Многие имеют в наличии небольшие аккумуляторные фонарики, заряжаемые от сети переменного тока 220 В. Несложная модернизация такого изделия позволит дополнить его функцией ночника, работающего во время подзарядки аккумуляторов. Кроме того, как только аккумуляторы будут заряжены, ток зарядки резко уменьшится, что предотвратит преждевременное старение или выход из строя малогабаритных дисковых никель-кадмиевых аккумуляторов.

Те, кто в последнее десятилетие приобретали и из природного любопытства или из-за технической необходимости разбирали корпус такого фонарика, возможно, удивлялись предельной простоте и дешевизне электроники абсолютного большинства таких фонарей. Внутреннее устройство зарядной части последнего из фонариков, который автор приобрел лично для себя, состояло из резистора С1-4 180 Ом 0,5 Вт; гасящего избыток напряжения малогабаритного пленочного конденсатора неизвестного типа и производства номиналом 0,47 мкФ, 250В и двух популярных маломощных диодов типа 1N4148. Само собой разумеется, что вести разговоры о долговременной надежности фонариков, имеющих зарядное устройство по такой или аналогичной схеме, не имеет смысла (встречаются экземпляры даже без защитного резистора, включенного аналогично R2, как правильно показано на схеме по рис. 1).

Итак, удалив все упомянутые выше радиодетали и оставив от всей конструкции корпус, батарею из трех дисковых аккумуляторов типа Д-0.26Д, движковый выключатель SA1, заменив лампочку EL1 2,5 ВхО,15А на 3,5 ВхО,17 А, автор изготовил устройство, схему которого вы видите на рис. 1, а внешний вид — на фото (рис. 2).

 

Рис.1

Доработанный согласно этой схеме фонарик содержит в своем составе суперяркий светодиод HL2 типа NSPW500BS белого цвета свечения со светоотдачей 5500...6400 мКд, выполненный в прозрачном пластмассовом корпусе диаметром 5 мм.

Наличие подобного светодиода позволяет использовать фонарик как ночник во время подзарядки аккумуляторной батареи.

Когда батарея GB1 будет заряжена, зарядный ток аккумуляторов резко снижается, при этом начинает вспыхивать мигающий светодиод HL1. Светодиод HL2 тоже будет мигать, но с пониженной яркостью

свечения. Такой режим работы позволяет автоматизировать и контролировать процесс зарядки аккумуляторов, что предотвращает их порчу и/или заметное уменьшение номинальной емкости как от перезаряда большим током, так и от хронического недозаряда. Разумеется, что увеличивается и число (обычно около 500) гарантированных изготовителем аккумуляторов циклов их полной зарядки/разрядки.

Если после полной разрядки аккумуляторов, когда напряжение GB1 составит 3В или даже менее, (что будет уже меньше нормированного минимально допустимого 1В на один такой аккумулятор), вставить фонарик в розетку, начнется процесс зарядки установленных в фонарик аккумуляторов. Невозгораемый разрывной резистор R2 защищает выпрямительный диодный мост VD1 от разрушительных бросков тока, например, в момент подачи напряжения питания 220 В.

Не следует устанавливать этот резистор номиналом более указанного на схеме, так как с увеличением его сопротивления растет температура внутри корпуса фонаря, что негативно отражается на его работе. Высоковольтный пленочный конденсатор С1 гасит избыток сетевого напряжения питания переменного тока 220 В. Резистор R1 предназначен для разрядки этого конденсатора после того, как фонарик будет выдернут из розетки. Следует отметить, что свечение HL2 возможно еще в течение нескольких секунд после принудительного прекращения зарядки, так как для разрядки оксидного конденсатора С2 требуется некоторое время.

Стабилитрон VD2 ограничивает амплитуду выпрямленного напряжения на уровне 9... 10 В. Оксидный конденсатор С2 снижает пульсации выпрямленного напряжения. Сопротивление резистора R3 подбирают так, чтобы при напряжении аккумуляторной батареи 3,4...3,6В зарядный ток GB1 составлял 20 мА. При этом светодиод HL2 светит с максимальной яркостью и фонарик может выполнять обязанности ночника, неплохо освещая помещение небольшой комнаты.

В момент начала заряда разряженных дисковых аккумуляторов маломощный тринистор VS1 типа КУ112А, КУ112АМ остается закрытым. Большая часть энергии постоянного тока расходуется на свечение светодиода HL2 и зарядку аккумуляторов. На месте этого светодиода автор применил экземпляр с падением напряжения около 3,2В при токе 20 мА. С ростом напряжения на GB1 ток заряда несколько снижается, что тоже положительно сказывается на сроке службы примененных химических источников тока [3].

Подстроечным резистором R5 устанавливается порог напряжения, при котором открывается тринистор VS1. Для этого фонарика автор установил его при напряжении на батарее GB1, равном 4,2 В. Как только батарея зарядится до указанного значения (1,4В на один никель-кадмиевый аккумулятор), тринистор откроется и большая часть выпрямленного тока теперь будет протекать по цепи R4VS1. Сопротивление резистора R4 подбирают при отключенном мигающем светодиоде HL1 так, чтобы зарядный ток батареи уменьшился до 3...6 мА. После окончательного подбора R4 подключается светодиод HL1, который своими вспышками будет сигнализировать о наступлении “бережного” режима заряда аккумуляторов.

Во время вспышки HL1 аккумуляторы не подзаряжаются, HL2 не светится. Весь выпрямленный ток протекает через открытый тринистор и его нагрузку.

В таком состоянии фонарик может находиться от нескольких часов до нескольких суток. То, что зарядный ток в конце процесса заряда уменьшается, а не прекращается вовсе, позволяет аккумуляторам набрать 100 % энергоемкости. Кроме того, нет необходимости вводить элементы термокомпенсации и/или учитывать фактор старения и внутреннее сопротивление примененных дисковых аккумуляторов.

Керамический конденсатор СЗ предотвращает преждевременное открывание чувствительного тринистора из-за помех. В дополнение к штатному движковому выключателю SA1 параллельно ему установлена кнопка SA2 без фиксации замкнутого положения, что повышает комфортность использования фонарика в случае, когда требуются частые включения лампочки на короткое время.

Резистор R2 — типа Р1-7, Р1-25 или аналогичный импортный разрывной невозгораемый сопротивлением 150...330 Ом. Подстроечный резистор R5 должен иметь сопротивление 6,8...15 кОм, например, типа СПЗ-19а, РП1-51-1, РП-6ЗМа, СП5-16В, импортные 3329Н, 3362Р, или, что лучше и надежней, малогабаритные многооборотные типов СПЗ-39, 3296W. Остальные резисторы — ОМЛТ, МЛТ, С1-4, С2-23, С2-14, С2-50 соответствующей мощности.

Конденсатор С1 -полиэтилентерефталатный К73-17, К73-24 на рабочее напряжение постоянного тока не ниже 400В. Можно использовать и специальные импортные на 250 В, предназначенные для работы в цепи переменного тока осветительной сети. Оксидный С2— сверхминиатюрный импортный аналог К50-35; СЗ — керамический К10-17, К10-73, К10-47а, КМ-5.

 

Рис. 2

Диодный мост VD1 можно заменить на КЦ422Г, DB104—DB107 или составить из четырех диодов серий КД209, КД221, КД243, КД247, 1 N4004—1 N4007 на напряжение не ниже 300 В.

Любым из упомянутых диодов можно заменить и VD4. Стабилитрон VD2 заменяется любым маломощным, например, КС191Ж, Д814В1, КС211Ж, 1N4741A, BZX/BZW55C-11.

При применении ультраяркого светодиода HL2 с прямым падением напряжения более 3,6В стабилитрон VD2 следует взять на 11... 12 В. Стабилитрон VD3 подойдет типов BZX/DZV55C-2V4, BZX/BZW55C-2V7, 7ГЕ2А-К, 7ГЕЗА-С. При незначительном ухудшении стабильности режимов зарядки его можно заменить перемычкой. HL2 можно заменить на белый L-C503QWH1-15, L-C377PWH1-60G, синий L-7113PBC или на другой аналогичный с яркостью свечения не менее 1000 мКд при токе 20 мА. Мигающий светодиод можно заменить любым из серий L-36B, L-56B, например, L-36BGD (зеленый), L-56BSRD/B (красный).

Вместо тринистора КУ112А можно попробовать установить 2У107 с индексами А —Е, P0118DA1AA3, ВТ149В, MCR100-3, MCR100-4. Радиоэлементы R1, R2, C1,VD1,VD2,VD4, лампочка, аккумуляторы, выключатель SA1 и самодельный толкатель SA2 размещены на одной из половин корпуса фонарика, которая является как бы основной. Для крепления деталей использовался клей, приготовленный из растворенного в дихлорэтане полистирола.

Коротко о конструкции самодельной кнопки SA2. Чтобы не слишком сильно изменять внешний вид фонарика, SA2 сделана как пластмассовый толкатель диаметром около 3 мм, вставленный через просверленное отверстие в пластмассовом рычажном переключателе штатной кнопки SA1. Металлическая латунная контактная пружина, изначально относящаяся только к SA1, облужена припоем и усилена небольшой витой стальной пружинкой. Дополнительная пружина предотвращает залипание кнопок в замкнутом положении.

Потратив в выходной день с десяток часов и собрав за это время устройство по схеме на рис. 1, вы станете обладателем фонарика-ночника повышенной надежности и безопасности, что немаловажно, поскольку процесс полной зарядки новых дисковых никель-кадмиевых аккумуляторов этим устройством продолжается около 16...20 часов. Это соответствует необходимой продолжительности времени заряда аккумуляторов другими подобными, но более простыми устройствами.

Андрей Бутов

Литература:

1. А. Зиньковский. Элементы и аккумуляторы, предназначенные для питания малогабаритной радиоэлектронной аппаратуры. В помощь радиолюбителю. Выпуск 107.— М.: “Патриот”, с. 76—80.

2. Ю. А. Виноградов. Радиолюбителю-конструктору.— М.: ДМК, 1999, С. 220— 227.

3. М. Дорофеев. Вариант зарядного устройства.— Радио, 1993, № 2, с. 12, 13.

4. В. Дымонт, Ю. Пашковский. Зарядное устройство.— Радио, 1994, № 5, с. 25.

5. И. Нечаев. Ускоренная зарядка аккумуляторов.— Радио, 1995, № 9, с. 52, 53.

6. Немного о зарядке никель-кадмиевых аккумуляторов.— Радио, 1996, № 7, с. 48, 49.

Материал подготовил Ю. Замятин (UA9XPJ).