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無線電子工学および電気工学の百科事典 ニッケルカドミウム蓄電池およびバッテリー用の充電器。 無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典
無線電子工学と電気工学の百科事典 / 充電器、バッテリー、ガルバニ電池 専門文献は、電流制限のある固定電圧源からバッテリーを充電する実現可能性を実証しています。 このモードは、夜間に充電すると、初期状態に関係なく、過充電の危険がなく、朝までに完全に充電されることが保証されるため便利です。 このセクションでは、ニッケルカドミウム電池やバッテリーを充電するためのこのようなデバイスのいくつかのオプションについて説明します。 提案された最初の充電器のスキームを図113に示します。 XNUMX。
ツェナー ダイオード VD6、オペアンプ DA1.1、トランジスタ VT1、およびこれらに直接接続された要素は、非常に安定した電圧源を形成します。 その特徴は、パラメトリック スタビライザー R2VD6 がソースの出力電圧によって電力供給され、高いパラメーターを提供することです。 分圧器 R17 ～ R28 は、単一電池および 12 ～ 2 個のニッケル カドミウム電池で構成される電池を充電する際の最大値に対応する 12 の電圧レベルを形成します。 必要な充電電圧はスイッチ SA2 を使用して選択します。 オペアンプ (オペアンプ) DA1.2 は、トランジスタ VT2 とともに、大きな負荷容量を備えたこの電圧の正確なリピーターを形成します。 出力抵抗は非常に小さく、出力電流が0から350 mAに増加するときの電圧の変化は1桁のデジタル電圧計では検出できません。つまり、0,003 mV未満であり、それに対応して出力抵抗はXNUMXオーム未満です。 。 充電開始時の電流を制限するには、抵抗 R32 (およびそれに並列接続された抵抗 R6 ～ R16) の両端の電圧降下と分圧器 R35 ～ R39 から得られる基準電圧の比較が使用されます。 トランジスタ VT2 のコレクタ電流は、十分な精度で充電電流と等しくなります。 抵抗器 R3S と R36 から得られる基準電圧は 1,2 V です。電圧の比較はコンパレータによって実行され、その機能はオペアンプ DA2.2 によって実行されます。 充電電流によって抵抗 R32 の両端に 1,2 V を超える電圧降下が発生すると、オペアンプ DA2.2 がトランジスタ VT3 を開き、コレクタ電流によってオペアンプ DA1.2 の反転入力の電圧が上昇します。オペアンプの出力電圧が低下し、ソース全体が電流安定化モードに切り替わります。 制限電流値はスイッチSA2,5により350～3mAの範囲で設定します。 電流安定化モードにおけるデバイスの出力抵抗は、抵抗器 R30 の抵抗に等しくなります。 追加の抵抗器 R1 を備えた微小電流計 RA31 は、1,2 V の電圧の電圧計を形成します。したがって、ソースが電流安定化モードで動作しているとき、その矢印はスケールの最後の目盛を指します。 電圧計には、電流 100 μA の微小電流計が使用されるため、この測定値はスイッチ SA100 で設定された値の 3% に等しい充電電流に相当します。 スイッチ SA1 をその中の電池の数に対応する位置に設定して、放電した電池を充電器のソケット X2 および X2 に接続すると、充電電流は最初はスイッチ SA3 の位置によって決まります。 数時間後、バッテリ電圧はスイッチ SA2 で設定された値に達し、デバイスは電圧安定化モードに入ります。 充電電流は減少し始めますが、これは PA1 デバイスの読み取り値によって監視できます。 電流がスイッチ SA5 で設定された値の約 3% まで減少すると、オペアンプ DA2.1 のコンパレータが切り替わり、HL2 LED が点灯し、充電の終了を知らせます。 充電終了時の電流は非常に小さいため、たとえ XNUMX 日でもバッテリー (または単一のバッテリー) を充電し続けた場合、バッテリーには何も起こりません。 LED HL1 - ネットワークへのデバイス接続のインジケーター。 コンデンサ C7 を選択することにより、オペアンプ DA1.2 の高周波発生がなくなります。 ダイオード VD2 - VDS の役割は何ですか? 単一のバッテリを充電する場合、オペアンプ DA1.2 の非反転入力の電圧は 1,4 V であり、充電器出力を短絡するモードでは、その出力電圧がデバイスを電流安定化モードに確実に切り替えます。は共通線に対して約 0,6 V である必要があります。 オペアンプ DA1.2 がこのようなモードで正常に動作するには、その負電源の電圧が絶対値で少なくとも 2 V である必要があり、これはダイオード VD3 ～ VD5 の電圧降下によって保証されます。 同様に、正電源の電圧に近い入力電圧でオペアンプ DA2.1 が通常動作するには、それらの差は少なくとも 0,6 V でなければなりません。これはダイオード VD2 の電圧降下によって保証されます。 。 厚さ 1,5 mm の片面箔ガラス繊維ラミネートで作られたプリント回路基板の図を図に示します。このプリント基板上にデバイス部品のほとんどが配置されています。 114.
トランジスタ VT2 には、寸法 60x45 mm、ニードルの高さ 20 mm のニードル ヒートシンクが装備されています。 スイッチ SA2 および SA3 とその上に半田付けされた抵抗、微小電流計 PA1、LED HL1 および HL2、出力ソケット X1 および X2 は、厚さ 1,5 mm のグラスファイバー製のデバイスのフロント パネルに取り付けられ、トランス T1、スイッチ SA1、ヒューズ FU1 、ダイオード、VD1 ブリッジ、コンデンサーは同じ厚さの背面ジュラルミン パネル上にあります。 パネルは長さ 135 mm のジュラルミン製タイで固定され、プリント基板が同じタイにネジ止めされています。 完成した構造は、角パイプの断面の形をしたアルミニウム製のハウジングに取り付けられます。 ネットワークトランス T1 - TN-30 に統合。 ただし、二次巻線が少なくとも 19 mA の電流で 20 ～ 400 V の電圧を供給する他の同様の変圧器も適用できます。 整流器ブリッジ VD1 は、同じ出力電流用に設計されており、たとえば動作電流 300 mA の 226 つのダイオードを直列に接続して組み立てることができます。 D2。 これらはダイオード VD5 ～ VD1 であってもよい。 コンデンサ C50 は、定格電圧 29 V で容量 1000 μF の酸化物コンデンサ K25-2 を 53 個並列接続して構成されています。コンデンサ C1 は K5-6、残りは KM-XNUMX などです。 KM-XNUMX。 温度補償型ツェナーダイオードKS191F(VD6)への置き換えも可能です。 文字インデックス付きのD818。 B ～ E または KS191 に任意の文字インデックスを付けます。 安定した抵抗器 R3、R5、および R17 ～ R28 (C2 ～ 29 など) を使用することをお勧めします。 抵抗器 R17 ～ R28 の抵抗値は 160 オーム～10 kオームの範囲にすることができますが、0,3% 以下の精度で同じ値にする必要があります。 抵抗器 R6 ～ R16 の抵抗値は正確である必要はありません。 同様の値の抵抗器から図に示されている値に従ってそれらを選択することをお勧めします。これにより、デバイスのセットアップが簡素化されます。 抵抗器 R15、R16 はそれぞれ、並列接続された、値が大きく電力消費が低いいくつかの抵抗器で構成されています。 トリマー抵抗器 R4 および R38 - SPZ-19a。 LED HL1 および HL2 - 任意ですが、異なる色のものが望ましいです。 安定化電圧 7 ～ 8 V 用のツェナー ダイオード VD5,6 および VD7,5。スイッチ SA2 および SA3 - PG2-5-12P1N または同様のその他の小型のもの。 微小電流計 RA1 タイプ M4247、電流 100 μA。 完全な針偏向の異なる電流用のデバイスを使用する場合は、スイッチ SA31 の (図によると) 一番左の位置で 32 mA の充電電流を確保するために、制限抵抗 R2,5 だけでなく R3 も選択する必要があります。 トランジスタ VT1、VT2 は中出力の任意のシリコン npn 構造にすることができ、VT3 は少なくとも 30 V の許容電圧を持つ任意のシリコンの低出力 pn-p 構造にすることができます。 オペアンプ K140UD20 (DAI、DA2) は、K140UD7 の XNUMX 倍の数と互換性があります。 他のタイプのオペアンプの使用は、上記のモードでの動作の可能性によって決まりますが、著者はこれをテストしていません。 充電器のセットアップについて簡単に説明します。 まず、トリミング抵抗 R4 を使用して、トランジスタ VT1 のエミッタ電圧を 16,8 V に設定します。デバイスに 51 ～ 68 オームの抵抗 (消費電力 7,5 W の場合) を負荷し、抵抗 R43 のはんだを一時的に外すことにより、スイッチ SA2 を後続の各位置 (回路内で上) に移動すると、出力電圧が 1,4 V ずつ増加することを確認してください。出力で高周波が発生していないことを確認し、必要に応じてコンデンサ C7 を選択します。 次に、抵抗 R43 への接続を戻し、スイッチ SA2 を位置「12」に設定します。 スイッチ SA3 の位置を変更するときは、負荷抵抗と直列に接続されたミリ電流計で測定した出力電流が、このスイッチの位置に対応する値 (350 mA を除く) に制限されていることを確認してください。 負荷抵抗を 2 ～ 5 個のダイオード (VD3 ～ VD100 と同じタイプ) のチェーンに置き換え、スイッチ SA38 を「31 mA」の位置に設定して、トリマ抵抗 RXNUMX を同じ出力電流に設定します。 微小電流計の針は目盛りの最後の目盛りを指す必要がありますが、そうでない場合は、抵抗 RXNUMX を選択してください。 次に、スイッチ SA2 を「1」の位置に設定し、スイッチ SA3 を「10 mA」の位置に設定します。 3,3 kOhm の可変抵抗器とミリ電流計をデバイスの出力に接続し、この抵抗器の抵抗をゼロから増加させます。 出力電流が約 0,5 mA になると、HL2 LED が点灯します。 デバイスをセットアップするときは、その出力インピーダンスが著しく非対称であること、つまり流出電流に対しては小さく、流入電流に対しては高いことに留意してください。 したがって、負荷のないデバイスはネットワーク ノイズの影響を受けやすく、高インピーダンスの電圧計で出力電圧を測定すると、予想外に大きな結果が得られる可能性があります。 バッテリーの充電は簡単です。 スイッチを中のバッテリーの数と最大充電電流に対応する位置に設定し、極性を確認しながらバッテリーを出力に接続し、デバイスの電源をオンにするだけです。 充電終了の合図はHL2 LEDの点灯です。 最大充電電流は、充電されるバッテリーの容量の 3.4 分の XNUMX 未満である必要があります。 この充電器オプションにはどのような追加や変更が可能ですか? まず、図に示すように、電磁リレー K1 を追加する必要があります。 115、充電後にバッテリーまたはバッテリーの電源がオフになります。 HL2 LED が点灯すると、リレーが作動し、常閉接点で充電回路を遮断します。 抵抗 R44 は、リレーを明確に動作させ、オペアンプ DA2.1 のコンパレータのヒステリシスを小さくするために必要です。 リレー K1 の電圧は 20 ～ 27 V、トランジスタ VT4 は中出力または高出力の pn-p 構造 (KT502、KT814、KT816 シリーズなど) である必要があります。
ただし、このような追加機能をデバイスに導入した場合、充電開始後、その回路の切り替えがリレーの動作につながるため、必要な設定を事前に行う必要があることを考慮する必要があります。 この装置を使用すると、過放電を心配することなく 2 個のバッテリーを放電できます。 これを行うには、スイッチ SA5 を位置「3」に設定し、スイッチ SA1 を放電電流に最も近い、ただしそれより大きい値に設定する必要があります。出力ジャック X2 と X1.2 の間に抵抗を接続して、必要な放電電流を提供します。 、放電しているバッテリーを接続します。 バッテリ電圧はオペアンプ DA2 の非反転入力に供給される電圧より高いため、トランジスタ VT7 が閉じ、バッテリは抵抗を介して放電されます。 バッテリー電圧が 1.2 V に低下すると、オペアンプ DA1 とトランジスタ VTXNUMX が電圧安定化モードに切り替わり、放電が停止します。 HL2 LED は、バッテリの放電の完了を示すインジケータとして機能します。放電プロセス中に点灯し、完了すると消灯します。 さらに、デバイスが異なる数のバッテリーでバッテリーを放電するために使用されることが多い場合は、追加の抵抗を導入することをお勧めします。その抵抗は、抵抗 R40 ～ R17 の合計抵抗の 28% です。そしてもちろんスイッチも。 抵抗は、基準電圧源の出力（図では、図113、トランジスタVT1のエミッタ、抵抗R2、R3、コンデンサC3の接続点）とスイッチSA12の固定接点「2」の間に接続されています。抵抗 R17 に接続され、この抵抗と並列に追加のスイッチが接続されます。 スイッチの接点が閉じるとバッテリが充電され、スイッチが開くと出力電圧が 1,4 倍（バッテリあたり 1 V まで）低下すると、バッテリを放電できます。
バッテリーは時間とともに変化する電流で抵抗を介して放電されます。この電流は、図に示す回路に従って K142EHI2A マイクロ回路をオンにすることで安定化できます。 116. 抵抗器 R46 の抵抗値 (オーム) は次の式で決まります: R46 = 1250/V、ここで W は放電電流 (mA) です。 放電電流が依存する抵抗値は、充電電流と同じ電流での抵抗R6〜R16の抵抗に対応します。 充電器の 117 番目のバージョンの図を図に示します。 XNUMX. これは非常に単純ですが、充電の終了を示す表示はありません。 このデバイスは 142 つの KR12EN1A マイクロ回路を使用します。 そのうちの XNUMX つ目 (DAXNUMX) は電流制限モードで動作し、XNUMX つ目は充電電圧安定器として機能します。 ダイオード VD2 ～ VD4 は保護素子です。 トリマー抵抗器 R25 および R28 は、スイッチ SA3 のさまざまな位置での出力電圧を正確に設定します。 コンデンサ C2 ～ C4 は、DAI、DA2 チップの生成の可能性を防ぎます。 電源トランス T1、ダイオード ブリッジ VD1、コンデンサ C1、スイッチ SA2 および SA3 は、デバイスの最初のバージョンと同じにすることができます。 ダイオード VD2 ～ VD4 - 任意の低電力シリコン。 抵抗器 R13 ～ R24、R26 は正確で安定している必要があり、その抵抗値は 120 ～ 180 オーム以内でなければなりません。 ボードに超小型回路を取り付ける前に、安定化電圧を確認することをお勧めします。 これは、図の回路図に従って作成した回路を接続することで実行できます。 116 を 5...15 V の電圧源に接続し、抵抗 R46 (160 オーム) の両端の電圧を測定します。 充電電流制限ユニット (DA1,2) には、安定化電圧が 1 V に近いマイクロ回路を使用してください。 また、1,2 V と大きく異なる場合は、デバイスのセットアップ時に抵抗 R2 ～ R12 の抵抗値を選択する必要があります。 この充電器を次のようにセットアップします。 まず、スイッチ SA2 と SA3 をそれぞれ「350」と「12」の位置に設定し、トリミング抵抗 R25 のスライダーを中間の位置に設定します。次に、抵抗 R27 を使用して出力電圧を 16,8 V に設定します。 次に、スイッチ SA3 を の位置に移動します。 「1」にして抵抗 R25 を使用すると、デバイスの出力電圧が 1,4 V に設定されます。これらの操作は相互に関連しているため、数回繰り返します。 次に、直列に接続された 300 つのシリコン ダイオードを、少なくとも 2 mA の電流とミリ電流で出力に接続します。 スイッチSA3およびSA2,5を「2」および「1」の位置に設定し、出力電流が2,5mAになるように抵抗R1を選択します。 DA1,2 マイクロ回路の安定化電圧が 2 V で、抵抗 R12 ～ R2 の抵抗が図に示されている値に対応している場合、他のスイッチ位置の充電電流は図に示されている電流に対応する必要があります。 それ以外の場合は、抵抗 R12 ～ RXNUMX を追加で選択する必要があります。 電流安定化モードでのデバイスの出力抵抗は、最初のオプションの設計の出力抵抗よりも大幅に小さく、導入された抵抗 R13 ～ R24 および R25 ～ R28 の合計抵抗に等しくなります。 充電器が図のとおりである場合。 117は同じタイプのバッテリーのみを対象としており、スイッチSA2と抵抗R2〜R12は除外でき、図118の図に従って組み立てられた充電終了インジケーターは、 13、入ります。 合計充電電流と抵抗 R24 ～ R1 を流れる電流は十分に大きいですが、主にトランジスタ VT1 のエミッタ接合を通って流れます。 トランジスタが開き、HL29 LED が点灯し、充電プロセスを示します。 電流が抵抗器 R1 の抵抗値とトランジスタ VTXNUMX の開放電圧によって決まる値まで減少すると、このトランジスタが閉じて LED が消灯します。 バッテリーからバッテリー用の充電器を組み立てました（スイッチSA2を除き、図118の図に従って充電終了インジケーターを追加しました）。 TsNK-0,45（150個まで）。 出力電流を 1 mA に制限するには、117 オームの抵抗 (図 8,2 の R29) が必要でした。 充電終了のインジケーターでは、抵抗器 R30 の抵抗値が 10 オームの場合、LED の輝度の低下は充電電流 7 mA で始まり、XNUMX mA の電流で完全に消えました。
この装置は変圧器を使用しています。 TPP-220、16 つの二次巻線がすべて直列に接続されています。 次のようにジャンパを取り付けると便利です: 17-18、11-12、13-14、19-20、21-15、ダイオード ブリッジへの電圧は端子 22 と 2 から除去されます。主電源電圧は端子 9 と 3 に供給されます。変圧器の端子 7 と XNUMX、端子 XNUMX と XNUMX の間にもジャンパを取り付ける必要があります。 電源スイッチ付きの主電源変圧器、ヒューズ、スイッチ SA3、出力ソケットを除くデバイスのすべての要素は、90 x 50 mm のプリント基板に実装されています (図 119)。 このボードは、KTs407A ダイオード ブリッジ (VD1)、定格電圧 50 V で容量 29 μF の K1-2200 (C16) 酸化物コンデンサを取り付けるように設計されています。その他の詳細は、最初のバージョンの設計と同じです。デバイスの。 DA1 および DA2 マイクロ回路は、45x25 mm のニードル ヒートシンクに取り付けられており、ニードルの高さは 20 mm です。
回路基板は、コーナーにリベット留めされたネジ付きブッシュを使用して、他の部品とともに、133x100x56 mm のプラスチック ケースに取り付けられます。 延長リードのLEDはハウジングカバー上に出されます。 この順序でデバイスをセットアップします。 トリミング抵抗 R25 と R27 は、スイッチ SA8,4 の位置「1,4」と「6」で出力電圧をそれぞれ 1 V と 3 V に設定し、抵抗 R150 を選択することにより出力電流を 1 mA に設定し、抵抗 R29 V In を選択することにより LED 消光しきい値を設定します。マイクロ回路DA1の生成イベントは、その入力ピン2と電源回路のマイナス線の間にコンデンサC*（数十または数百ナノファラッド）があり、図に示されています。 119 の破線。 このタイプの充電器のプリント回路基板は、図の図によるとデバイスの基礎になることもあります。 １１７－スイッチＳＡ２を抵抗器Ｒ２～Ｒ１２に接続するための接点を提供する。 各超小型回路は、図の図に従って、デバイス内と同じ寸法の独自のラジエーターに取り付ける必要があります。 117.
TsNK-0,45 電池 120 個を電源とするプレーヤーを使用して音楽を聴きたい人には、より単純な充電器が提供されます (図 105、回路は定格と充電器の欠如が図 1 とは異なります)。変圧器の 8 次巻線と並列に接続されたコンデンサ) 主電源変圧器 T9 の 160 次巻線は、電圧 2,8 ～ 2 V、電流 300 mA 以上になるように設計する必要があります。 マイクロ回路には小さなプレートヒートシンクが装備されている必要があります。 1 Vに等しい出力電圧は、抵抗R150をトリミングして設定し、その後、電流180 mAのXNUMXつの直列接続ダイオードまたはXNUMXつの放電したバッテリにデバイスを負荷し、抵抗RXNUMX - 出力電流XNUMXを選択することによって設定されます。 ...XNUMXmA。
KR142EN12A マイクロ回路がない場合はどうなりますか? この場合、図の図に従って同様の目的の充電器を組み立てることをお勧めします。 121. このバージョンの充電器の基礎となるのは、おもちゃの電気モーター、ネットワーク電圧を 1...6 V に下げるその他の変圧器、またはネットワーク アダプターに電力を供給することを目的とした PM-6,3 電源です。 ネットワークトランスを除くデバイスのすべての部品はプリント基板に実装されており、その図を図に示します。 122、酸化コンデンサ K 50-6 (C1-C3)、トリミング抵抗 SPZ-196 (R5)、LED を取り付けるように設計されています。 AL341Aとか。 AL307B。 LED はケーシングの通気スロットを通して取り出されます。 トランジスタ VT1 には、厚さ 0,5 mm の真鍮 (またはアルミニウム) 製の小板ヒートシンクが装備されています。 回路基板は、リベットで留められた XNUMX つのネジ付きブッシュによってハウジングに固定されています。 このデバイスをセットアップするときは、前のデバイスと同様に、まず出力電圧を 2,8 V (抵抗 R5 を使用) に設定します。その後、300 mA の動作電流で直列に接続された 7 つのダイオードが負荷され、抵抗 R150 を選択して出力を設定します。 180...2mAの電流が達成されます。 HLXNUMX LED が消灯します。 記載されている充電器のケースには、マイクロ回路またはトランジスタのヒートシンクを確実に冷却するために通気孔が必要です。 著者: ビリュコフ S.
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