Предлагается вариант автономного устройства для разряда аккумуляторов напряжением 1,2…1,5 В, с индикацией процесса и автоматическим отключением при достижении порогового напряжения.
Используя аккумуляторы, даже практически новые, иногда встречаемся с проблемой быстрого отказа их в работе под нагрузкой. Это можно объяснить плохим качеством приобретенного товара, но часто причиной отказа является падение емкости аккумуляторов из-за нарушений в их эксплуатации, хранении или обслуживании.
Бюджетные зарядные устройства дают возможность выполнить заряд аккумулятора, но часто без контроля их состояния. Например, часто применяемые NiCd и NiMH аккумуляторы обладают так называемым «эффектом памяти». При несоблюдении процесса заряд – разряд, аккумуляторы могут заметно уменьшить свою емкость и в дальнейшем использоваться только для малонагруженных устройств.
Некоторые аккумуляторы еще можно восстановить и они смогут набрать почти полную ёмкость. Для этого рекомендуется выполнить на них «тренировку» из нескольких последовательных циклов полного разряда и заряда аккумулятора. Используя качественное зарядное устройство это требование выполнить не сложно, а с разрядкой аккумулятора до допустимого нижнего предела напряжения возникают проблемы, т.к. требуется контроль в определении момента окончания разряда. Существует много вариантов конструкций индикаторов окончания разряда, но часть из них требуют постоянного внимания, т.к. разрядка аккумулятора ниже допустимого предела может совсем его испортить.
Для решения проблемы, предлагается несложная схема устройства по разряду аккумуляторов на 1,2…1,5 В, до безопасного минимального значения напряжения. Схема обеспечивает автоматическое прекращение процесса разряда при уменьшении напряжения на аккумуляторе до 0,8…0,9 В с последующим восстановлением напряжения на нем до 1,0…1,1 В, а также светодиодную индикацию процесса без привлечения дополнительных источников питания.
Схема устройства
Запуск процесса разряда подключенного аккумулятора выполняется коротким нажатием на переключатель S1. Напряжение аккумулятора через резистор R1 подаётся на базу управляющего транзистора VТ2 (С3199). При условии, что оно превышает 0,6…0,7 В, транзистор VТ2 откроется и этим откроет более мощный транзистор VТ1 (КТ814Б). Аккумулятор начинает процесс разряда через резистор R2, расчетную нагрузку устройства. Номинал этого резистора определяет ток разряда, его мощность в этой схеме должна быть не менее 0,5 ватта. В процессе разряда аккумулятора горит светодиод LED1.
При понижении напряжения на аккумуляторе до 0,80…0,9 В, напряжение на базе транзистора VТ2 опустится ниже 0,6 В, он уйдет в режим отсечки и закроет силовой транзистор VТ1, разряд аккумулятора прекратиться, светодиод погаснет. В этом состоянии, аккумулятор может продолжительно быть подключенным к устройству, без опасения разрядиться полностью.
Особенностью процесса разряда является то, что до напряжения 0,9…1,0 В, разрядка аккумулятора происходит равномерно и определяется сопротивлением резистора R2. При дальнейшем падении напряжения до 0,8 В, процесс разряда ускоряется и затем устройство отключается. Аккумулятор находится в этом интервале (ниже 1 В) малый промежуток времени и в нем не успевают проходить необратимые процессы. После отключения аккумулятора от нагрузки, напряжение на нем быстро восстанавливается до 1,0…1,1 В.
На транзисторе VТ3 и трансформаторе Т1 выполнен узел индикации разрядного устройства.
Напряжение зажигания светодиода обычно превышает 2,5 В, для чего требуется установить в устройство индикации минимум два элемента питания или воспользоваться внешним дополнительным источником питания.
С целью повышения экономичности предлагаемого устройства, для питания светодиода индикации используем имеющийся аккумулятор, предназначенный для разрядки, дополнив его преобразователем напряжения на базе блокинг-генератора. Не забываем, что наша цель быстрее разрядить этот аккумулятор и узел индикации поможет в этом.
Для работы простой и неоднократно испытанной схемы блокинг-генератора достаточно одного элемента на 1,5 В, даже при снижении напряжения на нем до 0,7 В.
Ток разряда аккумулятора в устройстве составляет 80…200 мА в зависимости от оставшегося напряжения на нем, типа транзистора VT2 и сопротивления резистора R2.
При указанных на схеме номиналах, теплоотвод для транзистора VТ2 не требуется.
Возможна замена транзисторов в схеме, на отечественные и импортные аналоги по мощности и структуре.
После разрядки аккумулятора на устройстве, его следует полностью зарядить. Для восстановления аккумулятора, рекомендуется повторить процесс «тренировки» несколько раз.
Изготовление разрядного устройства
Узел разряда аккумулятора
На универсальной монтажной плате, согласно приведенной выше схеме, соберем узел разряда аккумулятора на транзисторах VТ1 и VТ2. Подключив мультиметр и аккумулятор, проверим работоспособность собранной схемы. При необходимости подберем номиналы резисторов R1 и R2.
В цепь резистора R2 включим мультиметр в режиме миллиамперметра (х 200мА). К схеме подключим полу разряженный аккумулятор и проверим режим автоматического отключения. Для стабилизации порога отключения, транзистор VТ2 желательно выбрать с повышенным коэффициентом передачи по току.
Узел индикации разрядного устройства
На свободной части универсальной монтажной платы составим схему узла индикации разрядного устройства на транзисторе VТ3.
Так как нагрузкой узла индикации является единственный светодиод, то в предложенной схеме использован маломощный транзистор КТ315Г, подойдет и соответствующий маломощный германиевый транзистор, что позволит использовать аккумулятор с меньшим остаточным напряжением до 0,5 В.
Схема стабильно работает, а для оптимального свечения светодиода на конкретных деталях, желательно подобрать резистор R3 в пределах до 4,7 кОм. Для уверенного запуска генератора, рекомендуется параллельно резистору установить конденсатор С1 емкостью 0,010…0,047мкФ.
Монтаж схемы начинаем с изготовления самодельного ВЧ трансформатора.
Трансформатор устройства намотан на ферритовом кольце К10х5х2. Обмотки содержат по 25…40 витков изолированного провода, диаметром 0,2…0,4 мм. Обмотка с бОльшим количеством витков включается в цепь коллектора транзистора VТ3. Начало обмоток в схеме отмечено точкой.
Два провода одновременно наматываются на кольцо. Витки равномерно распределяются на площади кольца, конец одной обмотки припаивается к началу другой. Главное, не перепутать концы обмоток, по-другому генератор не запустится.
При изготовлении узла индикации, было опробовано использование в схеме нескольких трансформаторов, намотанных на кольцах с внешним диаметром от 10 до 20 мм и числом витков от 25 до 200. Результаты всех вариантов были положительными и практически идентичными. Ферритовые кольца для трансформатора можно найти на нерабочей материнской плате ПК.
После изготовления трансформатора собираем узел полностью. Свободные концы обмоток подключаются согласно схеме. Соединенные концы обмоток присоединяются к плюсу аккумулятора.
Выпрямительный диод VD1 желательно применить типа Шоттки, или использовать высокочастотный диод с рабочим током не менее 100 мА.
Подключив к сборке аккумулятор, проверим работоспособность составленной схемы. При необходимости подберем номиналы резисторов R3 и R4. Сопротивление токоограничительного резистора R4 рассчитывается или подбирается по току, на который рассчитан применяемый светодиод.
Убедившись в соответствующей работе каждого из узлов, соединим (см. схему) вход узла индикации с нагрузочным резистором узла разрядки. При этом, при включении процесса разрядки аккумулятора кнопкой S1, напряжение возникающее на резисторе R4 подается на вход блокинг-генератора, повышается и включает светодиод индикации LED1.
По окончании разрядки аккумулятора и достижения порогового напряжения, происходит автоматическое прекращение процесса разряда, напряжение на входе исчезает и светодиод гаснет.
Монтаж и сборка рабочей платы устройства
Освободив старую ненужную плату от микросхем (К155) и деталей, отрежем кусочек нужного размера, зачистим и выполним лужение дорожек.
Перенесем детали отлаженной схемы устройства с монтажной на рабочую плату. Проверим монтаж на ошибки и протестируем устройство в рабочем режиме.
Измерение рабочих параметров устройства
Для ускорения процесса, испытаем устройство для разряда на бывшем в эксплуатации аккумуляторе.
Проверим исходное напряжение.
Подключим аккумулятор, напряжение не изменилось.
Выполним запуск кнопкой S1, напряжение на аккумуляторе стало плавно уменьшаться.
При падении напряжения ниже 0,9 В, процесс разряда ускоряется и при напряжении 0,83…0,86 В устройство отключается, разряд прекращается и светодиод гаснет. Напряжение на аккумуляторе начинает быстро расти и поднимается до 1,10…1,14 В. В таком состоянии устройство может находиться длительное время.
А так выглядит процесс при измерении тока разряда аккумулятора.
После подключения аккумулятора.
После запуска разрядки кнопкой S1.
Ток разряда другого, заряженного ранее аккумулятора.
Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.
