1 Расчетно-теоретическая часть

1.1 Аналитический обзор

1.1.1 Зарядное устройство

Рисунок 1 - Электрическая принципиальная схема зарядного устройства

Зарядное устройство состоит из ста­билизатора напряжения на 12 В, со­бранного на микросхеме DA1, кото­рый предназначен для питания компа­ратора DA2. На транзисторе VT1 со­бран ключ, которым в свою очередь управ­ляет пороговое устройство, выполнен­ное на микросхеме DA2. Микросхема DA3 выполняет функции стабилиза­тора тока.

Резистором R14 ус­танавливают необходимый ток заря­да, а со­противление резистора R12 регулиру­ется в зависимости от количества аккумуляторов, подключенных к зарядному устройству. Во время заряда ключ VT1 открыт, поскольку на выходе DA2 (вывод 9) низкий уровень. Необходимый ток обеспечивает стабилизатор тока на DA3. По мере заряда G1 напряжение на нем растет, соответственно растет и напряжение на входе DA2 (вывод 3). По достижении напряжения 1,42 В на выводе 3 микросхемы DA2 на ее вы­воде 9 появляется высокий уровень, который, в свою очередь, открывает транзистор VT2. Свечение светодиода HL2 при этом индицирует оконча­ние заряда НКА. Одновременно зак­рывается транзистор VT1, тем самым прекращая заряд. Дальнейшая зарядка аккумуляторов происходит за счет резисто­ра R7, через который течет ток, рав­ный 1% от емкости аккумуляторов. При посто­янном свечении светодиода HL2 мож­но считать, что аккумуляторы полностью заря­дились.

1.1.2 Зарядное устройство собранное на двух микросхемах

Рисунок 2 - Электрическая принципиальная схема зарядного устройства

Компаратор запитан от параметрического стабили­затора, который включен до регули­рующего транзистора. В момент прохождения разрядного импульса происходит сравнение на­пряжения на аккумуляторной батарее под нагрузкой через делитель на ре­зисторах R10, R11 с опорным на VD11. Во избежание отключений в момент прохождения зарядного им­пульса, введена цепь VD8, R9. В этот момент напряжение, поступающее на инвертирующий вход DA1 через VD8 и открытый транзистор VT1, снимает­ся с делителя.

1.1.3 Аккумуляторное зарядное устройство - не только профессионалам

Рисунок 3 - Электрическая принципиальная схема аккумуляторного зарядного устройства

На рисунке 3 приведена электрическая принципиальная схема аккумуляторного зарядного устройства. Опишем её принцип действия.

Переключателем К2 можно выбрать номер элемента, а переключате­лем К1 — установить соответствую­щий зарядный ток в 0,1С.

Он поступает от генера­тора тока VТ6. Если в точке соединения R16, R17 нулевой потенциал — горит VD5, и при включенном К1 ток течет через элементы.

Предварительная разрядка прово­дится с помощью генератора тока VТ7; напряжение питания этого генератора дает аккумулятор. Генера­тор тока берет энергию из аккумуля­тора только тогда, когда потенциал в точке R16, R17 близок к напряжению питания. В это время горит VD6, тaк как светится или VD5, или VD6, на приборе отображает­ся режим работы — "зарядка" или "разрядка".

При включении устройства через элементы С2, R4 производится сброс счетчика DD2. На выводе 3 DD2 уста­навливается низкий уровень. На вы­ходе 13 компаратора DD2 — низкий уровень. Высокий уровень на­пряжения с выхода 14 компаратора DD2 разрешает работу вентиля DD1 и открывает ключ на транзисторах VТ2, VТЗ. Этот ключ своим напряже­нием насыщения снижает напряже­ние питания генераторов тока.

После подключения к устройству элементов, требующих подзарядки, компаратор DD2 определяет, опустил­ся уровень напряжения нижнего эле­мента ниже опорного уровня 1 В или нет. Если аккумулятор не достаточно заряжен, то на выходе компаратора — высокий уро­вень, так как его входное напряжение больше чем опорное. Генератор времени IC1 остановлен, так как через откры­тый транзистор VТ1 низким уровнем запрещена генерация.

Высокий уровень с выхода тригге­ра через DD1 управляет эмиттерным повторителем на транзисторах VТ4, VТ5, на выходе которого также формируется высокий уровень на­пряжения. Чем ближе этот уровень к напряжению питания, тем лучше заперт генератор тока VТ6. Генератор тока VТ7 начинает разряжать аккуму­ляторы. Горит светодиод VD6 "разряд­ка". Когда напряжение нижнего эле­мента становится ниже опорного на­пряжения 1 В, компаратор DD2 пе­реключается и устанавливает RS-триггер в состояние "О". Вследствие этого запрещается работа вентиля DD1, и эмиттерный повторитель VТ4, VТ5 отключает генератор VТ7 и под­ключает VТ6. Соответственно гаснет индикатор VD6 "разрядка" и зажига­ется VD5 "зарядка". Транзистор VТ1 запирается, и начинает работать ге­нератор IC1. Во время зарядки напря­жение на нижнем элементе быстро превышает уровень в 1 В, тогда на выходе компаратора DD2 снова ус­танавливается высокий уровень.

Через 12 часов с момента начала за­рядки на выводе 3 IC1 устанавлива­ется высокий уровень. При появле­нии низкого уровня на выводе 2 IC1 через элементы СЗ, R6 срабатывает RS-триггер, и через VТ1 останавлива­ет генератор времени. Высокий уро­вень с вывода 3 IC1 поступает на ин­дикатор VD1, который сигна­лизирует об окончании зарядки. Че­рез диод VD3 высокий уровень посту­пает на компаратор DD2, который, переключаясь в ноль, соответствен­но запирает ключ на транзисторах VТ2, VТЗ, и через элемент DD1 — эмиттерный повторитель на транзи­сторах VТ4, VТ5. Светодиод VD5 и генератор тока VТ6 отключают­ся от напряжения питания. Аккуму­ляторы отключены от нагрузки, так как диод VD7 предотвращает попада­ние напряжения аккумулятора на VТ6. Данное состояние сохраняется до тех пор, пока устройство не будет отклю­чено от сети.

Если перед разрядкой или в процессе зарядки напряжение опорного элемента превышает 1,65 В, состояние компаратора DD2 изменяется и зажигается светодиод VD2. Компаратор DD2 снова отключает напряжение питания генераторов тока.

Устройство получает стабилизиро­ванное напряжение питания +15 В от блока питания через IC4. В блоке пи­тания имеется выпрямительный мо­ст с буферным конденсатором, С6. Трансформатор Т1 преобразует сетевое напряжение до требуемого низкого.