Автоматическое зарядное устройство для аккумуляторной батареи 7Д-0,115

Это устройство предназначено для зарядки батареи аккумуляторов 7Д-0,115 до номинальной емкости. По окончании зарядки оно автоматически отключает батарею и сигнализирует об этом выключением светового сигнала. В отличие от простых устройств, при его использовании исключена как недозарядка, так и перезарядка батарей, что продлевает срок их службы. Степень зарядки батареи контролируется в течение короткого отрезка времени, при этом батарея отключена от зарядной цепи.
   Принципиальная схема устройства изображена на рис.1. Конденсаторы С1, С2 играют роль гасящих резисторов, понижая напряжение сети и обеспечивая требуемый зарядный ток. Резистор R1 необходим для разрядки конденсаторов после отключения устройства от сети. На стабилитронах VD1, VD2 собран выпрямитель-ограничитель напряжения, а на VD4 - источник образцового напряжения. Полевой транзистор VT1 представляет собой управляемый ключ, коммутирующий цепь зарядки батареи.
   На логических элементах DD1.3, DD1.4 собран компаратор напряжения, а на DD1.1, DD1.2 - генератор импульсов с периодом следования около 40 с и скважностью около 1,01, то есть на выходе элемента DD1.2 в течение 40с будет уровень 1, затем на 2...3 с появится сигнал 0, а затем опять на 40 с уровень 1 и т. д.
   На элементах DD2.2, DD2.3 собран RS-триггер управляющего узла.
   Работает устройство следующим образом. К нему сначала подключают заряжаемую батарею, а затем включают в сеть. Зарядный импульс конденсатора С4 устанавливает RS-триггер в такое состояние, при котором на его выходе действует уровень 0. Этот сигнал запускает генератор импульсов.
   Когда на выходе генератора будет высокий уровень, открывается транзистор VT1 и начинается зарядка батареи. Об этом сигнализирует включившийся светодиод HL1. Сигнал высокого уровня поступает также на нижний по схеме вход элемента DD1.3 и блокирует работу компаратора напряжения. Как только на выходе генератора появится сигнал низкого уровня, транзистор VT1 закроется, зарядка аккумулятора прекратится и вступит в работу компаратор, сравнивая образцовое напряжение, снимаемое с движка резистора R2, с напряжением аккумуляторной батареи.
   Если напряжение на батарее меньше образцового, компаратор останется в прежнем состоянии - на его выходе (на выходе элемента DD1.4) сохранится высокий уровень. Генератор начнет формирование нового длинного импульса высокого уровня и начнется очередной цикл зарядки.

Рис.1

   Если же напряжение на выводах батареи достигает требуемого значения, то в момент, когда на выходе генератора появится сигнал 0, компаратор сработает и на его выходе появится низкий уровень. Это приведет к переключению RS-триггера и на его выходе появится высокий уровень, который остановит генератор в состоянии нулевого уровня на выходе. В результате транзистор закроется и светодиод погаснет - процесс зарядки окончен.
   Все детали зарядного устройства размещены на печатной плате, чертеж которой изображен на рис.2. Детали смонтированы со стороны печатных проводников, а не с противоположной стороны платы, как обычно. Белыми точками на чертеже обозначены не отверстия, а места припайки элементов. Для установки микросхем концы их выводов необходимо согнуть под углом 90° (параллельно поверхности платы).
   В устройстве вместо микросхем К561ЛЕ5 можно использовать К176ЛЕ5,К564ЛЕ5; транзистор КП303Е можно заменить на КП307Б, КП302А- КП302В. Светодиод может быть любой, но лучше красного свечения. Стабилитрон VD4 должен быть на напряжение 5...6 В. Конденсаторы С1, С2- К73-П или МБМ, С4 - К50-6, С3 - неполярный, емкостью от 5 до 50 мкф - К50-6 или К50-15. Резистор Р2-СП3-3 (СПО), остальные ВС, МЛТ. Вместо КД503Б подойдут диоды Д220, КД102А, КД103А.
   Налаживание устройства сводится к установке требуемого порога срабатывания компаратора резистором R2, он должен сработать, когда напряжение аккумуляторной батареи без нагрузки достигнет 9,3...9,4 В. Для этого свежезаряженный аккумулятор подключают к устройству, включают его в сеть и резистором R2 добиваются срабатывания.
   При налаживании движок резистора следует сначала установить в правое по схеме положение и затем медленно перемещать его влево. Для повышения точности установки эту операцию следует повторить три-четыре раза.
   Несколько слов о принципе работы компаратора. Он выполнен несколько необычно. На один его сравнивающий вход поступает фиксированное напряжение с движка резистора R2, а вторым сравнивающим входом компаратора фактически служит цепь питания микросхемы. Здесь использована особенность микросхем структуры КМОП, заключающаяся в том, что логические уровни у них не фиксированы и меняются при изменении питающего напряжения. Входное напряжение около 4,3 В воспринимается логическим элементом при Uпит=8 В как уровень 1 (с учетом инверсии элемента), а при Uпит=9,4 В как уровень 0. Так как передаточная характеристика отличается от прямоугольной, то на ней есть зона неопределенности, что может снизить чувствительность компаратора. Для устранения этого недостатка в него введена положительная обратная связь через резистор R5.