Сегодня для питания различной бытовой аппаратуры (радиоприемники, плееры, пульты дистанционного управления и т. д.) широко используют никель-кадмиевые и никель-металлгидридные аккумуляторы, поскольку их цена относительно невелика и не превышает стоимости нескольких гальванических элементов. Экономически это оказывается существенно выгоднее. Однако для зарядки аккумуляторов требуется зарядное устройство.
Несмотря на то что в литературе уже было описано немало разнообразных зарядных устройств — от очень простых, до весьма сложных, — интерес к этой теме не ослабевает. Вниманию читателей мы предлагаем вариант двухрежимного зарядного устройства с таймером, ограничивающим время зарядки аккумуляторов.
Предлагаемое зарядное устройство (ЗУ) имеет два режима зарядки — стандартный, током 0,1C (С — номинальная емкость аккумулятора) в течение 14 ч, и ускоренный, током 0,25С в течение 5 ч. Оно снабжено таймером, который по истечении времени переключает аккумулятор на дозарядку током примерно 0,01С, компенсирующим его саморазрядку. В таком состоянии аккумулятор может находиться долгое время.
Поэтому, если вы случайно забыли отключить ЗУ, не волнуйтесь, аккумулятор не перезарядится.
Однако это ЗУ имеет одно негативное свойство: если в процессе зарядки на некоторое время напряжение в сети пропадет, а затем восстановится, отсчет времени начнется сначала и в итоге аккумулятор перезарядится. Поэтому, если в вашей местности перебои в подаче электроэнергии не редкость,
следует принять соответствующие меры, предотвращающие возможность перезарядки аккумулятора, например, контролировать время окончания зарядки. Если по его истечении ЗУ не выключилось автоматически, следует это сделать вручную.
Схема ЗУ показана на рис. 1.
Номиналы элементов приведены для случая зарядки никель-кадмиевых аккумуляторов типоразмера АА емкостью 600 мА-ч в стандартном режиме током 60 мА в течение примерно 14 ч или 150 мА в течение 5 ч.
Однако номиналы элементов этого ЗУ можно пересчитать для зарядки других аккумуляторов.
Функционально ЗУ состоит из таймера и токозадающих цепей.
Частоту тактового генератора определяют номиналы элементов R10 и С5, когда выключатель SA2.2 разомкнут, и элементов R10, С5—С7, когда выключатель замкнут.
Одновременно переключатель SA2.1 подключает к заряжаемому аккумулятору разные зарядные цепи: VD5R5R6 и R7HL4, если время зарядки 5 ч (выключатель SA2.2 разомкнут); VD2R3R5R6 и R2HL2 при 14-часовой зарядке (выключатель SA2.2 замкнут). Светодиоды HL2 и HL4 индицируют соответственно стандартный и ускоренный режимы зарядки.
Резисторы R3, R5 и R6 специально выбраны с запасом по мощности рассеяния, чтобы уменьшить степень их нагревания.
ЗУ работает следующим образом. После включения питания выключателем SA1 счетчики микросхемы DD1 сбрасываются в нулевое состояние импульсом высокого уровня, проходящим через конденсатор С4. Включается тактовый генератор, и начинается отсчет времени. Импульсы с генератора через резистор R14 поступают на базу транзистора VT3 и периодически открывают его. В такт импульсам начинает мигать светодиод HL5, наглядно индицируя частоту задающего генератора и работу ЗУ.
К выходу 9 микросхемы DD1 подключена еще одна цепь R13VT2 со светодиодом HL3, с помощью которого удобно контролировать общее время работы таймера, поскольку время его свечения равно 1/64 времени зарядки.
По истечении работы таймера на выходе 15 микросхемы DD1 появится высокий уровень, который откроет транзисторы VT1 и VT4. Первый остановит тактовый генератор, а второй включит реле К1, которое контактами К1.1 переключит аккумулятор на дозарядку малым током по цепи R1HL1. Одновременно светодиод HL1 сигнализирует о том, что аккумулятор полностью заряжен.
Устройство собрано на двусторонней печатной плате. Ее чертеж представлен на рис. 2.
Плата рассчитана на применение конденсаторов К73-17 (С5—С7), оксидных К50-29 (С2—С4) и импортного (С1), резисторов ПЭВ (R3, R5, R6) и МЛТ — остальные, соответствующей мощности, реле РЭС59Б исполнения ХП4.500.020 или РЭС48Б исполнения
РС4.590.202. Однако в последнем случае стабилизатор DA1 придется установить на теплоотвод.
Первыми на плате монтируют резистор R15 и конденсатор С7.
В ЗУ допустимо применить практически любые маломощные n-p-п транзисторы, например, серий КТ315, КТ3102.
Стабилитроны КС147А (VD3, VD4) заменимы одним с напряжением стабилизации 9В, например, Д814Б1.
Диоды КД208А (VD2, VD5) можно заменить любыми с допустимым прямым током не менее тока зарядки аккумулятора, соответственно стандартного и ускоренного.
Сетевой трансформатор Т1 использован готовый.
Его выбирают исходя из необходимого тока зарядки и числа одновременно заряжаемых аккумуляторов.
Трансформатор должен обеспечить напряжение на вторичной обмотке 14... 16В при максимальном токе для одного заряжаемого аккумулятора, 20...23В — для двух, 30...33В -для трех-четырех.
Кроме того, следует помнить, что в режиме холостого хода (дозарядки) напряжение на входе стабилизатора DA1 не должно превышать 35В.
Если необходимо заряжать аккумуляторы другой емкости, подборкой резисторов R5, R6 следует установить ток ускоренного режима, а затем, подбирая резистор R3, — ток стандартного режима зарядки.
