В этой статье речь пойдёт о разрядно-зарядном устройстве (РЗУ). Так как у моих детей много радиоуправляемых устройств, в виде разных машин, танка и вертолёта, то соответственно такое же количество простых зарядок к ним. Постоянно приходилось выбирать из кучи ту, которая нужна была на данный момент. Причём разъёмы для подключения аккумулятора у большинства, были одинаковые и различались лишь по напряжению.  

 Логично, что перепутать их не составляло труда, что и было сделано по неосторожности. Итог - расплавившийся блок зарядки! Это натолкнуло меня на создание данного устройства, выполненного в корпусе неисправной автомагнитолы. Функционально зарядно-разрядное устройство можно разделить на 8 узлов.

     Первый узел - блок питания. Так как он промышленного производства, останавливаться особо на его конструкции не будем. Для данной конструкции подойдёт как импульсный, так и обычный сетевой трансформатор с напряжением на вторичных обмотках 12-13 вольт. Главное он должен иметь две вторичные независимые обмотки. Для чего это нужно, будет сказано далее. В моём первом варианте, как я уже говорил, использован импульсный блок питания от старого компьютерного периферийного устройства, с двумя независимыми обмотками. Напряжение на обмотке III (рис. 1) стабилизировано с помощью параллельного стабилизатора и оптопары, управляющей силовым транзистором блока питания. Обмотка IV не стабилизирована, и имеет напряжение 11 вольт. 

   Второй узел - высокостабильный источник напряжения с питанием параметрического стабилизатора R4, VD1 выходным напряжением от этого же источника. За основу его была взята схема из журнала «Радио» № 1 за 1997г. автора С. Алексеева (зарядные устройство для Ni-Cd аккумуляторов и батарей). Во втором экземпляре такого же устройства, сделанного знакомому, по его просьбе, этот модуль был собран иначе (рис.2), но принцип действия его тот же. С выхода источника, эмиттер VT1 (рис.1), стабилизированное напряжение поступает на делитель, состоящий из R5-R12, и через переключатель SA1 на повторитель напряжения. С точек соединения (1-8) снимается опорное напряжение от 1,4v до 11,2v. На схеме обозначение 1,2v., 2,4v, 3,6v….11,2v, соответствует 1,2,3….8 аккумуляторам. В радиоуправляемых игрушках используются аккумуляторы, состоящие из нескольких одиночных элементов (рис.3). Напряжение заряженного аккумулятора должно быть на 17-20% больше номинального, т.е. 1,4v-1,44v. Для 8 отдельных аккумуляторов номинальное напряжение 9,6v (1,2х8), а 11,2v (1,4х8) соответствует полностью заряженному аккумулятору. Обозначение 1,2v., 2,4v и т.д. на панели управления, указано для удобства пользования, так как на аккумуляторах пишут именно номинальное напряжение.  

 Третий узел зарядно-разрядного устройства – точный повторитель напряжения снимаемого с SA1, с большой нагрузочной способностью, который тоже взят из указанной статьи. В его состав входят элементы R13,R14,DA1.2,VT2,C5,C6. Подбором конденсатора С6 устраняют высокочастотную генерацию узла. В первом варианте VT2 КТ972А, во втором КТ817А. Разницы в работе не замечено.

   Четвертый узел – стабилизатор тока, собранный на микросхеме DA2.1 и транзисторе VT3. В цепи истока стоит мощный резистор R26 сопротивлением 1ом и мощностью 5Вт, являющийся датчиком тока. Напряжение с него поступает на инвертирующий вход микросхемы DA2.1. Особенностью данного стабилизатора тока является линейная зависимость напряжения на неинвертирующем входе и тока на стоке транзистора, т.е. проще говоря, напряжение равно току. При Uвх=1mV, ток в цепи стока будет 1mA, при Uвх=1V, ток соответственно 1А. Применение транзистора VT3 типа IRF1010N, обусловлено весьма малым сопротивлением открытого канала - 0,01ома. Иные значения тока подбираются резисторами R16-R24. Минимальное значение подбирают резистором R24 в положении «1» SA2, следующее значение тока резистором R23 в положении «2» SA2, и так далее. Если использовать опорное напряжение +1,2V, снятое с точки «Е» (рис.1), то максимальный ток разряда-заряда будет около 1,2А. Но при этом, следует заменить транзистор VT2 более мощным.

   Пятый узел – разрядный. Он используется для предварительного разряда аккумулятора. Известно что, если аккумулятор не разряжать до значения 1 вольт на 1 элемент, начинает проявляться так называемый «эффект памяти», соответственно ёмкость аккумулятора со временем уменьшается. Особенно это характерно для NI-Cd аккумуляторов. Узел состоит из компаратора на микросхеме DA2.2, транзистора VT4,реле К1 и кнопки включения режима разрядки SA4, имеющей не фиксированное положение в нажатом состоянии. При кратковременном нажатии на SA4,если напряжение на одном элементе аккумулятора более 1V, включается реле К1 и своими контактами К1.3, подключает узел к шине питания +15V, контакты реле К1.2 подключают (-) аккумулятора к общем минусовому проводу (земле) устройства, а (+) аккумулятора через К1.1 к стоку VT3.Начнётся разрядка. От положения SA2 (ток АКБ), зависит ток разряда. После предварительной разрядки аккумулятора, компаратор наDA2.2 отключает реле, и (-) аккумулятора контактами реле К1.2 подключает к стоку VT3, (+) контактами К1.1 к эмиттеру VT2. Начнётся зарядка тем же током. Нормальным током заряда считается ток 1/10 от ёмкости аккумулятора. При ёмкости аккумулятора 1000mAh, ток заряда-100mA. Работа узла зависит от количества и напряжения аккумуляторов, подключенных к устройству и положения SA1. Напряжение на инвертирующем входе DA2.2 (т. Г), должно быть 1V (подбирается резистором R32) в положении «1» переключателя SA1, и с каждым переключением увеличиваться на 1V. В положении «8» SA1, соответственно 8V.  

 Шестой узел - стабилизатор образцового напряжения с выходным напряжением +0,5 вольта. Изменить его можно подбором резисторов R28,R29. Он собран на DA3. Опорное напряжение необходимо для работы стабилизатора тока DA2.1, VT3. В первом варианте он выполнен на одном из четырёх ОУ входящих в состав DA2 и транзисторе для поверхностного монтажа. Опорное напряжение такое же и составляет +0,5v. Следует отметить, что этот узел на КР142ЕН22 имеет более простое решение.

   Седьмой узел РА1 - это цифровой измеритель тока. В данном варианте использован модуль ЕК3488М фирмы ЕКITS, включенный в режим измерения напряжения до 1V. Напряжение питания модуля по паспорту 6-20V, ток потребления около 0,08А. Измерительный вход ЕК3488М подключен к резистору R26. Напряжение на нём равно току разряда-заряда. Питается модуль, как и всё устройство от обмотки III трансформатора блока питания.  

 Восьмой узел РА2. В первом варианте РА2 отсутствует, однако с его установкой нет никаких проблем. Второй вариант (для знакомого) имеет РА2. В начале статьи, рассказывая о блоке питания, я сказал о дополнительной независимой вторичной обмотке трансформатора. Она нужна для питания вольтметра на модуле EK-2501, той же фирмы. Измерительный вход модуля всегда подключен к плюсовому выводу разъёма ХР1, к которому подключается аккумулятор, через первую группу контактов SA3,замкнутых при включении устройства. Общий провод модуля подключается к минусовому выводу ХР1. Это схемное решение позволяет контролировать напряжение на аккумуляторе, как во время заряда, так и во время разряда, а минус аккумулятора связан с «землёй» устройства только во время режима разрядки. Если же (-) вольтметра подключить к «земле» устройства, то не будет контролироваться изменение напряжения на аккумуляторе. Вот именно по этой причине и нужна обмотка IV в блоке питания. В принципе можно обойтись без вольтметра и дополнительной обмотки, контролируя лишь ток. Нулевым показаниям миллиамперметра РА1, соответствует полная зарядка аккумулятора. Вторая группа SA3 используется для подключения блока питания к сети. Такое решение принято для исключения разрядки аккумулятора через элементы устройства, при положении SA3 в состоянии выключено, если, к примеру, нет времени разъединять разъёмы аккумулятора и разрядно-зарядного устройства.    

 Описанное зарядно-разрядное устройство находится в эксплуатации с августа 2009 года, и не разу не подводило. Надеюсь, статья была интересной для вас.  Всем удачи, с вами был Сергей Крылов. (INVERTOR).