STA£OPR¥DOWA £ADOWARKA

AKUMULATORÓW NiCd I NiMH

O ile na proces

roz³adowania nie mamy

w wiêkszoœci przypadków

wiêkszego wp³ywu _ jest

to bowiem zale¿ne

wy³¹cznie od rodzaju

obci¹¿enia, to na

³adowanie mo¿emy mieæ

istotny wp³yw dziêki

prawid³owemu dobraniu

pr¹du ³aduj¹cego.

P

rawid³owa eksploatacja akumula-

torów wymaga, aby by³y one ³a-

dowane i oœciach zgodnych z za-

leceniami producenta, podany-

mi na obudowie. Wydawaæ by siê wiêc mo-

g³o, i¿ wystarczy zakupiæ dobrej jakoœci ³a-

dowarkê i problem jest rozwi¹zany. Nie-

stety tak nie jest. Poniewa¿ ³adowarki do-

stêpne w sprzeda¿y s¹ na ogó³ przysto-

sowane do pracy z jedn¹ wartoœci¹ pr¹du

³aduj¹cego. Proponujemy wykonanie uk³a-

du do ³adowania akumulatorów, w którym

wartoœæ pr¹du ³aduj¹cego mo¿na regulo-

waæ w zakresie od 10 mA do 1 A. Taki za-

kres regulacji pr¹du ³adowania umo¿liwia ³a-

dowanie akumulatorów o pojemnoœciach

w zakresie 0,1

÷

10 Ah.

Opis uk³adu

Schemat ³adowarki przedstawiono na rys.1.

Ca³oœæ sk³ada siê z nastêpuj¹cych bloków

funkcjonalnych:

q

niestabilizowanego zasilacza sieciowe-

go sk³adaj¹cego siê z transformatora TS1,

mostka KBU404G i kondensatorów filtruj¹-

cych C1 i C2,

q

precyzyjnego Ÿród³a napiêcia odniesie-

nia z uk³adem US1 oraz z D6 i D7,

q

Ÿród³a sta³opr¹dowego sterowanego

napiêciem, sk³adaj¹cego siê z US2, T1,

T2, R10, R11 i R12,

q

uk³adu sygnalizacji pr¹du ³adowania

z L1, KT1, D8 i R15.

Napiêcie sieci 230 V zostaje obni¿one przez

transformator sieciowy TS1. Przebieg jest

prostowany przez diody D1

÷

D4 mostka

prostowniczego oraz wyg³adzony przez

kondensatory C1 i C2. Sygnalizacjê napiê-

cia wyjœciowego zapewnia dioda D5.

¯arówki ¯1 i ¯2 s³u¿¹ do podœwietlenia

wskaŸnika magnetoelektrycznego M1 lub

do ewentualnego podœwietlenia elemen-

tów regulacyjnych urz¹dzenia na jego p³y-

cie czo³owej.

Wzmacniacze operacyjne (US1 i US2), s¹

zasilane przez filtr dolnoprzepustowy R1,

C4 i C5.

Precyzyjne Ÿród³o napiêcia odniesienia jest

zbudowane przy wykorzystaniu wzmacnia-

cza operacyjnego US1, pracuj¹cego jako

wzmacniacz nieodwracaj¹cy, oraz diod D6

i D7. Uk³ad ten jest samostartuj¹cy, co

oznacza, ¿e po w³¹czeniu napiêcia zasila-

j¹cego automatycznie ustal¹ siê wszyst-

kie punkty pracy uk³adu. Napiêcie odniesie-

nia jest doprowadzane do wejœcia nieod-

wracaj¹cego (+) wzmacniacza operacyj-

nego US2. Wzmacniacz ten, dziêki dzia³a-

niu pêtli ujemnego sprzê¿enia zwrotnego,

ustawia odpowiedni spadek napiêcia na

rezystorach R10, R11 i R12, co z kolei po-

woduje przep³yw pr¹du o œciœle okreœlo-

nej wartoœci. Zastosowanie sprzê¿enia

zwrotnego powoduje, ¿e wartoœæ pr¹du jest

stabilizowana i nie mo¿e siê zmieniæ bez od-

powiedniej regulacji potencjometrem R7.

Odpowiedni zakres pr¹du ³adowania usta-

lamy za poœrednictwem zwór ZW1, ZW2,

ZW3. Urz¹dzenie ma nastêpuj¹ce zakresy

pr¹du ³adowania:

1. ZW1 zwarte _ pr¹d maksymalny 1 A

p³yn¹cy przez R10,

2. ZW2 zwarte _ pr¹d maksymalny

250 mA p³yn¹cy przez R11,

3. ZW3 zwarte _ pr¹d maksymalny 50 mA

p³yn¹cy przez R12.

Warto tutaj zaznaczyæ, ¿e zakresy pr¹dowe

zale¿¹ jedynie od wartoœci rezystorów w³¹-

czonych w obwód emitera tranzystora T2.

Zmieniaj¹c wartoœci R10, R11 i R12 mo¿-

na zmieniæ zakresy pr¹dowe. Nale¿y jednak

pamiêtaæ, aby przy wzroœcie pr¹du nie

przekroczyæ maksymalnej mocy strat tran-

zystora T2.

Do pomiaru wartoœci p³yn¹cego pr¹du s³u-

¿y wskaŸnik magnetoelektryczny M1 o re-

zystancji wewnêtrznej 3,2 k

Ω

. Kalibracji

wskaŸnika dokonujemy potencjometrem

R14. Je¿eli rezystory R10, R11 i R12 bêd¹

mia³y tolerancjê nie gorsz¹ ni¿ 1%, to mo-

r

Z PRAKTYKI

20

Radioelektronik Audio-HiFi-Video 12/2003

Rys. 1. Schemat ³adowarki akumulatorów

Szklany korpus kontaktronu owijamy dwie-

ma warstwami papieru klej¹cego, a na-

stêpnie na tak wykonanym pod³o¿u nawija-

my 25

÷

50 zwojów drutu w izolacji DNE

0,5

÷

0,8. Wykonane uzwojenie zabezpie-

czamy przed rozwiniêciem klejem wodo-

odpornym i pozostawiamy do wyschniê-

cia. Wykonan¹ w ten sposób ca³oœæ mon-

tujemy na p³ytce drukowanej wraz z pozo-

sta³ymi elementami i zworami.

Jako potencjometry monta¿owe R6 i R14

mo¿na u¿yæ dowolnych ma³ych potencjo-

metrów stoj¹cych lub le¿¹cych, albo mi-

niaturowych potencjometrów wieloobroto-

wych. Natomiast jako R7 nale¿y u¿yæ dobrej

jakoœci potencjometru obrotowego.

W miejscach oznaczonych na p³ytce druko-

wanej jako ZW1, ZW2 i ZW3, trzeba wluto-

waæ roz³¹czalne zwory (np. jumper), lub

lepiej odpowiedni prze³¹cznik obrotowy lub

klawiszowy. Nale¿y przy tym pamiêtaæ aby

styki prze³¹cznika mia³y obci¹¿alnoœæ pr¹-

dow¹ nie mniejsz¹ ni¿ 2A.

Jako amperomierz M1 nale¿y zastosowaæ

ustrój pomiarowy magnetoelektryczny o

rezystancji 3,2 k

Ω

i czu³oœci 50

µ

A. Pozo-

staje jeszcze wmontowanie ca³oœci do od-

powiedniej obudowy mog¹cej pomieœciæ

w swym wnêtrzu p³ytkê z elementami oraz

transformator sieciowy. Obudowa powin-

na mieæ kratkê wentylacyjn¹ do ch³odzenia

transformatora i elementów wydzielaj¹cych

ciep³o. Nale¿y równie¿ zadbaæ o wy³¹cznik

sieciowy umieszczony bezpoœrednio na

kablu przy³¹czeniowym do sieci 230 V lub

na przedniej p³ytce czo³owej obudowy.

Na rys.2 przedstawiono p³ytkê drukowan¹

uk³adu, a na rys.3 rozmieszczenie elementów.

Uruchomienie uk³adu

Uruchomienie ³adowarki rozpoczynamy od

ustawienia wszystkich potencjometrów

w po³o¿eniu œrodkowym i zamkniêciu zwo-

ry ZW3, wybieraj¹c w ten sposób zakres

pr¹dowy 50 mA. Po w³¹czeniu napiêcia

sieciowego 230 V powinny zaœwieciæ siê

diody D5 i D6 oraz ¿arówki ¯1 i ¯2, a na-

piêcie wyjœciowe z prostownika D1

÷

D4 po-

winno byæ nie wiêksze ni¿ 25 V.

Je¿eli wszystko jest w porz¹dku, to w miej-

sce ³adowanego akumulatora do³¹czamy

amperomierz na zakresie 200 mA – w mo-

mencie do³¹czenia przyrz¹du powinna za-

œwieciæ siê dioda D8. Je¿eli wartoœæ p³yn¹-

cego pr¹du jest nie mniejsza ni¿ 10 mA,

a dioda D8 nie œwieci, to nale¿y zwiêkszyæ

liczbê zwojów cewki L1.

Drug¹ czynnoœci¹ jest od³¹czenie ampero-

mierza i zast¹pienie go zwor¹ z drutu w³¹-

czon¹ w miejsce akumulatora. Do punktu

po³¹czenia potencjometrów R6 i R7 do³¹-

czamy woltomierz i ustawiamy w tym miej-

scu za pomoc¹ R6 napiêcie 5,00 V. Teraz

przesuwamy œlizgacz potencjometru R7

w kierunku do R6 i do³¹czamy woltomierz

do emitera T2. Przyrz¹d powinien wskazaæ

5 V. Je¿eli rezystory R10, R11 i R12 bêd¹

mia³y tolerancjê nie wiêksz¹ ni¿ 1%, to war-

toœæ p³yn¹cego w tym momencie pr¹du ³a-

duj¹cego powinna byæ zbli¿ona do 50 mA,

przy czym odchy³ka wartoœci pr¹du p³yn¹-

cego od wartoœci nominalnej 50 mA po-

winna byæ pomijalnie ma³a.

W dalszej kolejnoœci, potencjometrem R14

nale¿y ustawiæ maksymalne wychylenie

wskazówki ustroju M1 tak, aby stanê³a do-

k³adnie na ostatniej dzia³ce skali i nie opie-

ra³a siê o skrajny ko³ek dystansowy. Kalibra-

cja ustroju M1 wykonana na jednym za-

kresie pomiarowym powinna byæ s³uszna

równie¿ na dwóch pozosta³ych zakresach.

Pozostaje wiêc jedynie sprawdziæ pozo-

sta³e zakresy pr¹dowe prze³¹czaj¹c odpo-

wiednio zwory zakresów pr¹dowych ZW1,

ZW2 i ZW3, przy jednoczesnym w³¹czeniu

amperomierza w zastêpstwie akumulatora.

Nale¿y równie¿ ustaliæ dla poszczególnych

zakresów pr¹dowych odpowiednie wspó³-

czynniki przeskalowania, zale¿ne od za-

kresu pr¹dowego oraz od liczby dzia³ek

zastosowanego ustroju pomiarowego.

Nale¿y równie¿ pamiêtaæ, ¿e maksymal-

ne napiêcie ³adowanego akumulatora lub

baterii akumulatorów zestawionej z po³¹czo-

nych szeregowo ogniw nie powinno prze-

kraczaæ wartoœci 12 V.

n

Mariusz Janikowski

bc107

@

poczta.onet.pl

21

Radioelektronik Audio-HiFi-Video 12/2003

¿emy wartoœæ pr¹du odczytywaæ z jednej

wspólnej podzia³ki pamiêtaj¹c o odpowie-

dnim wspó³czynniku przeskalowania dla

poszczególnych zakresów pr¹dowych.

Ostatnim z bloków ³adowarki jest uk³ad sy-

gnalizacji przep³ywu pr¹du ³adowania aku-

mulatora, zbudowany z kontaktronu KT1

z nawiniêt¹ na nim cewk¹ L1, diody LED D8

i rezystora R15. Je¿eli przez cewkê L1 za-

cznie p³yn¹æ pr¹d po pod³¹czeniu akumu-

latora, to wytworzone pole magnetyczne

zamknie styki KT1 i zaœwieci siê LED D8.

Monta¿ uk³adu

Jako R10, R11 i R12 zastosowano rezysto-

ry typu MP930 o tolerancji

±

1% w obudowach

TO220. Rezystory te, podobnie jak tranzysto-

ry T1 i T2, nale¿y wyposa¿yæ w odpowiednie

radiatory. Nale¿y zwróciæ uwagê na radiator

tranzystora T2, który powinien umo¿liwiaæ

rozproszenie mocy o wartoœci 30 W.

Zastosowany transformator sieciowy po-

winien charakteryzowaæ siê moc¹ przeno-

szon¹ miêdzy uzwojeniami co najmniej 35

VA. Napiêcie na uzwojeniu wtórnym po-

winno siê zawieraæ w granicach 16

÷

18 V,

przy pobieranym pr¹dzie co najmniej 1,2 A.

Mog¹ to byæ transformatory TS50/007

i TS40/030. Na p³ytce drukowanej nie ma

przewidzianego miejsca na transformator

sieciowy – nale¿y do³¹czyæ jego uzwojenie

wtórne do punktów 18 V AC na p³ytce.

PrzekaŸnik sygnalizacji pr¹du ³adowania

wykonujemy z kontaktronu KT1 i cewki L1.

Rys. 2. P³ytka dukowana ³adowarki akumulatorów (skala 1:1,5)

Rys. 3. Rozmieszczenie elementów na p³ytce ³adowarki akumulatorów

66 mm

165,1 mm