Kleines Batterieladegerät

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

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Mit der Leistung von Kleingeräten aus galvanischen Zellen und Batterien zu heutigen Preisen kann man buchstäblich pleite gehen. Es ist rentabler, nach einmaligem Aufwand auf den Einsatz von Batterien umzusteigen. Damit sie lange funktionieren, müssen sie ordnungsgemäß betrieben werden: Nicht unter die zulässige Spannung entladen, mit stabilem Strom laden und den Ladevorgang rechtzeitig beenden. Wenn der Benutzer jedoch die Erfüllung der ersten dieser Bedingungen selbst überwachen muss, empfiehlt es sich, die Erfüllung der beiden anderen dem Ladegerät anzuvertrauen. Es ist ein solches Gerät, das im Artikel beschrieben wird.

Bei der Entwicklung bestand die Aufgabe darin, ein Gerät mit folgenden Eigenschaften zu entwerfen:

• große Änderungsintervalle des Ladestroms und der Ladespannung der automatischen Ladebeendigung (APZ). Bereitstellung des Ladens sowohl einzelner Batterien, die zur Stromversorgung kleiner Geräte verwendet werden, als auch von daraus zusammengesetzten Batterien mit einer minimalen Anzahl mechanischer Schalter;
• Nahezu einheitliche Reglerskalen, die es ermöglichen, den Ladestrom und die APL-Spannung mit akzeptabler Genauigkeit ohne Messgeräte einzustellen;
• hohe Stabilität des Ladestroms bei Änderung des Lastwiderstands;
• relative Einfachheit und gute Wiederholbarkeit.

Das beschriebene Gerät erfüllt diese Anforderungen vollständig. Es ist zum Laden der Batterien D-0,03 und D-0,06 ausgelegt. D-0,125, D-0,26, D-0,55. TsNK-0,45, NKGTS-1,8, ihre importierten Gegenstücke und daraus bestehende Batterien. Bis zur eingestellten Einschaltschwelle des APL-Systems wird die Batterie unabhängig von der Art und Anzahl der Zellen mit einem stabilisierten Strom geladen, während die Spannung an ihr beim Laden allmählich ansteigt. Nach dem Auslösen des Systems bleibt die zuvor eingestellte konstante Spannung an der Batterie stabil erhalten und der Ladestrom sinkt. Das heißt, es kommt nicht zu einer Überladung und Entladung des Akkus und er kann über einen längeren Zeitraum am Gerät angeschlossen bleiben.

Das Gerät kann als Netzteil für Kleingeräte mit einstellbarer Spannung von 1,5 bis 13 V und Schutz vor Überlastung und Kurzschluss in der Last eingesetzt werden.

Die wichtigsten technischen Merkmale des Geräts sind wie folgt:

• Ladestrom an der Grenze "40 mA" - 0...40, an der Grenze "200 mA" - 40...200 mA;
• Instabilität des Ladestroms, wenn sich der Lastwiderstand von 0 auf 40 Ohm ändert - 2.5 %;
• Grenzwerte der APZ-Betätigungsspannungsregelung - 1,45 ... 13 V.

Das schematische Diagramm des Geräts ist in Abb. 1 dargestellt. XNUMX.

Als Ladestromstabilisator dient eine Stromquelle an einem Transistor \L "4. Abhängig von der Stellung des Schalters SA2 wird der Strom in der Last In durch die Beziehungen bestimmt: IН \u10d (UB - UBE) / R9 und IН = (UB – UBE) / (R10 + R4 ), wobei UB die Spannung an der Basis des Transistors VT9 relativ zum positiven Bus V ist; UBE der Spannungsabfall an seinem Emitterübergang V ist; R10, RXNUMX sind die Widerstände der entsprechenden Widerstände, Ohm.

Aus diesen Ausdrücken folgt, dass durch Ändern der Spannung an der Basis des Transistors VT4 mit einem variablen Widerstand R8. Der Laststrom kann in einem weiten Bereich eingestellt werden. Die Spannung an diesem Widerstand wird durch eine konstante Zenerdiode VD6 aufrechterhalten, deren Strom wiederum durch einen Feldeffekttransistor VT2 stabilisiert wird. All dies gewährleistet die Instabilität des in den technischen Spezifikationen angegebenen Ladestroms. Die Verwendung einer stabilen, spannungsgesteuerten Stromquelle ermöglichte es, den Ladestrom auf sehr kleine Werte zu ändern, eine nahezu einheitliche Stromreglerskala (R8) zu haben und einfach die Grenzen seiner Regelung umzuschalten.

APS-System. Wird nach Erreichen der maximal zulässigen Spannung an der Batterie oder Batterie ausgelöst und enthält einen Komparator am Operationsverstärker DA1, einen elektronischen Schlüssel am Transistor VT3 und eine Zenerdiode VD5. Stromstabilisator am Transistor VT1 und Widerstände R1 - R4. Die HL1-LED dient als Anzeige für den Ladevorgang und dessen Abschluss.

Wenn eine entladene Batterie an das Gerät angeschlossen ist, ist die Spannung an ihm und am nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers DA1 geringer als die beispielhafte Spannung am invertierenden Eingang, die durch den variablen Widerstand R3 eingestellt wird. Aus diesem Grund liegt die Spannung am Ausgang des Operationsverstärkers nahe an der Spannung des gemeinsamen Kabels, der Transistor VT3 ist offen, durch die Batterie fließt ein stabiler Strom, dessen Wert durch die Positionen der Variablen bestimmt wird Widerstand R8 und Schalter SA2.

Während die Batterie aufgeladen wird, steigt die Spannung am invertierenden Eingang des Operationsverstärkers DA1. Die Spannung an seinem Ausgang steigt ebenfalls an, sodass der Transistor VT2 den Stromstabilisierungsmodus verlässt, VT3 allmählich schließt und sein Kollektorstrom abnimmt. Der Prozess läuft bis dahin weiter. bis die Zenerdiode VD6 aufhört, die Spannung an den Widerständen R7, R8 zu stabilisieren. Mit einer Abnahme dieser Spannung beginnt der Transistor VT4 zu schließen und der Ladestrom nimmt schnell ab. Sein Endwert wird durch die Summe des Selbstentladestroms der Batterie und des durch den Widerstand R11 fließenden Stroms bestimmt. Mit anderen Worten, von diesem Moment an bleibt die durch den Widerstand R3 eingestellte Spannung an der geladenen Batterie erhalten, und der zur Aufrechterhaltung dieser Spannung erforderliche Strom fließt durch die Batterie.

Die HL1-LED zeigt die Aufnahme des Geräts in das Netzwerk und zwei Phasen des Ladevorgangs an. Wenn keine Batterie vorhanden ist, wird am Widerstand R11 eine Spannung eingestellt, die durch die Position des Schiebers des variablen Widerstands R3 bestimmt wird. Um diese Spannung aufrechtzuerhalten, ist nur sehr wenig Strom erforderlich, daher leuchtet HL1 sehr schwach. In dem Moment, in dem die Batterie angeschlossen wird, steigt die Helligkeit ihres Leuchtens auf das Maximum und nach der Aktivierung des APL-Systems nach Abschluss des Ladevorgangs sinkt sie abrupt auf den Durchschnitt zwischen den oben genannten Werten. Auf Wunsch können Sie sich auf zwei Glühstufen (schwach, stark) beschränken, wofür es genügt, einen Widerstand R6 zu wählen.

Die Details des Geräts sind auf einer Leiterplatte montiert, deren Zeichnung in Abb. 2 dargestellt ist. 43. Es wird durch Durchschneiden der Folie hergestellt und ist für den Einbau von Festwiderständen MLT, Tuning (Draht) PPZ-52 vorgesehen. Kondensatoren K1-1B (C2) und KM (C4). Der VT100-Transistor ist auf einem Kühlkörper mit einer effektiven Wärmeableitungsfläche von 2 cm3 montiert. Die variablen Widerstände R8 und R11 (PPZ-XNUMX der Gruppe A) sind auf der Frontplatte des Gerätes befestigt und mit Skalen mit entsprechenden Markierungen versehen.

(zum Vergrößern klicken)

Schalter SA1 und SA2 – beliebiger Typ, wünschenswert ist jedoch, dass die als SA2 verwendeten Kontakte für einen Schaltstrom von mindestens 200 mA ausgelegt sind.

Der Netztransformator T1 muss an der Sekundärwicklung eine Wechselspannung von 20 V bei einem Laststrom von 250 mA bereitstellen.

Feldeffekttransistoren KP303V können durch KP303G - KP303I, bipolar KT361V - durch Transistoren der KT361-Serie ersetzt werden. KT3107, KT502 mit beliebigem Buchstabenindex (außer A) und KT814B – auf KT814V, KT814G, KT816V, KT816G. Die Zenerdiode D813 (VD5) muss mit einer Stabilisierungsspannung von mindestens 12,5 V ausgewählt werden. Stattdessen ist die Verwendung von D814D oder zwei beliebigen in Reihe geschalteten Low-Power-Zenerdioden mit einer Gesamtstabilisierungsspannung von 12,5 ... 13,5 V zulässig . Es ist möglich, variable Widerstände PPP-11 (R3, R8) eines beliebigen Typs der Gruppe A und PPP-43 (R10) durch einen abgestimmten Widerstand eines beliebigen Typs mit einer Verlustleistung von mindestens 3 W zu ersetzen.

Die Einrichtung des Gerätes beginnt mit der Auswahl der Helligkeit der HL1-LED. Schalten Sie dazu die Schalter SA1 und SA2 jeweils in die Stellungen „13 V“ und „40 mA“. und der Motor des variablen Widerstands R8 - schließen Sie im Durchschnitt einen Widerstand mit einem Widerstand von 1 ... 2 Ohm an die Buchsen XS50 und XS100 an und ermitteln Sie diese Position des Motors des Widerstands R3. wodurch sich die Helligkeit des Glühens HL1 ändert. Durch die Wahl des Widerstands R6 wird eine Vergrößerung des Helligkeitsunterschieds des Leuchtens erreicht.

Anschließend werden die Grenzen der Intervalle zur Regelung des Ladestroms und der APL-Spannung festgelegt. Durch Anschluss eines Milliamperemeters mit einer Messgrenze von 200 ... 300 mA an den Ausgang des Gerätes. Bewegen Sie den Schieberegler des Widerstands R8 in die untere Position (gemäß Schema) und den Schalter SA2 in die Position „200 mA“. Durch Ändern des Widerstandswerts des Trimmerwiderstands R10 wird der Gerätepfeil auf die Marke von 200 mA ausgelenkt. Dann wird der Schieber R8 in die obere Position bewegt und durch Auswahl des Widerstands R7 werden Messwerte von 36 ... 38 mA erreicht. Zum Schluss SA2 in die Stellung „40 mA“ schalten. Bringen Sie den Schieberegler des variablen Widerstands R8 wieder in die untere Position und stellen Sie durch Auswahl von R9 den Ausgangsstrom im Bereich von 43 ... 45 mA ein.

Um die Grenzen des APL-Spannungsregelintervalls anzupassen, wird der Schalter SA1 auf die Position „13 V“ gestellt und an den Geräteausgang ein DC-Voltmeter mit einer Messgrenze von 15 ... 20 V angeschlossen. Positionen des Schiebereglers von der Widerstand R1. Stellen Sie anschließend durch Bewegen von SA4 in die Position „4,5 V“ in den gleichen Positionen des Schiebereglers R13 den Instrumentenpfeil auf 3 und 1 V ein, indem Sie den Widerstand R4,5 auswählen.

Anschließend schließen Sie wieder ein Milliamperemeter an den Ausgang an und kalibrieren die Skala des Ladestromreglers (R8). und mit Hilfe eines Voltmeters - die Skala des Spannungsreglers APZ (R3).

Im Betrieb wird die APL-Spannung auf 1,4 ... 1,45 V pro Akku eingestellt.

Soll das Gerät nicht zur Stromversorgung von Funkgeräten verwendet werden, kann die Anzeige des Ladeendes durch Erlöschen der LED durch deren Blinken ersetzt werden, wofür es genügt, die Hysterese in den Komparator einzugeben – das Gerät mit Widerständen ergänzen R12, R13 (Abb. 3) und entfernen Sie den Widerstand R6.

Wenn nach einer solchen Verfeinerung der eingestellte APL-Spannungswert erreicht ist, erlischt die HL1-LED und der Ladestrom durch die Batterie wird vollständig gestoppt. Dadurch beginnt die Spannung zu sinken, der Stromstabilisator schaltet sich wieder ein und die HL1-LED leuchtet auf. Mit anderen Worten: Wenn die eingestellte Spannung erreicht ist, beginnt HL1 zu blinken, was manchmal deutlicher ist als eine bestimmte durchschnittliche Helligkeit des Leuchtens. Die Art des Batterieladevorgangs bleibt in beiden Fällen unverändert.

Autor: N. Herzen, Berezniki, Region Perm

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