|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ Inteligentna ładowarka do akumulatorów Ni-Cd. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Ładowarki, akumulatory, ogniwa galwaniczne W artykule, na który zwrócono uwagę czytelników, opisano zdalny zasilacz sieciowy stabilizowany impulsowo (w życiu codziennym i często w literaturze technicznej nazywany jest adapterem) oparty na mikroukładzie serii VIPer i zasilanej z niego „inteligentnej” ładowarce na wyspecjalizowany mikroukład MAX713CPE. „Inteligentnym” ładowarkom (pamięć) na łamach „Radia” poświęcono wiele uwagi. Oczywiście o inteligencji można mówić tylko warunkowo: zwykle jest to zdolność urządzenia do analizy stanu ładowanej baterii i na podstawie pewnych obowiązkowych funkcji wyboru jednego lub drugiego trybu ładowania. Ponadto algorytm ładowania zależy od rodzaju akumulatora. Dla litowo-jonowego (Li-Ion) musi odpowiadać temu opisanemu w artykule [1], a niklowo-kadmowego i niklowo-wodorkowego (Ni-Cd, Ni-MH) - [2]. W publikacjach [1, 3] zaproponowano konkretne warianty pamięci. Pomimo "inteligencji" tych urządzeń i wbrew zalecanej metodzie ładowania akumulatorów w początkowej chwili maksymalnym możliwym prądem (powyżej 1 A), pobierają one prąd zaledwie 250...300 mA! Dlaczego? Wydaje się autorowi, że odpowiedź jest prosta. Jeśli powszechnie stosowane stabilizowane i niestabilizowane zdalne zasilacze sieciowe (PSU) są wykorzystywane jako źródło prądu ładowania - często nazywane są adapterami (według zagranicznej terminologii - Wall Cube), bardzo trudno jest znaleźć instancję o maksymalnej prąd 1 A lub większy. Ponadto rynek jest niezwykle wypełniony podróbkami. Autorska próba wykorzystania zasilacza BPS 12-0,5 wyprodukowanego przez „tajemniczą” firmę MAX zakończyła się niepowodzeniem: zasilacz o gwarantowanym prądzie wyjściowym 0,5 A przegrzewał się nawet przy prądzie obciążenia 300 mA. Ale korpus urządzenia jest wykonany dość ergonomicznie, więc wykorzystaliśmy go do własnego opracowania impulsowego zasilacza sieciowego stabilizowanego. Główne cechy techniczne
Zasilacz jest chroniony przed zwarciami w obciążeniu. Może służyć do zasilania innych urządzeń (przenośne radioodbiorniki i magnetofony, odtwarzacze, automatyczne sekretarki, urządzenia cyfrowe itp.), których komora baterii jest przystosowana do czterech baterii AA. W razie potrzeby napięcie wyjściowe stabilizowane można zmienić w zakresie 3...9 V bez przewijania transformatora impulsowego. Obwód zasilania pokazano na ryc. 1. Głównym elementem urządzenia jest wyspecjalizowany chip VIPer12A, produkowany w obudowach DIP-8 i SO-8 (do montażu natynkowego). Konstrukcja takich zasilaczy impulsowych została szczegółowo opisana w artykule [4].
Informacje o mikroukładzie można znaleźć w oprogramowaniu VIPer Designe/dokumentacji/arkuszu danych/VIPerl 2A tam zalecanym. Cechą zastosowanego mikroukładu jest wbudowany generator o stałej częstotliwości przetwarzania 60 kHz, który pozwala na zminimalizowanie liczby elementów „spinających”, a także jednostka sterująca wartością graniczną prądu drenu w mikroukładzie przez zewnętrzne napięcie dodatnie. W przypadku braku tego napięcia VIPer12A zapewnia ograniczenie prądu do 0,4 A. W urządzeniu pin 3 FB (FeedBack - sprzężenie zwrotne) jest zasilany przez diodę Zenera VD2 napięciem zasilania mikroukładu DA1 (około 24 V). Prąd wejściowy na wejściu FB nie może przekraczać 3 mA. Wzrost prądu wejściowego prowadzi do zmniejszenia wartości amplitudy prądu drenu (i odwrotnie) ze wzmocnieniem około 320. W wyniku porównania napięcia na uzwojeniu sprzęgającym II transformatora T1 z napięciem stabilizacji diody Zenera VD2 cykl pracy impulsów przełączających zmienia się tak, że napięcie wyjściowe pozostaje stabilne. Gdy napięcie sieciowe zmienia się w zakresie 150 ... 250 V, odchylenie napięcia wyjściowego od nominalnego nie przekracza 0,1 V. Przeznaczenie pozostałych elementów zasilacza nie różni się od podobnych w opisanych wcześniej podobnych urządzeniach. Wszystkie części są zamontowane na płytce drukowanej wykonanej z jednostronnej folii z włókna szklanego, której rysunek pokazano na ryc. 2. W celu zmniejszenia zakłóceń generowanych przez zasilacz, ekran elektrostatyczny wykonany z cyny o wymiarach płytki drukowanej mocowany jest od strony przewodów drukowanych poprzez niezawodny izolator, połączony elektrycznie ze wspólnym przewodem (z zaciskiem ujemnym mostka diodowego VD1). Aby to zrobić, możesz użyć tego samego jednostronnego włókna szklanego, z którego wykonana jest płytka drukowana.
W celu zmniejszenia gabarytów w urządzeniu zastosowano importowane kondensatory tlenkowe. Kondensatory C1-C3, 07, C8 - ceramiczne lub foliowe na napięcie znamionowe co najmniej 630 V, reszta - ceramiczne na napięcie co najmniej 50 V. Rezystory - MLT lub podobne. Dławik L2 - kompaktowy o wysokiej częstotliwości DPM-2,4. Mostek diodowy S1WB40 (VD1) o ograniczeniu prądu 1 A i dopuszczalnym napięciu wstecznym 400 V można zastąpić dowolnym innym o podobnych parametrach, przy czym konieczna będzie zmiana konfiguracji drukowanych przewodów lub uformowanie wniosków odpowiednio mostu. Diodę FR207 (VD3) można zastąpić domowym KD257D. Wybierając analog zalecanej diody KD212AM (VD4), należy wziąć pod uwagę, że dla niego napięcie wsteczne w urządzeniu znacznie przekracza 100 V. Prostownik wyjściowy wykorzystuje diodę Schottky'ego 1 N5822 (VD5) o maksymalnym prądzie 3 A i dopuszczalnym napięciu wstecznym 40 V. Można go całkowicie zastąpić domowym o podobnych parametrach. Skuteczność stabilizacji napięcia wyjściowego zapewniają parametry diody Zenera. Zamiast tego wskazanego na schemacie można użyć diody Zenera KS224Zh. Jeśli użyjesz kompozytowej diody Zenera z domowej serii D814 i tym podobnych, stabilność napięcia zostanie niedoszacowana. Możesz zmienić napięcie wyjściowe zasilacza, po prostu wybierając diodę Zenera lub ją przełączając. W urządzeniu zastosowano układ VIPer12A w obudowie SO-8. Zgodnie ze specyfikacją wszystkie cztery kołki spustowe 5-8 muszą być przylutowane do folii miedzianej płytki drukowanej o powierzchni co najmniej 200 mm2. W temperaturze otoczenia 25°C projektowa temperatura obudowy mikroukładu nie przekroczy 72°C. Aby zmniejszyć obciążenie termiczne mikroukładu w warunkach gęstego montażu, autor zastosował miedziany kołnierz wadliwego tranzystora w obudowie TO-220, który jest zainstalowany na kołkowym radiatorze o wymiarach 13,5 x 16 x 23 mm. Przewody kolby są przylutowane do kołnierza. Obudowa mikroukładu, nasmarowana pastą przewodzącą ciepło, jest dociskana do kołnierza za pomocą płytki sprężystej. Segmenty przewodów MGTF są lutowane do pozostałych pinów mikroukładu, które następnie są lutowane do płytki. Połączenie elektryczne przewodów odpływowych z przewodami drukowanymi zapewnia jedna ze śrub montażowych M1 mocujących kołnierz do płytki. Posiada odpowiednią podkładkę kontaktową. Druga śruba jest instalowana przez podkładkę izolacyjną. Podczas instalacji należy zauważyć, że radiator mikroukładu nie powinien stykać się z blisko rozmieszczonym obwodem magnetycznym cewki indukcyjnej LXNUMX, która jest elektrycznie połączona ze wspólnym przewodem zasilającym. Induktor filtra liniowego L1 wykonany jest na bazie rdzenia magnetycznego pancernego B14 o przenikalności magnetycznej 1500...2000. Uzwojenia cewki indukcyjnej mają taką samą liczbę zwojów. Są one nawijane drutem PEV-2 0,41 w dwusekcyjnej ramie (każda we własnej sekcji) aż do wypełnienia. Transformator impulsowy został obliczony za pomocą oprogramowania VIPer Designe [4]. Zastosowano do niego rdzeń magnetyczny KV8 wykonany z ferrytu M2500NMS1 ze standardową ramką i klipsami montażowymi. Policzek wolny od odprowadzeń i połowa odprowadzeń jest usunięta z ramy. Uzwojenie III, zawierające pięć zwojów drutu PEV-2 o średnicy 1 mm, nawija się oddzielnie na trzpień o odpowiedniej średnicy, a następnie zakłada się uzwojenie 1.1, składające się z 31 zwojów drutu PEV-2 0,41. Uzwojenie I.2 z 27 zwojów drutu PEV-2 0,41 jest nawinięte na uzwojenie III, a uzwojenie II z 19 zwojów drutu PEV-2 0,12 jest nawinięte na górze. Warstwy zwojów półzwojów 1.1 i I.2 są izolowane jedną warstwą, a uzwojenia dwiema lub trzema warstwami folii stosowanej w kondensatorach wysokiego napięcia lub innego, najlepiej żaroodpornego materiału izolacyjnego. Transformator jest montowany ze szczeliną 0,02 mm na ścianach bocznych, która jest wyposażona w uszczelkę z tej samej folii. Obliczona wartość indukcyjności uzwojenia I transformatora T1 wynosi 3210 μH, zmierzona wartość to około 3530 μH. Uzwojenie III z pinem 8 jest wlutowane w płytkę, a wolny pin 7 jest połączony zawiasowo z anodą diody VD5 zamontowanej prostopadle do płytki (jak większość innych elementów). Wnioski 2 i 3 uzwojeń 1.1 i I.2 transformatora T1 są przylutowane do jednego z zacisków ramy. Następnie to zakończenie ramy jest skracane o 1,5 ... 2 mm i izolowane farbą nitro. Nie jest wlutowany w płytkę. Urządzenie nie wymaga regulacji, jednak przed pierwszym włączeniem należy upewnić się, że transformator impulsowy jest wysokiej jakości (operacja ta jest wykonywana przed zamontowaniem układu DA1 w zasilaczu), a także czy zastosowane elementy są zamontowane prawidłowo i w dobrym stanie. W tym celu można wykorzystać uniwersalne urządzenie do testowania zasilaczy impulsowych [5]. Aby zapewnić częstotliwość impulsów przełączających 60 kHz, równolegle z kondensatorem C4 w urządzeniu wlutowany jest inny o pojemności 160 ... 180 pF. Oscyloskop jest połączony równolegle z rezystorem R9 (rys. 1 w [5]). Urządzenie jest podłączone do transformatora impulsowego. Do wyjścia zasilacza podłączony jest równoważnik obciążenia. Poprzez płynne zwiększanie napięcia sieciowego na wejściu urządzenia za pomocą laboratoryjnego autotransformatora obserwuje się oscylogram. Przy napięciu sieciowym 220 V obciążenie zastępcze powinno wynosić około 6 V, a amplituda impulsów prądu piłokształtnego obserwowanych na ekranie oscyloskopu nie powinna przekraczać 0,25 A. Zwiększając napięcie sieciowe do 250 V należy upewnić się, że magnes obwód nie jest nasycony. Ponadto sprawdzają fazowanie uzwojenia II, dla którego mierzą napięcie na kondensatorze C6 PSU, które powinno odpowiadać około 25 V. Kontrolując kształt impulsów na drenie tranzystora VT2 w urządzeniu, upewniają się, że układ tłumiący zasilacza VD3C7R1 działa skutecznie, po czym urządzenie wyłącza się, a na płytce zasilacza instaluje się układ DA1. Urządzenie jest gotowe do użycia.
Stabilizowane napięcie 6 V jest dostarczane przez złącze XS1 do wejścia pamięci, której obwód pokazano na ryc. 3. Ponieważ zwykle używany jest tylko jeden określony rodzaj baterii, nie ma sensu czynić urządzenia uniwersalnym. Opisywana wersja „inteligentnej” ładowarki przeznaczona jest do ładowania akumulatorów Ni-Cd o pojemności 1000 mAh. Urządzenie bazuje na wyspecjalizowanym układzie MAX713CPE firmy Maxim. Funkcjonalny cel jego wniosków podano w tabeli.
Jak zauważono powyżej, takie urządzenie zostało opisane w artykule [3]. Jest jednak przeznaczony do ładowania sześciu akumulatorów prądem 0,25 A. Ponadto jest całkowicie niezrozumiałe, dlaczego autor projektu połączył piny 1 i 15 mikroukładu, naruszając w ten sposób zalecenia dewelopera i wykluczając jeden z „inteligentnych "właściwości ładowarki - przerwać szybkie ładowanie akumulatora, gdy napięcie na jego zaciskach osiągnie określoną z góry wartość. A takie zjawisko jest bardzo możliwe, jeśli używasz baterii, która działała przez kilka lat, w takim przypadku jej dalsze szybkie ładowanie jest niebezpieczne. W proponowanym urządzeniu można szybko naładować jeden lub dwa akumulatory (w zależności od położenia przełącznika SA1) prądem o wartości 1,1 A, co jest w przybliżeniu liczbowo równe jego pojemności. Timer urządzenia ogranicza czas szybkiego ładowania do 66 minut. Błąd ustawienia timera wynosi ± 15%, zależy to od cech konstrukcyjnych mikroukładu. Zdaniem autora jednoczesne ładowanie dwóch akumulatorów jest wskazane tylko w sytuacjach awaryjnych, gdy ważne jest ich przynajmniej częściowe naładowanie, bez osiągnięcia pełnego naładowania. Wynika to z zastosowanej w mikroukładzie metody wykrywania końca ładowania poprzez obniżenie napięcia na akumulatorze o 2,5 mV względem jego wartości maksymalnej (tzw. metoda AV). Oczywiście, nawet poprzez specjalną selekcję bardzo trudno jest osiągnąć absolutnie równą pojemność elementów w baterii. Jeśli pojemność akumulatorów znacznie się różni, spadek napięcia na jednym z nich, o mniejszej pojemności, może zostać odebrany przez mikroukład jako moment zakończenia szybkiego ładowania. W takim przypadku, aby osiągnąć naprawdę pełne naładowanie, akumulator należy ładować przez kilka godzin małym prądem. Dodatkowo chip pozwala na przeprowadzenie przez 22 minuty tzw. ultraszybkiego ładowania prądem, 4-krotności pojemności baterii. Ale tutaj należy wziąć pod uwagę fakt, że żaden producent nie gwarantuje długoterminowego zachowania właściwości technicznych akumulatorów przy takim ładowaniu. Dlatego za obiektywnie uzasadnione maksimum można uznać prąd ładowania liczbowo równy pojemności akumulatora. Algorytm działania ładowarki jest bardzo prosty. Po podłączeniu akumulatora i włączeniu napięcia zasilania zapala się dioda HL1 „Power”. Układ DA1 zawiera zegar ładowania i mierzy napięcie przyłożone do jednego ogniwa akumulatora. Jeśli jest mniejszy niż 0,4 V, tryb ładowania jest aktywowany małym prądem, w przybliżeniu równym 30 mA. Gdy tylko zmierzone napięcie przekroczy określony próg, tryb szybkiego ładowania jest automatycznie włączany prądem 1,1 A (ta wartość jest określona przez rezystancję rezystora R5), tranzystor polowy w mikroukładzie, dren który jest podłączony do styku 8, otwiera się i zapala się dioda HL2 „Szybkie ładowanie”. Zarówno podczas ładowania, jak iw przypadku szybkiego ładowania, mikroukład mierzy spadek napięcia na czujniku - rezystorze R5 i otwiera tranzystor regulacyjny VT1 dokładnie tyle, ile jest wymagane do wytworzenia niezbędnego spadku napięcia (przy szybkim ładowaniu - 0,25 V) na aktualny czujnik. Stabilizacja prądu pozwala zatem na pewną niestabilność napięcia zasilania urządzenia, ale należy wykluczyć „spady” napięcia poniżej dopuszczalnego poziomu, ponieważ mogą one zakłócić normalne funkcjonowanie mikroukładu. Podczas procesu ładowania, co 42 s, prąd ładowania jest wyłączany na 5 ms, a mikroukład mierzy napięcie na ładowanym akumulatorze, „zapamiętując” dynamikę jego zmiany w czasie. Gdy zbliża się moment odpowiadający pełnemu naładowaniu, napięcie na akumulatorze przestaje rosnąć, a następnie zaczyna spadać. Gdy tylko napięcie przyłożone do jednego akumulatora spadnie o 2,5 mV, szybkie ładowanie zostaje zastąpione trybem ładowania doładowania. To samo stanie się, gdy upłynie czas ustawiony przez timer lub napięcie na akumulatorze przekroczy 2 V. Wartość tę ustala napięcie na pinie 1 układu DA1, w naszym przypadku jest ona zasilana przykładowym napięciem z pinu 16, równe 2 V. W trybie ładowania bateria może działać tak długo, jak chcesz. Opisaną ładowarkę można modyfikować. Na przykład wprowadzić monitoring termiczny obudowy ładowanej baterii, co jest wysoce zalecane przez producenta do ultraszybkiego ładowania. Zamiast liniowego dopuszczalne jest zastosowanie impulsowej pracy tranzystora regulującego prąd ładowania akumulatora. W razie potrzeby za pomocą dodatkowych elementów można zredukować prąd ładowania do mniej niż 30 mA. Te i inne ulepszenia są łatwe do wprowadzenia, jeśli używasz informacje o układzie MAX713CPE. Z chipem należy obchodzić się ostrożnie. Pomimo braku jakichkolwiek ostrzeżeń o niebezpieczeństwach związanych z narażeniem na elektryczność statyczną w dokumentacji firmy, praktyka pokazała, że jest ona na nią bardzo podatna. Co więcej, niektórzy radioamatorzy, którzy wcześniej stosowali układy CMOS z diodami ochronnymi na wejściach, mogli się przyzwyczaić do tego, że można je lutować lutownicą o napięciu roboczym 220 V. Należy jednak pamiętać, że układ MAX71CPE jest , w rzeczywistości mikrokontrolera i dotknięcie zacisków lutownicą o napięciu roboczym 220 V, ze względu na zakłócenia od napięcia sieciowego, może być dla niej śmiertelne! Dlatego wskazane jest zainstalowanie mikroukładu na płycie przez panel adaptera po ostatecznym zakończeniu wszystkich prac instalacyjnych. W przypadku konieczności zmiany podłączenia pinów programujących lub położenia przełącznika SA1 należy to robić tylko przy wyłączonym zasilaniu. Pamięć nie wymaga regulacji, dlatego bardziej szczegółowo scharakteryzujemy jej cechy konstrukcyjne. Zamontowany jest on na płytce drukowanej wykonanej z jednostronnej folii z włókna szklanego, której rysunek pokazano na ryc. 4. Zworki drutowe są lutowane przed zamontowaniem do nich układu DA1 lub panelu adaptera. Gotowe etui zostało użyte z ładowarki XM-508. Pobierane są z niego zielone (HL1) i czerwone diody LED - HL2 (możliwe analogi krajowe pokazano na schemacie), a także przełącznik SA1.
Rezystor R5 - importowany, reszta - MLT-0,125 lub podobny. Kondensatory tlenkowe - dowolne krajowe lub importowane kondensatory ceramiczne C2, C3 o napięciu znamionowym 50 V lub większym. Oprócz tego wskazanego na schemacie można użyć dowolnego innego tranzystora o współczynniku przenoszenia prądu co najmniej 50, dopuszczalnym prądzie kolektora co najmniej 3 A i napięciu nasycenia nie większym niż 1,5 V przy prądzie 1 A Zamontowany jest na radiatorze o wymiarach 40x32x8 mm, wykonanym z kawałka chłodnicy procesora Rep-tium-100. Podczas ładowania jednej baterii na tranzystorze rozpraszane jest około 4 W mocy, dlatego aby ułatwić jego warunki termiczne, w obudowie urządzenia wbudowany jest niewielki wentylator do nadmuchu procesora Pentium-100 model DF1204SM, który cicho obraca się z prędkością napięcie zasilania 6 V, ale bardzo wydajnie. Jeśli urządzenie jest zawsze używane do ładowania dwóch akumulatorów, wentylator można pominąć. Oczywiście w ogóle można obejść się bez wentylatora, ale w tym przypadku wymiary radiatora i odpowiednio obudowa urządzenia będą musiały zostać zwiększone. Podczas ładowania jednego akumulatora w komorze zamiast drugiego instaluje się zatyczkę zamykającą lub do wolnych zacisków ładowania podłącza się amperomierz 2 ... 3 A. literatura
Autor: S. Kosenko, Woroneż
Sztuczna skóra do emulacji dotyku
15.04.2024 Żwirek dla kota Petgugu Global
15.04.2024 Atrakcyjność troskliwych mężczyzn
14.04.2024
▪ Telewizory do gier Tohiba Z4 MiniLED 870K ▪ Przezroczysty adapter do aparatów ▪ Piła łańcuchowa z mikroprocesorem
▪ sekcja strony Energia elektryczna dla początkujących. Wybór artykułu ▪ artykuł Otwieracz do puszek. Historia wynalazku i produkcji ▪ artykuł Czym jest chirurgia plastyczna? Szczegółowa odpowiedź ▪ artykuł Mięta cytrynowa. Legendy, uprawa, metody aplikacji ▪ artykuł Ogniwa i moduły słoneczne. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn
www.diagram.com.ua |
Zobacz inne artykuły Sekcja 
Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:
Wszystkie języki tej strony