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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Cargador sin contacto. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Cargadores, baterías, celdas galvánicas Hoy existe una nueva forma de cargar dispositivos móviles: sin contacto. Su esencia radica en el hecho de que el dispositivo que se carga no tiene contacto eléctrico directo con el cargador. Este método se usa para cargar teléfonos móviles, teléfonos inteligentes, etc. El autor ofrece su propia versión de un cargador sin contacto para cargar baterías de una linterna LED. Con el uso frecuente de cualquier dispositivo con baterías reemplazables, como una linterna, existe la necesidad de reemplazar frecuentemente las baterías galvánicas o cargarlas periódicamente si se usan baterías. Para cargar las baterías hay que sacarlas del cuerpo de la linterna, lo que no siempre es conveniente. Al mismo tiempo, la llamada tecnología de carga sin contacto se está generalizando. El principio de funcionamiento de la mayoría de estos cargadores (charger) se basa en el acoplamiento inductivo entre la fuente y el consumidor de energía. La memoria para una linterna que se ofrece a la atención de los lectores también funciona según el mismo principio. La base del cargador propuesto es un balasto electrónico de una lámpara fluorescente compacta (CFL). Como es sabido, el balasto electrónico CFL es un generador de impulsos que funciona a una frecuencia de varias decenas de kilohercios. Debido a esta frecuencia, todos los elementos del dispositivo son de pequeño tamaño, incluidos los transformadores y las bobinas de balasto. Es el estrangulador de lastre que es el elemento que limita la corriente a través de la lámpara fluorescente. Y en este sentido, realiza la misma función que el condensador de lastre en los cargadores más simples: limita (establece) la corriente de carga. El diagrama de bloques de la memoria se muestra en la fig. 1. De la CFL, se utilizó el balasto electrónico real, que contiene un rectificador con un condensador de suavizado, un generador de pulsos y un estrangulador de balasto, con el que no se conecta en serie una lámpara fluorescente, sino un transformador de aislamiento. Este transformador sirve como elemento de conexión entre el cargador y la batería de la linterna. Dado que está en serie con el estrangulador de balasto, la corriente a través de él será limitada y funciona en parte como un transformador de corriente, por lo que un cortocircuito en su devanado secundario no tendrá consecuencias catastróficas. El devanado primario del transformador está ubicado en la carcasa del cargador, el devanado secundario está en la linterna. Por el devanado primario del transformador circula una corriente que depende principalmente de la inductancia de la bobina de balasto y de la tensión de red y, por lo tanto, permanece relativamente estable.
En la lámpara surge una tensión alterna en el devanado secundario del transformador, que es rectificada y alimentada a través del limitador de tensión a la batería de la lámpara. Dado que la corriente en el devanado primario del transformador es limitada, lo será en el secundario. Al cambiar los parámetros del transformador de corriente, puede configurar el voltaje y la corriente necesarios para cargar la batería. Cuando el voltaje de la batería alcance el valor máximo, el limitador se encenderá. El voltaje de la batería dejará de crecer y la corriente "extra" fluirá a través del limitador. El esquema del balasto electrónico de la CFL y su refinamiento se muestran en la fig. 2. Todos los elementos y conexiones recién introducidos se resaltan en color. Se utilizó una lámpara fluorescente compacta con una potencia de 18 ... 20 W. Después de abrir su caja, los cables (4 piezas) de la lámpara fluorescente se retiran de la placa, que generalmente se enrollan en pasadores de metal. Luego desconecte los cables que conectan el tablero a la base de la lámpara. El tablero se coloca en una caja de plástico de un tamaño adecuado con tapa. El gabinete debe ser lo suficientemente espacioso para acomodar elementos adicionales además del tablero. En la versión del autor, se utilizó una caja cilíndrica de 65 mm de diámetro y 28 mm de altura de clips (Fig. 3). En serie con la reactancia de balasto estándar L2, en lugar de una lámpara fluorescente, incluyen otra reactancia de balasto L3 de una LFC similar y el devanado primario T2.1 de un transformador de aislamiento. Para indicar el funcionamiento del generador de impulsos, se conecta una lámpara indicadora de neón HL10 a su salida a través de las resistencias limitadoras de corriente R11 y R1. Toda la instalación se lleva a cabo por el método de bisagras, se hace un orificio del diámetro correspondiente para la lámpara indicadora en la carcasa.
Se eligió una linterna LED con un diámetro de cuerpo de 24 y una longitud de 82 mm para el refinamiento. Utiliza nueve LEDs y una batería de tres pilas AAA. El interruptor de botón de encendido está ubicado en la tapa atornillada de la batería. Los cátodos LED están conectados al cuerpo de la lámpara. El esquema de finalización de la linterna se muestra en la fig. 4, todos los elementos y conexiones nuevos se muestran en rojo.
El voltaje alterno del devanado T2.2 del transformador de aislamiento rectifica el puente de diodos VD1, el condensador C1 suaviza la ondulación del voltaje rectificado. A través de los diodos VD2 y VD3, la corriente de carga ingresa a la batería. El diodo VD2 evita que la batería se descargue en modo de espera, y el diodo VD3, conectado en paralelo opuesto a los LED, pasa la corriente de carga. Se ensambla un limitador de voltaje en el chip DA1 (regulador de voltaje paralelo), los LED HL1, HL2 indican los modos de carga de la batería. Al comienzo de la carga, cuando el voltaje de la batería es menor que el voltaje nominal, el voltaje en la entrada de control (pin 1) del chip DA1 es menor que el umbral. Por lo tanto, la corriente a través del microcircuito es pequeña y casi todo el voltaje rectificado se suministra al circuito desde la resistencia limitadora de corriente R5 y el LED HL2 (resplandor verde), que indica que la batería se está cargando. Cuando el voltaje de la batería alcance el valor umbral, la corriente a través del chip aumentará y la caída de voltaje disminuirá a aproximadamente 2 V. La corriente de carga fluirá a través de la resistencia R3 y el chip DA1, por lo que la batería dejará de cargarse gradualmente. . En este caso, el LED HL2 se apagará y HL1 (brillo rojo) comenzará a brillar, lo que indica el final de la carga. El diseño del dispositivo se ilustra en la Fig. 5. En la tapa 3 del compartimiento de la batería hay un interruptor de botón 5 (SA1 en la Fig. 4). Una salida 4 del interruptor 5 está conectada mecánicamente a la carcasa metálica de la cubierta 3, la segunda, con un contacto de resorte 6. El interruptor está mecánicamente fijado en la cubierta con una junta de plástico aislante 7. Por otro lado, una goma la junta 8 se coloca en el interruptor para protegerlo contra las influencias climáticas externas.
El trabajo se reduce a lo siguiente. Se pega una carcasa de plástico 3 a la cubierta 1. Se hace un orificio en el centro de la carcasa, en el que se fija con pegamento el marco 10. El devanado secundario 2 (T2.2) del transformador de aislamiento se enrolla en él. La función del pulsador del interruptor se realiza mediante un circuito magnético cilíndrico 11. Para evitar que se caiga del marco 10, se le pega una arandela de plástico 9. Se pega un marco de plástico 12 en el orificio en el centro de la parte superior cubierta 14 de la carcasa del balasto electrónico, en la que se enrolla el devanado 13 (T2.1) del transformador. El diámetro interior del marco para enrollar las bobinas del transformador se elige de modo que incluya un circuito magnético 11 con una pequeña holgura.En la versión del autor, se utiliza un circuito magnético con un diámetro de 6 y una longitud de 15 mm de el estrangulador de la fuente de alimentación de la computadora. La altura del marco es de 14 - 8 ... 9 mm, el marco de 10 - 6 ... 7 mm, su grosor es de 0,5 ... 0,7 mm. El devanado T2.1 contiene 350 vueltas de cable PEV-2 0,18, el devanado T2.2 - 180 vueltas de cable PEV-2 0,1. Diámetro de la arandela 9 - 10 ... 12 mm, espesor - 0,5 ... 1,5 mm, este último se selecciona para que el circuito magnético 11 "no cuelgue". El diámetro de la carcasa (recipiente de plástico del medicamento) es de 21 mm, su altura es de 11 mm. La linterna modificada se muestra en la Fig. 6.
Cuando se usa una linterna, el circuito magnético actúa como un pulsador de interruptor. Pero si la lámpara se apaga, el balasto electrónico se conecta a la red y el circuito magnético se inserta en el marco 14 (ver Fig. 5), se producirá un acoplamiento inductivo entre los devanados T2.1 y T2.2, voltaje aparecerá en el devanado T2.2 y la batería comenzará a cargarse (Fig. 7).
El dispositivo utiliza resistencias de salida fijas de tamaño pequeño P1-4 o LED importados, cualquiera con un diámetro de caja de 3 mm en los colores rojo y verde del resplandor. Condensador C1 - K10-17v, está instalado en los terminales del puente de diodos VD1. El ajuste comienza con la selección del número de vueltas del devanado T2.2. Para hacer esto, se enrolla el número especificado de vueltas de este devanado y se le conecta un puente de diodo con un condensador de filtro. Inserte el núcleo magnético en el marco del devanado T2.1 y coloque el devanado T2.2 sobre él. Una resistencia variable con una resistencia de 4 ohmios está conectada a la salida del puente de diodos (ver Fig. 470). Al cambiar su resistencia, se controlan la corriente que lo atraviesa y el voltaje que lo atraviesa. Es necesario que, con la corriente de carga requerida, el voltaje sea de 4,8 ... 5 V (el voltaje de una batería cargada es de 4,3 ... 4,4 V más la caída de voltaje en los diodos VD2 y VD3). Un voltaje más alto aumentará la corriente de carga. Dado que se planeó usar tres baterías con una capacidad de 300 ... 600 mAh en la linterna, se eligió una corriente de carga de aproximadamente 40 mA. Con base en los resultados de la medición, se toma una decisión sobre la necesidad de agregar o eliminar vueltas del devanado T2.2. Después de seleccionar el número de vueltas, se debe proteger el devanado cubriéndolo con una capa de barniz o pegamento. Cabe señalar que su número puede diferir notablemente del indicado anteriormente, ya que esto depende de las dimensiones y propiedades del circuito magnético. Para aumentar la corriente de carga, es necesario aumentar el número de vueltas del devanado primario del transformador de corriente o aumentar la corriente a través de él reduciendo la inductancia de los inductores L2 y L3 en el balasto electrónico. Luego, todos los demás elementos del dispositivo se montan en la placa de prueba, se instalan baterías recién cargadas en el compartimento de la batería, los pines 1 y 2 del chip DA1 se cierran temporalmente. Inserte el núcleo magnético en el marco del devanado T2.1, coloque el devanado T2.2 y mida el voltaje (vpr) en la salida del rectificador (ver Fig. 4). Luego, en lugar de la batería, se conecta una resistencia variable con una resistencia de 470 ohmios y, al cambiar su resistencia, se establece el mismo voltaje en la salida del rectificador (vpr). La resistencia R1 (ver Fig. 4) se selecciona de modo que cuando este voltaje aumenta (se cambia por una resistencia variable) en varias decenas de milivoltios, el LED HL2 se apaga y HL1 se enciende. Si es necesario, seleccione la resistencia R3. Su resistencia debe ser tal que cuando se apaga la resistencia variable, el voltaje en la salida del rectificador no exceda y se encienda el LED HL1. Cabe señalar que la corriente máxima permitida del chip TL431CLP es de 100 mA, por lo que la corriente de carga no debe exceder los 60...70 mA. La finalización de la lámpara comienza con la instalación del diodo VD3. Para hacer esto, retire el compartimiento de la batería, retire con cuidado el vidrio protector y extraiga la placa con LED desde el interior. Se instala un diodo VD3 en la placa entre las salidas de los LED. Después de verificar la corrección de la instalación, el ensamblaje se realiza en orden inverso y se verifica la operatividad de la lámpara. Todos los demás elementos se colocarán en una carcasa en la tapa de la batería. Se perforan dos orificios en la junta de goma 8 (ver Fig. 5), en los cuales se insertan cables en un aislamiento confiable, por ejemplo, MGTF, y se sueldan a los terminales del interruptor. En este caso, puede ser necesario quitar el interruptor de la tapa 3 (ver Fig. 5). Luego los elementos se colocan y se fijan con pegamento caliente en la carcasa 1 y se conectan con cables. Para instalar los LED en la carcasa, se hacen dos agujeros con un diámetro de 3 mm. El cargador propuesto se puede utilizar para cargar baterías integradas en una variedad de dispositivos o baterías recargables. Dependiendo del diseño de dicho dispositivo, el circuito magnético se puede instalar en el marco del devanado T2.1 y se le puede colocar una bobina T2.2, así como un cambio más radical en el diseño del transformador. . Autor: I. Nechaev
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