Модернизация портативного аккумуляторного фонаря

June 14, 2010 by admin Комментировать »

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

clip_image002

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» LC503QWH1-15, LO377PWH1-60G, «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.

clip_image004

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.

1 комментарий

  1. andru362 says:

    Схема может и удачная.
    Вот только существуют справочники, в частности:” Полупроводниковые приемно-усилительные устройства” Р.М. Терещук, К.М. Терещук, С.А. Седов
    Киев. “Наукова думка” 1982 г.
    На странице 501 даны параметры разрядного тока
    Д-025. Завод изготовитель фонаря не имел права ставить лампочку на ток 0.15 А, т.к. аккумулятор работает в режиме самоуничтожения. В предлагаемом варианте рекомендуется лампа на 0.17 А – что еще большая “крамола”.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты