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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Handy-Ladegerät mit digitalem Timer. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Ladegeräte, Batterien, galvanische Zellen Die langfristige Verwendung von Batterien ohne Einhaltung der Anweisungen und Lade-Entlade-Modi führt zu vorzeitigem Verschleiß der Elektroden und zum Auftreten eines „Memory-Effekts“, wenn schwerlösliche dendritische Kristalle auf den Platten erscheinen. Durch die Kristallisation erhöht sich der Innenwiderstand des Akkus, der Entladestrom und die Entladespannung sinken, was zu Fehlfunktionen des Mobiltelefons führt. Durch das im Artikel vorgeschlagene Laden von Batterien mit gepulstem Strom können Sie deren Lebensdauer verlängern, die Kapazität wiederherstellen und den „Memory-Effekt“ beseitigen. In diesem Fall kommt es weder zu einer Überladung noch zu einer Überhitzung des Akkus. In den Intervallen zwischen den Ladestromimpulsen wird die Batterie mit einem Strom von 0,2...5 % der Kapazität entladen. Die Amplitude des Ladestroms in einem Impuls erreicht das Fünffache des Durchschnittsstroms, was es ermöglicht, in sehr kurzer Zeit (0,1...1 ms) Energie in den Akku zu „pumpen“ und die Wiederherstellung seiner Leistungsmerkmale zu beschleunigen. Der Energieverbrauch beim Laden mit Gleich- und Impulsstrom ist nahezu gleich, im letzteren Fall steigt die Temperatur des Gehäuses jedoch nicht an, da ein kurzer Impuls und eine ausreichend lange Pause zwischen den Impulsen ein rechtzeitiges Absinken der Temperatur ermöglichen. Der durchschnittliche Batterieladestrom überschreitet nicht die vom Hersteller empfohlene Nennleistung. Um die Garantiezeit aufrechtzuerhalten, muss auch die Ladezeit den Werksempfehlungen entsprechen. Die Ladeschaltung ist in Abb. 1 dargestellt. Das Gerät verfügt über einen digitalen Timer auf dem DD2-Chip, bei dem es sich um einen 14-Bit-Binärzähler handelt. Der Zähler wird zurückgesetzt (alle Bits werden auf Null gesetzt), wenn am Reset-Eingang R (Pin 11) von DD2 ein High-Pegel auftritt. Der Zähler wird durch die negative Flanke des Taktimpulses inkrementiert.
Taktimpulse werden von einem Multivibrator an den Elementen DD1.1 und DD1.2 erzeugt, die logische Operationen 2OR-NOT ausführen. Ein hoher Pegel am Ausgang jedes Elements tritt auf, wenn beide Eingänge niedrig sind. Der variable Widerstand R2 ändert die Frequenz der Taktimpulse und. daher die Ladezeit des Akkus. Der Betrieb des DD2-Zählers wird durch die HL1-LED angezeigt. Beim Anlegen der Versorgungsspannung leuchtet sie auf, am Ende der Zählung des 8. Impulses erlischt sie und nach 8 Impulsen leuchtet sie wieder usw. Die Ausgangsimpulse des Zählers DD2 werden über einen Inverter am Element DD1.3 dem analogen Timer DA1 zugeführt, der im gesteuerten Multivibratormodus arbeitet. In diesem Modus können Sie Impulse am Ausgang 3 von DA1 erzeugen, die mit dem Zustand von DD2 synchronisiert werden. Die Dauer der Multivibratorimpulse hängt hauptsächlich von den Widerstandswerten der Widerstände R5, R6 und der Kapazität des Kondensators C3 ab. Im Ausgangszustand ist Ausgang 3 des Timers DA1 hoch, der Transistor VT1 ist geöffnet und der Batterie GB1 wird Ladestrom zugeführt. Wenn der Kondensator C3 über die Widerstände R5 und R6 geladen wird, steigt die Spannung an den Pins 2 und 6 von DA1, und wenn sie nach der Zeit t1=0,69(R5+R6)C3 einen Pegel von 2/3 Un erreicht, schaltet der Timer um und erscheint Bei Pin 3 Low-Pegel schließt der Transistor und der Ladestrom stoppt. Der interne Entladetransistor DA1 am Eingang 7 entlädt während der Zeit t2=0,69R6 C3 den Kondensator C3 auf den Pegel von 1/3 Un, der untere Komparator am Eingang 2 schaltet den internen Trigger in seinen ursprünglichen Zustand und der Kondensator C3 wird wieder aufgeladen. Der Zyklus wiederholt sich. Mit dem Widerstand R6 können Sie den erforderlichen Strom beim Laden des Akkus einstellen. Die Dauer der Impulse am Ausgang des Multivibrators DA1 beträgt bei den angegebenen Werten der Elemente 3,5...35 s, was einer Frequenz von 1,2.0.12 Hz entspricht. Die Widerstände R8 und R9 erzeugen eine anfängliche Vorspannung basierend auf dem Transistor VT1. Der Widerstand R10 im Kollektorkreis begrenzt den Impulsstrom und verringert so die Wahrscheinlichkeit eines Durchbruchs des Transistors VT1. Die Überlastanzeige erfolgt an der HL4-LED mit einem strombegrenzenden Widerstand R12. Im Emitterkreis VT1 sind zur Kontrolle der Polarität des Anschlusses der Batterie GB1 zwei LEDs HL2 und HL3 (grün und rot) Rücken an Rücken parallel eingebaut. Bei falscher Batteriepolung leuchtet die rote HL3-LED, bei korrekter Batteriepolung die grüne HL2-LED, die zusätzlich als Batterieentladeschaltung dient. Zur Überwachung des Ladestroms verwenden Sie das Amperemeter PA1, anhand dessen Messwerte der durchschnittliche Ladestrom beurteilt werden kann. Pin 5 von DA1 ist mit dem internen Spannungsteiler des Timers verbunden und dient zur Steuerung der Pulsfrequenz von DA1. Am Ende der Zählung erscheint am Ausgang (Pin 3) von DD2 ein High-Pegel, der um invertiert wird Element DD1.3 und „0“ von seinem Ausgang schaltet DA1, so dass die Pulsfrequenz am Ausgang 3 DA1 sinkt. Der Ladestrom des Akkus wird deutlich reduziert und das Ladegerät geht in den Puffermodus und lädt GB1 mit schwachem Strom. Dadurch können Sie den Akku lange Zeit betriebsbereit halten, ohne ihn zu überladen. Ein hoher Spannungspegel vom Ausgang 3 von DD2 gelangt auch zum Eingang 6 des Elements DD1.2 und stoppt den Multivibrator an den Elementen DD1.1 und DD1.2. Es kommen keine Zählimpulse mehr am Eingang an. Vom Schalter DD2. Um den Multivibrator neu zu starten, setzen Sie den Zähler mit der „Reset“-Taste SA1 zurück oder schalten Sie den Strom für einige Sekunden aus. Die Ausgangsstufe am Transistor VT1 in der Schaltung wird direkt vom Netzteil am Transformator T1, der Diodenbrücke VD1 und dem Kondensator C4 gespeist. Die Mikroschaltungen werden über einen Spannungsstabilisator auf dem DA2-Chip mit Strom versorgt. Die im Vergleich zur Spannung der zu ladenden Batterie erhöhte Spannung am Kondensator C4 ermöglicht die Bildung kurzer Stromimpulse mit großer Amplitude, um die Kristallisation der Elektroden zu verhindern. Die meisten Speicherteile sind auf einer 96x38 mm großen Leiterplatte untergebracht (Abb. 2), die im Inneren des Gehäuses befestigt ist.
Das Gehäuse wurde ab Werk vom Typ BP-1 verwendet. Auf der Gehäusewanne ist ein Transformator vom Typ TN oder TPP mit einer Ausgangsspannung von 2x12.2x15 V und einem zulässigen Laststrom von 1...1,5 A montiert. Auf der Frontplatte des Gerätes sind Schaltklemmen, Amperemeter, LEDs und Regler verbaut. Der Anschluss des Akkus an das Ladegerät erfolgt mit Wäscheklammern. Der Diodenblock VD1 entspricht zwei Pulsdioden vom Typ KD213B. Der DD1-Chip ist austauschbar durch KR1561LE5, 564LE5, CD4001B; DD2 – bei CD4020, CD4040, K561IE20A, analoger Timer DA1 wird durch KR1006VI1 ersetzt, Stabilisator DA2 – durch KR142EN8A(G). Als Ausgangstransistor können Sie D333 oder KT8116 verwenden. Widerstände mit geringer Leistung – C2-29, C2-34, R10 – Typ RWR-7W, 2R00JSYC oder C5-37V, variabel – SPO oder SPD. Kondensatoren - KM. Das Einrichten des Geräts sollte mit einer gründlichen Überprüfung der Schaltung auf Fehler beginnen. Bei angelegter Versorgungsspannung (ohne Batterie) sollten die LEDs HL1 und HL2 leuchten. Bei angeschlossener Batterie kann die HL2-LED mit erhöhter Helligkeit leuchten, bei einer „Umpolung“ (falsche Polarität der Batterie) sollte die rote HL3-LED leuchten. Der R6-Regler stellt den laut Typenschild angegebenen Batterieladestrom ein mit dem Amperemeter (1/10 der auf dem Gehäuse angegebenen Kapazität), dem R2-Regler - die empfohlene Ladezeit. Bei einem minimalen Widerstand R2 sollte nach 3 Minuten ein hoher Pegel am Ausgang 2 von DD60 auftreten, mit einem Maximum nach 600 Minuten. Diese Werte werden durch Auswahl des Widerstands R1 angepasst. Nach Abschluss des Ladevorgangs empfiehlt es sich, den Entladestrom des Akkus zu prüfen und den Innenwiderstand zu ermitteln. Autor: V. Konovalov, Irkutsk
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