Это устройство предназначено для зарядки батареи аккумуляторов до номинальной емкости, в данном случае использовались 7Д-0,115. 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.
Об аналогичном зарядном устройстве уже рассказывалось в литературе [1]. Предлагаемое в этой статье устройство несколько проще его по схеме, содержит более доступные элементы. 
Рис.1.
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 -г генератор импульсов с периодом следования около 40с. 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.
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.
 Рис.2.
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 КПЗ0ЗЕ 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, СЗ — неполярный, емкостью от 5 до 50 мкФ — К50-6 или К50-15. Резистор R2 — СПЗ-3 (СПО), остальные ВС, МЛТ. Вместо КД503Б подойдут диоды Д220, КД102А, КД10ЗА.
Неполярный оксидный конденсатор (СЗ) можно заменить двумя полярными емкостью каждый по 33...47 мкФ на напряжение 10 В. Их включают последовательно - встречно и шунтируют диодами, как показано на схеме в [1].
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. 
Рис.3.
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.
Работу компаратора поясняет рис. 3. На нем изображены примерные передаточные характеристики логического элемента структуры КМОП при напряжении питания 8 и 9,4 В.
Видно, что входное напряжение около 4,3В 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.
И. Александров
1. И. Нечаев. Автоматическое зарядное устройство.— Радио, 1985, № 12, с. 45, 46.
|
