Батарея фонаря СГГ-5 состоит из трех аккумуляторов типа НКГ-10Д или НКГК-11Д-5У емкостью 10...11 А-ч (встречаются модели с увеличенной емкостью).
Ее номинальное напряжение — 3,6В, минимальное — 3В.
Такой диапазон напряжений позволил создать автономное разрядное устройство, питаемое от самой батареи. Основным элементом конструкции служит микроконтроллер (МК) DD1 производства фирмы Microchip [1]. Выбор именно этой, одной из последних, модели обусловлен большим аппаратным оснащением, широким диапазоном питающего напряжения и невысокой стоимостью. Кроме того, эта модель имеет многократно программируемую память программ (Flash), что очень удобно при разработке и модификации устройства.
На МК возложены функции по определению окончания разряда (используется внутренний аналоговый компаратор), подавлению дребезга при подключении устройства к батарее, индикации режимов работы и генерации звукового сигнала. Наличие внутреннего тактового генератора, способного работать без внешних частотозадающих элементов, а также отключаемый вывод сброса позволили использовать все выводы МК как порты ввода/вывода.
Микросхема DA1 используется в стандартном включении как низковольтный источник опорного напряжения. Это напряжение подается на один из выводов компаратора (GPO). На второй вывод компаратора (GP1) через делитель R3R4 подается напряжение питания, которое уменьшается по мере разряда АКБ. Резистор R3 служит для точной установки порога срабатывания компаратора.
Твердотелое реле К1 и лампы нагрузки HL2—HL5 образуют силовую цепь разряда. При этом лампочки выполняют роль простейшего стабилизатора тока.
Рис.2.
Изменяя их число, номинальное напряжение и потребляемый ток, можно приспособить нагрузку для различных типов АКБ. И кроме того, использование в качестве нагрузки лампочек вместо мощных резисторов позволяет с помощью разрядного устройства оценить емкость АКБ.
Для этого необходимо полностью зарядить АКБ и подключив к ней разрядное устройство, определить время, за которое она разрядится.
Транзистор VT1 и излучатель ВА1 образуют звуковую, а светодиод HL6 -световую цепи индикации. Кроме того, косвенно о режиме работы можно судить по свечению ламп нагрузки.
Перемычка J2 служит для отключения звуковой индикации в тех случаях, когда нежелательно беспокоить окружающих, например, когда разряд должен закончится ночью, а перемычка Л — для перевода МК в режим калибровки. Светодиод HL1 является индикатором подключения устройства к АКБ.
Работает устройство следующим образом. После подключения его к АКБ микроконтроллер сначала производит настройку своих внутренних узлов. После секундной задержки и подачи короткого звукового сигнала МК опрашивает состояние перемычки Л. В том случае, если она установлена, он переводит устройство в режим калибровки, в противном же случае начинается разряд АКБ.
Режим калибровки" служит для облегчения установки порога компаратора и подробнее описан далее. При переходе в режим разряда МК проверяет состояние компаратора и, если оно говорит о том, что напряжение выше порогового, то с помощью реле К1 подключает нагрузку. Непрерывное свечение светодиода HL6 говорит о том, что устройство находится в режиме разряда.
Конструктивно устройство собрано на одной печатной плате 67x59,5 мм из односторонне фольгированного стеклотекстолита, на которой установлены все элементы. На рис. 2 показано размещение элементов, а на рис. 3 — топология печатных проводников. При изготовлении платы дорожки силовых цепей следует делать как можно шире.
Резисторы R1, R2, R4—R9 — МЛТ, ОМЛТ, С2-ЗЗН, С2-10 и т. п. Резистор R3 — многооборотный импортный 3296W. Его можно заменить на любой подходящий из импортных или отечественных.
Конденсатор С1 — К10-17, КМ-6, С2 — К50-16, К50-35 или импортный аналог. Излучатель ВА1 — электромагнитный производства фирмы JL World с сопротивлением катушки 25 Ом. Транзистор VT1 — КТ815, КТ817 с любым буквенным индексом.
Микроконтроллер PIC12F675 можно заменить на PIC12F629, при этом следует учесть, что в нем отсутствует АЦП (который не используется в данном устройстве), и строки программы, отвечающие за его отключение и настройку выводов необходимо будет откорректировать. Для облегчения данной процедуры, а также для возможной модификации устройства, вместе со скомпилированным файлом программы сайте журнала в архиве 2003_05_Malah по адресу http:// www.dian.ru/programs/index.html выложен и исходный текст (файлы raz.hex и raz.asm).
Для программирования этого относительно нового МК использовался программатор, опубликованный в [2], без каких-либо переделок. МК устанавливался в восьмивыводную панельку, предназначенную для PIC12C508/509. В качестве управляющей программы использовалась программа IC-Prog [3], которая, начиная с версии 1.05А, поддерживает данный тип МК.
Применение твердотелого реле обусловлено отсутствием электромеханического реле с рабочим напряжением 3В и контактами, способными выдержать бросок тока холодных нитей ламп нагрузки. Кроме того, дребезг контактов электромеханического реле при значительном начальном токе, идущем на разогрев холодных нитей, может привести к большим импульсным помехам в цепи питания МК, и как следствие, к сбоям в его работе.
При использовании твердотелого реле дребезг полностью исключен, а значит и исключены помехи в цепях МК. Лампочки нагрузки МНЗ,5хО,26 (3,5В, 0,26 А). Подобные лампочки широко распространены и используются в карманных фонарях. На печатной плате они установлены в патроны, представляющие собой металлические резьбовые стаканчики с двумя жесткими выводами, предназначенными для установки на плату. По каталогу фирмы “Платан” они проходят как “держатель ламп Е10Н10”.
Использовать вместо указанных ламп штатную лампу от фонаря конечно можно, но экономически нецелесообразно, т. к. ее стоимость намного выше стоимости лампочек типа МН, и кроме того, для ее монтажа нужен специальный трехконтактный патрон.
В том случае, когда отсутствуют какие-либо подходящие лампочки или же устройство используется для разряда АКБ другого типа, для которого их невозможно подобрать, придется применять мощный проволочный резистор типа ПЭВ, ПЭВР, С5-35, С5-36 или же самодельный.
Настройка устройства сводится к установке порога срабатывания компаратора. Для облегчения этой процедуры МК переводят в режим калибровки установкой перемычки Л. В этом режиме микроконтроллер свечением светодиода HL2 показывает состояние выхода компаратора. Включение светодиода говорит о том, что компаратор сработал - напряжение на выводе GP1 меньше опорного. Если светодиод погас, то это значит, что напряжение на GP1 стало снова выше опорного.
После установки перемычки устройство с соблюдением полярности подключают к лабораторному блоку питания, на котором выставлено выходное напряжение, равное 3В (т. е. равное минимальному напряжению разряжаемой АКБ). Затем резистор R2 устанавливают на грани зажигания светодиода HL6. На этом калибровку можно считать завершенной.
Переключив устройство в рабочий режим удалением перемычки Л (при этом необходимо перезагрузить МК кратковременным отключением питания), проверяют его работоспособность. Для этого устанавливают на блоке питания напряжение заведомо выше 3 В (но не выше предельно допустимого для МК — 5,5 В) и подключают устройство.
После некоторой задержки, необходимой для подавления дребезга, должен раздаться короткий звуковой сигнал, говорящий о том, что МК работает верно. После сигнала устройство перейдет в режим разряда. Об этом будет свидетельствовать свечение ламп нагрузки и светодиода HL6. Теперь можно плавно снижать напряжение питания до 3 В. При достижении этого порога лампы погаснут, а элементы индикации HL6 и ВА1 начнут подавать прерывистые сигналы.
Если у радиолюбителя имеется маломощный регулируемый источник питания, то может оказаться, что при включении ламп у него будет срабатывать защита от перегрузки. В этом случае можно посоветовать вернуть из патронов 1—3 лампочки и включить питание, потом лампочки по одной возвращать в исходное положение, восстанавливая таким образом полную нагрузку.
Еще одна проблема при проверке может возникнуть в том случае, если регулирующий элемент источника питания (обычно переменный резистор) имеет ненадежный контакт. Импульсные провалы в напряжении, возникающие в этом случае, могут вызвать ложное выключение режима разряда. В программное обеспечение МК заложено подавление подобного “дребезга”, но при достаточно длительных провалах оно может не
