Устройство регенерации элементов питания - Зарядные устройства (для батареек) - Источники питания

В настоящее время из-за отсутствия в продаже элементов питания типа СЦ (СЦ-21, СЦ-57 и т.д.), а также вследствие постоянно возрастающей их стоимости, становится проблемой эксплуатация наручных электронных и кварцевых часов, карманных электронных игр, слуховых аппаратов и других бытовых электронных устройств, использующих эти элементы в качестве источников питания. Предлагаемое мною устройство позволяет продлить срок службы данных элементов примерно в 1,5 — 2 раза, а, следовательно, отодвинуть на время заботы, связанные с их заменой.

Известно, что если через разряженный элемент питания типа СЦ (батарейку) в течение определенного времени пропускать зарядный ток, равный 0,1 — 0,5 от его номинальной емкости, возможно частичное восстановление элементом своих параметров (емкости, напряжения, разрядного тока).

Процесс зарядки осуществляется источником постоянного тока, включение и выключение которого производится автоматически триггером Шмидта в зависимости от степени зарядки батареи, определяемой уровнем напряжения на ней. Преобразование переменного напряжения сети в постоянное, необходимое для питания устройства, производится с помощью конденсатора, выполняющего роль гасящего резистора с реактивным сопротивлением переменному току, и двухполупериодного выпрямителя.

Токи зарядки элементов питания выбраны после разделения батареек на группы в зависимости от их номинальной емкости (табл.1), а пороги срабатывания устройства — исходя из практических результатов. Напряжение порога отключения тока зарядки (2,0 В) взято примерно на 0,5 В выше номинального напряжения элементов питания (1,52 В), поскольку измерение уровня напряжения на батарейке и сравнение его с пороговым уровнем напряжения триггера Шмидта производится без нагрузки.

Источник тока зарядки батареек состоит из транзисторов VT1, VT2, диода VD2, светодиода HL1 и резисторов R8 и R9. Транзистор VT1 работает в ключевом режиме и управляет источником тока. Светодиод HL1 является одновременно источником образцового напряжения, которое подается на базу регулирующего транзистора VT2, и индикатором режимов работы устройства. Резистор R8 ограничивает ток через светодиод. Подстроечным резистором R9 устанавливается требуемый ток зарядки в зависимости от типа элемента. Калибровка резистора производится во время настройки. Диод VD2 предотвращает разрядку батарейки через устройство в случае отключения его от источника питания. Конденсаторы С4, С5 образуют гасящий "резистор" для части переменного напряжения сети. С помощью выпрямителя на диодах VD4, VD5, конденсатора СЗ, сглаживающего пульсации выпрямленного напряжения, и стабилитрона VD3 достигается необходимое постоянное напряжение. Номинальный ток стабилизации стабилитрона определяется емкостью конденсаторов С4, С5. Резистор R12 служит для разряда конденсаторов С4, С5 после отключения устройства от напряжения сети.

Триггер Шмидта, реализующий функцию выключения источника тока при достижении на батарейке уровня напряжения 2,0 В, и включения его при снижении напряжения до 1,45 В, выполнен на микросхеме DA1. Резисторы R1, R2 задают порог отключения компаратора, а резисторы R3 и R2 определяют ширину петли гистерезиса триггера Шмидта. Резистор R4 является нагрузочным для оконечного каскада микросхемы. Конденсатор С2 снижает вероятность ложного срабатывания компаратора. Стабилитрон VD1, конденсатор С1 и резистор R5 — элементы параметрического стабилизатора, питающего триггер Шмидта.

Устройство работает следующим образом. Устанавливается элемент, подлежащий восстановлению, с остаточным напряжением на нем не менее 1 В. После этого устройство включается в сеть. Если напряжение на батарейке меньше 1,45 В, то уровень напряжения, снимаемого с резистора Rl1, будет меньше порога отключения устройства пока не достигнет 2 В. Все это время па выходе микросхемы DA1 поддерживается уровень логической "1" — источник тока включен. Если в устройство вставлена новая батарейка с напряжением большим 1,45 В (1,52 В), состояние DA1 при включении в сеть устройства не изменится благодаря положительной обратной связи через резистор R3. Напряжение на выходе DA1 будет равно уровню логического "0".

В случае использования вместо указанной микросхемы компаратора К554СА3 необходимо изменить рисунок печатного монтажа. Стабилитрон VD4 — любой, рассчитанный на напряжение стабилизации от 12 до 15 В. Стабилитрон VD2 — любой с напряжением стабилизации 9 В. Конденсатор С3 — типа К52-16, конденсаторы С1 и С2 — любого типа. Транзистор VT1 можно заменить любым из серии КТ315, КТ3102, КТ503. Диоды VD5, VD6 — любые выпрямительные, рассчитанные на обратное напряжение не менее 400 В. Конденсаторы С4, С5 — типа К73-17 на напряжение не менее 250 В. Подстроечные резисторы должны быть типа СП3-19 или любые другие (необходимо только изменить рисунок печатного монтажа под требуемый тип резистора). Постоянные резисторы — типа МЛТ.

Все детали устройства размещаются на печатной плате (рис.2 и 3), которая крепится с помощью четырех винтов в корпусе подходящего размера (рис.4). Исключение составляет светодиод HL1. Его установка зависит от крышки корпуса. Если она прозрачная, он устанавливается на плате, если нет — светодиод крепится клеем "Момент" в специально просверленное отверстие в крышке корпуса. Резистор R9 устанавливают со стороны печатных проводников. В корпусе необходимо предусмотреть отверстие для него. На печатной плате также существуют отверстия для крепления двух штырей с резьбой от разобранной сетевой розетки. Они крепятся на плате с помощью гаек. Такие розетки широко распространены в профессиональной контрольно-измерительной аппаратуре (осциллографы, источники питания и т.д.). Крепление элемента питания осуществляется плоской пружиной, которая закрепляется на штыре, соединенном с общим проводом устройства. Плюсовой контакт батарейки устанавливается на специальную контактную площадку печатной платы, В корпусе для этой цели предусматривается отверстие. Плоская пружина для крепления батарейки в устройстве изготавливается из контакта от телеграфного или телефонного реле, например, типа МКУ. Ввиду того, что устройство имеет бестрансформаторное питание от сети переменного тока напряжением 220 В, представляющего опасность для жизни человека, предлагается следующая последовательность настройки.

1. Тщательно проверить правильность расположения проводников печатной платы на соответствие электрической схеме и на отсутствие замыкания между проводниками.

2. Установить на плату элементы С4, С5, VD4, VD5, RI2, С3 и VD3.

3. Подключить вход устройства к сети переменного напряжения.

4. Убедиться, что напряжение на стабилитроне соответствует номиналу.

5. Установить на печатную плату оставшиеся радиоэлементы и проверить правильность их расположения.

6. Вместо элемента GB1 подключить амперметр.

7. Подать на устройство питающее напряжение и резистором R2 (движок резистора R9 в среднем положении) добиться загорания светодиода НL1.

8. После этого изменением сопротивления резистора R9 отградуировать его для токов 1,5; 3 и 10 мА, контролируя ток по амперметру.

9. Вместо элемента GB1 подключить резистор сопротивлением 1 МОм и подать с внешнего источника питания на верхний по схеме вывод резистора R10 напряжение порога выключения триггера Шмидта, равное 2 В.

10. Изменением сопротивления резистора R2 добиться погасания светодиода HL1 (в исходном положении от должен гореть). При уменьшении напряжения внешнего источника до 1,45 В светодиод должен загореться.

11. Если ширина петли гистерезиса не соответствует 0,55 В, необходимо подобрать резистор R3, каждый раз повторяя настройку порогов триггера Шмидта.

Ввиду очень малой петли гистерезиса (около 500 мВ) компаратора рекомендуется подкорректировать пороги срабатывания. Для этой цели необходимо произвести зарядку батарейки до уровня 2 В и зафиксировать резистором R2 верхний порог отключения источника тока.

Возможен упрощенный вариант работы устройства. В этом случае из схемы необходимо исключить резистор R3. Источник тока теперь будет включен при напряжении на батарейки меньшем 2 В и отключится при переходе через этот порог.

E-mail отправителя *:
Причина:	Такая схема уже есть на сайте Ненужный материал на сайте! Я против размещения этой статьи на сайте. В комментариях спам или нец-ая брань. Требую удаления материала.
Текст сообщения *:
Номер схемы или Url *: