Устройство защиты аппаратуры от аномального напряжения сети

затворы транзисторов VT3, VT4. Выход с открытым стоком таймера DA2 (вывод 7) при спаде напряжения на выходе (вы­ вод 3) обеспечивает ускоренную раз­ рядку емкостей затвор—исток транзис­ торов VT3 и VT4 и их быстрое закрыва­ ние.

Если сетевое напряжение находится в пределах нормы, транзистор VT1 за­ крыт, напряжение между выводами 1 и 2 интегрального стабилизатора DA1 пре­ вышает 2,5 В. Напряжение на выводе 3 DA1 не превышает 1,5...2 В, через све­ тодиод HL1 и излучающий диод оптопа-

Зарядное устройство для щелочных аккумуляторов

Ю. ГУМЕРОВ, А. ЗУЕВ, г. Ульяновск

Несмотря на разнообразие зарядных устройств (ЗУ), в том чис­ ле автоматических, для щелочных аккумуляторов (Ni-Cd, Ni-Mh) выбрать подходящее не так просто. Дело в том, что такие при­ знаки окончания зарядки, как значение напряжения или момент его уменьшения, не являются справедливыми для всех аккуму­ ляторов, особенно прослуживших большой срок. По мнению ав­ торов, самый простой и надежный вариант, проверенный време­ нем, — это предварительная разрядка аккумулятора с последую­ щей зарядкой стабильным током в течение определенного ин­ тервала времени. При этом сводится к минимуму влияние "эф­ фекта памяти", но остается еще одна задача — вовремя выклю­ чить ЗУ, чтобы не перезарядить аккумулятор. Кроме того, жела­ тельно постоянно контролировать его температуру. Устройство, разработанное авторами, решает эти задачи.

Рис. 1

ном режиме (МК в "спящем" режиме с током потребления около 0,1 мкА). При кратковременном нажатии на кноп­ ку SB1 "Пуск" включается режим заряд­ ки и начинается отсчет времени. По ис­ течении пяти часов зарядка автоматиче­ ски прекращается и устройство перехо­ дит в дежурный режим. Если в процес­ се зарядки нажать на кнопку SB1 "Пуск", то устройство перейдет в дежурный ре­ жим принудительно.

Для исключения сбоев в работе, свя­ занных с отключением напряжения пита­ ния, предусмотрен переход в режим ожидания. В этом случае отсчет времени прекращается, режим зарядки отключа-

:020000040000FA

:1000000025000504030A470C02000B0C0600E3065A

:10001000140A6600100C24006000A40284060C0A76

:100020001404550461093B0AE304010C3000E107A4

:10003000170A6100F002170A0607270A26070300BD

:10004000660703001407030055056109480A2607DF

:100050000300660703001406300A14055505330A29

:1000600014045504330A61091E0C3000E107360AF6

:100070006100F002360A1406430A71007200730030

:10008000550461090300D60C330071000A0C3200DC

:1000900026074C0A66064F0A550461090300060745

:1000A000270AE107480A6100F102480A7100F202DA

:1000B000480A0A0C3200F302480A14045504610984

:0800C0000300150226000008F0

:00000001FF

ется, а МК переходит в "спящий" режим. В таком состоянии он получает питание от конденсатора C 1 , зарядки которого хватает на несколько часов. Если в тече­ ние этого интервала времени напряже­ ние питания появится, то зарядка акку­ мулятора возобновится, а отсчет време­ ни продолжится далее до достижения 5 ч. Для контроля температуры заряжае­ мого аккумулятора к нему прикрепляют терморезистор RK1. В случае превыше­ ния заранее установленного значения температуры напряжение на выводе 6 микросхемы снижается до 1,5 В, заряд­ ка прекращается и устройство перехо­ дит в режим ожидания. После остывания аккумулятора процесс зарядки и отсчет времени возобновляются.

На мощном полевом переключатель­ ном транзисторе VT1 и микросхеме па­ раллельного стабилизатора напряжения

DA1 собран стабилизатор тока зарядки. Он включается при появлении высокого уровня напряжения на выводе 4 микро­ схемы DD1. Требуемое значение тока за­ рядки в амперах определяют из прибли­ женного соотношения: lз a p ~ 0,26СА , где СА — емкость заряжаемого аккумулятора (Ач). Сопротивление резистора R6 (в омах) зависит от значения этого тока: R6 = 2,5/Iз а р . При расчете сопротивления следует учесть, что через резистор R7 протекает ток 7...10 мА. Коллекторный переход транзистора VT2 используется в качестве диода для предотвращения разрядки аккумулятора в дежурном ре­ жиме или в режиме ожидания, для этого выводы базы и эмиттера соединены. Применение транзистора обусловлено чисто конструктивными соображениями, и его можно заменить любым подходя­ щим по параметрам диодом.

Напряжение питания МК стабилизи­ ровано параметрическим стабилизато­ ром напряжения R1VD3. Резистор R2 поддерживает на выводе 1 МК высокий уровень, поскольку включение внутрен­ него резистора аналогичного назначе­ ния в МК приводит к повышенному по­

Рис. 2

треблению тока в "спящем" режиме. Диод VD1 нужен для уменьшения напря­ жения на выводе 1 МК, чтобы оно не превышало напряжения питания. Эле­ менты R7, HL1 служат для индикации режима зарядки.

Все детали смонтированы на печатной плате из односторонне фольгированного стеклотекстолита, чертеж которой пока­ зан на рис. 2. Она рассчитана на установ­ ку резисторов МЛТ, С2-33. Резистор R6 можно изготовить из отрезка высокоомного провода, намотав его на резистор МЛТ-0,5 сопротивлением более 1 кОм. Терморезистор — КМТ-17 или СТ1-17, кнопка SB1 — SWL20 или аналогичная ма­ логабаритная с самовозвратом, диоды КД510А можно заменить на любой из се­ рий КД521, КД522, конденсатор — К50-35 или импортный. Транзистор КТ819Б за­ меним на биполярный структуры n-p-n с максимальным током базы не менее 2 А, IRLZ34 — на IRLZ14, IRLZ44 или аналогич­ ный мощный переключательный полевой транзистор (см. "Мощные полевые пере­ ключательные транзисторы фирмы International Rectifier". — Радио, 2001, № 5, с. 45 . ) с n-каналом, изолированным

затвором и управлением логическими уровнями (в первой части буквенно-циф­ рового обозначения должна быть буква L). Оба транзистора должны быть в корпусах ТО-220. Вилки ХР1, ХР2 — WF-2MR и WF-4MR, соответствующие им розетки — HU-2F и HU-4F.

Плату двумя винтами крепят к пласти­ не из дюралюминия, которая одновре­ менно служит теплоотводом. Микросхе­ му DD1 и транзисторы монтируют со сто­ роны печатных проводников. Под одним винтом между платой и пластиной уста­ новлена втулка высотой 4,7 мм, другим

изолирующей прокладкой. На винты со стороны платы навинчивают резьбовые втулки, к которым, в свою очередь, кре­ пят верхнюю пластмассовую крышку с отверстиями для светодиода, толкателя кнопки и вилок ХР1, ХР2. Площадь теплоотвода (пластины) при токе зарядки не более 0,5 А и минимально возможном значении напряжения питания должна быть 30...40 см 2 . Если ток зарядки боль­ ше и напряжение питания превышает ми­ нимальное, площадь теплоотвода необ­

ходимо пропор­ ционально уве­ личить.

П р а в и л ь н о собранное уст­ ройство начина­ ет работать сра­ зу, но требует налаживания. К гнездам ХР подключают ре- г у л и р у е м ы й блок питания с установленным выходным на­ пряжением 6 В, к вилке ХР2 — терморезистор, а взамен аккуму­ лятора — резис­ тор сопротивле­ нием 10 Ом и мощностью не

менее 2 Вт. Нажимая на кнопку SB1, вклю­ чают режим зарядки, при этом светодиод должен светить. Уменьшают выходное на­ пряжение блока питания до момента, ког­ да устройство перейдет в режим ожида­ ния (светодиод погаснет). Значение на­ пряжения при этом должно быть в преде­ лах 4...5 В, в противном случае подбирают резистор R5. При увеличении напряжения блока питания до 5 В и более устройство должно перейти в режим зарядки.

Затем, при напряжении питания 6 В, включают режим зарядки, нагревают тер­ морезистор (например, с помощью фе­ на) и контролируют его температуру тер­ мометром. При температуре 50...60°С устройство должно перейти в режим ожи­ дания, а при снижении температуры — вернуться в режим зарядки. Температуру, при которой происходит переключение устройства, можно установить, подбирая резистор R8. В заключение — взамен ак­ кумулятора включают амперметр и в ре­ жиме зарядки, подбирая резистор R6, ус­ танавливают требуемое значение тока. Если планируется зарядка аккумуляторов с различной номинальной емкостью, то взамен R6 надо установить несколько

резисторов различного сопротивления и переключать их с помощью дополни­ тельного переключателя.

Сопротивление резистора R1 зависит от напряжения питания ЗУ, которое, в свою очередь, зависит от числа заря­ жаемых аккумуляторов. Минимальное напряжение питания равно 6 В с одним заряжаемым аккумулятором, при этом необходим резистор R1 с сопротивлени­ ем 51 Ом. С увеличением числа аккуму­ ляторов напряжение питания нужно уве­ личивать на 1,8...2 В на каждый из них, а номинал резистора R1 — примерно на 200 Ом. Можно, конечно, постоянно пи­ тать ЗУ от блока питания с максималь­ ным напряжением, но тогда при зарядке одного или двух аккумуляторов на тран­ зисторе VT1 будет рассеиваться слиш­ ком большая мощность, что потребует применения более эффективного теплоотвода. Если стабилизатор тока зарядки окажется склонным к самовозбуждению, между затвором и истоком (непосредст­ венно на выводах транзистора) необхо­ димо установить керамический конден­ сатор емкостью 0,033...0,22 м к Ф с выво­ дами минимальной длины.

Работают с ЗУ так. Подключают к нему заряжаемый аккумулятор, к которому скотчем или изоляционной лентой крепят терморезистор, подают напряжение пи­ тания и нажимают на кнопку "Пуск". Заго­ рается светодиод HL1, и начинается за­ рядка. Через 5 ч она заканчивается, и све­ тодиод гаснет. По опыту авторов, при пя­ тичасовом режиме зарядки сильно греют­ ся только некондиционные аккумуляторы, поэтому от их дальнейшей эксплуатации следует воздержаться. Кроме того, если есть возможность, заряженные аккумуля­ торы оставляют на хранение в течение месяца, и если их напряжение упадет ни­ же 1,2 В (что свидетельствует о повышен­ ном токе саморазрядки), их дальнейшая эксплуатация нецелесообразна.

Разряжать щелочной аккумулятор (один элемент) проще всего, подключая к нему с соблюдением полярности цепь, состоящую из последовательно соеди­ ненных германиевого и кремниевого вы­ прямительных диодов средней мощнос­ ти и резистора сопротивлением 1 Ом. В этом случае аккумулятор автоматичес­ ки разрядится до напряжения около 0,9 В. Время разрядки зависит от факти­ ческой емкости аккумулятора, поэтому необходимо периодически контролиро­ вать его напряжение, но глубокой раз­ рядки не произойдет.

Разрядно-зарядные процедуры с ак­ кумуляторами типоразмера AA и AAA, не соединенными в батареи, удобнее производить, доработав стандартные держатели батарей на несколько мест. Часть из них снабжают разрядными цепя­ ми, по одной на каждое место, а другую часть — гнездами для подключения к ЗУ.

Описанное ЗУ можно использовать и для зарядки предварительно разря­ женных Рb и Li-ion аккумуляторов, вы­ брав соответствующий ток зарядки.

От редакции. Текст и коды программы

для МК находятся на нашем FTP-сервере по адресу <ftp://ftp.radio.ru/pub/2007/06/ zu.zip>.

Редактор—И.Нечаев,графика—И. Нечаев

Широкополосный индикатор радиоизлучения

И. НЕЧАЕВ, г. Москва

Рис. 1

ся акустический сигнал, громкость ко­ торого растет с увеличением мощнос­ ти ВЧ сигнала.

Регулировка чувствительности и Рис. 2 включение устройства осуществляют переменным резистором R3, совме­ щенным с выключателем питания SA1.

Этим резистором в отсутствие ВЧ сиг­ нала устанавливают такой режим рабо­ ты транзистора VT1, при котором через него протекает небольшой ток, недо­ статочный для возбуждения генерато­ ра звукоизлучателя. Чем ближе этот ток к порогу возбуждения генератора, тем выше чувствительность индикатора.

УВЧ указанного на схеме типа при потребляемом токе 8... 10 мА имеет

сигналов во всей полосе пропускания УВЧ. График з а в и с и м о с т и чувстви ­ тельности (минимального напряжения на разъеме XW1, при котором подает­ ся звуковой сигнал) от частоты пока­ зан на рис. 2. В правом по схеме по­ ложении движка резистора R3 чувст­ вительность индикатора хуже прибли ­ зительно в 25...30 раз.

Печатная плата индикатора из двусторонне фольгированного стеклотекс­ толита показана на рис. 3. Металлиза­ ция общего провода на обеих сторонах платы соединена напайкой полосок фольги по длинным боковым граням платы. Почти все детали установлены на одной, условно верхней стороне пла­ ты, а на нижней, как показано на рис. 4, находятся держатель батареи GB1 и звукоизлучатель. Тип батареи — 23A (3LR50), номинальное напряжение — 12 В. Потребляемый от нее ток не пре­ вышает 12 мА при отсутствии звукового сигнала, увеличиваясь на 2 мА при его

максимальной громкости.

Микросхему УВЧ INA-03184 можно заменить подобной INA-03170, интегральный ста­ билизатор NJM78L08 — дру­ гим маломощным с напряже­ нием стабилизации 8...9 В (желательно, в малогабарит­ ном корпусе SOT-89), транзи­ стор АТ-41485 — АТ-41411, АТ-41435, АТ-41486. Все кон­

денсаторы — К10-17в или аналогичные импортные, постоянные резисторы — РН1-12 типоразмера 1206, перемен­ ный — СП3-3в (с выключателем). Ка­ тушка L1 содержит 15 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,2 м м . Она намота­ на на оправке диаметром 2 мм виток к витку. Разъем XW1 — SMA или другой высокочастотный.

Собрав сигнализатор, необходимо проверить напряжение на выходе (вы­ воде 3) микросхемы DA2. Оно должно быть4...4,5 В. Вращая переменный ре­ зистор R3, следует найти такое поло­ жение его движка, в котором включа­ ется звуковой сигнал, затем немного повернуть его в обратном направлении до прекращения звучания. Если регу­ лировка чувствительности получилась недостаточно плавной, подберите ре­ зистор R2.

Применяя селективные и направлен­ ные антенны, можно проводить поиск источников радиосигналов в конкрет­ ном диапазоне частот и определять на­ правление на них.