Stromquelle zum Ausgleich der Selbstentladung der Batterie. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Ladegeräte, Batterien, galvanische Zellen

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Da die Selbstentladung chemischer Stromquellen unvermeidlich ist, wird in der Amateurfunkliteratur seit jeher auf deren Kompensation geachtet. Das Schema einer automatischen Set-Top-Box, die nach einfacher Modifikation jedes vorhandenen Ladegeräts für diesen Zweck verwendet werden kann, ist in [1] angegeben. Es gibt eine zweite Möglichkeit: Zu diesem Zweck wird eine Stromquelle mit geringer Leistung (IT) verwendet, die während der Langzeitlagerung ständig mit der Batterie verbunden ist. Solche Geräte wurden sogar von der Industrie hergestellt. Als Basis (Abb. 1) wurde in der ersten Version (Abb. 2) IT die Schaltung eines Nachladegeräts vom Typ UP-N12-0,05-UHL3.1 verwendet, das im Dezember 1992 von der Zakarpatmash PA freigegeben wurde . Uschgorod. Da es bei Experimenten mit der Schaltung nur eine Bedienungsanleitung gab, zusätzlich zu den darin angegebenen Parametern für den Stromverbrauch (5,5 W im Kurzschlussmodus), IT im Kurzschlussmodus (Kurzschluss) und den Wert des Kurzschlussstroms 250 mA, andere Designdaten gab es zum Gerät nicht.

Basierend auf diesen Daten wurde eine ungefähre Berechnung des Leistungstransformators durchgeführt. Der Wert der Eingangsspannung wurde ermittelt: 5,5 W / 0,25 A = 22 V. Von den verfügbaren Transformatoren war am besten ein Abwärtstransformator (PT) für einen 24-Volt-25-Watt-Lötkolben der Baureihe 2.940.005 geeignet .3TU-Elektrolötsatz, hergestellt im Winniza-Werk „Lighthouse“, dessen Diagramm in Abb. 24 dargestellt ist. Dieser Transformator liefert Spannungen von 28 und 25 V an zwei Standardsteckdosen vom Typ SGZ und hat einen relativ niedrigen Leerlaufstrom (100 mA). Auch das Problem der elektrischen Sicherheit wurde konstruktiv gelöst: Primär- und Sekundärwicklung sind in getrennten Abschnitten des Rahmens untergebracht. Der Primärwicklungswiderstand beträgt ca. XNUMX Ohm.

Das Gerät (Abb. 1) ist ein IT mit hohem Innenwiderstand, hergestellt auf einem leistungsstarken Transistor VT1.

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Die Konstanz der Ausgangsstromparameter wird durch die Versorgung der VT1-Basis mit einer stabilisierten Spannung von der Referenzspannungsquelle (VS) gewährleistet, sodass sein Ausgangsstrom praktisch unabhängig von der Last im Kollektorkreis ist. Bei einfachem Schaltungsdesign weist IT eine gute Temperaturstabilität auf [2]. Hohe Parameter werden durch die Verwendung einer LED als ION erreicht, die die Funktionen eines Stabistors übernimmt. Durch gegenseitige Kompensation des positiven Temperaturkoeffizienten h_21e(+2 mV/Grad) eines Bipolartransistors und einem negativen Temperaturkoeffizienten der Änderung des Spannungsabfalls von der LED-Temperatur war es möglich, eine Stabilität der Ladestromparameter von der Temperatur zu erreichen, was für eine lange Betriebsdauer des Bipolartransistors von Bedeutung ist Gerät.

Ein gewisser Nachteil der Diagramme in Abb. 1 und Abb. 2 ist die Möglichkeit, dass die Batterie versehentlich mit der entgegengesetzten Polarität an den IT-Anschluss angeschlossen wird, mit allen daraus resultierenden Konsequenzen. In [3] wird dieser Nachteil beseitigt, das IT-Schema ist jedoch etwas komplizierter. Eine im Vergleich zu [3] einfachere Schaltungslösung kommt in der zweiten Variante der in Abb. 4 dargestellten IT-Schaltung zum Einsatz. Im Gegensatz zu den Schaltungen in Abb. 1 und Abb. 2 wird hier anstelle des Widerstands R2 ein Transistorschalter verwendet, der ähnlich wie in [1] durch die Spannung der zu ladenden Batterie gesteuert wird. Da die LED-Anzeige den aktuellen Zustand des Gerätes eindeutig erkennen soll, wurde der Schaltung in Abb. 4 im Vergleich zu [3] mehr Aufmerksamkeit geschenkt. Die Schaltung enthält eine zweifarbige LED-Anzeige, die deutlich die eine oder andere Polarität beim Anschließen der Batterie an das IT anzeigt. Die Einführung eines Transistorschalters ermöglicht es, die Entladung der Batterie durch IT bei umgekehrter Verbindung vollständig zu eliminieren sowie den Kurzschlussmodus zu eliminieren, da bei geschlossenen XS1 und XS2 die Steuerspannung nicht in der erforderlichen Polarität ist Wenn der VT2-Sockel mit Strom versorgt wird, wird dieser geschlossen und der mögliche Entladestromkreis der Batterie wird unterbrochen.

Die Polaritätsanzeige zum Anschließen der Batterie an das IT besteht aus zwei LEDs: VD5 Typ AJ1307A und VD6 Typ AL307B, jeweils rot und grün. Seine Arbeit ist offensichtlich. Schaltungsaufbau, die LEDs in der Anzeige erfüllen zusätzlich zur Signalisierung eine Selbstschutzfunktion: Die leuchtende Diode schützt vor den Auswirkungen der Rückspannung (Urev.max = 4 V), die LED ist entgegengesetzt eingeschaltet und begrenzt Urev.max darauf auf dem Niveau von 1,6... 1,8 Q. Anstelle von zwei LEDs mit unterschiedlichen Leuchtfarben können Sie eine zweifarbige LED verwenden. Die Größe des Batterieentladestroms durch die LED-Anzeige beim Ausschalten der 220-V-Netzspannung wird durch den Widerstand R4 bestimmt. Bei diesem Design beträgt er 15 mA. Mögliche Zustände der LED-Anzeigen sind in der Tabelle aufgeführt.

Um unnötige Verluste in den Anzeigekreisen zum Anschluss an eine 220-V-Stromversorgung zu reduzieren, ist die VD8-Diode mit einer Wechselspannung von 4 V an die Gleichstromwicklung angeschlossen (T1, Abb. 3). Die VD8-Diode ist außerdem durch eine umgekehrt geschaltete Siliziumdiode VD7 vor Sperrspannung geschützt.

Angaben zum verwendeten Heizkörper gab es in [4] nicht. In der ersten Version des eigentlichen Designs wurde ein leistungsstarker Siliziumtransistor KT803 verwendet, der, wie aus dem Nachschlagewerk [5] hervorgeht, ohne Strahler eine Leistung von 5 W verbraucht.

Da der schwerste Modus für VT1 (Abb. 2) der Kurzschlussmodus (möglichst) ist, wurde die Funktion der Schaltung in diesem Modus (200 mA) getestet. Verlustleistung in diesem Modus am Regeltransistor: P=240,2=4,8 (W). Während der Experimente erwärmte sich der Transistor VT1 erheblich, weshalb er auf einem zusätzlichen Strahler (Platte) aus Duraluminium mit den Abmessungen 46 x 85 x 1,5 mm installiert wurde. Die Platte selbst wurde an der oberen Abdeckung des PT-Gehäuses auf drei 12 mm hohen Gewindestiften montiert.

Die physikalische Bedeutung eines größeren Kurzschlussstroms als der Selbstentladungskompensationsstrom (SDC), wenn der IT an der Batterie (als chemische Stromquelle) arbeitet, kann in einer gewissen Vereinfachung als Subtraktion der Batteriespannung von der Batteriespannung dargestellt werden Versorgungsspannung bei konstanten Innenwiderständen der IT, der Batterie und anderen Bedingungen. Nach der Modifikation der Schaltung in Abb. 2 mit einem Transistorschalter (Abb. 4) verbesserten sich die thermischen Bedingungen von VT1 deutlich (P = 24 V0,06 A = 1,44 W), jedoch änderte sich das Design des Plattenkühlers mit eingebautem VT1 aus Gründen der Erhaltung des Installationsvolumens wurde auf sie verzichtet.

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Die Gleichrichter- und IT-Elemente werden mittels Scharnieren zwischen der Platte und der oberen Ebene des PT-Gehäuses montiert. In die Platte werden vier Löcher mit einem Durchmesser von 5 mm gebohrt, in die LEDs eingebaut werden. Die LEDs und die Platte werden mit Molekularkleber aneinander befestigt. Der Anschluss der IT an die Batterie erfolgt über den SSh5-Stecker und eine flexible Zweidrahtleitung mit Klemmen entsprechender Bauart. Als XS1 und XS2 (Abb. 2 und Abb. 4) wurden freie Sockel XS2.4 und XS2.5 PT (Abb. 3) verwendet, in denen zusätzliche Blütenblätter eingebaut sind. Durch diese Modifikation behielt der PT seine ursprünglichen Funktionen vollständig bei.

Einzelheiten. Es empfiehlt sich, in der IT Siliziumtransistoren mit einer Leistung von 20 W und mehr, vorzugsweise im Metallgehäuse, mit einer Spannung von mindestens 1 V zu verwenden. Widerstand R50 Typ MLT1, R1 MLT-2. Der Transformator T0,5 (Abb. 1) kann beispielsweise auf einem Magnetkreis Ø3x16 (S = 24 cm3,84) unabhängig vom Ausgangstransformator eines ULF-Röhren-Farbfernsehers hergestellt werden. Der Transformatorstahl, aus dem sein Magnetkern besteht, weist bei einer Frequenz von 2 Hz geringe Wattverluste auf, was für T50 im erwarteten Langzeitbetriebsmodus wichtig ist.

Die Anzahl der T1-Windungen wurde nach den Empfehlungen von [6] mit der Formel 50/S berechnet (unter Berücksichtigung der Verwendung hochwertiger Magnetkerne wurde die empirische Zahl auf 50 reduziert). Ab wo N=50/S (cm2)=50/3,84=13 (Umdrehungen/V). Die Windungszahl der Primärwicklung beträgt 220x13=2870, die Sekundärwicklung 13x24x1,2=370 + 13x4x1,2=63 (die Windungszahl der Sekundärwicklung erhöht sich um 20 %). Der Durchmesser des Wickeldrahtes berechnet sich nach der Formel: d=0,8(l)^0,5. Für die Primärwicklung wurde aus Gründen der Reduzierung des Wirkwiderstandes ein Durchmesser von 0,15 mm gewählt. Beispielsweise gilt für die Sekundärwicklung bei einem Kurzschlussstrom von 0,2 A d=0,8(0,2)^0,5=0,36 (mm). Der „Leerlaufstrom“ der beiden hergestellten Transformatoren, berechnet nach den oben genannten Formeln und montiert auf den genannten Magnetkreisen, betrug etwa 5 mA.

Aufbau der Schaltung (Abb. 2). Trennen Sie die LED VD2 (Abb. 2) vom Transistor und verbinden Sie sie direkt mit der Gleichrichterbrücke. Schließen Sie ein über ein Amperemeter angeschlossenes Avometer an den offenen Stromkreis VD2 (Punkt A) an. Anstelle des Widerstands R2 schließen Sie ein 4,7-kOhm-Potentiometer an, das über einen Rheostat eingeschaltet und auf maximalen Widerstand eingestellt ist. Durch Ändern des Widerstands des Potentiometers wird der Strom durch VD2 auf 10 mA eingestellt. Verbinden Sie VD2 mit dem Transistor. Anstelle des Emitterwiderstands R1 ist ein Drahtpotentiometer von 47 ... 100 Ohm eingebaut, das über einen Rheostat eingeschaltet und auf maximalen Widerstand eingestellt wird. Schließen Sie an XS1 und XS2 ein Avometer an, das von einem Amperemeter an der maximalen Messgrenze eingeschaltet wird. Durch Veränderung des Widerstandes des Potentiometers wird der Kurzschlussstrom auf 200 mA eingestellt. Der TCR-Wert der Batterie, empfohlen [3], sollte bei angeschlossener (vorgeladener) Batterie 45 mA betragen.

Hinweis Aufgrund der Nebenschlussschaltung des EB-Transistors VT1 ION sollte die LED VD2 (Abb. 1 und Abb. 2) ohne Last (bei fehlendem Batterieanschluss oder Kurzschluss am Ausgang) nicht aufleuchten.

Aufbau der Schaltung (Abb. 4). Schließen Sie eine geladene Batterie mit einer Spannung von 14,5 V an den IT-Ausgang an. Ersetzen Sie den Widerstand R4 durch ein 470-kOhm-Potentiometer, wobei der Rheostat eingeschaltet und auf maximalen Widerstand eingestellt ist. Stellen Sie den Strom durch das Milliamperemeter mit einem Potentiometer auf 10 mA ein. Die Einstellung des IT-Ausgangsstroms Abb. 4 ähnelt der Einstellung des IT-Ausgangsstroms Abb. 2, sollte jedoch nur bei polrichtig angeschlossener Batterie durchgeführt werden. Der Wert des Ausgangsstroms IT Abb. 4 sollte gleich der Summe aus dem TCR der Batterie plus dem Strom sein, der durch die Batterieanschlussanzeige fließt, d. h. 45+15=60 (mA).

Литература:

1. Elkin S.A. Lade- und Einspeisegerät mit erweiterten Einsatzmöglichkeiten // Elektriker. - 2000. - Nr. 4. S.46.
2. Redaktionelle Übersetzung „LED-Wärmekompensator“//Radio.- 1978.-Nr. 4.-S.61. 3. Chayi L. Batterieladeschutz // Radiohobby. - 2003. - Nr. 4. - S.59.
3. Bedienungsanleitung UA2.940.017RE PO "Zakarpatmash".
4. Tereshchuk PM et al. Halbleiter-Empfangs- und Verstärkergeräte. Amateurfunk-Handbuch. - K.: Naukova Dumka, 1981.- S. 125.
5. Polyakov V. Reduzierung des Streufeldes des Transformators//Rodio. - 1983. - Nr. 7. - S.28.

Autor: S.A. Elkin

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