디지털 충전기. 계획, 설명

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전력 장비, 측정 기기용 배터리를 구성하는 배터리의 개별 충전의 장점은 잘 알려져 있습니다. 서비스 수명이 연장되고 다른 배터리 등에서 배터리를 동시에 충전할 수 있게 됩니다. 그러나 라디오 아마추어는 거의 다중 채널을 구축하지 않습니다. 충전기 - 외관상의 복잡성과 높은 비용이 겁을 줍니다. 게시 된 기사의 저자는이 경우 비용을 후회해서는 안되며 지불 할 것이라고 주장합니다. 민중의 지혜가 말하는 것을 기억합시다: "수전쟁이는 두 번 갚는다"...

언론에서는 예를 들어 [1]에서 각 충전식 배터리의 전압 제어와 충전 임계 전압에 도달했을 때 충전 전류를 제한하는 다채널 충전기(CH)에 대한 설명이 등장했습니다. 이러한 모든 자동 배터리 모니터링 장치와 마찬가지로 사용하기 쉽습니다. 그러나 경험에서 알 수 있듯이 이러한 메모리 구성은 배터리의 직렬 연결에 비해 효율성이 저하되어 정당하지 않은 복잡성을 초래합니다. 주 전원에서 전원을 공급받을 때 여전히 효율성 저하를 참을 수 있습니다: 배터리 작동 중에 충전에 소비되는 전기 비용은 배터리 자체 및 메모리 비용에 비해 무시할 수 있습니다. 위에서 언급한 기사의 저자는 제 생각에는 "이마에 있는" 메모리의 복잡성을 극복했습니다. 채널 수를 XNUMX개로 늘릴 때 쿼드 연산 증폭기도 사용했습니다.

나는 이것이 문제에 대한 최선의 해결책이라고 생각하지 않습니다. 사실 지난 XNUMX년 동안 직렬 장치용 회로 개발의 일반적인 추세는 구성에서 아날로그 장치의 비율이 감소하여 대량 생산에서 더 나은 출력 반복성을 갖는 디지털 장치로 대체되었음을 나타냅니다. 매개변수.

라디오 아마추어는 일반적으로 단일 디자인을 생성한다는 사실에도 불구하고 반복성은 그다지 중요하지 않습니다. 물론 "완료하고 작동 방식을 잊어 버리는"원칙에 따라 장치를 조립하는 것이 귀중한 비용을 소비하는 것보다 쉽습니다. 설정에 대한 창의적인 열정. 오늘날 디지털 기술의 요소가 더 저렴하고 접근하기 쉽다는 것도 중요합니다.

제안된 니켈-카드뮴 배터리용 XNUMX개 채널용 "디지털" 메모리(다이어그램 참조)는 이러한 전제 조건을 기반으로 정확하게 개발되었습니다.

(확대하려면 클릭하십시오)

주요 기술 특성 :

영업시간 ...... XNUMX시간
주변 온도, °С......+20...35
동시에 충전할 수 있는 배터리 수.....1 ~ 4
충전 전류, mA......50
충전식 배터리의 크기 ....... "A 크기"
충전된 배터리 전압, V ....... 1,43
출력 단락 기간 ....무제한

메모리 작업은 다음과 같습니다. 입력 CN(출력 1)에서 카운터 DD1은 주파수 100Hz의 클록 펄스를 수신합니다. 출력 2와 4(핀 12와 13)에는 이진 코드의 일부 디지털 조합이 있는데, 이는 주소, 즉 충전기 채널의 번호입니다. 이 코드의 신호는 멀티플렉서의 주소 입력(DD10 칩의 핀 9)에 공급됩니다. 숫자 I(2=1, 1, 0, 1)가 카운터 DD2에 기록되는 순간을 가정해 봅시다. 멀티플렉서 (입력 X DD3)를 통해 메모리의 첫 번째 채널의 전압이 비교기 DA2의 비 반전 입력 (핀 1)에 공급되어 설정된 배터리 충전 종료에 해당하는 예시와 비교합니다. 전압. 비교기(핀 3)의 출력에서 첫 번째 클럭 펄스가 끝날 때까지 높은 수준의 전압이 생성되거나(첫 번째 채널에 연결된 배터리가 충전됨) 낮은 수준의 전압(배터리가 방전됨)이 생성되며, 1개 채널 모두 마이크로 회로 DD6, DD1 트리거의 입력 D에 공급됩니다. 이 순간 디코더(DD1 마이크로 회로의 입력 Y)를 통해 낮은 수준의 펄스가 첫 번째 트리거의 클록 입력 C에 도달하고 감소(전압이 -3V에서 +4V로 변경)되어 기록됩니다. 정보 입력 D의 정보. 이 트리거의 상태는 다음 클록 펄스까지, 즉 주소가 반복될 때까지 변경되지 않은 상태로 유지됩니다. 예를 들어 충전 노드 A2의 트리거 DD1과 같은 트리거 출력의 전압은 충전 전류를 각각 켜는 키 트랜지스터 VT3, VT3에 공급됩니다(채널에 연결된 배터리 G3.1 주소가 "1"이면 방전됨) 및 표시기 HL2 "충전 중 없음"빨간색 빛(배터리가 충전됨).

따라서 설명된 장치는 유일한 아날로그 "미끄러운" 요소인 DA1 비교기(동시 게임 세션 동안의 그랜드마스터와 같은)를 차례로 사용하여 XNUMX개의 배터리 각각에 대한 결정을 내립니다. 사이클이든 아니든.

이중 네트워크 주파수(98 ... 100Hz)를 따르는 클록 펄스는 요소 R1, C1, VT2, R3로 형성된 셰이퍼를 통해 정류기 VD5VD1의 출력에서 카운터 DD4의 입력으로 공급됩니다. 카운터의 출력에서 클록 시퀀스는 6Hz에 가까운 주파수로 메모리 채널을 전환하고(fcycle = 2 fnet / 16 = 2-50/16 - 6Hz) 각 메모리 채널의 전환은 주파수에서 발생합니다. 약 1,5Hz: (fswitch \u4d ftact / 250 16 / 4 / 1,5 - 2Hz). 동시에 선형 배열 및 메모리에 배터리가 없는 충전 표시기 HL5 - HL2의 "깜박임" 빈도(채널은 첫 번째 펄스로 켜진 다음 다음 펄스로 꺼집니다. 표시기의 깜박임 빈도는 10 배 낮음) 사용자를 짜증나게하지 않습니다. 이 경우 장치 작동은 잘 알려진 크리스마스 트리 화환과 유사합니다. 예를 들어 XNUMXkHz와 같이 "깜박임"주파수를 더 높게 선택하면 표시등의 광 신호가 더 이상 눈에 띄지 않습니다. 장치 자체에 대한 관심이 증가하지 않으며 낮 으면 불편합니다. 접촉면이 산화된 배터리 충전기에 연결할 때 자주 발생하는 비접촉을 제거합니다.

커패시터 C5는 주전원 간섭으로 인한 카운터 DD1의 고장 가능성을 방지합니다. 충전 중인 배터리의 전압 극성이 반전될 때(극성 반전 또는 잘못된 연결로 인해) 미세 회로의 고장을 방지하기 위해 전원 공급 장치는 바이폴라로 선택됩니다.

비교기(DA1)의 기능은 낮은 공급 전압에서 보장된 매개변수를 제공하는 OU KR140UD1208에 의해 수행됩니다. 또한 상대적으로 "느리고" 클록 펄스가 C 입력에 도달할 때 D 트리거의 정보 입력에서 전압 변화 지연을 제공합니다. 출력.

저항 R1 - R11과 함께 장치가 네트워크에 연결되어 있음을 나타내는 표시기 인 HL13 LED (녹색 글로우)는 예시적인 전압 소스를 형성합니다. 비교기 DA1의 반전 입력에서 이에 해당하는 전압은 다음과 같이 설정됩니다. 충전 된 배터리의 전압과 동일한 저항 R12.

효율을 높이기 위해 정류된 전압은 저전력 회로에서만 필터 커패시터 C1 및 C2에 의해 평활화됩니다. 장치의 저전력 부분의 공급 전압은 파라 메트릭 스태빌라이저 R1VD4 및 R2VD5에 의해 안정화됩니다.

모든 고정 저항 - C2-23, 트리머 R12 - SPZ-19 또는 더 나은 멀티 턴 SP5-2, SP5-14. 커패시터 - K10-17 및 K50-35.

KR140UD1208 대신 낮은 공급 전압에서 작동 가능한 다른 연산 증폭기 시리즈의 대응 제품을 사용합니다. 강력한 정류기 다이오드 VD1 및 VD2에는 쇼트키 배리어가 있고 가능한 한 낮은 순방향 전압 강하가 있는 것이 바람직합니다.

키 모드에서 작동하는 KTZ102(VT2-VT9) 시리즈의 트랜지스터는 기본 전류 전달 계수 값이 높아야 합니다. 이 매개 변수의 수치가 낮은 트랜지스터를 사용하는 경우 미세 회로 트리거의 부하 용량은 트랜지스터를 포화 상태로 만들기에 충분하지 않습니다(특히 VT2, VT4, VT6, VT8, 배터리 충전 전류 포함). 이 경우 KS4A와 같이 안정화 전압이 높은 VD139 제너 다이오드를 사용해야 합니다.

주 전원 공급 장치는 3W의 전력으로 사용 가능한 변압기에서 이루어집니다. 부하가 걸리는 각 권선 II 및 III의 유효 전압 값은 5V입니다. TN 시리즈의 통합 백열 변압기를 사용할 수 있습니다.

구조적으로 메모리는 2mm 두께의 호일 코팅 유리 섬유 판으로 납땜 된 케이스로 만들어집니다. 케이스 상부에는 XNUMX차 전지를 연결하기 위한 카세트가 있고, 각 전지 앞에는 그에 해당하는 충전 표시등이 있다. 주전원 변압기가 있는 영역의 하우징 상단 및 하단 벽에 통풍구가 뚫려 있습니다.

마이크로 회로의 전원 회로를 분류하는 커패시터 C6, C7 및 C8-C10은 회로 기판의 다른 부분에 배치해야 합니다.

적절하게 조립된 장치를 설정하는 것은 쉽습니다. 전원을 켜면 HL1 표시등(녹색 불빛)이 켜지고 HL2-HL5 표시등(빨간색 불빛)이 "깜박"여야 합니다. 그런 다음 장치의 각 채널 접점을 번갈아 닫고 해당 표시기가 꺼지는지 확인하십시오.

이러한 예비 점검 후 충전 된 배터리를 장치의 채널 중 하나에 연결하고 트리머 저항 R12를 사용하여 비교기 DA1의 반전 입력에서 기준 전압을 1,43V로 설정합니다. 이 채널의 충전 장치에 불이 들어와야 합니다.

제안된 메모리로 작업하는 것이 훨씬 더 쉽습니다. 충전식 배터리의 접촉면을 알코올로 닦고 극성을 관찰하여 카세트의 스프링 접점에 연결하십시오. 배터리가 부족하면 해당 LED가 전혀 켜지지 않아야 합니다. LED의 점점 더 자주 "깜박임"은 배터리 충전이 임박했음을 나타내며 배터리 중 하나가 완전히 충전되면 LED가 계속 켜집니다.

설명된 메모리의 가능한 개선에 대해 간략히 설명합니다. LED에 내장된 예시적인 전압 소스(ION)는 작동 온도에서 약 2mV/°C의 눈에 띄는 음의 TCV를 가집니다. 따라서 온도가 15 ° C 증가하면 배터리가 약 0,03V 과소 충전됩니다. 물론 이것은 전류-전압 특성, 니켈-카드뮴의 특성으로 인해 메모리의 심각한 단점이 아닙니다. 이러한 이유로 배터리는 "충분하지 않습니다". 저장된 총 에너지의 몇 퍼센트에 불과합니다. ION의 이 변형에 대한 온도의 영향을 줄이기 위해 열 흐름에서 멀리 배치됩니다. 메모리의 정확도를 더 높이려면 예를 들어 [3]에 설명된 고급 ION을 설치할 수 있습니다. 그러나 설계된 메모리 부품의 비용이 증가합니다.

전원 공급 장치의 주 변압기에 충분한 예비 전력이 있으면 배터리 충전 전류 또는 장치의 채널 수를 늘릴 수 있습니다. 충전 전류를 높이려면 트랜지스터 VT2, VT4, VT6 및 VT8을 KT973A, 제너 다이오드 VD4와 같은 복합 트랜지스터로 KS139A (또는 KS147A)로 교체하고 그에 따라 저항 및 소산 전력을 변경하면 충분합니다. 전류 설정 저항 R15, R17, R19, R21의 채널 수는 장치에서 K561KP2 XNUMX채널 멀티플렉서를 사용하여 가장 간단하게 XNUMX개로 증가합니다.

그리고 마지막. 장치의 XNUMX시간 작동(배터리는 간단히 보관할 수 있음)에는 안전 요구 사항을 구현하는 매우 신중한 설계가 필요합니다.

문학

Balyasa P., Troyan A. 배터리 1996개용 충전기. - 라디오 아마추어, 9, No. 24, p. XNUMX.
Biryukov S. MOS 집적 회로 기반 디지털 장치. - M.: 라디오 및 통신, 1990.
Fedichkin S. Micropower 전압 안정기. - 라디오, 1988, No. 2, p. 56, 57.

저자: V. Zhuravlev, Energodar, Zaporozhye 지역.

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