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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Kontaktloses Ladegerät. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Ladegeräte, Batterien, galvanische Zellen Heute gibt es eine neue Möglichkeit, mobile Geräte aufzuladen – kontaktlos. Sein Kern liegt darin, dass das zu ladende Gerät keinen direkten elektrischen Kontakt mit dem Ladegerät hat. Diese Methode wird zum Laden von Mobiltelefonen, Smartphones usw. verwendet. Der Autor bietet eine eigene Version eines kontaktlosen Ladegeräts zum Laden von Akkus einer LED-Taschenlampe an. Bei der häufigen Verwendung von Geräten mit austauschbaren Batterien, wie z. B. einer Taschenlampe, müssen die galvanischen Batterien häufig ausgetauscht oder bei Verwendung von Batterien regelmäßig aufgeladen werden. Um die Akkus aufzuladen, müssen Sie diese aus dem Taschenlampengehäuse entfernen, was nicht immer praktisch ist. Gleichzeitig verbreitet sich die sogenannte kontaktlose Ladetechnologie immer weiter. Das Funktionsprinzip der meisten dieser Ladegeräte (Lader) basiert auf der induktiven Kopplung zwischen Energiequelle und -verbraucher. Nach dem gleichen Prinzip funktioniert auch die Erinnerung an eine Taschenlampe, die den Lesern zur Verfügung gestellt wird. Die Basis des vorgeschlagenen Ladegeräts ist ein elektronisches Vorschaltgerät aus einer Kompaktleuchtstofflampe (CFL). Das elektronische Vorschaltgerät CFL ist bekanntlich ein Impulsgenerator, der mit einer Frequenz von mehreren zehn Kilohertz arbeitet. Aufgrund dieser Frequenz sind alle Elemente des Geräts klein, einschließlich Transformatoren und Vorschaltdrosseln. Die Vorschaltdrossel ist das Element, das den Strom durch die Leuchtstofflampe begrenzt. Und in diesem Sinne erfüllt er die gleiche Funktion wie der Ballastkondensator in den einfachsten Ladegeräten – er begrenzt (stellt) den Ladestrom ein. Das Blockschaltbild des Speichers ist in Abb. dargestellt. 1. Von der CFL wurde das eigentliche elektronische Vorschaltgerät verwendet, das einen Gleichrichter mit Glättungskondensator, einen Impulsgenerator und eine Vorschaltdrossel enthält, mit der nicht eine Leuchtstofflampe, sondern ein Trenntransformator in Reihe geschaltet ist. Dieser Transformator dient als Verbindungselement zwischen dem Ladegerät und dem Taschenlampenakku. Da sie mit der Vorschaltdrossel in Reihe geschaltet ist, wird der durch sie fließende Strom begrenzt und sie fungiert teilweise als Stromtransformator, sodass ein Kurzschluss der Sekundärwicklung keine katastrophalen Folgen hat. Die Primärwicklung des Transformators befindet sich im Ladegerätgehäuse, die Sekundärwicklung in der Laterne. Durch die Primärwicklung des Transformators fließt ein Strom, der hauptsächlich von der Induktivität der Vorschaltdrossel und der Netzspannung abhängt und daher relativ stabil bleibt.
In der Lampe entsteht an der Sekundärwicklung des Transformators eine Wechselspannung, die gleichgerichtet und über den Spannungsbegrenzer der Batterie der Lampe zugeführt wird. Da der Strom in der Primärwicklung des Transformators begrenzt ist, wird er auch in der Sekundärwicklung begrenzt. Durch Ändern der Parameter des Stromwandlers können Sie die erforderliche Spannung und den erforderlichen Strom zum Laden der Batterie einstellen. Wenn die Batteriespannung den Maximalwert erreicht, schaltet sich der Begrenzer ein. Die Spannung an der Batterie hört auf zu wachsen und der „zusätzliche“ Strom fließt durch den Begrenzer. Das Schema des elektronischen Vorschaltgeräts der CFL und seine Verfeinerung sind in Abb. 2 dargestellt. 18. Alle neu eingeführten Elemente und Verbindungen werden farblich hervorgehoben. Es wurde eine Kompaktleuchtstofflampe mit einer Leistung von 20 ... 4 W verwendet. Nach dem Öffnen des Gehäuses werden die Anschlussdrähte (65 Stück) der Leuchtstofflampe aus der Platine entnommen, die üblicherweise auf Metallstiften aufgewickelt sind. Trennen Sie dann die Kabel, die die Platine mit dem Lampensockel verbinden. Die Platine wird in ein Kunststoffgehäuse geeigneter Größe mit Deckel gelegt. Das Gehäuse muss geräumig genug sein, um neben der Platine auch weitere Elemente unterzubringen. In der Version des Autors wurde eine zylindrische Schachtel mit einem Durchmesser von 28 und einer Höhe von 3 mm aus Büroklammern verwendet (Abb. 2). In Reihe mit der Standard-Vorschaltdrossel L3 enthalten sie anstelle einer Leuchtstofflampe eine weitere Vorschaltdrossel L2.1 einer ähnlichen Kompaktleuchtstofflampe und die Primärwicklung T10 eines Trenntransformators. Um den Betrieb des Impulsgenerators anzuzeigen, ist an dessen Ausgang über die Strombegrenzungswiderstände R11 und R1 eine Neonanzeigelampe HLXNUMX angeschlossen. Die gesamte Montage erfolgt im Klappverfahren, im Gehäuse ist ein Loch mit entsprechendem Durchmesser für die Kontrollleuchte angebracht.
Zur Veredelung wurde eine LED-Taschenlampe mit einem Gehäusedurchmesser von 24 und einer Länge von 82 mm gewählt. Es verwendet neun LEDs und eine Batterie aus drei AAA-Batterien. Der Druckknopf-Ein/Aus-Schalter befindet sich in der verschraubten Batterieabdeckung. LED-Kathoden sind mit dem Lampenkörper verbunden. Das Schema der Fertigstellung der Laterne ist in Abb. dargestellt. In Abb. 4 werden alle neuen Elemente und Verbindungen rot dargestellt.
Die Wechselspannung aus der Wicklung T2.2 des Trenntransformators richtet die Diodenbrücke VD1 gleich, die Welligkeit der gleichgerichteten Spannung wird durch den Kondensator C1 geglättet. Über die Dioden VD2 und VD3 gelangt der Ladestrom in die Batterie. Die VD2-Diode verhindert, dass sich der Akku im Standby-Modus entlädt, und die VD3-Diode, parallel gegenüber den LEDs geschaltet, leitet den Ladestrom weiter. Auf dem DA1-Chip (Parallelspannungsregler) ist ein Spannungsbegrenzer montiert, die LEDs HL1, HL2 zeigen die Batterielademodi an. Wenn zu Beginn des Ladevorgangs die Batteriespannung unter der Nennspannung liegt, liegt die Spannung am Steuereingang (Pin 1) des DA1-Chips unter dem Schwellenwert. Daher ist der Strom durch die Mikroschaltung gering und fast die gesamte gleichgerichtete Spannung wird der Schaltung vom Strombegrenzungswiderstand R5 und der HL2-LED (grünes Leuchten) zugeführt, was anzeigt, dass der Akku geladen wird. Wenn die Batteriespannung den Schwellenwert erreicht, steigt der Strom durch den Chip und der Spannungsabfall an ihm sinkt auf etwa 2 V. Der Ladestrom fließt durch den Widerstand R3 und den DA1-Chip, sodass der Akku nach und nach aufhört zu laden . In diesem Fall erlischt die HL2-LED und HL1 (rotes Leuchten) beginnt zu leuchten und signalisiert damit das Ende des Ladevorgangs. Der Aufbau des Gerätes ist in Abb. dargestellt. 5. Im Deckel 3 des Batteriefachs befindet sich ein Druckknopfschalter 5 (SA1 in Abb. 4). Ein Ausgang 4 des Schalters 5 ist mechanisch mit dem Metallgehäuse der Abdeckung 3 verbunden, der zweite mit dem Federkontakt 6. Der Schalter ist mechanisch mit einer isolierenden Kunststoffdichtung 7 im Deckel befestigt, andererseits mit Gummi Zum Schutz vor äußeren Witterungseinflüssen ist am Schalter eine Dichtung 8 angebracht.
Die Arbeit reduziert sich auf Folgendes. Auf den Deckel 3 ist ein Kunststoffgehäuse 1 geklebt. In der Mitte des Gehäuses ist ein Loch angebracht, in dem der Rahmen 10 mit Kleber befestigt ist. Darauf ist die Sekundärwicklung 2 (T2.2) des Trenntransformators gewickelt. Die Funktion des Schalterdrückers übernimmt ein zylindrischer Magnetkreis 11. Um ein Herausfallen aus dem Rahmen 10 zu verhindern, ist auf ihn eine Kunststoffscheibe 9 aufgeklebt. In das Loch in der Mitte der Oberseite ist ein Kunststoffrahmen 12 eingeklebt Deckel 14 des EVG-Gehäuses, auf dem die Wicklung 13 (T2.1) des Transformators aufgewickelt ist. Der Innendurchmesser des Rahmens zum Wickeln der Spulen des Transformators ist so gewählt, dass er einen Magnetkreis 11 mit geringem Spiel enthält. In der Autorenversion wird ein Magnetkreis mit einem Durchmesser von 6 und einer Länge von 15 mm verwendet die Stromversorgungsdrossel des Computers. Die Höhe des Rahmens beträgt 14 - 8 ... 9 mm, die Höhe des Rahmens 10 - 6 ... 7 mm, ihre Dicke beträgt 0,5 ... 0,7 mm. Wicklung T2.1 enthält 350 Windungen PEV-2 0,18, Wicklung T2.2 - 180 Windungen PEV-2 0,1. Scheibendurchmesser 9 - 10 ... 12 mm, Dicke - 0,5 ... 1,5 mm, letztere ist so gewählt, dass der Magnetkreis 11 „nicht heraushängt“. Der Durchmesser des Gehäuses (Kunststoffbehälter für das Arzneimittel) beträgt 21 mm, seine Höhe beträgt 11 mm. Die modifizierte Laterne ist in Abb. dargestellt. 6.
Bei Verwendung einer Taschenlampe fungiert der Magnetkreis als Schalterdrücker. Wenn jedoch die Lampe ausgeschaltet ist, das elektronische Vorschaltgerät an das Netzwerk angeschlossen ist und der Magnetkreis in den Rahmen 14 eingefügt ist (siehe Abb. 5), entsteht eine induktive Kopplung zwischen den Wicklungen T2.1 und T2.2, Spannung erscheint auf der Wicklung T2.2 und der Akku beginnt zu laden (Abb. 7).
Das Gerät verwendet kleine, feste Ausgangswiderstände P1-4 oder importierte LEDs – alle mit einem Gehäusedurchmesser von 3 mm in den leuchtenden Farben Rot und Grün. Kondensator C1 - K10-17V, er wird an den Anschlüssen der Diodenbrücke VD1 installiert. Die Anpassung beginnt mit der Auswahl der Windungszahl der Wicklung T2.2. Dazu wird die angegebene Windungszahl dieser Wicklung gewickelt und eine Diodenbrücke mit Siebkondensator daran angeschlossen. Setzen Sie den Magnetkern in den Rahmen der Wicklung T2.1 ein und legen Sie die Wicklung T2.2 darauf. An den Ausgang der Diodenbrücke ist ein variabler Widerstand mit einem Widerstandswert von 4 Ohm angeschlossen (siehe Abb. 470). Durch Ändern seines Widerstands werden der Strom durch ihn und die Spannung an ihm gesteuert. Es ist erforderlich, dass bei dem erforderlichen Ladestrom die Spannung 4,8 ... 5 V beträgt (die Spannung einer geladenen Batterie beträgt 4,3 ... 4,4 V zuzüglich des Spannungsabfalls an den Dioden VD2 und VD3). Eine höhere Spannung erhöht den Ladestrom. Da geplant war, in der Taschenlampe drei Akkus mit einer Kapazität von 300 ... 600 mAh zu verwenden, wurde ein Ladestrom von ca. 40 mA gewählt. Basierend auf den Messergebnissen wird entschieden, ob Windungen der T2.2-Wicklung hinzugefügt oder entfernt werden müssen. Nach Auswahl der Windungszahl muss die Wicklung durch Überziehen mit einer Lack- oder Leimschicht geschützt werden. Es ist zu beachten, dass ihre Anzahl deutlich von der oben angegebenen abweichen kann, da diese von den Abmessungen und Eigenschaften des Magnetkreises abhängt. Um den Ladestrom zu erhöhen, ist es notwendig, entweder die Windungszahl der Primärwicklung des Stromtransformators zu erhöhen oder den Strom durch ihn zu erhöhen, indem die Induktivität der Induktivitäten L2 und L3 im elektronischen Vorschaltgerät verringert wird. Anschließend werden alle weiteren Elemente des Gerätes auf dem Steckbrett montiert, frisch geladene Akkus in das Akkufach eingelegt und die Pins 1 und 2 des DA1-Chips vorübergehend geschlossen. Setzen Sie den Magnetkern in den Rahmen der Wicklung T2.1 ein, legen Sie die Wicklung T2.2 darauf und messen Sie die Spannung (vpr) am Ausgang des Gleichrichters (siehe Abb. 4). Dann wird anstelle der Batterie ein variabler Widerstand mit einem Widerstandswert von 470 Ohm angeschlossen und durch Änderung seines Widerstandes wird am Ausgang des Gleichrichters (vpr) die gleiche Spannung eingestellt. Der Widerstand R1 (siehe Abb. 4) ist so ausgewählt, dass bei einem Anstieg dieser Spannung (sie wird durch einen variablen Widerstand geändert) um mehrere zehn Millivolt die HL2-LED ausschaltet und HL1 einschaltet. Wählen Sie bei Bedarf den Widerstand R3. Sein Widerstand sollte so sein, dass beim Ausschalten des variablen Widerstands die Spannung am Gleichrichterausgang nicht überschritten wird und die HL1-LED aufleuchtet. Es ist zu beachten, dass der maximal zulässige Strom des TL431CLP-Chips 100 mA beträgt, sodass der Ladestrom 60...70 mA nicht überschreiten sollte. Die Fertigstellung der Lampe beginnt mit dem Einbau der VD3-Diode. Nehmen Sie dazu das Batteriefach heraus, entfernen Sie vorsichtig das Schutzglas und drücken Sie die Platine mit LEDs von innen heraus. Zwischen den Ausgängen der LEDs ist auf der Platine eine VD3-Diode verbaut. Nach Überprüfung der korrekten Montage erfolgt die Montage in umgekehrter Reihenfolge und die Funktionsfähigkeit der Lampe wird überprüft. Alle anderen Elemente werden in einem Gehäuse auf dem Batteriedeckel untergebracht. In die Gummidichtung 8 werden zwei Löcher gebohrt (siehe Abb. 5), in die Drähte in zuverlässiger Isolierung, beispielsweise MGTF, eingeführt und mit den Schalterklemmen verlötet werden. In diesem Fall kann es erforderlich sein, den Schalter aus der Abdeckung 3 zu entfernen (siehe Abb. 5). Anschließend werden die Elemente mit Heißkleber in das Gehäuse 1 eingelegt und fixiert und durch Drähte verbunden. Um die LEDs im Gehäuse zu installieren, werden zwei Löcher mit einem Durchmesser von 3 mm angebracht. Das vorgeschlagene Ladegerät kann zum Laden von in verschiedenen Geräten eingebauten Akkus oder wiederaufladbaren Akkus verwendet werden. Abhängig von der Konstruktion eines solchen Geräts kann der Magnetkreis in den Rahmen der T2.1-Wicklung eingebaut und eine T2.2-Spule darauf angebracht werden, sowie eine radikalere Änderung der Konstruktion des Transformators . Autor: I. Nechaev
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