4.5. Автоматическое зарядное устройство

Рис. 4.5

Полностью заряженный никель-кадмиевый аккумулятор имеет напряжение 1,4...1,5 В. Это позволяет разработать автоматическое зарядное устройство, которое будет определять момент окончания процесса заряда по достижению соответствующего напряжения. На рис. 4.5 представлена схема такого устройства.

В данной схеме зарядка аккумулятора производится нестабилизированным током. Величина зарядного тока зависит от

напряжения аккумуляторной батареи, напряжения источника питания и сопротивления резистора R1. В процессе зарядки напряжение аккумуляторной батареи увеличивается, поэтому зарядный ток падает. Начальный ток зарядки обычно задается равным одной десятой от величины емкости аккумулятора. Величину резистора R1 можно рассчитать по формуле:

Рассчитаем величину резистора R1 для зарядки аккумуляторной батареи, состоящей из 8-ми последовательно включенных никель-кадмиевых аккумуляторов емкостью 0,45 А*ч. Номинальное напряжение такой батареи составляет Uакк=8*1,25 В=10,0 В, номинальный ток заряда Iзар=0,45:10=0,045 А.

Рассеиваемая мощность на резисторе R1 составляет около 0,3 Вт. Исходя из полученных величин, выбираем резистор R1 из стандартного ряда с сопротивлением 160 Ом и допустимой мощностью рассеивания 0,5 Вт. При необходимости зарядки аккумуляторов разных типов можно использовать резистор R1 переменного типа. В этом случае последовательно с переменным резистором включают дополнительный постоянный резистор, который будет ограничивать диапазон регулировки тока во избежание повреждения аккумулятора и зарядного устройства чрезмерно большим током. Такую же защитную роль играет и резистор R2. Он ограничивает ток базы транзистора VT1 в процессе регулировки напряжения, при котором происходит отключение аккумулятора от зарядного устройства. Это напряжение устанавливается так. Резистор R3 устанавливают в нижнее по схеме положение. Аккумулятор подключается к зарядному устройству, параллельно аккумулятору включается вольтметр, с помощью которого контролируется напряжение в процессе заряда. Когда напряжение достигнет величины, соответствующей полной зарядке аккумулятора (для аккумулятора, рассмотренного выше, это напряжение составляет Uакк = 8*1,4 В = 11,2 В), плавно вращают движок резистора R3 и добиваются срабатывания реле и прекращения заряда аккумулятора. При последующей контрольной разрядке проверяют, набрал ли аккумулятор номинальную емкость. Если емкость ниже номинальной, то следует зарядить аккумулятор до напряжения на 0,1 В больше и повторить проверку. Процесс повторять до получения номинальной емкости аккумулятора. Диод VD2 защищает транзистор VT1 от пробоя повышенным напряжением, возникающим при выключении реле. Светодиод VD3 индицирует окончание зарядки аккумулятора. В качестве реле К1 можно использовать любое малогабаритное реле с напряжением срабатывания 12... 18 В и одной группой контактов, работающих на размыкание или переключение. Аналогичное по принципу действия зарядное устройство может быть выполнено и без использования реле. Схема такого устройства представлена на рис. 4.6.

Рис. 4.6

Схема отличается от предыдущей только тем, что реле заменено ключевым каскадом на транзисторе VT1 и возможностью заряда аккумуляторов с рабочим напряжением более 12В. Так как в имеющемся трансформаторе была только одна обмотка на переменное напряжение 12, то для получения постоянного напряжения около 24 В применен выпрямитель на диодах VD3 и VD4 с удвоением выходного напряжения. На транзисторе VT3 собран каскад управления индикацией. Свечение светодиода VD2 указывает на окончание процесса заряда. В остальном настройка и работа схемы аналогична предыдущей. В данной схеме можно применить транзисторы типа КТ315 с буквенными индексами В-Д или любые другие транзисторы с допустимым напряжением эмиттер-коллектор не менее 30 В и током коллектора не менее 100 мА.

Современные аккумуляторы допускают зарядку в ускоренном режиме. Универсальное автоматическое зарядное устройство, обеспечивающее ускоренную зарядку, описано в [21]. Большое количество зарядных устройств для Ni-Cd аккумуляторов, в том числе обеспечивающих ускоренную зарядку, описано в [49].