Автоматическое разрядно-зарядное устройство для аккумуляторов

В качестве автономных источников питания широко применяются аккумуляторы и аккумуляторные батареи различных типов. В связи с этим возникает проблема их зарядки, так как для каждого из них требуется "свое" зарядное устройство. Кроме того, для увеличения срока службы некоторых аккумуляторов, например никель-кадмиевых, рекомендуется периодически проводить контролируемую разрядку с последующей полной зарядкой. Предлагаемое автором автоматическое устройство предназначено для зарядки и проведения циклов разрядка—зарядка большой номенклатуры малогабаритных аккумуляторов.

Некоторые аккумуляторы, в частности никель-кадмиевые, обладают так называемым "эффектом памяти". В зависимости от условий эксплуатации этот эффект может проявляться в большей или меньшей степени. Если аккумулятор предварительно не разрядить до напряжения 0,9... 1 В, то затем

не удается зарядить его до номинальной емкости. Поэтому для уменьшения влияния этого эффекта рекомендуется периодически проводить несколько циклов полной разрядки—зарядки. Предлагаемое устройство позволяет частично автоматизировать этот процесс и проводить зарядку и разрядку аккумуляторов током до 500 мА при на­пряжении до 12 В.



Принципиальная схема автоматического разрядно-зарядного устройства показана на рис. 1. После подключения аккумулятора (или батареи) оно сначала разряжает его до напряжения 0,9... 1 В на аккумулятор, затем автоматически переключает на зарядку и отключает после полной зарядки от зарядной цепи в отличие от устройства, описанного в [Л]. Кроме того, разрядный и зарядный токи можно контролировать по стрелочному измерительному прибору и изменять их во время этих процессов.

Узел питания устройства состоит из сетевого трансформатора Т1, выпрямителя VD1 и стабилизатора напряжения на микросхеме DA1. С помощью компаратора DA2 осуществляется контроль за напряжением на аккумуляторе при его разрядке. Напряжение с контакта Х2, к которому подключен аккумулятор, поступает на неинвертирующий вход (вывод 3) компаратора DA2, а на инвертирующий вход (вывод 4) — с движка резистора R10. Этим резистором устанавливают напряжение, до которого аккумулятор должен быть разряжен (иразр.мин). Когда напряжение на аккумуляторе уменьшится до этого значения, разрядка прекратится и начнется зарядка. Происходит это так. Пока напряжение на аккумуляторе и, соответственно, на выводе 3 DA2 больше, чем на выводе 4, на выходе компаратора (вывод 9) присутствует напряжение, близкое к на­пряжению питания (14... 15 В), и реле К1 обесточено. Поэтому к аккумулятору через контакты К1.2 будет подключена разрядная цепь, состоящая из резисторов R6, R7, диодного моста VD2 и миллиамперметра РА1. Одновременно через резистор R2 и контакты К1.1 напряжение питания поступает на светодиод HL2, красное свечение которого указывает на процесс разрядки аккумулятора. Значение разрядного тока можно изменять переменным резистором R6, а контролировать его — миллиамперметром РА1.



По мере разрядки аккумулятора напряжение на нем уменьшается, и когда оно станет меньше Upa3p мин, компаратор переключится. На его выходе (вывод 9) появится низкий уровень, реле К1 сработает и своими контактами К1.3 подключит нижний по схеме вывод обмотки реле и выход компаратора к общему проводу. В этом случае реле К1 будет постоянно включено и не будет реагировать на переключение компаратора DA2. Такой режим работы компаратора допустим, так как его выходной каскад включен по схеме с открытым коллектором. Аккумулятор начнет заряжаться, так как контакты К1.2 подключат его через диодный мост VD2, миллиамперметр РА1, резисторы R4, R5 и замкну­тые контакты К2.2 к выходу выпрямителя. Зарядный ток можно изменять переменным резистором R4, а по шкале миллиамперметра РА1 можно определить его значение. Контакты К 1.1 также переключатся, светодиод HL2 погаснет,
и напряжение питания через резистор R3 поступит на светодиод HL3, зеленое свечение которого указывает на процесс зарядки аккумулятора.

В устройстве применен сетевой трансформатор Т1 габаритной мощностью около 25 Вт и напряжением вторичной обмотки 20 В. Диодный мост КЦ405Г можно заменить любым с максимальным током около 1 А и обратным напряжением не менее 60 В. Миллиамперметр — М4250 с током полного отклонения 500 мА. Электромагнитные реле К1, К2 — РЭС22 (паспорт РФ4.500.131) с напряжением срабатывания 12 В.

Резисторы R1—R3, R9, R11 — Р1-4, МЯТ, R5 и R7 — ПЭВ-7,5. Переменные резисторы: R4, R6 — проволочные ППБ-15; R8 — многооборотный СП5-39; R10 — СП-1. Конденсаторы — К50-16, К50-24, К50-35. Диоды VD3, VD4 — любые малогабаритные импульсные, например, серий КД521, КД522. Светодиоды серий АЛ307 или КИПД41 красного и зеленого цветов свечения.

В авторском варианте устройство собрано в металлическом корпусе размерами 130x175x210 мм.

На печатной плате из односторонне фольгированного стеклотекстолита, чертеж которой показан на рис. 3, смонтированы диодный мост VD2, компараторы DA2, DA3, реле К1, К2, диоды VD3, VD4 и постоянные резисторы R9, R11. Резисторы R5, R7 и трансформатор Т1 закреплены на шасси корпуса. Диодный мост VD1, конденсаторы С1, С2 и микросхема DA1 размещены на задней металлической стенке корпуса, которая одновременно выполняет функции теплоотвода. Миллиамперметр РА1, переменные резисторы R4, R6, R8, R10, индикаторные светодиоды HL1—HL3, резисторы R1—R3, гнезда XS1, XS2 и переключатели SA1, SA2 расположены на передней панели.

До подключения аккумулятора необходимо установить значения Uразр.макс. и Uзар.макс. Для этого к гнездам XS1 подключают вольтметр и переменным резистором R10 устанавливают требуемое значение Upa3p мин. Затем вольтметр подключают к гнездам XS2 и переменным резистором R8 устанавливают значение Uзар.макс

ЛИТЕРАТУРА
Коновалов В. Зарядно-восстановительное устройство для NiCd аккумуляторов. — Радио, 2006, № 3, с. 53, 54.

Источник: Радио №4, 2007г.