16. Слабкострумні зарядні пристрої з безтрансформаторним мережевим живленням

Зарядний пристрій з мережевим живленням (рис. 15.1) призначене для підзарядки елементів СЦ-21 струмом 2.5 ... 3 мА (час заряду 8. ..10 годин) або елементів РЦ-31 струмом 6. .8 мА [15.1].
Максимальне значення зарядного струму визначається ємністю гасить конденсатора С1 і становить 16 мА, його можна зменшити резистором R1. Як і інші подібні пристрої з мережевим живленням, це зарядний пристрій не ізольовано від мережі живлення, тому при роботі з ним потрібна підвищена обережність.

Мал. 15.1. Схема зарядного пристрою з мережевим живленням

Мал. 15.2. Схема випрямляча для підзарядки елементів і батарей

Схема, запропонована Е. Гумелев (рис. 15.2), не має понижувального трансформатора і харчується від мережі змінного струму 220 В [15.2]. Конденсатори С1 і С2 повинні витримувати напругу 250 6. Вони можуть бути замінені резисторами з сумарним опором 24 кОм і потужністю не менше 2 Вт. Схема призначається для підзарядки батарей, частково виряджених, але не більше ніж до напруги 1,1 6 на один елемент, так як підзаряд за допомогою такої схеми передбачає
відновлення тільки позитивного електрода шляхом окислення МпООН в МпО2. Випрямляч може бути використаний для підзарядки елементів і батарей типу КБС, «Крона» та ін. Вихід пристрою не ізольований від мережі живлення.
Випрямляч Б. М. Плоткіна призначений для заряду герметичних дискових і циліндричних нікель-кадмієвих акумуляторів струмом 12, 25 і 50 мА (рис. 15.3) [15.2].
Зміною ємності гасить конденсатора можна встановлювати максимальний струм на виході випрямляча. Збільшення ємності конденсатора в ціле число раз забезпечує пропорційне збільшення струму. У випрямлячі не допускається застосовувати електролітичні конденсатори, оскільки вони не працюють в ланцюгах змінного струму.

Мал. 15.3. Схема випрямляча для заряду нікель-кадмієвих акумуляторів

Мал. 15.4. Схема бестрансформаторного зарядного пристрою

Зарядний пристрій (рис. 15.4) містить випрямляч з гасить конденсатором С1 [15.3]. Стабільний зарядний струм через елементи GB1, GB2 забезпечує лампа розжарювання EL1. При напрузі заряду 4 ... 20 6 зарядний струм підтримується незмінним на рівні 35 мА. Слід зазначити, що для забезпечення такого зарядного струму ємність гасить конденсатора не повинна перевищувати 0,5 мкФ.
Великим недоліком схеми є її безпосередній зв'язок з електричною мережею. При роботі з пристроєм необхідно повністю виключити можливість дотику до елементів схеми, особливо при зміні заряджаються елементів.
Для заряду батареї акумуляторного ліхтарика (три елементи по 1,2 ... 1,4 6) призначений пристрій (рис. 15.5), яке дозволяє виключити їх перезарядка [15.4].

Мал. 15.5. Схема зарядного пристрою для батареї акумуляторного ліхтарика із захистом від перезаряду

Стабілітрон VD5 типу КС156 обмежує максимальне напруження на батареї. Світлодіод HL1 гасить на собі надлишок напруги і одночасно служить індикатором кінця зарядки -починається неяскраво світитися.
Розділовий конденсатор С1 типу К73-17 при ємності 0,47 мкФ забезпечує зарядний струм 30 ... 35 мА; при ємності 0,22мкф -до 15 мА.
Як діодів VD1 - VD4 можна використовувати більш доступні об'єкти, наприклад, типу КД102Б.
Зарядний пристрій-автомат (рис. 15.6) припиняє процес заряду акумулятора після досягнення на його висновках напруги 9,45 Б [15.5].
Пристрій складається з однополупериодного випрямляча на діод VD1, електронного ключа на транзисторі VT1 і діод VD3 і порогового пристрою на тиристори VS1.
Поки акумулятор заряджається, і напруга на ньому нижче номінального, тиристор VS1 закритий. Як тільки напруга на акумуляторі зростає до номінального, тиристор відкривається. Запалюється сигнальна лампа і одночасно закривається транзистор VT1. Зарядка акумулятора припиняється. Поріг спрацьовування автомата залежить від опору резистора R4.

Мал. 15.6. Схема автоматичного зарядного пристрою для акумулятора 7Д-01

Налагоджують пристрій при підключеному акумуляторі і контрольному вольтметри постійного струму. При напрузі 9,45 В на висновках акумулятора підбором резистора R4 домагаються запалювання сигнальної лампи.
Резистори R1 і R2, які гріються в процесі роботи, можна замінити послідовної ланцюжком з гасить конденсатора ємністю 0,22 (0,25) мкФ на 300 В і резистора опором 51 ... 100 Ом. Конденсатор включають замість резистора R1, а між точкою його сполуки з діодом VD1 і анодом стабілітрона VD2 включають додатковий діод Д226Б (анодом до анода стабілітрона).
Безтрансформаторні джерела живлення з гасить конденсатором дозволяють забезпечити досить високу потужність і напруга в навантаженні, однак вони не позбавлені одного, але дуже істотного недоліку: їх вихід електрично не ізольовані від мережі живлення, а тому робота з такими пристроями пов'язана з підвищеною небезпекою.
Досить оригінально вирішити проблему створення бестрансформаторного джерела живлення із застосуванням гасить
конденсатора вдалося І. А. Нечаєву [15.6], який використовував оптоелектронний перетворювач напруги для розв'язки вхідних і вихідних ланцюгів (рис. 15.7).

Мал. 15.7. Схема оптоелектронного перетворювача з мережевим живленням

Перетворювач може бути використаний для живлення електронно-механічних або електронно-кварцових годин, бути дублером їх штатного джерела живлення - батареї або акумулятора, а також використовуватися для їх підзарядки. Четирехеле-ментний ОПТРОН перетворювач напруги на аналогах оптронов (парах АЛ107Б-ФД256) здатний забезпечити вихідну напругу порядку 0,5 В при струмі навантаження до 0,4 ... 0,5 мА. Для цього ємність конденсатора С1, розрахованого на напругу не нижче 400 В, повинна бути не менше 0,75 ... 1,0 мкФ.
Аналогом первинної обмотки трансформатора є ланцюжок послідовно включених світлодіодів оптронні пар. Як аналог вторинної (вихідний) обмотки трансформатора виступає ланцюжок послідовно включених фотодіодів. Вони працюють в режимі генерації фото-ЕРС. Варто зазначити, що ККД пристрою невеликий, оскільки ККД оптронной пари рідко досягає 1%. Підвищити вихідну напругу перетворювача можна за рахунок нарощування числа оптронні пар в ланцюжку. Збільшити вихідний струм пристрою можна за рахунок паралельного включення декількох ланцюжків оптронов.
Фотодіоди підключені паралельно накопичувальному коненсатору С2. На перший погляд може здатися, що конденсатор-ор розрядиться на ці фотодіоди, оскільки вони підключені в онденсатору в «прямому» напрямі. Однак це не так: для ого щоб через фотодіоди протікав помітний струм, необхідно, об падіння напруги на його напівпровідниковому переході залишало частки вольта. Легко помітити, що для ланцюжка з есколько послідовно включених діодів для цього необ-одим напруга, також в кілька разів більше, тобто вже не-колько вольт.
Натомість діодних оптронів можуть бути використані дис-ної елементи: звичайні світлодіоди і фотодіоди.
Доповнивши пристрій, що живиться від батареї, наприклад при-Мников «Селга», роз'ємом для з'єднання з мережевим ЗУ і пере-лючателем SA1 «Радіоприйом - Заряд», акумулятор 7Д ~ 0,125Д південно заряджати, не витягуючи з корпусу приймача [15.7].
Мережеве ЗУ промислового виробництва було доработа-о Н. Ващенко (рис. 15.8) з використанням резисторів R1, R2 і, йоду VD1.

Мал. 15.8. Схема зарядного пристрою з мережевим живленням

Коли доопрацьоване ЗУ з'єднують з приймачем, зелене веченіє світлодіода HL2 (перемикач SA1 - - в положенні Заряд ») вказує, що ланцюг заряду справна, а при подключе-ії ЗУ до мережі червоне свічення додаткового світлодіода HL1 відетельствует, що акумуляторна батарея заряджається. Коли се є зелене свічення, а червоного немає, - напруга в мережі тсутствует. Такий режим заряду батареї 7Д-0,125Д вкрай неже-ательє, але там де він неминучий - слід передбачити захист від перезарядження. Для цього паралельно батареї включають стабілітрон VD2 з напругою стабілізації 9,9 6 при струмі 10 ... 12 мА. Заряджати батарею потрібно через кожні 3 ... 4 год роботи приймача (при середній гучності). Тривалість заряду батареї - в 2 ... 3 рази більше.
Резистор R4 підбирають по мінімальній яскравості світіння світлодіода HL2. Замість Д810 допустимо застосувати стабілітрони Д814Б або Д814Г, їх аналоги, а також ланцюжки КС133А + КС162А або 2хКС147А, підбираючи їх на зазначену напругу.
Для автоматичної зарядки акумуляторів резервного живлення або освітлення під час відключення мережі 220 6 призначений пристрій (рис. 15.9) [15.8], яке дозволяє підтримувати акумулятори постійно зарядженими.

Мал. 15.9. Схема автоматичного зарядного пристрою

При наявності напруги в мережі 220 В пристрій постійно підключено паралельно акумуляторної батареї та є ключовою стабілізатор напруги зі стабільним струмом на виході. Струм заряду (I3) залежить від ємності конденсатора С1 і при 10 мкФ дорівнює 0,7 А. Струм вибирається з умови: I3 (24 години)> 2lntn, де ln - струм споживання, A; tn - кількість годин на добу роботи споживача від акумуляторів.
Якщо струм заряду з цієї умови більше, ніж максимальний зарядний для конкретного акумулятора, його потрібно замінити на акумулятор більшої ємності.
При струмі заряду більше 1 А діоди VD1 - VD4 слід замінити на більш потужні, a VD5 і VS1 встановити на теплоот-води і пропорційно скорегувати опір резистора R4.
Якщо швидкість перемикання на резервне живлення не актуальна, наприклад, при освітленні кімнати, реле можна виключити, а на виході встановити перемикач.
Налаштування пристрою зводиться до встановлення кінцевого напруги заряду на акумуляторі резистором R6 таким чином, щоб протягом місяця не доводилося доливати воду в електроліт, а його щільність відповідала ступеня зарядженості-сті не менше 70% ємності. Ця напруга можна визначити для конкретного акумулятора наступним чином. Заряджають акумулятор до повної ємності будь-яким способом, дають йому постояти близько 1 год для вирівнювання потенціалу на електродах. Після цього заміряють напруга на клемах без навантаження. Це і є напруга, яке встановлюють резистором R6 з відключеним від пристрою акумулятором. Підключають акумулятор до пристрою, і воно готове до роботи.
Конденсатор С1 паперовий або металопаперові на напругу не нижче 400 В. Реле К1 - РПУ, МКУ-48 або аналогічне на 220 В. Світлодіод HL1 відображає закінчення заряду, HL2 -наявність струму заряду.