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無線電子工学および電気工学の百科事典 非接触充電器。 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 今日、モバイルデバイスを充電する新しい方法、非接触型が登場しました。 その本質は、充電されるデバイスが充電器と直接電気的に接触しないという事実にあります。 この方法は、携帯電話やスマートフォンなどの充電に使用されます。著者は、LED 懐中電灯のバッテリーを充電するための独自のバージョンの非接触充電器を提供しています。 懐中電灯など、交換可能な電池を備えたデバイスを頻繁に使用すると、ガルバニック電池を頻繁に交換したり、電池を使用している場合は定期的に充電したりする必要があります。 バッテリーを充電するには、懐中電灯本体からバッテリーを取り外す必要がありますが、これは必ずしも便利ではありません。 同時に、いわゆる非接触充電技術も普及しつつあります。 これらの充電器（充電器）のほとんどの動作原理は、エネルギー源と消費者間の誘導結合に基づいています。 読者の注意を引くために提供された懐中電灯のメモリも、同じ原理で機能します。 提案された充電器の基礎は、コンパクト蛍光灯 (CFL) からの電子安定器です。 知られているように、ＣＦＬ電子安定器は、数十キロヘルツの周波数で動作するパルス発生器である。 この周波数のため、変圧器やバラストチョークを含むデバイスのすべての要素のサイズが小さくなります。 蛍光灯に流れる電流を制限する要素はバラストチョークです。 この意味では、最も単純な充電器のバラスト コンデンサと同じ機能を果たし、充電電流を制限 (設定) します。 メモリのブロック図を図に示します。 1. CFL からは、平滑コンデンサを備えた整流器、パルス発生器、安定器チョークを含む実際の電子安定器が使用され、蛍光灯ではなく絶縁変圧器が直列に接続されています。 この変圧器は、充電器と懐中電灯のバッテリーの間の接続要素として機能します。 バラストチョークと直列にあるため、そこを流れる電流は制限され、部分的に変流器として機能するため、二次巻線が短絡しても致命的な結果につながることはありません。 変圧器の一次巻線は充電器のハウジング内にあり、二次巻線はランタン内にあります。 電流は変圧器の一次巻線を通って流れますが、電流は主にバラストチョークのインダクタンスと主電源電圧に依存するため、比較的安定した状態を保ちます。
ランプ内では、変圧器の二次巻線に交流電圧が発生します。この電圧は整流され、電圧リミッターを介してランプのバッテリーに供給されます。 変圧器の一次巻線の電流は制限されているため、二次巻線でも制限されます。 変流器のパラメータを変更することで、バッテリの充電に必要な電圧と電流を設定できます。 バッテリー電圧が最大値に達するとリミッターがオンになります。 バッテリーの電圧の上昇が止まり、「余分な」電流がリミッターを通って流れます。 CFLの電子安定器のスキームとその改良を図に示します。 2. 新しく導入されたすべての要素と接続が色で強調表示されます。 出力 18 ～ 20 W の CFL を使用しました。 ケースを開けた後、蛍光灯のリード線（4 本）を基板から取り外します。通常、リード線は金属ピンに巻かれています。 次に、ボードをランプベースに接続しているワイヤーを外します。 基板は適切な大きさの蓋付きプラスチックケースに入れられます。 ケースは、ボードに加えて追加の要素を収容できる十分な広さが必要です。 著者のバージョンでは、直径 65、ペーパークリップからの高さ 28 mm の円筒形のボックスが使用されました (図 3)。 標準のバラスト チョーク L2 と直列に、蛍光灯の代わりに、同様の CFL の別のバラスト チョーク L3 と絶縁トランスの一次巻線 T2.1 が含まれています。 パルス発生器の動作を示すために、ネオン表示ランプ HL10 が電流制限抵抗器 R11 および R1 を介してその出力に接続されています。 取り付け全体はヒンジ方式で行われ、ハウジングのインジケータランプ用に対応する直径の穴が開けられます。
改良のために、本体直径 24、長さ 82 mm の LED 懐中電灯が選択されました。 XNUMX つの LED と XNUMX つの単 XNUMX 電池を使用します。 押しボタン式電源スイッチは、ねじ込み式のバッテリー カバー内にあります。 LEDの陰極はランプ本体に接続されています。 ランタンの完成図を図に示します。 図 4 では、すべての新しい要素と接続が赤色で示されています。
絶縁変圧器の巻線 T2.2 からの交流電圧はダイオード ブリッジ VD1 を整流し、整流された電圧のリップルはコンデンサ C1 によって平滑化されます。 充電電流はダイオード VD2 と VD3 を通ってバッテリーに流れ込みます。 VD2 ダイオードはスタンバイ モードでのバッテリの放電を防止し、LED の反対側に並列接続された VD3 ダイオードは充電電流を流します。 電圧リミッターは DA1 チップ (並列電圧レギュレーター) に組み込まれており、LED HL1、HL2 はバッテリー充電モードを示します。 充電の開始時、バッテリ電圧が公称電圧より低いとき、DA1 チップの制御入力 (ピン 1) の電圧はしきい値より低くなります。 したがって、超小型回路を流れる電流は小さく、整流された電圧のほとんどすべてが電流制限抵抗器 R5 と HL2 LED (緑色に点灯) から回路に供給されます。これは、バッテリが充電されていることを示します。 バッテリー電圧がしきい値に達すると、チップを流れる電流が増加し、チップ両端の電圧降下が約 2 V に減少します。充電電流が抵抗 R3 と DA1 チップを通って流れるため、バッテリーは徐々に充電を停止します。 。 この場合、HL2 LED が消灯し、HL1 (赤く光る) が点灯し始め、充電の終了を知らせます。 装置の設計を図に示します。 電池収納部のカバー３には、押しボタンスイッチ５（図４のＳＡ１）がある。 スイッチ 5 の 3 つの出力 5 はカバー 1 の金属ケースに機械的に接続され、もう 4 つの出力はスプリング接点 4 で機械的に接続されています。スイッチは絶縁プラスチックガスケット 5 でカバーに機械的に固定されています。外部の気候の影響から保護するために、ガスケット 3 がスイッチに取り付けられています。
作業は以下に減ります。 プラスチックケース１をカバー３に接着し、その中心に穴を開けてフレーム１０を接着剤で固定し、そこに絶縁トランスの二次巻線２（Ｔ２．２）を巻く。 スイッチプッシャーの機能は円筒形の磁気回路3によって行われ、フレーム1からの脱落を防ぐためにプラスチックワッシャー10が接着され、上部中央の穴にプラスチックフレーム2が接着されています。電子安定器ハウジングのカバー１２。その上に変圧器の巻線１３（Ｔ２．１）が巻かれる。 変圧器のコイルを巻くフレームの内径は、バックラッシュの小さい磁気回路11が含まれるように選択されており、著者のバージョンでは、直径6、長さ15 mmの磁気回路が使用されています。コンピューターの電源チョーク。 フレームの高さは14〜8 ... 9 mm、フレームは10〜6 ... 7 mm、厚さは0,5 ... 0,7 mmです。 巻線 T2.1 には 350 ターンのワイヤ PEV-2 0,18 が含まれ、巻線 T2.2 - 180 ターンのワイヤ PEV-2 0,1 が含まれます。 ワッシャーの直径は9〜10 ... 12 mm、厚さは0,5 ... 1,5 mmで、後者は磁気回路11が「ぶらぶらしない」ように選択されます。 ケーシング（薬のプラスチック容器）の直径は21 mm、高さは11 mmです。 改造したランタンを図に示します。 6.
懐中電灯を使用する場合、磁気回路はスイッチの押し子として機能します。 しかし、ランプがオフになり、電子安定器がネットワークに接続され、磁気回路がフレーム 14 に挿入されると (図 5 を参照)、巻線 T2.1 と T2.2 の間に誘導結合が発生し、電圧が上昇します。巻線 T2.2 に が表示され、バッテリーの充電が開始されます (図 7)。
このデバイスは、小型の固定出力抵抗器 P1 ～ 4 または輸入された LED を使用しており、いずれもケース直径が 3 mm で、赤と緑の色で発光します。 コンデンサC1 - K10-17v、ダイオードブリッジVD1の端子に取り付けられています。 調整は、巻線 T2.2 の巻き数の選択から始まります。 これを行うには、この巻線を指定された巻数で巻き、フィルター コンデンサーを備えたダイオード ブリッジをそれに接続します。 磁気コアを巻線 T2.1 のフレームに挿入し、その上に巻線 T2.2 を置きます。 抵抗値 4 オームの可変抵抗器がダイオード ブリッジの出力に接続されています (図 470 を参照)。 抵抗を変化させることで、それに流れる電流と両端の電圧が制御されます。 必要な充電電流では、電圧が 4,8 ～ 5 V である必要があります (充電されたバッテリの電圧は、4,3 ～ 4,4 V にダイオード VD2 と VD3 の電圧降下を加えたものです)。 電圧が高いほど充電電流が増加します。 懐中電灯には容量 300 ～ 600 mAh の電池 40 個を使用する予定だったので、約 2.2 mA の充電電流が選択されました。 測定結果に基づいて、T2 巻線の巻数を追加または削除する必要があるかどうかが決定されます。 巻き数を選択した後、ワニスまたは接着剤の層で巻線を覆って保護する必要があります。 磁気回路の寸法と特性に依存するため、それらの数は上記の数と大きく異なる場合があることに注意してください。 充電電流を増やすには、変流器の一次巻線の巻数を増やすか、電子安定器のインダクタ L3 および LXNUMX のインダクタンスを減らしてそこを流れる電流を増やす必要があります。 次に、デバイスの他のすべての要素がブレッドボードに取り付けられ、新しく充電されたバッテリーがバッテリー コンパートメントに取り付けられ、DA1 チップのピン 2 と 1 が一時的に閉じられます。 磁気コアを巻線 T2.1 のフレームに挿入し、その上に巻線 T2.2 を置き、整流器の出力の電圧 (vpr) を測定します (図 4 を参照)。 次に、バッテリーの代わりに、抵抗値 470 オームの可変抵抗器が接続され、その抵抗値を変えることによって、整流器 (vpr) の出力に同じ電圧が設定されます。 抵抗 R1 (図 4 を参照) は、この電圧が数十ミリボルト増加すると (可変抵抗によって変更されます)、HL2 LED がオフになり、HL1 がオンになるように選択されます。 必要に応じて、抵抗 R3 を選択します。 その抵抗値は、可変抵抗器がオフになったときに整流器出力の電圧が超えず、HL1 LED が点灯するような値である必要があります。 TL431CLP チップの最大許容電流は 100 mA であるため、充電電流は 60 ～ 70 mA を超えてはいけないことに注意してください。 ランプの完成は、VD3 ダイオードの取り付けから始まります。 これを行うには、バッテリーコンパートメントを取り外し、保護ガラスを慎重に取り外し、LED が搭載されたボードを内側から絞り出します。 VD3 ダイオードは、LED の出力間のボードに取り付けられています。 取り付けが正しいことを確認した後、逆の手順で組み立てを行い、ランプの動作確認を行います。 他のすべての要素は、バッテリー カバーのケース内に配置されます。 ゴム製ガスケット 8 (図 5 を参照) には 3 つの穴が開けられており、そこにワイヤが信頼性の高い絶縁体 (MGTF など) に挿入され、スイッチ端子にはんだ付けされます。 この場合、カバー 5 からスイッチを取り外す必要がある場合があります (図 1 を参照)。 次に、各要素をケーシング１内に配置してホットグルーで固定し、ワイヤで接続する。 LEDをケースに取り付けるために、直径3 mmの穴がXNUMXつ開けられます。 提案した充電器は、さまざまな機器に内蔵された電池や充電式電池の充電に使用できます。 このようなデバイスの設計に応じて、磁気回路をT2.1巻線のフレームに設置し、その上にT2.2コイルを配置することができ、さらにトランスの設計をより根本的に変更することができます。 。 著者: I. ネチャエフ
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