Техника и электроника

Электронные устройства для дома

В данном разделе описывается недорогое зарядное устройство, которое можно сконструировать в домашних условиях.

На рис. 14.1 представлена несложная схема генератора стабильного тока для заряда кадмий-никелевых аккумуляторных элементов. Схема вырабатывает постоянный ток, значение которого составляет примерно десятую часть емкости (в ампер-часах) заряжаемых элементов. Так, например, для аккумуляторного элемента емкостью, эквивалентной 2 А-ч, значение зарядного тока должно составлять 200 мА. В таблице на рис. 14.1 приводятся значения сопротивлений резистора R1 для различных значений тока зарядной схемы. Схема позволяет заряжать любое количество последовательно соединенных элементов до напряжения, отличающегося от напряжения источника питания всего на 2 В. Принцип работы схемы рассмотрен в предыдущем разделе, так как эта схема аналогична схеме генератора стабильного тока для индикатора влажности почвы. Питание зарядного устройства осуществляется от сетевого источника питания, приведенного на рис. 14.2. Следует отметить, что для трансформатора указываются действующие значения напряжения. Если конденсатор заряжается по схеме, приведенной на рис. 14.2, то напряжение на нем будет в 1,3 раза выше действующего значения. Поэтому при использовании трансформатора на 15 В напряжение на выходе составит около 20 В. Такой же результат можно получить при использовании трансформатора без средней точки с мостовым выпрямителем.

Напряжение на заряжаемом элементе в процессе заряда остается практически постоянным и составляет около 1,25 В; когда этот процесс почти заканчивается, напряжение быстро возрастает до 1,4 В. Таким образом, для автоматического выключения зарядного устройства необходимо только зафиксировать момент повышения напряжения. Для этой цели и используется схема автоматического зарядного устройства, которая приводится на рис. 14.3. Первая часть схемы, состоящая из транзисторов VT1 и VT2 и переменного резистора RP1, выполняет роль источника стабильного (опорного) напряжения. Стабильность напряжения стабилитрона VD1 существенно зависит от температурных изменений, а также от неизменности проходящего через него тока. Температурная нестабильность устраняется путем выбора соответствующего значения напряжения стабилитрона, которое составляет 5,6 В, а стабильность тока обеспечивается генератором тока на транзисторах VT1 и V Т2. Резисторы R4,RP1 u.R.5 понижают выходное напряжение стибилитрона до номинального значения 2,5 В, регулируемое с точностью ±25%. Напряжение с выхода стабилитрона через |к;зисторы R4, RP1 и R5 подается на вход схемы сравнения 1)1. Другой вход схемы сравнения подсоединен к делителю напряжения RA и RB, включенному параллельно нагрузке. Напряжение на выходе делителя при полностью заряженном щементе составляет 2 В, что обеспечивается соответствующим выбором сопротивлений резисторов, образующих делитель напряжения. Если напряжение на выходе делителя меньше 2 В, тогда на выходе схемы сравнения вырабатывается положительный сигнал, открывающий транзистор VT3, и ток смещения, определяемый сопротивлением резистора R8, поступает на вход второго генератора тока на транзисторах VT4 и VT5, заряжающего аккумуляторный элемент. Когда заряд батареи заканчивается, сигнал на выходе схемы сравнения уменьшается, а ток смещения генератора резко снижается, что приводит к снижению тока заряда. Сигнал о завершении процесса заряда батареи подается с помощью светоизлучающего диода, яркость которого зависит от тока смещения. Для устранения высокочастотной нестабильности в схему включен конденсатор С4, обеспечивающий отрицательную обратную связь по переменному току. Зарядное устройство собирается на плите с 24 медными полосками по 37 отверстий в каждой. На рис. 14.4 показана фольгированная сторона платы с 16 разрезами. На рис. 14.5 представлено расположение элементов схемы с 11 перемычками. Корпус микросхемы D1 может быть пластмассовым с восемью выводами и двухрядным расположением или круглым металлическим (выводы которого загибаются в соответствии с рис. 11.4). Резисторы RA, RB и RC подсоединяются к штырям с правой стороны платы. Резистор RC определяет уровень зарядного тока.

И при токе 0,5 А и напряжении источника питания 20 В. В этом случае значение рассеиваемой транзистором мощности состав ляет 10 Вт. Как показывает практика, рассеиваемая мощность значительно ниже приведенного расчетного значения, что потоляет использовать теплоотводы небольших размеров. На рис. 14.6 показана схема соединений автоматического зарядного устройства вместе с трансформаторным источником питания. Для устранения пульсаций напряжения источника питания в схему включается сглаживающий резистор.

Проверку схемы начинают с измерения выходного напряжения. Напряжение должно изменяться на ±25% с изменением сопротивления переменного резистора. Напряжение на стабилитроне должно составлять 5,6 В, а на переменном резисторе 2± 0,5 В. Амперметр, подключенный к выходу делителя напряжения, измеряет зарядный ток. Настройку схемы осуществляют с помощью переменного  резистора RP1.  Сначала его ручку выводят в крайнее правое положение, а затем, когда батарея полностью зарядится, ручка медленно переводится в начальное положение, а когда светодиод погаснет, фиксируется значение сопротивления переменного резистора. В дальнейшем при подзарядке батарей светоизлучающий диод гаснет автоматически Или резко изменяет яркость свечения, когда процесс зарядки заканчивается.