microamperímetro con una corriente de 100 μA, por lo que esta lectura corresponde a una corriente de carga igual al 100% del valor fijado por el interruptor SA3. Si conecta una batería descargada a los enchufes X1 y X2 del cargador colocando el interruptor SA2 en la posición correspondiente al número de baterías que contiene, la corriente de carga estará determinada inicialmente por la posición del interruptor SA3. Después de unas horas, el voltaje de la batería alcanzará el valor establecido por el interruptor SA2 y el dispositivo entrará en modo de estabilización de voltaje. La corriente de carga comenzará a disminuir, lo que se puede controlar mediante la lectura del dispositivo PA1. Cuando la corriente disminuye a un valor de aproximadamente el 5% del establecido por el interruptor SA3, el comparador en el amplificador operacional DA2.1 cambiará y el LED HL2 se iluminará, indicando el final de la carga. Si continúas cargando una batería (o una sola batería) aunque sea durante un día, no le pasará nada, ya que la corriente al final de la carga es muy pequeña. LED HL1: indicador de conexión del dispositivo a la red. Al seleccionar el condensador C7, se elimina la generación de alta frecuencia del amplificador operacional DA1.2. ¿Cuál es el papel de los diodos VD2 - VDS? Al cargar una sola batería, el voltaje en la entrada no inversora del amplificador operacional DA1.2 es de 1,4 V, y en el modo de cortocircuito de la salida del cargador, su voltaje de salida, lo que garantiza que el dispositivo cambie al modo de estabilización de corriente, debe ser de aproximadamente 0,6 V en relación con el cable común. Para que el amplificador operacional DA1.2 funcione normalmente en tales modos, el voltaje de su fuente de alimentación negativa debe ser de al menos 2 V en valor absoluto, lo que está garantizado por la caída de voltaje en los diodos VD3 - VD5. De manera similar, para el funcionamiento normal del amplificador operacional DA2.1 a un voltaje en las entradas cercano al voltaje de la fuente de alimentación positiva, la diferencia entre ellas debe ser de al menos 0,6 V; esto está garantizado por la caída de voltaje en el diodo VD2. . En la Fig. 1,5.
El transistor VT2 está equipado con un disipador de calor de agujas con unas dimensiones de 60x45 mm, la altura de las agujas es de 20 mm. Los interruptores SA2 y SA3 junto con resistencias soldadas en ellos, el microamperímetro PA1, los LED HL1 y HL2, las tomas de salida X1 y X2 están instaladas en el panel frontal del dispositivo, hechas de fibra de vidrio de 1,5 mm de espesor, y el transformador T1, el interruptor SA1, el fusible FU1. , el diodo, el puente VD1 y los condensadores se encuentran en el panel trasero de duraluminio del mismo espesor. Los paneles se sujetan entre sí con bridas de duraluminio de 135 mm de largo y a las mismas bridas se atornilla una placa de circuito impreso. La estructura terminada se instala en una carcasa de aluminio en forma de un tramo de tubo rectangular. Transformador de red T1 - unificado TN-30. Pero es aplicable cualquier otro transformador similar, cuyo devanado secundario proporcione una tensión de 19...20 V con una corriente de al menos 400 mA. El puente rectificador VD1, diseñado para la misma corriente de salida, se puede ensamblar a partir de cuatro diodos con una corriente de funcionamiento de 300 mA, por ejemplo, en serie. D226. También pueden ser diodos VD2 -VD5. El condensador C1 se compone de tres condensadores de óxido K50-29 conectados en paralelo con una capacidad de 1000 μF para una tensión nominal de 25 V. El condensador C2 es K53-1, el resto son KM-5, etc. KM-6. El diodo Zener con compensación de temperatura KS191F (VD6) se puede sustituir por. D818 con índices de letras. B - E o KS191 con cualquier índice de letras. Es recomendable utilizar resistencias estables R3, R5 y R17 - R28, por ejemplo, C2-29. Las resistencias de las resistencias R17 - R28 pueden estar en el rango de 160 ohmios...10 kOhmios, pero deben tener el mismo valor con una precisión no inferior al 0,3%. Las resistencias de las resistencias R6 - R16 no tienen por qué ser exactas. Es recomendable seleccionarlos de acuerdo con los valores indicados en el diagrama a partir de resistencias de valores similares, lo que simplificará la configuración del dispositivo. Cada una de las resistencias R15, R16 consta de varias resistencias de mayor valor y menor disipación de potencia, que están conectadas en paralelo. Resistencias recortadoras R4 y R38 - SPZ-19a. LED HL1 y HL2: cualquiera, pero preferiblemente de diferentes colores. Diodos Zener VD7 y VD8 para tensión de estabilización 5,6...7,5 V. Interruptores SA2 y SA3 - PG2-5-12P1N u otros similares de pequeño tamaño. Microamperímetro RA1 tipo M4247 para una corriente de 100 μA. Usando un dispositivo para otra corriente de desviación total de la aguja, deberá seleccionar no solo la resistencia limitadora R31, sino también R32, para garantizar una corriente de carga de 2,5 mA en la posición más a la izquierda (según el diagrama) del interruptor SA3. Los transistores VT1, VT2 pueden ser cualquier estructura npn de silicio de potencia media, y VT3 puede ser cualquier estructura pn-p de silicio de baja potencia con un voltaje permitido de al menos 30 V. Los amplificadores operacionales K140UD20 (DAI, DA2) son intercambiables con el doble de amplificadores operacionales K140UD7. El uso de amplificadores operacionales de otros tipos está determinado por la posibilidad de su funcionamiento en los modos mencionados anteriormente, pero esto no ha sido probado por el autor. Brevemente sobre la configuración del cargador. Primero, use la resistencia de ajuste R4 para ajustar el voltaje en el emisor del transistor VT1 a 16,8 V. Cargando el dispositivo con una resistencia de 51...68 ohmios (para una potencia de disipación de 7,5 W) y desoldando temporalmente la resistencia R43, haga asegúrese de que cuando mueva el interruptor SA2 a cada posición posterior (arriba en el circuito), el voltaje de salida aumente en 1,4 V. Verifique la ausencia de generación de alta frecuencia en la salida y, si es necesario, seleccione el capacitor C7. A continuación, restablezca la conexión a la resistencia R43 y coloque el interruptor SA2 en la posición “12”. Al cambiar la posición del interruptor SA3, asegúrese de que la corriente de salida, medida por un miliamperímetro conectado en serie con la resistencia de carga, esté limitada al valor correspondiente a la posición de este interruptor (excepto 350 mA). Reemplace la resistencia de carga con una cadena de dos o tres diodos (del mismo tipo que VD2 - VD5) y, colocando el interruptor SA3 en la posición "100 mA", configure la resistencia recortadora R38 a la misma corriente de salida. La aguja del microamperímetro debe apuntar a la última división de la escala, si no es así seleccionar la resistencia R31. Ahora coloque el interruptor SA2 en la posición "1" y el interruptor SA3 en la posición "10 mA". Conecte una resistencia variable de 3,3 kOhm y un miliamperímetro a la salida del dispositivo, luego aumente la resistencia de esta resistencia desde cero. Cuando la corriente de salida es de aproximadamente 0,5 mA, el LED HL2 debería encenderse. Al configurar el dispositivo, recuerde que su impedancia de salida es marcadamente asimétrica: es pequeña para la corriente saliente y alta para la entrante. Por lo tanto, un dispositivo sin carga es sensible al ruido de la red y medir el voltaje de salida con un voltímetro de alta impedancia puede dar un resultado inesperadamente inflado. Cargar la batería es fácil. Solo necesita colocar los interruptores en las posiciones correspondientes a la cantidad de baterías que contiene y la corriente de carga máxima, conectar la batería a la salida, observando la polaridad y encender el dispositivo. Una señal del final de la carga es el encendido del LED HL2. La corriente de carga máxima debe ser 3.4 veces menor que la capacidad de la batería que se está cargando. ¿Qué adiciones o cambios se pueden hacer a esta opción de cargador? En primer lugar, es necesario complementarlo con un relé electromagnético K1, como se muestra en la Fig. 115, que apagaría la batería o la batería después de cargarla. Cuando se enciende el LED HL2, el relé se activa e interrumpe el circuito de carga con sus contactos normalmente cerrados. La resistencia R44 es necesaria para un funcionamiento claro del relé y para garantizar una pequeña histéresis del comparador en el amplificador operacional DA2.1. El relé K1 debe tener un voltaje de 20...27 V, transistor VT4: cualquier estructura pn-p de potencia media o alta, por ejemplo, las series KT502, KT814, KT816.
Pero al introducir tal complemento en el dispositivo, se debe tener en cuenta que después de que comienza la carga, cualquier conmutación de sus circuitos conduce al funcionamiento del relé, por lo que los ajustes necesarios deben realizarse con anticipación. El dispositivo se puede utilizar para descargar baterías de siete baterías sin temor a una descarga excesiva. Para hacer esto, el interruptor SA2 debe estar en la posición “5”, el interruptor SA3 debe estar en la más cercana a la corriente de descarga, pero mayor que ella, conecte una resistencia entre los jacks de salida X1 y X2, proporcionando la corriente de descarga necesaria. y conecte la batería que se está descargando. Dado que el voltaje de la batería es mayor que el suministrado a la entrada no inversora del amplificador operacional DA1.2, el transistor VT2 se cerrará y la batería se descargará a través de una resistencia. Cuando el voltaje de la batería cae a 7 V, el amplificador operacional DA1.2 y el transistor VT1 cambian al modo de estabilización de voltaje, la descarga se detendrá. El LED HL2 sirve como indicador de la finalización de la descarga de la batería: se enciende durante el proceso de descarga y se apaga cuando se completa. Si el dispositivo está destinado a ser utilizado a menudo para descargar baterías, además, con un número diferente de baterías, es aconsejable introducir en él una resistencia adicional, cuya resistencia es el 40% de la resistencia total de las resistencias R17 - R28. y, por supuesto, un interruptor. La resistencia está conectada entre la salida de la fuente de voltaje de referencia (en el diagrama, Fig. 113, el punto de conexión del emisor del transistor VT1, resistencias R2, R3, capacitor C3) y el contacto fijo “12” del interruptor SA2, conectado a la resistencia R17, y un interruptor adicional en paralelo con esta resistencia. La batería se carga cuando los contactos del interruptor están cerrados y cuando se abren, cuando el voltaje de salida disminuye 1,4 veces (hasta 1 V por batería), la batería se puede descargar.
La batería se descarga a través de una resistencia con una corriente variable en el tiempo, que puede estabilizarse mediante el microcircuito K142EHI2A encendiéndolo según el circuito que se muestra en la Fig. 116. La resistencia de la resistencia R46 (Ohm) está determinada por la fórmula: R46 = 1250/V, donde W es la corriente de descarga (mA). Los valores de resistencia de los que depende la corriente de descarga corresponden a las resistencias de las resistencias R6 - R16 a las mismas corrientes que la corriente de carga. El diagrama de la segunda versión del cargador se muestra en la Fig. 117. Es mucho más sencillo, pero no tiene indicación del final de la carga. El dispositivo utiliza dos microcircuitos KR142EN12A. El primero de ellos (DA1) funciona en modo de limitación de corriente y el segundo sirve como estabilizador de voltaje de carga. Los diodos VD2-VD4 son elementos de protección. Las resistencias recortadoras R25 y R28 ajustan con precisión los voltajes de salida en diferentes posiciones del interruptor SA3. Los condensadores C2-C4 evitan la posible generación de chips DAI, DA2. El transformador de potencia T1, el puente de diodos VD1, el condensador C1, los interruptores SA2 y SA3 pueden ser los mismos que en la primera versión del dispositivo. Diodos VD2-VD4: cualquier silicio de baja potencia. Las resistencias R13-R24, R26 deben ser precisas y estables, y su resistencia debe estar entre 120...180 ohmios. Antes de instalar microcircuitos en la placa, es recomendable comprobar su voltaje de estabilización. Esto se puede hacer conectando un circuito realizado según el diagrama de la Fig. 116, a una fuente de voltaje de 5...15 V, midiendo el voltaje a través de la resistencia R46 (160 ohmios). Utilice el microcircuito cuyo voltaje de estabilización esté más cerca de 1,2 V en la unidad limitadora de corriente de carga (DA1). Y si difiere mucho de 1,2 V, será necesario seleccionar la resistencia de las resistencias R2-R12 al configurar el dispositivo. Configure este cargador de la siguiente manera. Primero, coloque los interruptores SA2 y SA3 en las posiciones “350” y “12”, respectivamente, el control deslizante de la resistencia de recorte R25 en la posición media, luego use la resistencia R27 para configurar el voltaje de salida en 16,8 V. Luego, mueva el interruptor SA3 a la posición "1" y use la resistencia R25 para configurar el voltaje de salida del dispositivo en 1,4 V. Estas operaciones están interconectadas, así que repítalas varias veces. Luego conecte tres diodos de silicio conectados en serie con una corriente de al menos 300 mA y un miliamperímetro a la salida. Coloque los interruptores SA2 y SA3 en las posiciones "2,5" y "2" y seleccione la resistencia R1 para lograr una corriente de salida de 2,5 mA. Si el voltaje de estabilización del microcircuito DA1 es de 1,2 V y las resistencias de las resistencias R2-R12 corresponden a las indicadas en el diagrama, entonces para otras posiciones del interruptor las corrientes de carga deben corresponder a las indicadas en el diagrama. De lo contrario, deberá seleccionar adicionalmente las resistencias R2-R12. La resistencia de salida del dispositivo en modo de estabilización de corriente es significativamente menor que la del diseño de la primera opción y es igual a la resistencia total de las resistencias introducidas R13-R24 y R25-R28. Si el cargador según el diagrama de la Fig. 117 está destinado únicamente a baterías del mismo tipo, se pueden excluir el interruptor SA2 y las resistencias R2-R12, y el indicador de fin de carga, ensamblado según el diagrama de la Fig. 118, entra. Si bien la corriente de carga total y la corriente a través de las resistencias R13-R24 es lo suficientemente grande, fluye principalmente a través de la unión del emisor del transistor VT1. El transistor se abre y el LED HL1 se enciende, indicando el proceso de carga. Cuando la corriente disminuye a un valor determinado por la resistencia de la resistencia R29 y el voltaje de apertura del transistor VT1, este transistor se cerrará y el LED se apagará. Se montó un cargador de baterías a partir de baterías (a excepción del interruptor SA2 y con el agregado de un indicador de fin de carga según el diagrama de la Fig. 118). TsNK-0,45 (hasta seis piezas). Para limitar la corriente de salida a 150 mA, se requirió una resistencia (R1 en la Fig. 117) con una resistencia de 8,2 ohmios. En el indicador de final de carga, con una resistencia de la resistencia R29 de 30 ohmios, la disminución del brillo del LED comenzó con una corriente de carga de 10 mA y se apagó por completo con una corriente de 7 mA.
El dispositivo utiliza un transformador. TPP-220, cuyos seis devanados secundarios están conectados en serie. Es conveniente instalar los puentes de la siguiente manera: 16-17, 18-11, 12-13, 14-19, 20-21, la tensión al puente de diodos se retira de los terminales 15 y 22. La tensión de red se suministra a terminales 2 y 9 del transformador, entre los terminales 3 y 7 también se debe instalar un puente. Todos los elementos del dispositivo, excepto el transformador de red con interruptor de alimentación, fusible, interruptor SA3 y tomas de salida, están montados sobre una placa de circuito impreso de 90 x 50 mm (Fig. 119). La placa está diseñada para instalar un puente de diodos KTs407A (VD1), un condensador de óxido K50-29 (C1) con una capacidad de 2200 μF para una tensión nominal de 16 V. El resto de detalles son los mismos que en el diseño de la primera versión. del dispositivo. Los microcircuitos DA1 y DA2 se instalan en disipadores de calor de agujas de 45x25 mm, la altura de las agujas es de 20 mm.
La placa de circuito, mediante casquillos roscados remachados en sus esquinas, junto con otras piezas, se instala en una caja de plástico de dimensiones 133x100x56 mm. El LED con cables extendidos sale a la tapa de la carcasa. Configure el dispositivo en este orden. Las resistencias de recorte R25 y R27 establecen el voltaje de salida a 8,4 y 1,4 V en las posiciones “6” y “1” del interruptor SA3, respectivamente, una corriente de salida de 150 mA seleccionando la resistencia R1 y el umbral de extinción del LED seleccionando la resistencia R29 V In En caso de generación del microcircuito DA1, entre su pin de entrada 2 y el cable negativo del circuito de potencia, se coloca un condensador C* (varias decenas o cientos de nanofaradios), indicado en la Fig. 119 líneas discontinuas. La placa de circuito impreso de este tipo de cargador también puede convertirse en la base de un dispositivo según el diagrama de la Fig. 117: proporciona contactos para conectar el interruptor SA2 con las resistencias R2-R12. Cada uno de los microcircuitos debe instalarse en su propio radiador de las mismas dimensiones que en el dispositivo según el diagrama de la Fig. 113.
A quienes les gusta escuchar música usando un reproductor, cuya fuente de energía es una batería de dos baterías TsNK-0,45, se les ofrece un cargador más simple (Fig. 120, el circuito difiere de la Fig. 105 en las clasificaciones y la ausencia de un condensador conectado en paralelo con el devanado secundario del transformador) El devanado secundario del transformador de red T1 debe estar diseñado para una tensión de 8...9 V y una corriente de al menos 160 mA. El microcircuito debe estar equipado con un disipador de calor de placa pequeña. El voltaje de salida, igual a 2,8 V, se establece ajustando la resistencia R2 y luego, cargando el dispositivo en tres diodos conectados en serie con una corriente de 300 mA o dos baterías descargadas, seleccionando la resistencia R1, una corriente de salida de 150 ...180 mA.
¿Qué pasa si no hay un microcircuito KR142EN12A? En este caso, se recomienda montar un cargador para un propósito similar según el diagrama de la Fig. 121. La base de esta versión del cargador puede ser una fuente de alimentación PM-1, destinada a alimentar motores eléctricos de juguetes, cualquier otro transformador que reduzca el voltaje de la red a 6...6,3 V, o un adaptador de red. Todas las partes del dispositivo, excepto el transformador de red, están montadas en una placa de circuito impreso, cuyo dibujo se muestra en la Fig. 122, diseñado para instalar condensadores de óxido K 50-6 (C1-C3), resistencia de recorte SPZ-196 (R5), LED. AL341A o. AL307B. Los LED salen a través de las ranuras de ventilación de la carcasa. El transistor VT1 está equipado con una pequeña placa disipadora de calor de latón (o aluminio) de 0,5 mm de espesor. La placa de circuito se fija en la carcasa mediante dos casquillos roscados remachados en ella. Al configurar este dispositivo, como el anterior, primero configure el voltaje de salida en 2,8 V (con la resistencia R5), luego de lo cual se carga con tres diodos conectados en serie para una corriente de funcionamiento de 300 mA y seleccionando la resistencia R7 como salida Se consigue una corriente de 150...180 mA. El LED HL2 se apaga. Las cajas de los cargadores descritos deben tener orificios de ventilación para asegurar el enfriamiento de los disipadores de calor de los microcircuitos o transistores. Autor: Biryukov S.
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