Многие имеют в наличии (или знакомы с ними) небольшие аккумуляторные фонарики, заряжаемые от напряжения сети переменного тока 220 В. Несложная модернизация такого изделия позволила дополнить его функцией ночника, который будет работать во время подзарядки аккумуляторов. Кроме этого, после того, как аккумуляторы будут почти полностью заряжены, ток зарядки резко снижается, что предотвращает преждевременное старение или выход из строя малогабаритных дисковых никель-кадмиевых аккумуляторов. Абсолютное большинство таких фонарей отличаются предельной простотой и дешевизной электрической схемы . Внутреннее устройство зарядной части одного из таких фонариков состояло из резистора С1-4 на 180 Ом 0,5 Вт, гасящего избыток мощности малогабаритного пленочного конденсатора неизвестного типа и производства номиналом 0,47 мк х Ф250 В и двух популярных маломощных диодов типа 1N4148. Оамо собой разумеется, что вести разговоры о долговременной надежности фонариков, собранных по таким или аналогичным схемам, не имеет смысла (встречаются экземпляры даже без защитного резистора, включенного аналогично R2, как правильно показано на схеме рис. 2.8). Итак, были удалены все упомянутые выше радиодетали, от всей конструкции оставлены корпус, батарея из трех дисковых аккумуляторов типа Д-0,26Д, движковый выключатель SA1, заменена лампочка EL1 2,5 В х 0,15 А на 3,5 В х 0,17 А и изготовлено устройство, схему которого вы видите на рис. 2.8, а внешний вид на рис. 2.9 и рис 2.10. Доработанный согласно этой схеме фонарик содержит в своем составе суперяркий светодиод HL2 типа NSPW500BS белого цвета свечения со светоотдачей 5500…6400 мкд, который выполнен в прозрачном пластмассовом корпусе диаметром 5 мм. Наличие такого или подобного светодиода позволяет использовать фонарик как ночник во время подзарядки аккумуляторной батареи. Когда Рис, 2.8 батарея GB1 заряжена, зарядный ток аккумуляторов резко снижается, при этом начинает вспыхивать мигающий светодиод HL1. «Белый» светодиод тоже будет мигать, но с пониженной яркостью свечения. Такой режим работы позволяет автоматизировать и контролировать процесс зарядки «необслуживаемых» аккумуляторов, что предотвращает их порчу и/или заметное уменьшение номинальной емкости как от перезарядки большим током, так и от хронической «осторожной» недозарядки. Разумеется, при этом увеличивается и число (обычно около 500) гарантированных изготовителем аккумуляторов циклов их полной зарядки-разрядки. Если после полной разрядки аккумуляторов (напряжение GB1 составит 3 В или даже менее, что будет уже меньше нормированного минимально-допустимого 1 В на один такой аккумулятор) вставить фонарик в розетку, то 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 мощности сетевого напряжения питания переменного тока 220 В. Резистор R1 предназначен для разрядки этого конденсатора после того, как фонарик будет вынут из розетки. Следует отметить, что свечение HL2 возможно еще в течение нескольких секунд после принудительного прекращения зарядки, так как для разрядки емкости оксидного конденсатора С2 требуется некоторое время. Стабилитрон VD2 ограничивает значение выпрямленного напряжения на уровне 9… 10 В. Оксидный конденсатор 02 снижает пульсации выпрямленного напряжения. Сопротивление резистора R3 подбирают так, чтобы при напряжении аккумуляторной батареи 3,4…3,6 В зарядный ток GB1 составлял 20 мА. При этом светодиод HL2 светит с максимальной яркостью и фонарик может выполнять обязанности ночника, неплохо освещая темное помещение небольшой комнаты. В момент начала зарядки разряженных дисковых аккумуляторов маломощный тринистор VS1 типа КУ112А или КУ112АМ остается закрытым. Большая часть энергии постоянного тока расходуется на свечение ультраяркого светодиода HL2 и зарядку аккумуляторов. На месте этого светодиода был применен экземпляр с падением напряжения на его выводах около 3,2 В при токе 20 мА. С ростом напряжения на GB1 ток зарядки несколько снижается, что тоже положительно сказывается на сроке службы примененных химических источников тока [ 49 ]. Переменным резистором R5 устанавливают порог напряжения, при котором открывается тринистор VS1. Для этого фонарика он был установлен при напряжении на батарее GB1, равном 4,2 В. Как только батарея зарядится до указанного значения (1,4 В на один никель-кадмиевый аккумулятор), тринистор откроется и большая часть выпрямленного тока теперь будет протекать по цепи R4 VS1. 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 зарядки 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 зарядки 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. Примененные детали. Резистор R2 типа Р1-7, Р1-25 или аналогичный импортный разрывной невозгораемый сопротивлением 150…330 Ом. Переменный резистор R5 должен быть сопротивлением 6,8…15 ком, например, типа СПЗ-19А, РП1-51-1, РП-бЗМа, СП5-16В – импортные типов 3329Н, 3362Р или, что лучше и надежней, малогабаритные многооборотные типов СПЗ-39, 3296W. Остальные резисторы постоянные типов ОМЛТ, МЛТ, С1-4, 02-23, 02-14, С2-50 соответствующей мощности. Конденсатор 01 – поли-этилентерефталатный типов К73-17, К73-24в на рабочее напряжение постоянного тока не ниже 400 В. Можно использовать и специальные импортные на 250 В, предназначенные для работы в цепи переменного тока напряжения осветительной сети. Оксидный 02 ~ сверхминиатюрный импортный аналог К50-35, 03 – керамический К10-17, К10-73, К10-47а, КМ-5. 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, 1 N4741 А, BZX/BZW55C-11. При применении ультраяркого светодиода HL2 с прямым падением напряжения более 3,6 В стабилитрон VD2 следует взять на 11…12 В. Стабилитрон VD3 подойдет типов BZX/DZV55C-2V4, BZX/BZW55C-2V7, 7ГЕ2 (А-К), 7ГЕЗ (А-С), при незначительном ухудшении стабильности режимов зарядки его можно заменить перемычкой. Светодиод HL2 можно заменить на «белые» LC503QWh2-15, LO377PWh2-60G, «синий» L7113РВ0 или другие аналогичные с яркостью свечения не менее 1000 мкд при токе 20 мА. Мигающий светодиод можно заменить любым из серий L36B, L56B, например, L36BGD («зеленый»), L56BSRD/B («красный»). Вместо тринистора КУ112А можно попробовать установить 2У107 с индексами А-Е, P0118DA1AA3, ВТ149В, MORI 00-3, MORI 00-4. Внешний и внутренний виды модернизированного фонарика даны на рис. 2.9, 2,10. Рис. 2.9 Рис. 2.10 Радиодетали R1, R2, С1, 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. Именно из-за него некоторые детали на фото не видны. Коротко о конструкции самодельной кнопки SA2. Чтобы не слишком сильно изменять внешний вид фонарика, кнопка 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, облу-жена припоем и усилена небольшой витой стальной пружинкой (см. рис. 2.10). Дополнительная пружина предотвращает залипание кнопок в замкнутом положении. Потратив в выходной день несколько часов и собрав за это время устройство по схеме рис. 2.8, вы станете обладателем фонарика-ночника повышенной надежности и безопасности, что немаловажно, учитывая, что процесс полной зарядки новых дисковых никель-кадмиевых аккумуляторов этим устройством продолжается около 16…20 ч. Это близко подходит к необходимой продолжительности времени зарядки аккумуляторов другими подобными, но более простыми устройствами. nauchebe.net Электропитание Главная Светодиодные аккумуляторные фонари очень популярны благодаря экономичности и наличию перезаряжаемых источников питания К сожалению, в самых дешевых фонарях нередко используются недостаточно надежные источники тока Например, часто встречаются аккумуляторные батареи, состоящие из объединенных в одном корпусе двух свинцовых аккумуляторов с пастообразным электролитом Однажды у автора статьи такой фонарь перестал светить после падения с небольшой высоты. Оказалось, что из-за внутреннего замыкания пластин при ударе вышла из строя аккумуляторная батарея. Приобрести новую не удалось, да и подумалось: а стоит ли покупать новую такую же батарею, которая может выйти из строя в аналогичных обстоятельствах? Не лучше ли заменить ее более надежным источником тока?Для замены вполне может подойти литиевый аккумулятор от сотового телефона или батарея из трех Ni-Cd или Ni-MH аккумуляторов типоразмера АА или ААА (в зависимости от размеров фонаря) В последнем случае желательно применить кассету (или, как ее еще называют, батарейный отсек), рассчитанную на соответствующее число элементов. Такие кассеты имеют различную конструкцию и можно подобрать подходящую для конкретного фонаряПоскольку параметры сверхъярких светодиодов имеют заметный разброс, то при использовании батареи из аккумуляторов типоразмера АА или ААА предварительно следует определить, какого их числа будет достаточно для работы фонаря (не исключено, что придется использовать не три, а четыре аккумулятора). Поскольку встроенное сетевое зарядное устройство фонаря выполнено по схеме с балластным конденсатором, то необходимо также измерить зарядный ток и, зная емкость аккумуляторной батареи, вычислить продолжительность ее зарядки А чтобы не допускать перезарядки батареи, рекомендуется вмонтировать в фонарь ограничитель зарядки. Рис. 1 Схема одного из вариантов аккумуляторного светодиодного фонаря с таким ограничителем показана на рис. 1 (нумерация деталей последнего продолжает начатую на схеме фонаря). Устройство собрано на основе параллельного стабилизатора напряжения TL431CLP(DA1) и включено в разрыв (показан на схеме крестиком) провода, соединяющего выход мостового выпрямителя (VD1 -VD4) с аккумуляторной батареей GB1. В режиме зарядки конденсатор С2 сглаживает возможные броски напряжения и тока зарядки при ненадежном контакте сетевой вилки в розетке (подробнее о таком способе защиты светодиодов рассказано в статье автора "Защита светодиодов аккумуляторного фонаря", опубликованной в "Радио", 2009, № 8, с. 47). Зарядный ток поступает в аккумуляторную батарею через диод VD5. После зарядки конденсатора СЗ через резистор R4 (это происходит за доли секунды после подключения фонаря к сети) открывается полевой транзистор VT1 и вход микросхемы DA1 подключается через подстроечный резистор R7 к аккумуляторной батарее - начинается контроль ее напряжения. Если оно не превышает заранее установленного значения, через микросхему DA1 протекает ток не более нескольких микроампер и на процесс зарядки она не влияетПо мере зарядки батареи напряжение на ней повышается и в определенный момент ток через микросхему DA1 начинает быстро возрастать, а зарядный ток батареи GB1 уменьшаться Когда ток через DA1 достигает 70...80 °о значения выходного тока зарядного устройства, начинает светить свето-диод HL2 В дальнейшем ток зарядки батареи уменьшается, а ток через стабилизатор DA1 и яркость свечения све-тодиода HL2 растут, что позволяет вовремя прекратить процесс и тем самым исключить возможность перезарядки аккумуляторной батареи После отключения фонаря от сети все конденсаторы быстро разряжаются, транзистор VT1 закрывается и ограничительное устройство потребляет от батареи очень маленький ток, равный сумме обратного тока диода VD5 и тока через закрытый транзистор VT1. Рис. 2 Детали ограничителя зарядки монтируют на печатной плате (рис. 2) из односторонне фольгированного стеклотекстолита толщиной 1... 1,5 мм. Плата рассчитана на применение постоянных резисторов МЛТ, С2-23, Р1-4, под-строечного СПЗ-19а и импортных оксидных конденсаторов (например, серии ТК фирмы Jamicon) Светодиод HL2 - любой (но не мигающий) в корпусе диаметром 3...5 мм и обязательно красного цвета свечения (у таких светодиодов минимальное прямое напряжение). Внешний вид смонтированной платы показан на рис. 3. Налаживают устройство в такой последовательности. Выпаяв вывод катода диода VD5 из платы, включают в разрыв цепи мультиметр, переключенный в режим измерения тока. Затем устанавливают движок подстроечного резистора R7 в нижнее (по схеме) положение, подключают фонарь к сети и измеряют ток зарядки Iзар1. Зная емкость аккумуляторной батареи САБ, рассчитывают время зарядки (в часах) по формуле tзap = (1,1...1,3)САБ /Iэар1. По истечении этого времени движок резистора R7 переводят в положение, при котором ток зарядки уменьшается до значенияIзар2 = (0,1...0,15)IзаР1 И ПОДбОрКОЙ реЗИ-стора R6 добиваются слабого свечения светодиода HL2. В завершение резистором R7 уменьшают ток зарядки до значения Iзар3 = 3...5 мА (яркость свечения светодиода HL2 при этом должна заметно возрасти), отключают фонарь от сети и впаивают вывод катода диода VD5 на место Автор: И. Нечаев, г. Москва Дата публикации: 10.02.2010 Вы можете оставить свой комментарий, мнение или вопрос по приведенному вышематериалу: www.radioradar.net Светодиодные фонари с аккумуляторной батареей и встроенным зарядным устройством (ЗУ) очень практичны и популярны у тех, кто ими часто пользуется. Однако большинство владельцев таких фонарей не подозревают, что их поджидает неприятный сюрприз: если включенный фонарь подключить для зарядки к сети 220 В, то светодиоды могут выйти из строя. Причина — ненадежный контакт вилки в розетке. Поскольку встроенные ЗУ собраны, как правило, по схеме с балластным конденсатором, скачки напряжения на входе ЗУ вызывают броски тока в зарядной цепи. Если аккумуляторная батарея относительно новая и ее внутреннее сопротивление невелико, то она вполне может сгладить эти броски и напряжение на ней «подскочит» незначительно. По мере старения внутреннее сопротивление батареи возрастает, поэтому такие броски зарядного тока вызывают существенное повышение напряжения. Если в этот момент к батарее подключены светодиоды фонаря, импульс тока потечет через них и они могут сгореть. Следует отметить, что нередко причиной ненадежного контакта с сетью является неудачная конструкция фонаря. Примером может служить налобный аккумуляторный фонарь модели 568 (рис. 1) с выдвижной сетевой вилкой. Подключать ее к розетке крайне неудобно, и контакт будет ненадежным. Для предотвращения опасных последствий скачков напряжения в большинстве случаев достаточно подключить параллельно светодиодам конденсатор емкостью несколько сотен или тысяч микрофарад — он сгладит скачок и тем самым защитит их. Повысить надежность защиты поможет включенный параллельно этому конденсатору стабилитрон с напряжением стабилизации, превышающим на несколько десятых долей вольта напряжение полностью заряженной аккумуляторной батареи. К сожалению, подобрать обычный стабилитрон с нужным напряжением стабилизации не всегда возможно, проще использовать специализированные микросхемы КР142ЕН19, TL431 и т. п., представляющие собой параллельный стабилизатор напряжения. Их отличительная особенность — высокая стабильность параметров и возможность установки напряжения стабилизации одним подстроенным резистором. Схема подключения защитных элементов к светодиодному аккумуляторному фонарю представлена на рис. 2. Подстроенный резистор R1 — СПЗ- 19а или другой малогабаритный, оксидный конденсатор С1 — импортный, желательно танталовый. Их устанавливают в любом свободном месте фонаря и соединяют в соответствии со схемой навесным монтажом, причем обязательно следует выполнить условие: провода, идущие от выключателя затем к светодиодам. Если используются элементы для поверхностного монтажа, их приклеивают к стенкам корпуса фонаря клеем «Момент». Налаживание узла защиты сводится к установке напряжения на выводе 1 микросхемы DA1, при котором она срабатывает Для этого при полностью заряженной батарее GB1 и временно отключенных светодиодах EL1—ELN устанавливают движок резистора R1 в нижнее (по схеме) положение и соединяют плюсовой вывод конденсатора С1 с одноименным контактом батареи GB1 через последовательную цепь, составленную из миллиамперметра с пределом измерения 3…5 мА и резистора сопротивлением 10 Ом. Убедившись, что ток в цепи не превышает 0,2…0,3 мА, медленно поворачивают движок резистора R1 до тех пор, пока он не возрастет до 1 …2 мА. После этого миллиамперметр и резистор удаляют, а светодиоды подключают в соответствии со схемой. При включении фонаря выключателем SA1 напряжение батареи понизится, поэтому ток через микросхему не превысит указанного выше значения. Если в конструкции предусмотрено изменение светового потока путем подключения разного числа светодиодов, элементы защиты следует подключить параллельно той группе, которая при включении фонаря соединяется с аккумуляторной батареей первой. Но встречаются модели с двумя группами светодиодов, которые можно включать по отдельности. Примером может служить фонарь RDHJ-160, где одна из групп (девять светодиодов) включается при установке переключателя в положение «Ближний свет», а другая (три светодиода) — в положение «Дальний свет»(светодиодная подсветка). Схема этого изделия вместе с элементами защиты светодиодов изображена на рис. 3 (нумерация новых элементов продолжает начатую на основной схеме). Для того чтобы защитить светодиоды обеих групп одной микросхемой DA1, применены разделительные диоды VD5, VD6, а конденсатор С2 подключен параллельно батарее GB1. Детали узла защиты монтируют на печатной плате из односторонне фоль-гированного стеклотекстолита, чертеж которой показан на рис. 4. Подстроечный резистор R4 и конденсатор С2 — тех же типов, что и в предыдущем случае. Смонтированную плату приклеивают к аккумуляторной батарее. Налаживание не отличается от описанного выше, но миллиамперметр (без резистора сопротивлением 10 Ом) подключают между анодом диода VD5 (или VD6) и подвижным контактом переключателя SA1. Метки: Аккумуляторный фонарь, Балластный конденсатор, Зарядное устройство, Оксидный конденсатор. radio-technica.ru Светотехника Главная Светодиоды гораздо превосходят лампы накаливания по своему энергопотреблению. Они стали настолько популярны, что на рынке уже нереально найти фонарики с лампами накаливания. Применяемые в фонарях лампочки накаливания напряжением 2,5 В, 3,5 В, 6,3 В и 8 В потребуют высокоэнергетических источников питания. В большинстве из них используются гальванические элементы типоразмером 373 (D) – диаметром 34,2 и высотой 61,5 мм. Количество элементов зависит от мощности фонаря. Зачастую это два, три, четыре и шесть элементов. Самыми массовыми являются марганцево-цинковые элементы с солевым электролитом или щелочным, их ещё называют алкалиновыми – производное от английского слова alkaline – "щелочь". Электрическая ёмкость щелочной батарейки составляет около 1700 - 3000 мА·ч . По ёмкости щелочные батарейки лидируют, по сравнению с солевыми, электроёмкость которых меньше и составляет 550 - 1100 мА·ч. К концу строка сохранности напряжения и емкость источников тока, за счет саморазряда, снижается на 15 – 30 % у солевых и на 10 % у щелочных. Заметно падает емкость марганцево-цинковых элементов и при снижении температуры. При температуре –40˚С продолжительность работы элементов составляет около 5 – 10% продолжительности работы при температуре +20˚С. Щелочные элементы имеют значительно более высокие емкостные характеристики при эксплуатации в области отрицательных температур. У солевых элементов на последних стадиях разряда и по его окончании может наблюдаться течь электролита, что приводит к повреждению изделия. Но чем выше показатели элементов питания, тем выше их стоимость. Однако, житейская практика показывает, что не всегда цена может соответствовать заявленным характеристикам и качеству [1,2]. Гальванический элемент причисляют к первичным источникам тока, преобразующих химическую энергию активных веществ непосредственно в электрическую. К сожалению, первичные источники тока допускают лишь одноразовое использование активных материалов. Продлить их строк службы гальванических элементов можно, если вместо лампочки применить светодиод (светодиоды) – рис. 1. Для этого его необходимо впаять в цоколь Е10 от лампочки накаливания – рис. 2. Но сэкономить на гальванических элементах значительно больше позволит их замена на, так называемый, вторичный источник тока - аккумулятор. Отличительным качеством аккумуляторов является то, что их можно заряжать и разряжать много раз. Рис. 1. Светодиод белый диаметром линзы 8 мм и высотой 7 мм, 70 мА Рис. 2. Цоколь лампочки накаливания фонарика Е10 Цоколь лампочки состоит из гильзы – резьбового контакта, изолятора и донышка - центрального контакта. В фонариках, как правило, резьбовой контакт лампочки соединен с отрицательным полюсом источника питания, а центральный контакт - с положительным (хотя для электрической лампочки накаливания полярность не важна, она прекрасно работает и при переменном напряжении). Другое дело светодиод. Он имеет положительный вывод – анод, и отрицательный – катод (рис. 3). Поэтому монтируют его в цоколь анодом к донышку, а катодом к гильзе – рис. 4. В таком случае он будет подключен к элементам питания согласно полюсовки. Мощность светодиода и их количество подбирают в зависимости от емкости источника питания и необходимых эксплуатационных нужд (уровня яркости, длительности работы). Следует отметить, что при последовательном соединении химических источников тока их емкости не складываются. Рис. 3. Обозначение светодиода на схеме, цоколевка Рис. 4. Светодиодная лампочка Рефлектор фонарика имеет форму усеченного параболоида. Для формирования равномерного светового потока необходимо, чтобы светоизлучающий элемент находился в фокусе параболоида. Для этого эксперементальным путем находят положение светодиода оносительно цоколя. При изготовлении лампочки на трех или четырех светодиодах линзы возле вывода анода необходимо сточить натфилем. По линии вывода формируют грань с сторонами под углом 120˚ или 90˚ соответственно. Ножку анода на одном диоде оставляют. На остальных укорачивают до 5 мм. После этого их склеивают дихлорэтаном или клеем "Секунда 505". Затем аноды спаивают и изолируют полихлорвиниловой или термоусадочной трубкой. Далее анодный вывод продевают в контакт донышка цоколя и припаивают. Катодные выводы припаивают на резьбовой контакт цоколя – рис. 5. Рис. 5. Светодиодная лампочка на трех светодиодах Известно, что светодиод не в состоянии контролировать потребляемый ток. Вследствие этого для его нормальной работы необходимо последовательно включать ограничительный резистор. Для белого светодиода напряжение питания составляет 3,2 вольта (самый простой и оптимальный вариант – фонарик с двумя гальваническими элементами обеспечит соответствующее питание белого светодиода, без каких либо дополнительных устройств). Но по мере разряда источника питания, ток, протекающий через диод, будет уменьшаться, а соответственно и снижаться его яркость. Обойти этот негативный эффект можно, включив в схему стабилизатор напряжения, необходимого для нормальной работы светодиода, но об этом позже. Самыми распространенными и относительно дешевыми являются аккумуляторные батареи герметизированные свинцово-кислотные. Аккумулятор подбирают исходя из размеров отсека отведенного для источника питания в корпусе фонарика. Для фонаря на шести гальванических элементах 373 можно использовать свинцово-кислотный, напряжением 6 В и емкостью 1,3 А·ч, габаритными размерами 97 х 54 х 51,5 мм – рис. 6. Полный разряд аккумуляторной батареи определяется как разряд до 1.95 – 2.03 В на банку при комнатной температуре, т.е. до 5.85 – 6,09 В для 6 В батареи. Конечное же напряжение заряда при температуре 20 С˚ равно 2.05 – 2.15 вольт на элемент батареи, 6.15 – 6.45 В для шести вольтовой батареи [3]. При разряде ниже допустимых напряжений начинается необратимое преждевременное старение батареи. Потому полезно будет дополнить схему индикатором разряда батареи. Рис. 6. Герметизированная свинцово-кислотная аккумуляторная батарея Схема электрическая принципиальная переоборудованного фонаря представлена на рис. 7. На транзисторах VT1 – 2, резисторах R1 – 5, конденсаторе С1, светодиоде LED1 выполнен индикатор разряда батареи. Резистором R2 регулируют порог срабатывания светодиода. Величина сопротивления R4 зависит от мощности светодиода и источника питания. Данный индикатор вовремя сообщит о том, что аккумуляторная батарея разряжена. Основным достоинством схемы является четкость срабатывания, т. е. сигнальный светодиод загорается сразу без плавного нагнетания яркости. Устройство довольно точно отслеживает заданный порог срабатывания [4]. Рис. 7. Схема электрическая принципиальная светодиодного аккумуляторного фонаря Из интегрального стабилизатора LM317, резисторов R6, R7, конденсаторов С2 – С4 состоит стабилизатор напряжения питания светодиода (светодиодов). Подбором резисторов регулируют режим стабилизации напряжения. Для определения их величины используют программу "LM317 – калькулятор v1.1" или "Regulator design v1.2".Нагрузкой служит лампочка на параллельно включенных светодиодах LED2-4 потребляемых ток 35 – 70 мА каждый, диаметром линзы 8 и высотой 7 мм. При напряжении в 3,2 В их общее потребление тока составляет 180 мА (8-и вольтова лампочка накаливания этого фонаря потребляет 600 мА!). Детали схемы монтируют на печатной плате – рис. 8. Интегральный стабилизатор LM317 крепят на небольшой радиатор. Транзисторы КТ315 можно заменить на КТ3102, ВС546, 2N5551 и другие. При подключении источника питания напряжением 12 вольт, необходимо изменить номиналы резисторов: R1 – 20 к, R2 – 1,5 к, R4 – 2,2 к. Рис. 8. Печатная плата устройства. Вид со стороны дорожек Для хорошего контакта между элементами питания и лампочкой на задней стенке фонарика предусмотрена панелька с пружинами. Ее необходимо демонтировать, но только в том случае, если используют заднюю стенку для крепления платы с индикатором заряда батареи и гнезда для подключения зарядного устройства – рис. 9. Панель с пружинами переносят в другое место. Например, между платой и аккумуляторной батареей. Для этого ее закрепляют с помощью саморезов на радиатор – рис. 10. В корпус фонарика заводят и устанавливают на задней стенке гнездо для подключения зарядного устройства, блок управления (рис. 11) и крепят его с помощью винтов и резьбовых муфт. Рис. 9. Задняя стенка фонарика Рис. 10. Печатная плата устройства. Вид со стоны электронных компонентов Рис. 11. Установка блока управления Подключают и заводят в корпус аккумуляторную батарею – рис. 12. Рис. 12. Установка аккумуляторной батареи Подключают и устанавливают контактную плату. Слегка прижимают ее и закрепляют скобой – рис. 13. Устанавливают рефлектор со светодиодом (светодиодами) рис. - 14. Рис. 13. Установка контактной платы Рис. 14. Рефлектор Для подзарядки батареи питания необходимо зарядное устройство, которое несложно изготовить своими руками, сэкономив при этом достаточно существенные средства, не приобретая промышленное. Наиболее простое и дешевое оборудование осуществляет заряд при постоянном напряжении (поциостатический режим). Но чаще используют комбинированный режим, при котором начальный ток ограничивают. А при достижении заданного напряжения заряд проводится при его стабилизации. Обычно он называется режимом заряда I – U. Заряд ведется при постоянном токе 0,1С (номинальной емкости батареи в ампер-часах) на первом этапе и при постоянном напряжении источника тока на втором. Большинство производителей рекомендуют производить зарядку циклируемых батарей при постоянном напряжении 2,4 – 2,45 В на аккумулятор (7,2 – 7,35 В для 6 вольтовой батареи) [3]. Зарядное устройство собирают по схеме, показанной на рисунке 15. Оно состоит из понижающего трансформатора Tr1, выпрямителя на диодах VD1-4 и сглаживающего конденсатора С1, стабилизатора тока на интегральном стабилизаторе DA1, резисторе R1, конденсаторе С2, индикатора заряда батареи на транзисторе VT1, резисторах R2-4, диоде VD5 и светодиоде LED1, стабилизатора напряжения – на интегральном стабилизаторе DA2, резисторах R5-6, конденсаторе С3. Штекер Bu1 предусмотрен для подключения зарядного устройства к фонарю. Рис. 15. Схема электрическая принципиальная зарядного устройства для свинцово-кислотного герметичного аккумулятора напряжением 6 В и емкостью 1,3 А·ч Интегральные стабилизаторы монтируют на металлический корпус для отвода тепла. Все резисторы, кроме указанных на схеме, применении мощностью 0,125 Вт. Для зарядки батареи емкостью 1,3 А·ч на первом этапе зарядки необходим оптимальный ток 130 мА. Для обеспечения протекания тока указанной величины подбирают резистор R1 с помощью вышеуказанных программ. По мере заряда батареи, ток снижается, а напряжение поднимается. Необходимо ограничить конечную величину напряжения для 6 вольтовой батареи в 7,2 В. Добиваются указанного напряжения подбором отношения резисторов R5 – 6. Свечение светодиода LED1 указывает на процесс заряда аккумулятора. При полном заряде батареи светодиод гаснет. Для батарей емкостями 4,5 А·ч и 7,5 А·ч резистор R1 используют номиналом 2,7 Ом и 1, 8 Ом соответственно, мощностью не менее 1 Вт. Для заряда 12 В батареи резистор R5 применяют сопротивлением 470 Ом, R6 – 5,1 кОм. Диоды КД226А можно заменить на любые выпрямительные, предусмотренные на ток не менее 2 А, а VD1-4 на диодную сборку. Интегральные стабилизаторы LM317 можно заменить на 7805. При этом необходимо изменить номиналы резисторов: R1 – 39 Ом 1 Вт для батареи емкостью 1,3 А·ч, 12 Ом 3 Вт для батареи емкостью 4,5 А·ч и 6,8 Ом 5 Вт – 7,5 А·ч; R6 – 91 Ом для 6 вольтовой батареи и R5 – 330 Ом и R6 – 510 Ом для 12 вольтовой. Транзистор КТ3107 можно заменить легкодоступными КТ361, ВС556, 2N5401. Литература 1. Борисов В. Юный радиолюбитель. – М., "Радио и связь", 1992.2. Каменев Ю. – Современные химические источники тока. Гальванические элементы, аккумуляторы, конденсаторы. – Санкт-Петербург, СПГУКиТ, 2009.3. Таганова А. Герметичные химические источники тока. Элементы и аккумуляторы. Оборудование для испытаний и эксплуатации. Справочник. – СПб. Химиздат, 2005.4. http://www.sdelaysam-svoimirukami.ru/407-indikator_razrjada_batarei.html Автор: В. Марченко, г. Умань, Украина Дата публикации: 01.04.2015 Нет комментариев. Ваш комментарий будет первый. Вы можете оставить свой комментарий, мнение или вопрос по приведенному вышематериалу: www.radioradar.net На радиорынках и прилавках специализированных магазинов можно встретить довольно много моделей ручных фонарей, питающихся от никель-кадмиевых аккумуляторов. Особенно популярны фонари "Универсал УН-0-002" отечественного производства. Они имеют малые габариты, удобный корпус, для питания лампы используется батарея из трех аккумуляторов Д-0.26Д. Фонарь снабжен встроенным сетевым зарядным устройством (ЗУ), выполненным по стандартной схеме с гасящим конденсатором (рис. 1). В этих фонарях (как и в других подобных) оценка степени разряженнос-ти аккумуляторов производится буквально "на глаз" по яркости свечения лампы, а контроль зарядки — по времени, в течение которого фонарь включен в сеть. Известно, что никель-кадмиевые аккумуляторы не рекомендуется разряжать до напряжения ниже 1 В. А лампа фонаря (3,5 В, 150 мА) вполне сносно светит и при напряжении, меньшем 3 В (три полностью разряженных аккумулятора), не говоря уже о лампе на 2,5 В, которую можно установить в фонарь для получения более яркого света: правда, при этом повысится потребляемый от аккумуляторов ток. Однако еще более опасна перезарядка аккумуляторов, которая вообще ничем не контролируется. Между тем частые перезарядки, как и переразрядки, сильно сокращают срок их службы. Кроме того, когда фонарь включен в сеть, не понятно, идет ли процесс зарядки, например, если контакт в розетке не очень надежен, поскольку лампа на столь малую прибавку тока почти не реагирует. Поэтому при зарядке аккумуляторов лампа должна быть выключена — ведь она потребляет примерно 150 мА, а зарядный ток составляет всего около 14 мА. Поскольку к приобретаемым фонарям, как правило, никакой инструкции не дают, следует помнить, что полностью разряженные (до напряжения 1 В) аккумуляторы заряжаются ЗУ в течение примерно суток. Таким образом, пришлось разработать устройство для контроля процессов зарядки и разрядки аккумуляторов. При приемлемой точности и температурной стабильности оно работает от низкого напряжения питания и помещается в корпусе фонаря. В связи с тем что приборы, выполненные на КМОП-мик-росхемах широкого применения, имеют сравнительно большие габариты и требуют минимального напряжения питания — 3 В, что не позволяет индицировать глубокую разрядку, устройства были собраны на транзисторах. Наиболее просто оказалось ввести в фонарь индикацию тока зарядки аккумуляторов. Для этого потребовалось всего лишь включить последовательно с диодом VD2 или вместо него светоди- од, желательно зеленого цвета, в аналогичной полярности. Он довольно ярко светится в процессе зарядки, так как через него течет весь зарядный ток. Этот светодиод лучше всего вывести излучающей поверхностью наружу вблизи встроенной сетевой вилки так, чтобы при навинченной крышке он был закрыт ею. Процесс зарядки можно контролировать с помощью простого устройства, схема которого изображена на рис. 2. Оно представляет собой аналог динис-тора, собранный на биполярных транзи- сторах. Его подключают параллельно диоду VD1 (см. рис. 1). Когда напряжение на заряжаемых аккумуляторах превысит установленный уровень, устройство шунтирует зарядную цепь, защищая аккумуляторы от перезарядки. При этом светодиод, индицирующий протекание зарядного тока, медленно гаснет, а вместо него начинает светиться другой (HL1, его лучше взять красного свечения), что и будет свидетельствовать об окончании зарядки. Налаживать устройство следует так: разрядив аккумуляторы до напряжения 1 В на каждом из них, включают фонарь на зарядку. Движок переменного резистора устанавливают в то крайнее положение, в котором красный светодиод не светится. Далее по истечении 30 часов зарядки нужно, не отключая фонаря от сети, проконтролировать напряжение на аккумуляторах. Если оно равно или чуть больше 4,3 В, можно считать, что зарядка окончена. В этот момент движок переменного резистора устанавливают в такое положение, чтобы ярко светился красный светодиод, а зеленый при этом почти погас (полностью он все-таки не может погаснуть), причем важно заметить именно этот порог "притухания" светодиода, индицирующего прохождение зарядного тока. Таким образом, ток теперь будет снижаться в процессе зарядки (ограничение тока станет заметным уже через 12 часов после начала зарядки), что позволит избежать перезарядки и повышенного тока в конце зарядки. Единст- венный недостаток устройства состоит в некотором увеличении времени зарядки батареи, примерно до двух суток, зато фонарь можно оставить включенным в розетку и на неделю без негативных последствий. Если же возникает необходимость очень быстрой зарядки аккумуляторов, следует применять специальное зарядное устройство. Для контроля за разрядкой разработано устройство (рис. 3), основа которого — дифференциальный усилитель на двух транзисторах с индикаторными светодиодами зеленого (HL1) и красно- го (HL2) цвета, показывающими, соответственно, нормальное и пониженное напряжение на аккумуляторах. Это устройство включают параллельно лампе после выключателя, поскольку контролировать состояние аккумуляторов необходимо под нагрузкой. Потребляемый ток — около 5 мА. Такой, казалось бы, большой ток составляет менее 4 % от общего потребления энергии, что с лихвой окупается удобством в работе. Емкости же трех полностью заряженных аккумуляторов Д-0.26Д хватает для питания лампы фонаря током 150... 170 мА в течение почти полутора часов, так что потеря емкости на индикацию составит всего несколько минут. Принцип работы устройства состоит в сравнении напряжения на базах транзисторов — когда оно одинаково, светятся "вполнакала" оба светодиода, а при весьма небольшой разнице в ту или другую сторону один из светодио-дов гаснет, а другой начинает светиться в полную силу. Поскольку на базе транзистора VT2 напряжение стабилизировано диодами VD1 и VD2, то при изменении питающего напряжения изменяется напряжение на базе транзистора VT1, что приводит к свечению зеленого светодиода, когда напряжение окажется выше некоторого предела, и красного, когда напряжение будет ниже. Установить этот предел проще всего так. Разряжают аккумуляторы, включив лампу и непрерывно контролируя напряжение вольтметром, до 3 В. Затем, не отключая лампы, движок переменного резистора R2 устанавливают в такое положение, когда оба светодиода светятся вполсилы. В процессе эксплуатации появление свечения красного светодиода будет означать, что в ближайшее время (примерно полчаса) следует ожидать полного истощения заряда в аккумуляторах — фонарь следует поставить на зарядку. Вообще, налаживание устройств для контроля зарядки и разрядки аккумуляторов лучше проводить одновременно. Переключение с зеленого светодиода на красный происходит при изменении напряжения на 0,5 В (3,25 В — начало свечения красного светодиода, 2,75 В — полное погасание зеленого). Если напряжение питания станет меньше 2 В, индикация полностью пропадает — впрочем, лампа в этот момент уже практически не светится. Зеленый светодиод можно вообще не ставить — работу устройства это не нарушит. Но все же рекомендую его установить, так как по балансу свечения двух индикаторов удобнее определять порог срабатывания. Потребление же тока при этом не изменится. На самом деле выводить наружу (вблизи выключателя) следует только красный светодиод, зеленый же лучше оставить внутри фонаря, слегка развернув его так, чтобы при разобранном фонаре во время налаживания были видны обе светящиеся "точки". Линзу на красном свето-диоде лучше спилить надфилем, чтобы она не выступала за пределы корпуса фонаря, и отполировать. Поскольку ЗУ фонаря гальванически связано с сетью, при монтаже и налаживании устройства следует соблюдать осторожность. Для предотвращения поражения электрическим током необходимо, чтобы корпус фонаря был полностью собран. Если включить фонарь в сеть без аккумуляторов или с аккумуляторами, имеющими плохой контакт, весьма вероятен выход из строя диода VD1 (см. рис. 1). г. Шахты Ростовской обл. cxema.my1.ruМодернизация портативного аккумуляторного фонаря. Схема фонаря аккумуляторного фонаря
Модернизация портативного аккумуляторного фонаря | Техника и Программы
Замена аккумулятора в малогабаритном светодиодном фонаре
Радиолюбителю Электропитание
Защита светодиодов аккумуляторного фонаря
Светодиодный аккумуляторный фонарь - RadioRadar
Радиолюбителю Светотехника
УСТРОЙСТВА КОНТРОЛЯ ЗАРЯДКИ И РАЗРЯДКИ АККУМУЛЯТОРОВ РУЧНОГО ФОНАРЯ - Конструкции простой сложности - Схемы для начинающих
Никель-кадмиевые аккумуляторы сегодня широко применяют в бытовой технике. Учитывая, что правильная эксплуатация позволяет продлить срок "жизни" этих дорогих компонентов, весьма актуален контроль за состоянием аккумуляторов и, особенно, за процессом зарядки в целях предотвращения их перезарядки. 
интернет-магазин светодиодного освещения
Пн - Вс с 10:30 до 20:00
Санкт-Петербург, просп. Энгельса, 138, корп. 1, тк ''Стройдвор''
Поделиться с друзьями: