назад

Зарядно устройство за NiCd акумулатори инж Ирена Павлова
Млад Конструктор 1988/10/Приложение стр.6

NiCd акумулаторни батерии все по – широко навлизат в нашия бит, благодарение на това, че могат да се зареждат многократно. В такъв случай най – добре е да разполагате със собствено зарядно устройство. Но да се разполага за всеки вид такива батерии с по едно зарядно устройство - не си струва. Със схемата, която е показана на фигурата, ще може да зареждате почти всички видове NiCd акумулаторни батерии.

Принципна схема. Транзисторите Т1...Т3 изграждат токоизточник, осигуряващ постоянен заряден ток. Този източник на ток работи само, ако батерията с свързана правилно. Това нещо от своя страна се контролира от операционен усилвател. При правилно свързване извод 3 на ОУ е по – попожителен от извод 2. От това следва, че изходът на ОУ е „положителен”, транзисторът Т2 получава базов ток и източникът може да генерира заряден ток.
С ключа К2 може да се избере желана стойност на тока в зависимост от батерията.
ДЕЙСТВИЕ. Нека К2 е в положение 1, а изходът на ОУ е „положителен”. В този случай Т2 и Т3 са отпушени, понеже ток в базата Т2. Токът през тези транзистори създава пад на напрежение върху R5. Toва напрежение отпушва и Т1. Ако токът през R5 нарасне, Т1 се отпушва още повече и една част от управляващия ток за Т2 и Т3 преминава през него. Следователно Т2 и Т3 стават по – малко проводими. По този начин се компенсира нарастването на зарядния ток. В резултат на това се получава съвсем стабилен ток през Т3 и включената на заряд батерия.
Схемата на токоизточника съдържа 2 светодиода, които дават информация за работата на зарядното устройство. Ако батерията е включена правилно, ОУ осигурява положително напрежение и светодиодът СД1 светва. Ако батерията е свързана погрешно, тогава извод 2 на ОУ става по – положителен от извод 3. В този случай изходът на включения като компаратор ОУ става 0. Генераторът на заряден ток не получава управляващ ток и СД1 не свети. Също и в случай на свободни клеми (липса на включена батерия) положението е същото, тъй като на изв. 2 напрежението е по – високо, отколкото на изв. 3, поради падът на напрежение върху Д8. Само когато батерията е включена правилно и е с остатъчно напрежение най – малко 1 V, уредът започва да работи.
Светодиодът СД2 информира за това, че токоизточникът наистина осигурява заряден ток. Това звучи малко странно, но трябва да се знае, че управлението чрез ОУ не е достатъчно. Допълнителното напрежение върху токоизточника трябва да бъде такова, че токът да може да се поддържа стабилен. Това предполага, че захранващото напрежение винаги трябва да е малко по – високо от общото напрежение на батерията. Само тогава върху токоизточника има достатъчно напрежение и СД2 светва.
Т3 трябва да се монтира върху подходящ охлаждащ радиатор. Освен посочените стойности на заряден ток, може чрез избор на подходящ резистор да се получат и други
Стойности, необходими за друг тип батерии. Стойността на резистора се определя като 0,7 се и на желания заряден ток. Например за 100 mA, съпротивлението на резистора R* се получава:
0,7 : 0,1 = 7 Оm,
По принцип може да се получават токове до 1 А, но Т3 трябва да се охлажда съвсем добре.
Зарядът на NiCd акумулаторни батерии продължава около 14 часа, като зарядният ток обикновено се избира 1/10 от капацитета на батерията в милиампери.


Зарядно устройство за NiCd акумулаторни батерии
Радио телевизия електроника 1989/4/стр.14

Тук предлагаме схемата на зарядно устройство, с което ще можете да удължите значително живота на вашите NiCd батерии.

По принцип едно такова устройство представлява обикновен токоизточник, осигуряващ точно определен ток за съответния тип батерия. В случая то се състои от четири токоизточника, захранвани от общ мрежов изправител, а светодиодите индицират включването на батерии към съответния токоизточник. На клемите +Е о –Е вместо изправителя може да се включи и един автомобилен акумулатор. Така зарядното устройство може да се използва практически навсякъде.
В позиция 1 на ключа К2 всеки от токоизточниците осигурява по около 90 mA. В позиции 2 и 3 може да се осигури заряден ток в границите 100 – 300 mA. Ako зарядният ток е над 200 mA, трябва да се предвиди охлаждане на транзисторите. Освен това за стабилната работа на устройството в този случай диодите и транзисторите трябва да имат термична връзка помежду си, т.е. те трябва да се закрепят заедно върху общ охлаждащ радиатор. За К2 може да се използва обикновен ЦК ключ с три положения или друг подобен (например от типа „Изостат”).
Времето на заряд зависи преди всичко от типа на батерията. Най – малките миньонки се зареждат в позиция 1 на К2 в продължение на 8 часа. По – големите батерии естествено се нуждаят от повече време за заряд (според предписанието на всеки конкретен тип).

Всички елементи от схемата, с изключение на трансформатора, могат да се монтират върху печатната платка с вида, показан на фиг. 2


Автоматично зарядно устройство за никел – кадмиеви (NiCd) акумулатори
инж Иван Парашкевов, инж Милчо Мачев
Радио телевизия електроника 1995/9/стр.18 – 20

При конструирането на различни електронни изделия, особено съдържащите таймерни схеми, чрез които се задават и отчитат различни временни интервали, съществен проблем е отпадането на напрежението от мрежата ~220 V/50 Hz. Тези експлоатационни неудобства се отстраняват с добавянето на акумулаторна батерия, която да захранва в такива случаи таймерното устройство и по този начин да се запази работоспособността му. Включването на акумулаторни елементи от своя страна поражда изискване за поддържането и на напрежението и в граници, определени от завода производител.
Един от известните методи за поддържане на тези напрежения е свързан с използването на автоматично зарядно устройство, което се включва и изключва в зависимост от напрежението на изводите на акумулаторната батерия.

На фиг. 1 е представена опростена схема на генератор на стабилен ток за зареждане на никел – кадмиеви акумулаторни батерии. Схемата осигурява постоянен ток, големината на който е приблизително една десета част от капацитета (в амперчасове) на зарежданите елементи. Така например за акумулаторен елемент с капацитет, еквивалентен на 3 Аh, големината на зарядния ток трябва да бъде 300 mA. В таблицата на фиг. 1 са приведени стойностите на съпротивлението на резистора R1 съответно за различни големини на тока на зарядната схема. Тя дава възможност да се зареждат произволно количество последователно съединени акумулаторни елементи до напрежение, което е по –малко от напрежението на източника на захранване само с 2 V.Принципът на работа на схемата е разгледан подробно в [1].
Напрежението на зареждащия елемент в процеса на заряда остава практически постоянно и е около 1,25 V. Koгато този процес почти завърши, напрежението бързо нараства до около 1,4 V. По такъв начин за автоматично изключване на зарядното устройство е необходимо да се избере о зададе определено напрежение, за достигането на което на клемите на акумулаторната батерия трябва да се следи. За тази цел може да се използва схемата на автоматично зарядно устройство, която е дадена на фиг. 2.

Първата част на схемата, състояща се от транзисторите VT1 и VT2 и тример-потенциометъра RP представлява източник на опорно напрежение. Стабилността на напрежението на ценеровия диод VD1 съществено зависи от стабилността на протичащия през него ток. Тя се осигурява от генератора на ток, реализиран с транзисторите VT1 и VT2. Делителят състоящ се от R4, RP и R5, понижава изходното напрежение на VD1 и дава възможност то да се регулира от 0,85 V до около 4,80 V. От плъзгача на RP, напрежението постъпва през резистора R6 на неинвертиращия вход на схемата за сравнение, реализирана с операционния усилвател DA. Инвертиращият вход на DA е свързан със средната точка на делителя на напрежение R12, R13, който от своя страна е включен паралелно на предназначената за зареждане акумулаторна батерия GB. Напрежението в изхода на делителя при напълно заредена батерия е около 4,5 V, което се осигурява със съответен подбор на резисторите R12 и R13. Ако напрежението в изхода на делителя е по – малко от 3,4 V, тогава на изхода на схемата за сравнение DA (извод 6) се изработва положителен сигнал, който отпушва транзистора VT3. Toва позволява на входа на генератора на ток, реализиран с транзистора VT4 и VT5, да постъпи ток, големината на който зависи от съпротивлението на резистора R10. Този генератор се използва за зареждане на акумулаторната батерия GB с постоянен по големина ток, равен, както бе отбелязано, на една десета от капацитета и в Аh. Когато зареждането на GB завърши, напрежението в изхода на DA намалява скокообразно, токът, протичащ през светодиода VD4 и постъпващ на входа на генератора на ток, също намалява рязко. Това довежда до изключване на тока на заряда. Сигнал за завършването на процеса на зареждане на GB се подава от VD4, изгасването на който зависи от напрежението на зарежданата батерия GB. За отстраняване на нестабилност на схемата по висока честота са включени кондензаторите С3 и С5. Резисторите R6 и R7 определят големината на хистерезиса на включването и изключването на генератора на ток, реализиран с VT4 и VT5.
Според справочни данни от [2], напрежението, до което може да се разрежда GB (9,6 V/3,0 Ah), e 8,8 V, a крайното и зарядно напрежение е 12 V. За конкретния случай при разреждането на GB до 9,1 V може да започне заряд, а при достигането на напрежението и до 11,9 V, зареждането се прекратява. Регулировката се извършва с тример-потенциометъра RP. Mостчето между контролните точки 9 и 10 се използва при настройка на схвмата от допълнителен регулируем, стабилизиран токоизправител. Превключвателят SA се вгражда непосредствено до акумулаторната батерия и се използва за изключването и, ако батерията и зарядното устройство се монтират съвместно и тя не се експлоатира продължително време.
Предвидена е възможност при необходимост с бутона „Тест” да се провокира започването на нейното зареждане с предложеното автоматично, зарядно устройство. При използването на GB например съвместно с часовник, ролята на SB може да се изпълнява от импулс, който се появява на всеки 24 часа.
При прилагането на предложената схема за зареждане на акумулаторни батерии, състоящи се от произволен брой елементи, за всяка от тях е необходимо да се подберат съпротивленията на резисторите R12, R13 и R14, определящи големината на постоянния заряден ток [1].
НАСТРОЙКА.
Прекъсва се връзката между контролните точки 9 и 10. Към к.т. 9 се включва регулируем стабилизиран токоизправител, настроен на напрежение от 8 до 12 V, с който се имитира акумулаторната батерия GB. С помощта на тример-потенциометъра RP и стабилизирания токоизправител трябва да се стигне до светване на светодиода VD4 при напрежение 9,1 V и угасването му при 11,9 V. Контролните точки 9 и 10 се съединяват. На мястото на токоизправителя се включва разредена акумулаторна батерия (в конкретния случай тя трябва да се състои от 8 елемента, напр. 8 х КRM 2). Последователно с нея се свързва амперметър. Големината на зарядния ток трябва да бъде до 300 mA. След зареждането на акумулаторната батерия до напрежение 11,9 V светодиодът VD4 трябва да угасне и зареждането на GB да се прекрати, а след разреждането и до 9,1 V той отново трябва да светне и GB да започне да се зарежда.
С други думи, с подбора на съпротивлението на резисторите R12 и R13 в точката на свързването им се постига долният праг (3,45 V), koйто е пропорционален на най – ниското напрежение до което може да се разрежда акумулаторната батерия GB (в случая е 9,1 V). С тример – потенциометъра RP се задава горният праг, който е пропорционален на крайното възможно напрежение, до което може да се зарежда GB (зададено е 11,9 V). Ako e необходимо, споменатият обхват (от 9,1 до 11,9 V) може да бъде разширен или скъсен чрез подбиране на съпротивленията на резисторите R6 и R7.
Принципната схема на фиг. 2 е реализирана на едностранно фолиран стъклотекстолит с размери 85 х 50 mm. На фиг. 3 е показано разположението на елементите върхуплатката, а на фиг. 4 – фолийната и картина от страната на спойките. С „М” са означени мостчетата от монтажен проводник.

Транзисторът VT5 след необходимата електроизолация се поставя на подходящ радиатор заедно с изправител (В2М1-3) и стабилизатор (1РН7815), които осигуряват стабилизирано напрежение +15V за устройството от фиг. 2. Желателно е схемата от фиг. 2 да бъде допълнена от устройство за аварийно изключване на GB, koeто (например чрез контакт на реле) да прекъсне веригата на GB при продължителна липса на напрежение от мрежата ~220 V/50 Hz и съответно спадане на напрежението и под зададеното 9,1 V. Подобни устройства са разглрдани в [3,4,5].
ЛИТЕРАТУРА
1. Флинд. Э. Электронные устройства для дома. Пер. С англ. М., Энергоатомиздат, 1984.
2. Рачев, Д. Справочник на радиолюбителя. С., Техника, 1984.
3. Марстън, Р. 110 схеми с операционни усилватели. С., Техника, 1982.
4. Марстън Р. 110 схеми за сигнализация. С., Техника, 1979.
5. Дробница, Н. 60 схем радиолюбительских устройств. М., Радио и связь, 1988.


Зарядно устройство за NiCd батерии инж Атанас Сираков
Радио телевизия електроника 1992/2/стр. 11

Малките NiCd – akумулаторни батерии (тип R6, 1,25 V) намират приложение като захранващи елементи за електронни калкулатори, транзисторни радиоприемници и др. Те са удобни за използване, понеже след разреждането им могат да бъдат заредени отново, като капацитетът им е около 500 mAh.

Зареждането на тези акумулаторни батерии става за определено време и при постоянен ток. На фиг. 1 е показана електрическата схема на едно зарядно устройство за NiCd – акумулаторни батерии, реализирана с интегралния стабилизатор на напрежение B3170V, производство на Германия (аналог на LM317). Ако между изводи 1 и 2 се включи резистор R, се получава източник на постоянен ток. Стойността на този ток се определя по формулата

Iизх = 1,2/R

тъй като опорното напрежение на интегралния стабилизатор на напрежение е около 1,25 V. Съпротивлението на резистора R може да се изменя от 0,8 до 120 Om в зависимост от големината на тока, който трябва да се получи на изхода. Натоварването на стабилизатора е малко и той не се нуждае от охладител. Изправителят на променливото напрежение е реализиран с 4 изправителни диода (VD1 – VD4), свързани по класическата схема на Грец. Светодиодът VD5 (VQA13) служи като индикатор за действието на уреда. При правилно поставяне на акумулаторните батерии той светва.
На фиг. 2 е показана печатната платка за устройството с размери 55 х 35 mm. Тази комбинация позволява то да се монтира в кутията на звънчев трансформатор (Т на фиг. 1). На платката е предвидено място за поставяне на допълнителен резистор, който може да се включи за получаване на желаната стойност на R.
Зарядното устройство е предназначено за едновременно зареждане на две акумулаторни батерии от посочения тип.


Тестер за NiCd акумулаторни батерии Сашо Янакиев
Радио телевизия електроника 1990/1/стр.30

Постоянната несигурност за работоспособността на NiCd акумулаторни батерии в портативни устройства е причината за създаването на тестера, чиято схема е показана на фигурата. Той сигнализира, че капацитетът на батерията е спаднал с повече от 30% от номиналната стойност. При това положение се гарантира още поне 1 h нормална работа на уреда.
В много устройства съществува вграден индикатор за моментното работно напрежение на акумулаторната батерия. Това обаче не е от много голяма полза, тъй като е напълно възможно няколко минути след пускането на погрешно смятаният за зареден акумулатор да се окаже изтощен и да попречи за нормалната работа. По – ранното сваляне на батериите също не е за препоръчване.

В случая става дума за NiCd akумулатор 12 V/225 mAh. С минимални промени в схемата може да бъде тестван всеки друг подобен тип. Напълно зареденият, изпитван акумулатор се разрежда с ток 160 mA през резисторa R5 в продължение на 10 min. Разрядът започва автоматично при поставянето на батерията в тестера. По време на разряда свети жълтият светодиод VD1. След 10 min разрядният процес се изключва автоматично и жълтият светодиод загасва. Практическите опити показват, че това е около 30% от капацитета на нова батерия.
След разрядния процес може да се натисне бутонът S в произволен момент. Батерията се натоварва с ток 450 mA, oпределен от резистора R7. Ако акумулаторът е в ред, светва червеният светодиод VD3. Схемата изключва VD3 при спадане на напрежението на батерията под 9 V. Захранването и се осъществява от изпитвания акумулатор.


Зарядно устройство за акумулатори с постоянен ток на зареждане (включително и NiCd) Mлад Конструктор 1975/10/стр. 9

Поддържането на необходимия заряден ток, особено при малки акумулатори, значително допринася за повишаване на продължителността на живота им. При обикновените токоизправителни устройства, които осигуряват постоянно напрежение, зарядният ток намалява със зареждането на батериите.

Описаното тук зарядно устройство осигурява през цялото време един и същи ток на зареждане. С помощта на стъпален превключвател (евентуално жичен потенциометър) се задава желаният заряден ток, който не зависи от напрежението и вътрешното съпротивление на включената батерия.
Стойностите на резисторите от R1 до R10 са нанесени на таблицата. Там са посочени и максималните напрежения на акумулаторите за отделните зарядни токове.

В схемата се използва малък мрежов трансформатор ~220/~20V/2 W. Moстовият изправител (схема Грец) се състои от 4 диода GY110 (материалната база в статията е до 1975 г), евентуално заменени с диоди Д7А...Ж. Може да бъде използван също така и селенов изправител със съответната мощност. Спрямо усилването на транзистора не се предявяват особени изисквания. Освен посочения в схемата транзистор може да се използват и транзисторите АС117, АС178, SFT212. Вместо посочения ценеров диод може да се използва Д815А. Регулирането на зарядния ток се осъществява чрез многопозиционен прекъсвач S1. При безстъпално задаване на тока се препоръчва потенциометър 5 кOm/1 W. Kъсо съединение на изхода не е опасно за зарядното устройство.


Източник на ток за зареждане на NiCd акумулатори сп. “Elector” 1985/N 7-8
Радио телевизия електроника 1987/4/стр.35,36

Регулаторите на напрежение могат да бъдат използвани освен за поддържане на постоянно напрежение и като източник на постоянен ток. С такъв източник на постоянен ток може лесно да се направи уред за зареждане на NiCd акумулатори. Постоянният товар,

включен на изхода на регулатора на напрежение (в конкретния случай напрежението на изхода е 5 V), oсигурява постоянен ток през него. Ако тази система се включи последователно с променлив (непостоянен) товар, токът ще остане непроменен, докато позволява нивото на захранващото напрежение. Към изхода на схемата на регулатора на напрежение, който се свързва към маса, е включен светодиод за индикация на зареждането. В тази верига тече постоянен ток около 8 mА +/- 1 mA (в зависимост от избрания изходен ток), който се прибавя към изходния ток. Спадът на напрежение върху светодиода трябва да се има предвид при изчисляването на R1.
Източникът на ток може да се използва като зареждащо устройство за NiCd – клетки. За разлика от оловните акумулатори, те изискват постоянен ток за зареждане. Стандартните NiCd – акумулатори се зареждат с ток, който съставлява 1/10 част от номиналния им капацитет. След пълно разреждане, зареждането трае 14 часа. При непълно разредени акумулатори, това време е съответно по – малко. Продължителността на живота на акумулаторите се увеличава, ако неизползваните акумулатори се разреждат от време на време напълно, за да се заредят след това отново.

В табл. 1 са дадени токовете за зареждане на различни акумулатори, както и съответните стойности на съпротивлението на R1.

H = 6,5 V/R1

При токове на зареждане, по – големи от 150 mA, се препоръчва диодът VD1 да се замени с мостов изправител. Максималният брой на последователно включените клетки, които се зареждат едновременно, зависи от напрежението на трансформатора. При напрежение 15 V могат да се зареждат 4 клетки, а при 24 V, броят им нараства до 10. При избора на трансформатора трябва да се има предвид, че максималният му ток трябва да е най – малко с 50% по – голям от тока за зареждане на акумулатора.
Забележка. Използваният за VD1 диод е тип 1N4001, a за VD2 – тип О2. Регулаторът на напрежение е 7805.

Автоматична защита срещу пълно разреждане на акумулаторните батерии По материали на сп. "Funkschau" 24/1986 г. Радио телевизия електроника 1987/4/стр. 35

Зарядно устройство за NiCd акумулаторни акумулатори
Методи Цаков  Радио телевизия електроника 1986/9 стр.30

Херметичните Никел – Кадмиеви акумулаторни батерии имат продължителен живот, който при правилна експлоатация наброява стотици зарядно-разрядни цикъла. Обикновено зареждането става с постоянен ток, равен на 10% от капацитета им, за определено време. Автоматичното зареждане, при което акумулаторът се изключва след зареждането с постоянен ток, може да се осъшестви по

няколко начина. Най – простият от тях, а и най – добър се свежда до използването на времезадаващо устройство, свързано с електронен ключ и генератор на ток. По такъв начин действа устройството, чиято схема е показана на фигурата. Времето за зареждане се определя от програмируем таймер – CMOS – интегрална схема 4536, съдържаща генератор с външни времеопределящи елементи и брояч до 2Е24 (две на степен 24). След включване на захранванеето с помощта на кондензатора С1 на второ краче за кратко време се подава лог. 1 и таймерът се стартира. Продължителността на изходния отрицателен, правоъгълен импулс се определя по формулата:

T ~ 2,3*2E24*R3*C2 (мkS, kOm, nF)

С означените на схемата съпротивления на резистора R3 и кондензатора С2 таймерът генерира единичен импулс с продължителност 14 h. Включеният в изхода на интегралната схема ключ с транзистора VT1 захранва генератор на ток, съставен от транзисторите VT2 и VT3, които образуват т.нар. токово огледало. Зарядният ток се определя от резистора R7. В зарядната верига е включен диодът D2, koйто не позволява разреждането на акумулатора след прекъсването на зареждането. Светодиодът D1 е за индикация на състоянието зареждане.
Вместо генератора на ток с двойката еднакви транзистори може да се използва друго схемно решение, осигуряващо необходимия ток.


Индикатор за състоянието на акумулатори инж. Георги Ценков
Радио телевизия електроника 1989/12/стр.11

При работа с акумулаторно захранване на преносими апаратури и измервателни прибори е необходимо да се следи за състоянието на акумулаторната батерия. Обикновено това се прави със специално вграден стрлекови измервателен прибор. За любителските разработки не винаги е оправдано вграждането на такъв прибор, понеже това води до оскъпяване, увеличаване на габаритите и масата. Едно от възможните решения за замяна на измервателния прибор е дадено на фиг. 1. Схемата с посочените стойности на

детайлите е пригодена за индициране на състоянието на акумулаторната батерия тип 8-КВМ-0,45 с номинален ток на разряд 45 mA, номинално напрежение на разряд 8,8 V, но с минимални изменения може да се ползва за индикация на различни напрежения, по – големи от 9 V. Схемата се състои от две части: стабилизатор на напрежение и прагов индикатор. Техническото решение на стабилизатора на напрежение е известно сред радиолюбителите и е подробно описано в [1] и [2]. Toзи стабилизатор е от последователен тип, в който серийният елемент е транзисторът VT7, а вместо ценеров диод е използван един от четирите елемента НЕ-ИЛИ на интегралната схема D1. Toчното изходно напрежение се постига чрез подбор на съпротивлението на резистора R4. Първоначално вместо резистора се поставя тример, а след настройката – резистор с точното съпротивление. Кондензаторът С1 въвежда ООВ, с която се стабилизира дейността на елемента НЕ-ИЛИ, тъй като той работи в преходния участък на своята характеристика, където има голямо усилване и условия за възникване на автоколебания с произволна честота. С полученото стабилизирано напрежение 5 V +/-5% се захранва интегралната схема.
Праговият индикатор е изграден от делител на напрежение и прагова схема. Делителят на напрежение е съставен от ценеровия диод VD3, резисторите R5 и R8 и тример-потенциометрите R6 и R7. Измерваното напрежение се подава на този делител, а получените на плъзгачите на тример-потенциометрите с напрежения се прилагат на входовете на праговата схема. Праговата схема е двойна, едната и част работи с D1-2 и управлява червения светодиод, а втората работи с D1-3 и D1-4, като задейства зеления светодиод.
Настройването на схемата става с тример-потенциометрите R6 и R7. Положението на техните плъзгачи се избира така, че когато напрежението на батерията е по – високо от 9,1 V, изходът на D1-2 да бъде лог. 0, а червеният светодиод VD2 да не свети. Същевременно изходът на D1-3 трябва да бъде лог. 0 и след инвертирането му от D1-4 да разреши на зеления светодиод VD1 да свети. Когато напрежението на акумулатора спадне под 9,1 V, но е по – високо от 8,8 V, състоянието на D1-3 не се променя, състоянието на D1-2 се променя в лог. 1 и диодът VD2 започва да свети. Това е предупредителен сигнал за наближаване на края на разряда. При спадане на напрежението под 8,0 V изходът на D1-2 не се променя и диодът VD2 продължава да свети, но диодът VD1 загасва, защото изходът на VD1-3 е със стойност лог. 1.
За да се повиши чувствителността на индикатора, във веригата на делителя на напрежение е включен ценеров диод. Тример-потенциометрите R1 и R2 е желателно да бъдат многооборотни с цел по – точно да се настройват исканите нива на напрежението, при което се задейства индикацията.
Цялото устройство консумира ток 45 mA, така, че при включване натоварва оптимално акумулаторната батерия и показанията са пропорционални на заряда. По време на проверката основният консуматор се изключва.
ЛИТЕРАТУРА
1. Сп. „Радио”, СССР, бр. 9, 1980 г.
2. Сп. „Радио”, СССР, бр. 12, 1983 г.

Зарядно устройство   Красимир  Рилчев  Радио телевизия електроника 1994/3 стр.18,19

Захранване без прекъсване  Венцислав Крумов Радио телевизия електроника 1987/4 стр. 34

Eлектрохимични източници на ток от ново поколение Любен Неделчев
Радио телевизия електроника 2001/1/стр. 7 – 11

Автономното захранване на електронната апаратура поражда проблеми, които винаги са привличали вниманието на производители, потребители и любители на електрониката. Необходимостта от собствени енергийни източници е очевидна за устройства като ръчни електронни часовници, портативни компютри, метерорологични сонди, комуникационни спътници... Такива източници са необходими и за редица стационарни съоръжения при евентуално прекъсване на мрежовото захранване, при работа в ненаселени райони, при свръхчувствителност през кабелните смущения и мн. др. В стремежа си към независимост от енергийната мрежа, специалистите са разработили много видове автономни източници, между които и някои „екзотични”, като: пиезоелектрични генератори за високо напрежение, „консервирани” елементи с неограничено време на съхранение и възможност за активиране в произволен момент, атомни елементи, термоелектрогенератори и пр.
Но засега най – широко разпространени и използвани си остават автономните източници на ток от електрохимичен тип – галваничните и акумулаторните елементи. Както едните, така и другите могат да се използват поотделно или свързани по няколко в батерии. Прието е галваничните елементи да се наричат първични източници на ток – при тях електрическата енергия се получава направо от електрохимични реакции между вложените в корпуса им активни съставки. В процеса на експлоатация настъпва необратима деградация на структурата им, с други думи, те са предвидени за еднократна употреба. Акумулаторите са вторични източници, защото получават определено количество електрическа енергия от външен източник и след изразходването и могат отново да се зареждат десетки и стотици пъти. Действието им се основава също на електрохимични реакции, но те са практически обратими – деградацията настъпва след много голям брой цикли заряд/разряд.
В момента на пазара има достатъчно разнообразие от първични и вторични токоизточници. Те имат различна геометрична форма (цилиндрични, плоски, дискови, „бутонни”) и стандартни размери с различни означения, напр. популярните R20(D), R14(C), R6(AA), малките цилиндрични R3(AAA) и пр. Основните типове галванични елементи са цинково-въглеродните (тип „Лекланше”), сребърно-оксидните, алкалните (означавани като „Alkaline”) с напрежение от 1,5 до 1,65 V и литиевите – с напрежение 3 V. Oт акумулаторните елементи в електроника се използват предимно херметизираните никелово-кадмиеви (NiCd) и никелово-металхидридни (NiMH) елементи с работно напрежение 1,2 V. Всички споменати източници се произвеждат от известните реномирани фирми Varta, Toshiba, Panasonic, Duracell и др.
За оценка на запасената енергия в галваничните и акумулаторни елементи се използват главно два критерия – капацитета в mAh (Ah) и/или продължителността на експлоатация при определен режим до разпределението им. Приема се (напр. по френския стандарт NF C59-110), че елементът е разреден, когато напрежението му спадне до 0,9 V или 0,8 V.
Конкретен пример за възможностите на съвременните галванични елементи е разпространеният у нас алкален елемент MN1500 тип R6(AA) на фирмата Duracell. В т.нар. „бавен” режим на разреждане през съпротивление 300 Оm, включено средно 12h дневно, елементът MN 1500 се разрежда след поне 336 h. За сравнение елементите с нормален и повишен капацитет в същия режим са работоспособни съответно 144 h и 180 h. При „бързо” разреждане по 1 h дневно и товар 10 Om MN1500 издържат общо 6 h, a елементите с повишена мощност от различни производители – средно 3 h [1].
Интересно е да се сравнят разгледаните данни с параметрите на акумулаторен елемент с подобни възможности. Такъв е напр. висококачественият NiCd akумулатор на фирмата Varta, серия ACCUPLUSS със същите размери – R6(AA), т.е. диаметър 14,5 mm и височина 50,3 mm. Той е с работно напрежение 1,2 V, kaпацитет 750 mAh и може да се зарежда многократно в нормален режим (за 14 h) с ток, числено равен на 0,1 от капацитета, т.е. 75 mA, като допуска и ускорен заряд за 4 до 5 h с тройно по – силен ток. Вижда се, че при „бързо” разреждане с ток 120 mA, капацитетът му се изразходва за малко повече от 6 h, подобно на елемента MN1500. Но при товарно съпротивление 300 Om и ток около 4 mA той ще работи по – малко време, а саморазрядът му ще е по – голям отколкото при MN1500 [2].

Направеният кратък обзор и двата примера се очертават част от споменатите в началото проблеми, както и насоките за търсене на нови решения. При по – подробно разглеждане и съпоставяне на конвенционалните електрохимични токоизточници се констатира следното:
- Различното работно напрежение на галваничните (1,5 V) и акумулаторните (1,2 V) елементи не позволява ефективната им взаимозаменяеност, въпреки наличието на еднакви стандартни размери, напр. R6(AA). Ako в радиоприемник, предвиден за 4 галванични елемента, се поставят (в същите гнезда) акумулатори, ще се получи напрежение 4,8 V вместо 6 V и той ще работи както с полуизтощени първични елементи. Обратно – замяната на акумулаторните елементи с галванични, повишава захранващото напрежение с 25% и може да бъде опасна за устройството.
* След поредното изразходване, разредените галванични елементи се изхвърлят и се заменят с нови, което създава финансови и екологични проблеми, въпреки, че съвременните типове не съдържат (поне според рекламите) опасни материали като живак, кадмий и пр. Акумулаторите се използват години наред, амортизират се едва след стотици цикли заряд/разряд и така спестяват средствата за многобройните галванични елементи.
* Най – разпространените и сравнително евтини NiCd акумулатори възстановяват след зареждане почти пълния си капацитет, но посоченият от производителя брой цикли е в сила само, ако се внимава да не се презаредят над 1,45 – 1,47 V, kakто и да не се разредят под 0,9 – 0,8 V. Toва предполага доставяне или изработване на автоматични зарядни устройства, описвани многократно в литературата. Много материали за поддържане на NiCd и оловни акумулатори са публикувани и в сп. „Радио, телевизия, електроника” [3]. Състоянието на проблема е добре илюстрирано от две различно сложни схеми на зарядни стройства, които претендират за прецизно изпълнение на споменатите изисквания и са цитирани в [4].
* Вътрешното съпротивление Ri на NiCd и NiMH акумулатори е с около един порядък по – малко от това на галваничните елементи със същите размери. То може да се оцени по дадената в [5] формула:

Ri = ((10 – 15)E-3*Ua)/CA

Където Ua е работното напрежение на акумулатора, V, a CA – числената стойност на капацитета му в Ah. Например за разгледания елемент Varta R6(AA) се получава

Ri = (0,010 – 0,015)*1,2/0,75 = (16-24) mA

Това означава, че загубата на напрежение при консумация 200 mA (пренавиване на касета, осветител с лампа 1,2 V/200 mA и пр.) ще бъде примерно 4 mV, докато при галваничните елементи тя е от порядъка на 40 mV. Oсвен това е известно (напр. [6] и др.), че нивото на собствените шумове при акумулаторите е твърде ниско, за което допринася и намаленото им вътрешно съпротивление.
* Саморазреждането при електрохимичните източници до голяма степен определя подходящите приложни области както за акумулаторите, така и за галваничните елементи. При перманентно захранване, съчетано с незначителна консумация (електронни часовници, калкулатори и пр.), акумулаторите са непригодни. По литературни данни, капацитетът на NiCd eлементи при температура на околната среда -20 С намалява с 0,3% на ден, а при нормалните 20 С ежедневният саморазряд е вече 1,3%. Това е приемливо само при често и интензивно натоварване (слухови апарати, уокмени, самобръсначки и т.н.). Модерните галванични елементи имат нищожен саморазряд и се разреждат практически само във включено състояние, което се вижда и от маркирания върху тях срок на съхранение от 3 до 5 години. Засега с най – голяма трайност са литиевите елементи, изработени с т.нар. твърди електролити. Издледванията показват, че саморазрядът при тях е под 10% за 10 години, а се проучват и елементи със специално оформени електроди и твърд електролит (смес от литиев йодит и активиран алуминиев оксид) с напрежение 1,9 V, работна температура до 120 С и предлагаем срок на годност до 20 години [7].
Kaзаното дотук навежда на мисълта, че е целесъобразно да се разработи хибрид между акумулаторите и галваничните елементи, който да обединява най – добрите страни на двата вида източници и по възможност да е лишен от недостатъците им.
Идеята да се възстановяват изтощените галванични елементи е много стара и многократно описвана (предимно в любителските списания), въпреки предупредителните надписи на корпусите им „Не се зарежда! Опасност от експлозия!”. Според твърденията на авторите обикновените цинково-въглеродни елементи могат да се дозареждат няколко пъти, стига да не са напълно разредени. Многобройните опити обаче показват, че резултатите от подобни процсдури са случайни и незадоволителни, Вътрешното съпротивление и саморазрядът на заредените елементи тип „Лекланше” са силно повишени, което ги прави практически неизползваеми.
Но настойчивото изследване на възможностите за зареждане продължава с години, като обхваща и много други типове галванични елементи. Така се открива, че алкалните елементи допускат неколкократно възстановяване на значителна част от първоначалния си капацитет. Те се оценяват като перспективна основа за създаване на споменатия „хибриден” галваничен елемент от ново поколение.
По – нататъшното изложение се основава предимно на многобройните сведения, графики и цитирани резултати, събрани в [5]. Успехите при зареждането на първичните алкални елементи насочва вниманието върху тях и стимулира задълбочените проучвания в тази посока. В 1994 г. британската фирма Innovations започва да произвежда и продава зарядните устройства МВО МК1 за елементите „Alkaline” с размери R3(AAA) и R6(AA) и МВО МК2 за размерите R14(C) и R20(D), като едновременно могат да се зареждат до 4 елемента. Използва се асиметричен биполярен ток с честота 380 кHz и средна стойност 45 mA, като положителните и отрицателните амплитуди са съответно 250 mA и -100 mA за размер R6(AA) (фиг.1). Параметрите на зарядния процес са патентовани, като е предвидена и възможност за зареждане на NiCd и NiMH акумулаторни елементи. Състоянието на зарежданите алкални елементи се контролира чрез светодиодна индикация по следния начин: червеният светодиод показва, че даденият елемент е разреден и напрежението му е под 1 V, в процеса на зареждане (1 – 1,5 V) свети оранжев светодиод, а зеленият сигнализира за приключване на зареждането (1,57 V), което продължава около 10 – 12 h. NiCd и NiMH акумулатори се зареждат за около 8 – 10 h до напрежение 1,47 V.
Интересни са резултатите от проведените тестове на устройството МВО МК1. Изпробвани са нови алкални елементи с начален капацитет 933 mAh, а разрядният ток е 200 mA до напрежение 1 V. При 4 последователни цикъла разряд/заряд възстановяването на капацитета е било съответно 71%, 64%, 47% и 46%, което е твърде обнадеждаващ резултат. При изпитване на алкални елементи Varta с разряден ток 0,5 А възстановеният капацитет след петия цикъл е достигнал 54%! Тези данни показват реалната възможност за превръщане на първичните токоизточници във вторични и мотивират създаването на нови зареждащи се алкални елементи. Съществено в случая е и това, че разработваните елементи от ново поколение трябва не само да възстановяват многократно капацитета си, но и да имат малък саморазряд след зареждане и при продължително съхранение.
Задачата да се обединят предимствата на галваничните и акумулаторните елементи в един „хибриден” елемент вече може да се приеме за решена. Такива първично-вторични източници на ток са създадени с общите усилия на канадската фирма Battery Technology Inc. (BTI) и австрийския Технически университет в Грац. Това са зареждащите се алкално – манганови елементи, означавани с абревиатурата RAM (Rechargeable Alkaline Manganese) и номинално напрежение 1,5 V. Интересно е, че разработката е била ръководена от д-р Карл Кодеш, познат и като създател на всеизвестните галванични елементи „Алкалине”. По данни от началото на 1999 г. основните производители на елементите RAM са самата фирма BTI и някои други, получили лиценз за производство от BTI (табл. 1). Вероятно тази информация вече не е пълна, но посочените търговски наименования са ориентир за доставяне на елементите RAM.
Eто и някои конкретни данни и параметри на тези нови елементи, като за пример отново е избран често използваният размер R6(AA):
* На фиг. 2 са показани графиките на саморазряда при престой в склад на NiCd, NiMH и RAM елементи. Вижда се, че след едномесечно съхранение акумулаторите NiCd и NiMH изравняват капацитетите си и ги загубват напълно след още 3 или 4 месеца. В сравнение с тях елементите RAM имат незначителен саморазряд от около 10% годишно. Тук е уместно да се добави, че на практика българските NiCd елементи запазват значителна част от енергията си и след 12 месечно съхранение.
* В табл. 2 са групирани най – съществените електричеки параметри на RAM елемент с размери R6(AA), kakто и известна информация за зарядния процес. Прави впечатление, че елементът RAM се зарежда от източник с постоянно напрежение 1,65 +/-0,05 V, което съвпада с номиналното напрежение в права посока на повечето червени светодиоди. Стойностите на вътрешното съпротивление (200 mOm) и срокът на съхранение (над 4 години) са подходящи за маломощни устройства с непрекъснато или често действие като електронни часовници, измервателни уреди и др.

* В табл. 3 и 4 са събрани много интересни и важни за потребителя данни. Първата таблица показва как зависи капацитетът от тока на разряд до 0,9 или 0,8 V при основните стандартни размери R20(D), R14C, R(6AA). Oт нея следва, че при използване на нови елементи RAM R6(AA) в радиоприемник (30 mA) и в портативен диктофон (125 mA) капацитетът им остава почти един и същ (съответно 1,8 и 1,5 Аh), както и това, че капацитетът е линейно намаляваща функция на разрядния ток. Доста изненадващи са данните от табл. 4 – остатъчният капацитет на елементите RAM след 50 цикъла заряд/разряд е 400 mAh при произволна стойност на разрядния ток между 125 и 300 mA.
* Установено е, че елементите RAM са най – ефективни, когато консумираният ток не превишава 200 mA. Напрежението на елементите с размери R6(AA) в зависимост от времето и разрядния ток е покзано на графиките от фиг. 3 и 4. То намалява чувствително при силен разряден ток поради вътрешното им съпротивление (0,2 Om). Същото явление се наблюдава и на фиг. 5, където са съпоставени няколко вида токоизточници. Специфичната енергия на елементите RAM достига 75 Wh/kg, докато при NiMH и NiCd акумулатори тя е съответно 49 Wh/kg и 42 Wh/kg.
На фиг. 6 е показана конструкцията на елемента RAM с големина R6(AA). Корпусът и капачето от никелирана стомана образуват положителния полюс, а изолираното дъно е отрицателният полюс. Катодът е съставен от пресовани в корпуса цилиндрични втулки на композит от MnO2 (пиролузит) и графит, който повишава проводимостта. Анодът е желе от алкален електролит, наситен с цинкови микрогранули, обработени с индий, а за свързването му с отрицателния полюс (дъното) служи позлатен стоманен щифт. В изолиращото уплътнение на дъното е предвиден предпазен вентил за извеждане на газовете, които могат да се образуват при неправилни манипулаци – презареждане с повишено напрежение, включване „накъсо” и пр. С пробиването на вентила се избягва опастността от експлозия, но херметизацията на елемента се нарушава и той се поврежда необратимо.
Зарядният процес при елементите RAM може да протече нормално само, ако напрежението им е над 0,9 V или поне над 0,8 V. Това е условието за частично възстановяване и на галваничните алкални елементи. Но тук има една тънкост – при пълно разреждане (до около 0 V) първичните алкални елементи образуват разтворими съединения, които предизвикват невъзстановима химична деградация. В елементите RAM това явление се избягва чрез добавяне в катода на специални съставки. Те могат да се заредят отново дори след пълно разреждане, но капацитетът и броят на циклите заряд/разряд намаляват чувствително.
Особеностите на самото зареждане също заслужават внимание – при RAM елементите то е по – различно от това при познатите акумулаторни елементи. Основният метод е включването на елемента RAM към стабилно напрежение 1,65 +/-0,05 V и това беше казано във връзка с табл. 2. Възможно е и зареждане с кратки токови импулси с амплитуда до около 1,5 А и продължителност няколко ms, kaто периодът на повторение на импулсите се увеличава постепенно в рамките на зарядния цикъл. В такъв режим напрежението и токът за елемент RAM R6(AA) са представени като функция на времето на фиг. 7. Разглеждането на двете графики показва силното намаляване на тока при достигане на заредено състояние, което прави безопасно евентуалното по – нататъшно зареждане. Предлаганите зарядни устройства за импулсен режим предвиждат едновременно зареждане на 2 или 4 елемента RAM, обикновено с големина R6(AA), като някои фирми прилагат адаптивно регулиране на режима за всеки отделен елемент с микропроцесор (напр. фирмата Pure Energi Battery Corp.).
Графиките от фиг. 7 са в сила и при зареждане от стабилизиран източник на постоянно напрежение, но средната стойност на началния ток се намалява на около 50 mA и зареждането може да продължи до 25 h [5]. Пример за просто и оригинално техническо решение е патентованото зарядно устройство на фирмата Elowi Electronic с търговското наименование Alkalicharger и следните параметри: брой на зарежданите елементи R6(AA) – дo 4; продължителност на зареждането – 4 до 25 h; средна стойност на зарядния ток – 5 до 45 mA; върхов ток – до 100 mA.
Схемата на устройството е показана на фиг. 8. Двуполупериодният токоизправител създава пулсиращо униполярно напрежение, а ценеровият диод го превръща в трапецовидни импулси с амплитуда 5,1 V, които захранват четирите независими зарядни групи. Всяка от тях е съставена от ограничаващ резистор със съпротивление 33 Om и два червени светодиода, свързани паралелно – еднопосочно. Замисълът в случая е да се използва стабилното напрежение 1,65 V, което се получава върху диодите от този тип при пропускане в права посока на ток, близък до номиналния – най – често в границите от 20 до 50 mA. Когато елемент за зареждане липсва, токът през зарядната група е с амплитуда Im = (5,1 – 1,65)/33 = 0,104 A. След поставяне в устройството елементът отклонява част от тока на светодиодите в зависимост от това, доколко е разреден. Когато зареждането приключи, почти целият ток преминава през светодиодите, напрежението им се доближава до 1,7 V и те светват ярко. Зареденият елемент може да остане в зарядното устройство, но само докато то работи. При изключване от мрежата или прекъсване на електрозахранването той започва да се разрежда през двата светодиода и трябва да се извади от гнездото си. Разгледаната схема може да се изработи и самостоятелно (нормално се разрешава любителско реализиране на патенти с нетърговска цел), като се обърне внимание на параметрите и работния режим на ценеровия диод, а също и на прецизния подбор на светодиодите по напрежение и ток (1,65 +/-0,05 V при 25 mA за един светодиод).
Накрая може да се каже, че всъщност елементите RAM приличат много на галваничните алкални елементи, но за разлика от тях позволяват ефективно възстановяване поне 20 – 30 пъти. Прилика има и в цените – сведенията са, че един елемент RAM с големина R6(AA) струва около $ 1,25 или малко повече от съответния „Alkaline”. Само, че покупката му спестява разходите за десетки елементи „Аlkaline”…
ЛИТЕРАТУРА
1. Duracell, Informations consomateurs, 1991.
2. Conrad Electronic (фирмен каталог ‘95/’96).
3. Радио, телевизия, електроника, 1999, N3 – 9, 2000, N2.
4. Радиохобби, 1998, N6, с. 10.
5. Sdelovacitechnika, 1999, N 8, с. 5.
6. Клаше, Г., Р.Хофер. промишлени електронни схеми. С. Техника, 1984, с.336.
7. Вечер, А.А. Твердые электролиты. Минск, Университетское издательство, 1988.


Aвтоматично устройство за зареждане на никел-кадмиеви херметични акумулатори
Александър Желев Радио телевизия електроника 1994/6/стр.21-23

Поради експлоатационни неудобства и опасност за зарежданата акумулаторна батерия (АБ) неавтоматичните зарядни устройства не се предпочитат от занимаващите се със захранвана от АБ апаратура. По – масово распространените автоматични зарядни устройства (АЗУ), изключващи АБ от зареждане при достигане на началното и напрежение, имат обаче съществен недостатък. Напрежението на никел-кадмиевите херметични, акумулаторни батерии (НКХАБ) не е критерий за завършено зареждане, защото при протичане на зарядния ток, измереното електродвижещо напрежение (е.д.н.) значително надвишава е.д.н. на покой. Поради по – високата плътност на електролита в порите на плочите възникват две поляризационни е.д.н. – Ua (aноднo) и Uk (катодно), съпосочни и последователно включени на

основното е.д.н U (фиг. 1), и при разреждане на АБ бързо спадат поради малкия обем вещества в порите. При зареждане, поляризационните напрежения нарастват бързо и носят лъжлива информация за зареден акумулатор. Да се практикува зареждане до по – високо напрежение е неразумно. Влиянието на поляризационните напрежения се редуцира най – лесно чрез осъществяване на периодични непълни цикли, зареждане/разреждане, докато зарядът се разпредели равномерно в целия обем.
Принцип на работа
АБ се зарежда от генератора на ток (фиг. 2а). Напрежението и се следи от праговото устройство ПУ и когато достигне зададената му стойност, устройството превключва АБ към разреждане с малък ток (около 1:100 от зарядния). Когато напрежението спадне (полризационните напрежения изчезнат), ПУ отново включва АБ към зарядния генератор. Няколко такива непълни цикъла гарантират качествено зареждане. Типичен вид на зависимостта на напрежението от времето е показана на фиг. 2б.

Принципна схема (фиг. 3)
Предлаганото АЗУ е предназначено за зареждане на широка номенклатура НКХАБ с напрежение от 1,2 до 12 V и заряден ток от 10 до 300 mA (разрядният ток се мени от 0,1 до 3 mA). Предвиден е режим „адаптер” с изходно напрежение, регулируемо от 5 до 16 V, и с максимален ток 0,3 А.
Превключването на режимите „АЗУ” и „Адаптер” се осъществява посредством превключвателя SA2.
Генераторът на ток е реализиран с триизводен стабилизатор на постоянно напрежение тип 7805. Токът през него е

Iзар = 5 V/(R3 + RP2)

и се регулира с RP2. Разрядната верига е съставена от резистора R8 и потенциометъра RP3, като токът през нея е

Iразр = Uo/(R8 + RP3),

Превключващото устройство се състои от транзисторите VT1 и VT2 и релето К. Когато напрежението на плъзгача на SА3 е по – малко от избраното, VТ1 е запушен, VT2 – наситен, а релето К е включено. АБ се зарежда през превключващия контакт К1 в положение „3”. Щом напрежението на АБ надвиши избраното, ПУ превключва АБ и тя започва да се разрежда през К1, положение „Р”. Същевременно напрежението и се следи от ПУ и при достигане на избраната стойност процесите се повтарят.
Изходното напрежение в режим „адаптер” се регулира с RP1.
Moнтаж, настройка, градуиране
Трансформаторът Т е навит върху сърцевина Ш 24 х 35. Първичната намотка съдържа 1178 нав. от проводник с диаметър 0,3 mm, а вторичната – 174 нав. от проводник 0,8 mm. Изправителните диоди са за среден ток 1 А. Стабилизаторът DА1 се монтира на радиатор от алуминий с дебелина над 2 mm и площ S = (16 – 20)(24 – Uomin)*Iзарmax кв sm.
Транзисторите могат да се заменят с 2Т3604 – 3609. Релето е българско тип PM-1 (постояннотоково) за управляващо напрежение 24 V или РЭС-22 – ОНД (РФ4.500.131, ток 20 mA). Превключвателят SA е тип „Изостат”, а SA3 – тип ПГС 310 Б. Неозначените резистори са с мощност 0,125 W. Резисторите R4(прим) - R4х и R5 трябва да са с толеранс 1%. Настройката на ПУ се състои в подбор на R7* за надеждно отпушване на VT2 при откачен вход на делителя R4-R5. Градуировката на RP1 се прави в режим „адаптер”, а на RP2 – в режим „АЗУ” с амперметър в изхода. Не е възможно скалата на RP3 да се градуира за ток. Възможно решение на проблема е скалата да се разграфи в единици съпротивление, свързани с напрежението и зарядния ток на АБ чрез израза

Rразр = Uo/Iразр = Uo/((1/100) * Iзар) = 100*Uo/Iзар

Експлоатация
За продължителния живот на АБ от първостепенно значение е правилното им зареждане съгласно следните правила (с I е означен токът при едночасов разряд, т.е. I = Q Ah/1 h):
a) AБ с непрекъсната (ежеседмична, ежедневна) експлоатация се зареждат с ток

Iзар = (1/10)*I

А плъзгачът на RP3 се поставя на съпротивление, осигуряващо

Iзар = (1/100)*Iзар.

б) Нови АБ или такива в редовна експлоатация на всеки 10 – 20 работни цикъла се подлагат на усилен заряд:
SA3 в положение „изключена автоматика”, 6 h заряд с ток I/4,6 h заряд с I/8 h при изключен SА1. Следва заряд с I/4 за 6 h, заряд с I/8 за 6 h и АБ е готова за експлоатация. Поради сложността на този режим, той може да се прилага само за нови или дълго съхранявани АБ/
в) При спешна нужда от заредени АБ се прилага ускорен режим – 4 h при изключена автоматика с ток I/2, следващите 1,5 h с ток I/4. След използване АБ трябва да се подложи по процедурата, описана в т. 5а.
ЛИТЕРАТУРА
1. Белчев, Д. Електронни токозахранващи устройства. С., Техника, 1980.
2. Радев, Р., Р.Петкова. Токозахранване. С., Техника, 1976.


Aвтоматично устройство за зареждане на никел-кадмиеви херметични акумулаторни батерии
Александър Желев Радио телевизия електроника 1994/6/стр.21-23

Предложената схема (фиг. 1) е предназначена за зареждане на никел-кадмиеви херметични акумулаторни батерии (НКХАБ) с капацитет от 10 Ah до 10 mAh с ток от 1 А до 1 mA в 11 обхвата и напрежение от 1,2 до 12 V в 10 обхвата (табл. 1). Тя е усъвършенстван вариант на устройството публикувано в [1], в няколко направления:
а) Разрядната верига е заменена с разряден генератор на ток – така се спестява сложното градуиране на разрядния потенциометър.
б) Разрядният и зарядният ток се задават с един управляващ орган и така се избягва грешката от неправилна манипулация.
в) Праговото устройство с реле е заменено с тригер и електронен ключ.
г) Премахнат е режим „Адаптер”.
Описание на схемата (фиг. 1)
С триизводния стабилизатор DA1 и превключващите резистори Rзар1 – Rзар11 е реализиран заряден генератор (ЗГ). Токът се избира със сдвоения галетен превключвател SA2.1. Съпротивлението и мощността на резисторите са дадени в табл. 1, като токът на ЗГ е Iзар = 5/Rзар Потенциометърът RP1 регулира плавно зарядния ток от 1 до 20 mA. Диодът VD1 защитава схемата от обратно напрежение. Електронният ключ с VT1 изключва АБ от заряд при осветяване на оптронния транзистор. С резистора R4 се избягва „плаваща база” на VT2. С транзистора VT3 e е реализиран разрядният генератор РГ, токът през който се превключва със SA2.2 в отношение I зар/Iразр = 1:50 (табл. 1)

и се изчислява по следната формула:

Iразр = betavt3* 0,7/Rразр, където

betavt3 е статичният коефициент на усилване по ток в схемата ОЕ на VТ3. Нe e необходимо РГ да се превключва, тъй като при изключване на VT1 токът почва да тече през VT3.
Праговото устройство (ПУ) представлява тригер с VT4 и VT5, управляващ ключовия транзистор VT1 през оптрона, а напрежението на превключване заряд-разряд се избира със SA3. В положение „ИА” (изключена автоматика) напрежението на АБ не се следи.
Конструкция, детайли, замени
Захранващият трансформатор е навит върху сърцевина Ш24 х 35. Първичната намотка съдържа 1178 навивки от проводник с диаметър 0,3 mm, а вторичната – 174 навивки от проводник с диаметър 0,8 mm. Между двете е навит екран от проводник с фи 0,8 mm, заземен в единия край.
Повечето елементи могат да се заменят с подобни: VD1-VD4 и VD6 са заменени с диоди за среден ток над 1 А и обратно напрежение 50 V; ценеровият диод – с Д814Д или Д813; транзисторът VT1 – с 2Т7234, 2Т7232 или BD 132; диодите VD7-VD10 – с 2Д5601-2Д5606; транзисторите VT4 и VT5 – с 2Т3167 и 2Т3168. Транзисторът VT3 трябва да е с beta = 100 (за такъв е попълнена табл. 1) и ако се използва друг, трябва да се преизчислят R разр1 - R разр 11. Оптронът може да се замени с TIL111. Тример-потенциометърът RP2 е многооборотен, превключвателят SA2 е с две секции, всяка с по 11 положения тип ПГС 320Б, а SA3 – тип ПГС 310Б.
Настройка
Стойността на R разр1 - R разр 11 се уточнява с амперметър в изхода. Мощният резистор Rзар1 може да се махне, а радиаторът на DA1 да се намали с цел икономия на пространство. Токът във веригата тогава ще се ограничава до стойност, зависеща от температурата на корпуса, следователно желаният ток (в случая 1 А) може да се настрои с подбор на площта и положението на радиатора в кутията. Ако DA1 е в корпус ТО-3, нужната площ е около 3 х 3 кв sm. При уточняване на R разр1 - R разр 11 трябва да се обърне внимание на резисторите, задаващи малките токове. Настройката на ПУ се състои в уточняване на прага на тригера. За едно избрано със SA3 напрежение при средно положение на RP3 чрез RP2 се достига изключване на тригера.
Експлоатация
Схемата е подходяща за вграждане и в устройства, поддържащи АБ. Тогава РГ може да се спести.
ЛИТЕРАТУРА
1. Желев, А. Aвтоматично устройство за зареждане на никел-кадмиеви херметични акумулатори.- Радио, телевизия, електроника, 1994, N6,с. 21

Зарядно устройство за Никел Кадмиеви или автомобилни акумулаторни батерии    Петко Николов
Радио телевизия електроника 1988/8/стр. 29-31

Зареждането на акумулаторите се извършва по два метода:
- с постоянен заряден ток за определено време;
- с постоянен заряден ток до достигане на зарядното напрежение.
При използване на първия метод не се гарантира, че акумулаторът ще бъде зареден напълно или може да остане в режим на заряд, въпреки, че е зареден. Това води до намаляване на живота на акумулатора. При втория метод, акумулаторът автоматично се изключва при достигане на зарядното напрежение.

Зарядното устройство, чиято принципна схема е дадена на на фиг. 1, позволява да се зареждат никел – кадмиеви акумулаторни батерии. Номиналният заряден ток и крайното напрежение на зареждане на произвежданите у нас батерии 4НКХ-22 и ВНКХ-450 са дадени в табл. 1. Устройството се състои от изправител, генератор на ток и електронно напрежително реле.

Генераторът на ток се състои от интегралната схема DA1, транзистора VT1 и резистора R3 (R4). Зарядният ток протича през диода VD5, акумулаторната батерия Ак и резистора R3 (R4). Напрежителният спад върху този резистор се подава към инвертиращият вход на усилвателя на грешка, а към неинвертиращия се подава опорно напрежение, чиято стойност се определя от съпротивлението на R2. При намаление на протичащия през акумулатора заряден ток се намалява напрежението върху R3, което води до увеличение на изходното напрежение на ИС DA1 и транзистора VT1 и се компенсира изменението на тока. При заряден ток 22 mA превключвателят S2 е отворен, а при ток 45 mA – затворен. Диодът VD5 не позволява разреждането на акумулатора след изключването на зарядното устройство.
Електронното напреженово реле се състои от компаратора DA2, ключовия транзистор VT2 и релето Р1. При зареждането на акумулатора, неговото напрежение се увеличава, като също се увеличава и напрежението на емитера на VТ1. Компараторът DA2 сравнява това напрежение, включено към инвертиращия му вход през резисторите R9, R14, R15 (R16, R17), с опорното напрежение върху неинвертиращия му вход. За да се включи устройството, се натиска бутонът S1. Tъй като напрежението върху инвертиращия вход на компаратора е по – ниско от опорното, изходното му напрежение е високо и отпушеният транзистор VT2 включва релето Р1, което от своя страна включва с контактите си P11 – захранващото напрежение. При достигане на зарядното напрежение, компараторът DA2 се превключва и релето изключва мрежовото напрежение. За стабилно превключване на компаратора DA2 е въведен хистерезисен цикъл чрез резистора R10. Диодите VD6 и VD7 задържат компаратора в това състояние, докато се разреди филтриращият кондензатор С1.

При допълнение на устройството, съгласно принципната схема от фиг. 2. и съответно промяна на мрежовия трансформатор Т1 и изправителните диоди VД1 – VD4, то ще може да зарежда и оловни акумулатори с напрежение 6 и 12 V. Mощният транзистор VТ3 позволява да се увеличи зарядният ток до 5 А. При превключването с превключвателя S21, на резисторите R31 – R36, токът може да се измени на 2 А, 1 А, 500 mA, 200 mA и 100 mA. Електронното реле трябва да се изключва при 8,25 V за акумулатор от 6 V и 16,5 V за акумулатор от 12 V.

Данните за навиване на мрежовия трансформатор при двата варианта са посочени в табл. 2. Резисторите R31 – R36 се монтират близко до или върху самия превключвател S21 с възможно най – къси свързващи проводници. Самият превключвател трябва да може да комутира ток над 5 А. Свързващите проводници към оловните акумулаторни батерии трябва да са със сечение над 6 кв mm и по възможност с най – малка дължина, за да се намали спадът на напрежението върху тях. Съпротивлението на резисторите R3, R4, R31-R36 трябва да е с точност 1%, за да се избегне пренастройката при различните обекти.
Настройката на зарядното устройство се свежда до регулиране на изходния заряден със съпротивлението на R2 и напреженията за превключването на електронното реле с R15 и R16. Преди първоначалото включване под напрежение те се поставят в долно, съгласно принципната схема, положение. Вместо акумулатор за товар се включва реостат с подходящо съпротивление. Превключвателите S2 (S21) и S3 са отворени. Със съпротивлението на резистора R2 се регулира токът през товара да е 22 mA (100 mA). При изменение на съпротивлението на товарния реостат, токът през него не трябва да се променя, докато транзисторът VT1 (VT3) не влезе в режим на насищане. Ако резисторите R3, R4, R31 – R36 са с точност 1%, токът ще бъде в необходимите граници за останалите обхвати. Включва се превключвателят S3. Компараторът DA2 се настройва чрез съпротивлението на R15 да изключва при напрежение 6 V (8,25 V за 6 V акумулатор) върху товара. Изключвава се превключвателят S3 и с R16 се настройва изключването на копмаратора при напрежение 8 V (16,5 V за 12 V акумулатор).



Тестер за акумулаторни батерии Сашо Янакиев
Радио телевизия електроника 1990/1/стр. 30

Постоянната несигурност за работоспособността на Ni-Cd акумулатори в портативни устройства е причина за създаването на тестера, чиято схема е показана на фигурата. Той сигнализира, че капацитетът на батерията е спаднал с повече от 30% от номиналната стойност. При това положение се гарантира още поне 1 h нормална работа на уреда.
В много устройства съществува вграден индикатор за моментното работно напрежение на акумулаторната батерия. Това обаче не е от много голяма ползва, тъй като е напълно възможно няколко минути след пускането, погрешно смятаният за зареден акумулатор да се окаже изтощен и да попречи за нормалната работа. По – ранното сваляне на батериите съшо не е за препоръчване.

В случая става дума за Ni-Cd акумулатор 12 V/225 mAh. С минималлни промени в схемата, може да бъде тестван всеки друг подобен тип. Напълно зареденият, изпитван акумулатор се разрежда с ток 160 mA през резистора R5 в продължение на 10 min. Разрядът започва автоматично при поставянето на батерията в тестера. По време на разряда свети жъктият светодиод VD1. След 10 min разрядният процес се изключва автоматично и жълтият светодиод загасва. Практическите опити показват, че това е около 30% от капацитета на нова батерия.
След разрядният процес може да се натисне бутонът S в произволен момент. Батерията се натоварва с ток 450 mA, определен от резистора R7. Ako акумулаторът е в ред, светва червеният светодиод VD3. Схемата изключва VD3 при спадане на напрежението на батерията под 9 V. Захранването и се осъществява от изпитвания акумулатор.

Регенериране на литиеви батерии По материали на “Funkamateur”, ГДР, бр. 10, 1988 г.
Радио телевизия електроника 1989/2/стр. 33

В електронните устройства с малки размери все по – често се използват батерии на литиева основа, които имат съществени преимущества в сравнение със сребърнооксидните батерии. Срокът на съхранение при тях е практически неограничен и всяка клетка може да осигури напрежение 3,0 V. Джобни калкулатори, снабдени с литиеви батерии, работят от 2 до 7 години. Широко разпространение и приложение на литиевите батерии пораждат необходимост от регенерирането им. Експеририментално е проверено, че това е възможно при бавно зареждане с ток 2 mA (това представлява 1/85 от капацитета на клетката). Всички батерии, разредени до 2,5 V, могат да бъдат заредени многократно до 3 – 3,5 V напрежение на празен ход. Времето на зареждане е 120 h. Зарядният ток е много малък и незначителни отклонения от това нагоре не са критични.

На фиг. 1 е показана схемата за свързване на литиевите батерии за регенерирането им. Необходими са регулируем токоизправител,

потенциометър със съпротивление 25 кOm за установяване на заряден ток 2 mA и амперметър за контролиране на тока. В нормалния случай напрежението за зареждане е 7,2 V и се прилага върху две последователно свързани батерии. Ако клетката е само една, това напрежение не бива да надвишава 3,6 V. След приключване на зареждането, батериите престояват 2 – 3 дни. През това време в тях се извършват химически процеси, вследствие на което напрежението им се повишава.

Как да продължим живота на електрическата батерия? инж. Христина Димитрова
Млад Конструктор 1987/1/стр. 26-28 (По материали на чуждестранния печат)

Възможност да се продължи животът на употребяваните електричеки батерии (сухите галванични елементи) съществува от около четвърт век, когато холандецът Ернс Беер патентовал метод за регенеративното им зареждане. Регенеративния метод и средствата за реализацията му са сравнително прости и достатъчно ефективни. Затова методът заслужава вниманието както на любителите на радиоелектрониката, които често имат проблеми с набавянето на батерии, така и на конструкторите – специалисти, имащи задача да пестят дефицитни материали (в случая цинк).
Същността на метода се свежда до зареждане на частично разреден сух елемент (или на серия от елементи) с асиметричен променлив ток, обратният полупериод на който има стойност около 10% от стойността на положителния му полупериод. В процеса на зареждането се възстановява дебелината на отрицателния цинков електрод на елемента, която е намалява по време на разреждането (изтощаването) на елемента. Изтощаването на цинковия слой се дължи на отнемането на йони от цинка при взаимодействието му с електролита. Възстановяването на цинковия електрод се дължи на обратното отлагане на цинкови йони върху електрода при зареждането. То е възможно само ако елементът не е напълно разреден, т.е. цинковият електрод не е пробит и електролитът не е изтекъл (цинковият електрод представлява чашка, пълна с електролит).
Регенерацията може да се извърши и с постоянен ток, но от опит се знае, че тогава цинкът се отлага неравномерно, а това скъсява значително експлоатационния срок на регенерирания елемент.
Проблемът на ефективната регенерация е решаван и се решава от световно известни фирми – производители на батерии и на радиоапаратура. Извършват се редица екапериментални изследвания за оптимизиране на регенеративния процес и се създават устройства за осъществяването му. От публикувани доказателства на фирмата Телефункен, произвеждаща батерийни приемници с вграден възел за регенерация на батериите, се знае, че общият капацитет на регенерирани елементи се увеличава от три (при елемент тип R14) до четири пъти (при елемент тип R20). В литературни източници съществуват твърдения и за 10, дори за 20 – кратно увеличение на капацитета на батериите.
Интересни практически указания за ефективна регенерация публикува фирмата – производител на батерии „Warta” от Германия:
- прекалено изтощен (разреден елемент не може да се регенерира. Първите пробиви в цинковия електрод настъпват при спадане на клемното му напрежение под 1,3 V при номинално напрежение на батерията 1,5 V;
- kлемното напрежение на регенериран елемент не трябва да превишава 1,7 V;
- зарядният ток трябва да има възможност Iз = 0,25 – 0,30 Iр, където Iр е допустимият ток на разреждане за даден тип елемент;
- времето за регенерация трябва да е 4,5 – 6 пъти по – дълго от времето на разреждане, с оглед на ниския к.п.д. на зарядния процес;
- регенерацията следва да се извършва непосредствено след допустимото разреждане на елемента – от това зависи до голяма степен нейната ефективност;
- по време на разреждане не бива да се използва повече от 10% от номиналния капацитет на елемента.

На фиг. 1 е показана принципната схема на просто устройство за регенерация с асиметричен, променлив ток. Подобно по – елементарно устройство бе публикувано в рубриката „С крушка и батерия” в кн.

10/85 г. на списание „Млад конструктор” в статията „По – дълъг живот на батериите” на стр. 23. Устройството на фиг. 1 представлява еднопътен изправител, в който към диода Д е свързан последователно резисторът R1 и паралелно резисторът R2. За осигуряване на необходимото съотношение I1 = 10*I2 е спазено условието R2 = 10*R1, където I1 е зарядният ток, а I2 – регенеративният ток.
Оразмеряването на изправителя зависи от вида на регенерираните елементи и от характера на заряда им. Ако приемем, че ще зареждаме батерия от 6 елемента R14, R20 или две плоски батерии тип 3R12 (такова е обикновено захранването на преносима апаратура – приемници, касетофони, измервателни уреди и др.), трябва съответно да зададем:
- сумарно напрежение на батерията Uo = 6х1,5 V = 9 V;
- средна стойност на зарядния ток Io = 30 mA (за елемент тип „R6” Io = 12 mA).
- Вторичното напрежение на захранващия трансформатор трябва да има ефективна стойност U2 > или = 2*Uo = 24 V, за да се намали зависимостта на зарядния ток Io от състоянието на заредената батерия Б. При независим (с постояннастойност) зареждащ ток по – лесно се определя времето на зареждане.
При избора на изправителния елемент Д трябва да се осигури условието Uобр > или = 2*U2 прибл = 50 V, за да се предпази диодът от пробив. За случая е подходящ всякакъв силициев изправителен диод с параметри, отговарящи на уточнените вече напрежения и токове. Такива са например диодите: КД1113 (НРБ), ВYP401 (ПНР), BYX42/100T (УНР) и всички техни аналози.
Стойността на серийния резистор R1 се определя по приблизителната зависимост: R1 = (U2 – Uo)/2,2*Io = (24-9)/(2,2*0,03) = 220 Om, която отчита импулсния характер на зареждане на батерията.
В случай, че измерената стойност на Io се различава значително от зададената, стойността на R1 се коригира по същата зависимост, като се замести измерената стойност на Io. Стойността на паралелния резистор трябва да бъде 2,2 кОm.
Oписаният и практически изпробван прост изправител е подходящ още и за зареждане на 7 акумулаторни елемента (никел-кадмиеви) с капацитет 100 – 200 mAh, каквито са например съветските, тип 7Д0, 115-U1,1.

На фиг. 2 е показан усъвършенстван вариант на изправителя, в който паралелно на батерията Б са свързани последователно включените ценеров диод Д2 и светодиод Д3. Д2 ограничава напрежението на зареждане на Б, докато Д3

сигнализира за края на зареждането. Когато се включи разредена батерия към изправителя, напрежението на клемите и Uo е по – ниско от отпушващото напрежение на Д2 и целият постоянен ток I1 = Io на диода Д1 е заряден за Б. В процеса на зареждането напрежението Uo нараства. При достигане на праговото напрежение на отпушване на Д2, т.е. когато Д2 и Д3 започват да пропускат ток Iд, напрежението престава да нараства. Токът Iд нараства до изравняване с Io, taka, че Б престава да се зарежда и няма опасност от презареждането и (над допустимото напрежение от 1,7 V), ako не бъде изключена навреме.
За оразмеряване на диодите Д2 и Д3 се определя максималното напрежение на зареждане Uo = 6*1,7 = 10,2 V.
Правото напрежение на светодиода (в случая е използван полски червен светодиод СQXP03, но може да се използва всеки друг, с аналогични характеристики) е Uдз = 1,6 V. Следователно работното напрежение на ценеровия диод Д2 трябва да бъде Uд2 = Uo – Uдз = 8,55 V.
Koнкретен ценеров диод с такова работно напрежение може да подберем от всеки справочник. Подходящи са типовете: КС191А, Д809, BZP683-C8V1, ZP09.1 и др.

Използването на червен светодиод е продиктувано не само от сигналния цвят, а главно заради слабата зависимост на напрежението от тока му през положителния полупериод.
За тези, които желаят по – функционално устройство, е подходяща значително усложнената, но с изпитан ефект, схема на универсален регенератор (фиг. 3). Той представлява стабилизиран мостов (Д1 – Д4) изправител с постоянен товар Ro, регулируемо изходящо напрежение Uo и регулируемо ограничение на изходящия ток Io до желани стойности: Uo = 6 – 12 V; Io = 10 – 100 mA.
Транзисторът Т1 работи като последователен регулатор – ограничител на изходния ток Io, а Т2 – като усилвател на грешката в регулатора на изходящото напрежение Uo. Tранзисторът Т3 е включен като усилвател в ограничителя на тока Io, а Т4 – като усилвател, управляващ светодиода Д6.
Всяка промяна на Uo предизвиква съответна промяна на базовото напрежение на Т2, а следователно и на колекторния му ток Ic2. При понижение на Uo се увеличава базовият ток Ib1 на Т1, а следователно и управляваният от него колекторен ток Ic1. Toва води до увеличаване на изходящия ток Io. Uo възстановява началната си стойност. Естествено, първоначално увеличение на Uo предизвиква обратни промени в режима на транзисторите и намаляване на напрежението до зададената стойност.
Желаната стойност на изходния товарен ток Io се задава с потенциометъра R4. Ако Io има по – ниска стойност от първоначално зададената с R4, спадът на напрежение от протичането му през R4 намалява, като съответно намалява и базовото напрежение на усилвателния транзистор Т3 (подавано през делителя R3, R5) и транзисторът се запушва. Ако Io превиши зададената стойност, по обратен ред се отпушва Т3, от което протича ток Ic3 и съответно намалява токът Ib1, a следователно и токът Ic1, респективно – Io, почти до зададената му стойност. Малко след Т3 се отпушва и Т4, който е включен аналогично на Т3. Протичащият през него колекторен ток предизвиква запалване на сигналния светодиод Д6.
На фиг. 3 са посочени типовете транзистори и диоди, полско производство, както и стойностите на пасивните елементи, с които регенераторът е изпитан и е показал добър ефект. Посочени са и напреженията в характерни точки от схемата му, както и токовете, определящи режима му, които могат да ориентират желаещите да реализират схемата с аналогични транзистори и диоди.
Ето още няколко съвета, полезни за реализиране на схемата:
Транзисторът Т1 трябва да се монтира с малък охлаждащ радиатор с обща площ 15 – 20 кв sm.
Стойностите на резисторите могат да се оразмерят по следните зависимости: R1 = (U1 – Ur1)/Ir1; R2 = (Uomin – Uд5)/Ir2; (Ir2 прибл. = Iд5 прибл. = 2 mA); R4max = deltaUr4/Iomin; deltaUr4 се приема 1 V.
За управление на Т3 и Т4 е необходимо напрежение около 0,8 V, a Iomin = 10, 50 или 80 mA и т.н.).
R3 + R5 = Ub4/Iдел (Iдел е около 0,2 mA, т.е. базовият ток на Т3 е около 0,05 mA). По същата зависимост и при същия Iдел се определят и съпротивленията на резисторите R6 и R7. Стойностите на R3, съответно R6 и R5, съответно R7, се уточняват, като се знае, че Ube на Т3 и Т4 е около 0,7 V. За определяне на стойността на потенциометъра R9 трябва да се знае, че токът през него е 0,2 – 0,5 mA (базовият ток на Т2 е около 0,05 mA).
Резисторът R8 предпазва от повреда транзистора Т2 при горно крайно положение на потенциометъра R9, т.е. когато през базата му би протекъл недопустимо голям ток.
Диодът Д7 е ителен. Той предпазва регенерираната батерия от разреждане през регенератора, ако е останала свързана към него, след изключването му.
Редът на пускане на регенератора в действие е следният: потенциометърът R4 се поставя в положение на нулево съпротивление, свързва се резисторът Ro и се измерват напреженията в характерните точки на схемата (вж. фиг. 3). Регулират се веригите на ограничение и на сигнализация, като за Ro се включва резистор със съпротивление 200 Om и се настройва Uo = 10 V, при което токът Io ще бъде 50 mA. Включвайки волтметър към изводите на R4, с плъзгача му се търси стойност, при която напрежителният спад върху него е 1 V. Волтметърът се превключва към изхода (Uo). Заменя се резисторът R3 с потенциометър и се подбира стойност, при която волтметърът отбелязва спадане на Uo. Това е моментът на задействане на ограничителната верига. След измерване на стойността на потенциометъра, той се замества с резистор със същата стойност. Аналогично се постъпва и при уточняване на стойността на резистора R6 – подбира се такава стойност, при която след достигане на прага на ограничение, започва да свети сигналният светодиод Д6.
Потенциометърът P4 може да се градуира в деления за всеки 10 Om или още по – добре за зададените стойности на ограничителния ток Io – 10, 20, 50 … 100 mA.
При използване на регенератора за зареждане на различен тип батерии, трябва да се настроят необходимите за конкретния случай напрежение Uo и ток Iо. За батерия от 5 елемента тип “R14” (използвани в някои устройства) е необходимо напрежението да бъде 5 V, a токът Io – приблизително 40 mA, което съответства на стойност на R4 = 25 Om. Частично разредена батерия ще има напрежение около 6,5 V. При включването и към регенератора, настроен за Uo = 8,5 V, през нея би протекъл ток, значително по – голям от 40 mA, ако не беше ограничителната верига, настроена на 40 mA. Напълно зареждащ ток Io ще бъде малко по – голям от 40 mA. Затова Uo ще се намали и ще светне Д6, сигнализирайки действието на ограничителя.. С течение на времето, през което батерията се зарежда, степента на ограничение намалява, светенето на Д6 отслабва, а Uo нараства. Пълното загасване на диода Д6 сигнализира, че регенерацията е завършена, т.е. достигната е зададената стойност 8,5 V на Uo, необходима за оптималното зареждане на батерията Б.
Ако нуждаещата се от регенериране батерия е използвана в устройство, което има вграден стабилизиран изправител, той би могъл да се използва, разбира се, след някои необходими промени и добавки в схемата му, за които си струва всеки сам да помисли (в зависимост от конкретния случай).

Устройство за защита от презареждане на кадмиево – никелови акумулатори
Инж Методи Цаков Радио телевизия електроника 1984/9/стр. 28, 29

Херметичните кадмиево – никелови акумулаторни батерии имат дълъг живот при условие, че не се разреждат под допустимата граница. На практика не рядко те се преизтощават, особено когато апаратът, в който са вградени, се забрави включен. Toва рязко съкращава живота им или ги поврежда безвъзвратно.

Описаната тук проста схема осигурява прекъсване на товарната верига, когато напрежението на батерията спадне под допустимото. Действието на устройството, чиято схема е показана на фигурата е следното: След включването на ключа S, кондензаторът С2 бързо се зарежда през резистора R4 и тример-потенциометъра R5, при което транзисторите се отпушват. Товарът се захранва с изходното напрежение, а през диодите, резистора R4 и тримера R5 протича ток, който поддържа VT1 (а оттам и VT2) отпушен след зареждането на кондензатора С2. Ако напрежението на акумулатора спадне под определена стойност, намалява и напрежението между базата и емитера на VT1, защото напрежението върху диодите е константно. Транзисторът VT1 се запушва, запушва се и VT2 и напрежението в колектора на VT2 спада до нула, тъй като ценеровият диод VD2 се запушва и базата на VT1 се захранва само от резистора R3 (2 Mom). В това състояние схемата консумира много малкия ток, определящ се от съпротивлението на R3. Практически това се равнява на изключване на товара и напрежението на акумулаторната батерия започва да се повишава. Транзисторът VT1 обаче вече не може да се отпуши, защото кондензаторът С2 е зареден, а протичащият през R3 ток не може да се осигури необходимото за отпушване на VT1 напрежение.върху R4 и R5. Така схемата осигурява еднократно прекъсване на товарната верига. След изключване на ключа S, кондензаторът С2 се разрежда през резистора R3 и едва тогава схемата може отново да се включи.
С дадените на схемата стойности на елементите, устройството бе използвано в захранването на електромедицински апарат. При товарен ток 40 mA, разликата между входното и изходното напрежение е 90 mV, а при ток 100 mA – 130 mV. Чрез тримера R5 напрежението на изключване бе нагласено да бъде 11 V.
Tъй като напрежението на изключване зависи от товарния ток, схемата не е подходяща за устройства, консумацията на които се променя в широки граници. При всеки конкретен случай на приложение, настройката на праговото напрежение трябва да се прави при максимален товарен ток.

Ефикасно зареждане на NiCa акумулатори тип НКХ (KBM)           Минко Василев
Млад Конструктор 1980/4/стр. 16, 17

Херметичните акумулаторни клетки и батерии от вида НКХ (ново означение 1980 г.) КВМ са особено удобни за любителската практика поради своята сигурност, непретенциозност при обслужването и дълъг живот. Завод „Мусала” в Самоков (1980 г) произвежда три вида алкални херметични акумулаторни клетки, които могат да се свързват в батерии или да се използват самостоятелно. Основните параметри на клетките и батериите са посочени в таблицата.

На фиг. 1 е показана принципната схема на фабрично зареждащо устройство за номинален заряден ток около 10 mA. Напрежението на зарежданата акумулаторна батерия не е от значение за нормалното действие на устройството и може да бъде в границите. 25 – 30 V. С това устройство се осигуряват препоръчаните от завода производител условия за зареждане на клетките и батериите с капацитет 100 mAh. За зареждане на клетките 225 mAh е нужно времето на зареждане да се увеличи до 40 – 42 часа. Капацитетът на С може да се увеличи на 0,4 – 0,5 мкF, като в същото време стойността на R2 се намалява на 100 Om, при което времето за зареждане ще бъде 16 часа.
Съществува обаче и друг начин на зареждане на акумулаторните батерии. При него се използва асиметричен променлив ток с честота 50 Hz. Принципната схема на зареждащото устройство, което работи по този начин, е показана на фиг. 2. През положителните полупериоди на мрежовото напрежение, акумулаторната батерия се зарежда през диода Д1, а през отрицателните се разрежда през резистора R2 и отпушения през този полупериод диод Д2. Токът, който протича през положителните полупериоди, има средна стойност около 12 mA, a токът през отрицателните полупериоди зависи от напрежението на зарежданата батерия и стойността на резистора R2.

Трябва да се посочи, че за режданата по този начин батерия е в състояние да издържи над 300 цикъла заряд – разряд, докато при обикновения начин на зареждане, заводът гарантира само 100 цикъла. Освен това, при посочения начин големината на зарядния ток може да се увеличи до 2 – 3 пъти без опасност за акумулатора. Това позволява да се съкрати времето за зареждане също толкова пъти, което в някои случаи е важно.
Схемата, показана на фиг. 2 (както и тази на фиг. 1) има един съществен недостатък – акумулаторната батерия може да се презареди, ако не се изключи навреме. Това е особено опасно за херметичните клетки, при които в този случай настъпва усилено отделяне на газове. Те раздуват клетката, нарушават херметичността и, предизвикват ускорено саморазреждане и намаляват к.п.д., вследствие на което акумулаторът бързо излиза от строя. Освен това, ако зареждащото устройство се включи към мрежата без акумулатор, то ще се повреди.

Тези недостатъци са отстранени в показаната на фиг. 3 схема чрез включване на ценеровите диоди Д3 и Д4. Те ограничават тока на зареждане в края на зарядния процес, когато напрежението на акумулатора се изравни с напрежението на стабилизация на Д4 или Д3 и Д4. Освен това, ако акумулаторът не е включен към схемата (а тя се захранва от мрежата), през положителните полупериоди диодите Д3 и Д4 затварят веригата на зареждане на С през Д1 и предпазват устройството от повреждане.
Токът на разреждане може да се увеличи с ключа К1. Това се прави при батерии с напрежение по – ниско от 6 V, или когато зарежданата батерия е силно разредена. С ключа К2 се определя крайното зарядно напрежение. Когато К2 е затворен, напрежението е 6 V, а когато е отворен – напрежението е 12 V. При необходимост Д3 и Д4 може да се заменят с други диоди за други напрежения.
С посоченото на фиг. 3 устройство за зареждане може да се зареждат акумулаторни батерии с капацитет 100, 225, 450 или 900 mAh, като времето за зареждане е съответно 4, 10, 20 или 40 часа.
Забележка. Зарежданият акумулатор има непосредствена връзка с мрежовото напрежение, понеже предложените схеми са без понижаващ трансформатор. Спазването на изискванията за безопасна работа са задължителни и се подразбират! Не трябва да се използват без наличната за целта професионална квалификация на работещия с тях.

Дискови елементи за захранване на ръчни часовници и калкулатори (Аналози на дискови елементи производство на различни фирми)  Н.с. Николай Илчев, н.с. Бранимир Банов

Измерване на батериите (Да си припомним бр. 12/1967 г. на РТЕ)
Радио, елевизия електроника 1993/8/стр. 25

Ремонтът на транзисторните апаратури започва почти винаги с проверка или измерване на батериите.
Батериите (сухи елементи – става въпрос за 1967 г.), обикновено се сменят, когато напрежението при товар, т.е. при работа на апараурата, е спаднало на около 50%. За отбелязване е също така, че вътрешното съпротивление на батериите се увеличава с течение на времето не само когато те работят, но дори и когато стоят на склад. Резултатите от намаляването на напрежението и увеличаването на вътрешното съпротивление са намалени мощност и чувствителност на радиоприемника и повишени нелинейни изкривявания и честотна модулация. В някои случаи може да се появи и възбуждане по ниска честота. Изкривяванията идват не само от изместванията на работните точки на транзисторите поради пониженото захранващо напрежение, но още и от това, че поради увеличеното вътрешно съпротивление на батериите захранващото напрежение се колебае в такт със силата на звука.
нормално. Ако това не стане, трябва да се смени електролитният кондензатор, включен паралелно към батерията. Възможно е той да е изсъхнал и загубил капацитета си.
Напрежението на батерията трябва да се измерва при включен радиоприемник, настроен на станция и пуснат достатъчно силно.
Измерването на батериите може да стане и извън радиоприемника (или друга апаратура). В такъв случай те трябва да бъдат натоварени с подходящо съпротивление, което да отговаря приблизително на най – голямата консумация на радиоприемника (при пълна сила на звука). Максималният ток, който консумира радиоприемникът, трябва да се вземе от сервизната му схема, а ако няма такава, да се определи според типа на транзисторите в крайното стъпало. При джобни и портативни транзисторни радиоприемници той е 25 – 200 mA. При липса на схема може да се приеме 100 mA.

Измерването става по схемата показана на фиг. 1. Не е необходимо товарното съпротивление (потенциометър, свързан като реостат) да е по – мощно от 1 W. Неговата стойност се пресмята по закона на Ом. При батерии 4,5 V може да се използва потенциометър около 50 Om, при 6 V – 60 –

100 Om, а при 9 V – 100 Om (за 100 mA). При липса на милиамперметър и потенциометър може да се измерва приблизително с постоянно съпротивление 50 – 100 Оm. За батерии1,5 - 9 V и ток 100 mA може да се приеме, че са още добри, ако клемното им напрежение не спада под 50 – 60%.
На практика най – често се измерва направо в радиоприемника, но показаната схема се препоръчва за монтаж на постоянно действащо приспособление за измерване.
Освен чрез измерване на напрежението, батериите могат да се проверяват и чрез иамерване на тока им при късо съединение съгласно схемата от фиг. 2. Този амперметър е с достатъчно малко вътрешно съпротивление (Uволт < или = 10 mV) или е какъвто и да е съвременен комбиниран уред. В този случай може да се измерва ток на късо съединение от порядъка на няколко ампера. Внимавайте при включване на уреда – той трябва да се постави първоначално на най – големия обхват (не по – малко от 6 А). Измерването трябва да трае съвсем кратко време, за да не се изхабява излишно батерията. Освен товатрябва да се помни, че това измерване се препоръчва само за сухи елементи. Акумулатори от какъвто и да е тип не трябва да се пробват така в никакъв случай! Според вида и напрежението на неизтощени и неизсъхнали батерии (с намалено вътрешно съпротивление) трябва да се измерват приблизително следните токове за късо съединение:

За 1,5 V елемент (малък) 4 А; за 1,5 V елемент (голям) 2-3 А; за 4,5 V плоска батерия 4 – 4,5 А; за 3 V кръгла батерия (2 елемента) 3 А; за 9 V батерия 0,3 А. На фиг. 3 са дадени характеристики на разреждане на висококачествени съвременни елементи

при различни товари – 300, 100 и 50 Om.

При схемните решения на съвременните транзисторни апаратури съществува стремеж да се поддържат сравнително добри качествени показатели до спадане на клемното напрежение на захранващите батерии на 50%. Данните на производителите в такива случаи могат да се проверят със схемата от фиг. 4.

Проверка на състоянието на батерия По материали на сп. EDN, м., юли, 1988 г. Радио телевизия електроника 1989/3/стр. 38

Зарядно устройство с асиметричен ток на Ni-Cd акумулаторни батерии
инж. Иван Рабовянски, инж. Димитър Македонски
Радио телевизия електроника 1992/12/стр. 11

Значително подобряване на експлоатационните характеристики на акумулаторните батерии се постига чрез с асиметричен ток. В предлаганото устройство това изискване се изпълнява по следния начин:
През положителния полупериод на променливото напрежение протича през елементите D1, R1 и D2 (фиг. 1). Част от стабилизираното върху D2 напрежение се подава към базата на VT2. Tранзисторите VT2 и VT4 работят като генератор на ток, големината на който зависи от съпротивлението на резистора R4 и от напрежението в базата на VT2. Токът протича по веригата D3, K1.1 (милиамперметър), К1.2, (+) на акумулаторната батерия, (-) на акумулаторната батерия, VT4, R4. Този ток зарежда батерията.
През отрицателния полупериод схемата работи аналогично спрямо транзисторите VT1 I VT3. Токът протича в обратна посока, Той разрежда акумулаторната батерия.
Милиамперметърът се използва само при първоначално настройване на устройството. След това ключът К1 се превключва в положение 2 и измервателният уред вече не е необходим.
Зарядното устройство има следните предимства:
1. Зарядният и разрядният ток се настройват независимо един от друг. По такъв начин с устройството могат да се зареждат различни по капацитет акумулаторни батерии.
2. При отпадане на променливото напрежение транзисторите са запушени и през батерията не протича ток.
С означените на фиг. 1 елементи устройството служи за зареждане на Ni-Cd акумулаторни батерии според таблицата.

Елементите биха могли да се преизчислят за зареждане с по – големи токови.
Токовете на заряд и на разряд се настройват, като при включване на устройството напрежението база VT2 – емитер VT4 e 0 V (средният извод на R3 е в крайно положение надолу по схемата) и напрежението база VT1 – емитер VT2 е 0 V (средният извод на R2 e в крайно положение нагоре по схемата). К1 е в положение 1. Посредством R3 се настройва I заряд според таблицата, след което посредством R2 се намалява Iзаряд с Iразряд.

На фиг. 2 е показан графичният оригинал на печатната платка, а на фиг. 3 – сервизната схема (разположението на елементите).

Транзисторен стабилизатор за преносима апаратура захранван от акумулатори         к.ф.н. инж. Борис Вичев
Радио телевизия електроника 1986/1/стр. 23

Напоследък стабилизаторите, реализирани с интегрални схеми, изместват тези, направени с дискретни елементи.

Известно е, че между входа и изхода на един стабилизатор минималната потенциална разлика трябва да е 2 – 3 V. В случаите, когато е необходимо да се осъществи стабилизация при входни напрежения само с няколко десети от волта по – големи от изходното напрежение, много подходяща е схемата от фиг. 1. Обикновено в такъв стабилизатор от компенсационен тип кондензаторът С1 е заменен от резистор, осигуряващ началния ток на опорния диод Д1. Наличието на кондензатора С1, включен между емитера и колектора на регулиращия транзистор VT1, осигурява начален ток, но съществено спомага за защита на схемата от възникнало случайно късо съединение на изхода. При настъпване на късо съединение, кондензаторът С2 се разрежда до 0 V, кондензаторът С1 се зарежда до захранващото напрежение, след което ток през опорния диод D1 не протича и транзисторите VT2 и VT1 се запушват. Защитата продължава да действа и след отстраняване на късото съединение. Схемата се възстановява след прекъсване на захранването с ключа S.
Пълната схема на фиг. 1 представлява стабилизатор за положителни и отрицателни напрежения (+/- 10 V), захранван от две акумулаторни батерии за 12 V (10KWM-1), чието изходно напрежение спада до 10 V. Изходното напрежение на всеки канал на стабилизатора може да бъде настроено със съответния потенциометър RP1, RP2 до 10 V по абселютна стойност. Изходното напрежение спада с 0,01 при включени напрежения 10 – 15 V.

На фиг. 2 е показана схемата на стабилизатор за +10 V, захранван от акумулаторна батерия за 12 V, след който е свързан интегрален делител на напрежението на две. Последният се състои от два еднакви резистора R5 = R6, както и от усилвателя, реализиран с ИС, и двутактния емитерен повторител VT2, VT3, свързани като повторител на напрежение. На изходите са включени филтриращи кондензатори (С2 – С5). Изходното напрежение след делителя на две е + 5V. Това напрежение е условната нула при захранване на интегрални операционни усилватели, поставени в режим +/- 5 V.
Широкият динамичен обхват на входните напрежения, постоянната собствена консумация на стабилизатора, високият коефициент на стабилизация и защитеността на схемата без наличие на специално стъпало за зашита или стопяем предпазител правят подобно схемно решение на транзисторен стабилизатор приложимо в редица случаи от практиката – особено в преносима апаратура.

Материалите подготви за сайта:

Иван Парашкевов

e-mail: ivanparst@dir.bg

         главна страница     напред          горе