В. Пестриков - Энциклопедия радиолюбителя
9.3. Особенности питания аппаратуры от аккумуляторов
Для радиоприемников и других радиоэлектронных устройств часто используют аккумуляторы. Аккумуляторы вырабатывают электрический ток в результате окислительно-восстановительной реакции. В них под действием внешнего источника постоянного тока происходят обратимые процессы, в результате чего первоначальные вещества восстанавливаются. Аккумуляторы только накапливают энергию, которую при необходимости могут снова отдать. Отсюда и происходит их название (от латинского accumulare — накапливать, собирать). Промышленностью выпускается большое количество различных типов аккумуляторов. В радиоэлектронике нашли применение различного типа аккумуляторы. Наибольшее распространение получили никель-кадмиевые аккумуляторные элементы и батареи дисковой конструкции.
При эксплуатации аккумуляторов необходимо придерживаться некоторых правил. Для периодического подзаряда аккумуляторов применяют зарядные устройства. Такие устройства должны удовлетворять паспортным данным подзаряжаемого аккумулятора по току и времени заряда. Соблюдение рекомендованных режимов заряда и разряда аккумуляторов способствует продлению срока его эксплуатации до 5…7 лет.
В карманных приемниках часто используется аккумуляторная батарея 7Д-0,1 и ее модификация 7Д-0,125. При зарядке аккумуляторов типа 7Д-0,125 от сети 220 В можно использовать простую схему, которая обеспечивает ток заряда около 12 мА, при этом продолжительность зарядки составляет 10…15 часов (рис. 9.3).
Рис. 9.3. Принципиальная схема устройства для зарядки аккумулятора 7Д-0,125
Особенностью устройства является то, что если по забывчивости аккумулятор будет находиться на зарядке больше времени чем положено, то его перезарядки не произойдет. Зарядный ток аккумуляторной батареи определяется емкостью конденсатора С1 и при достижении напряжения Uбат = 9,4 В начинает уменьшаться, когда напряжение батареи достигнет Uбат = 9,4 В открывается стабилитрон VD1, который практически полностью блокирует процесс зарядки. Одним из недостатков аккумуляторных батарей типа 7Д-0,1 и 7Д-0,125 является, как известно, то, что кадмиево-никелевые элементы, из которых они состоят, теряют свою работоспособность при разряде ниже 1 В. Такой разряд аккумуляторных элементов приводит к сокращению срока их службы. В связи с этим аккумуляторную батарею разряжать ниже 7 В не рекомендуется. Продлить срок службы батареи можно, если иметь соответствующий сигнализатор контроля напряжения во время эксплуатации. На рис. 9.4 приведена электрическая схема сигнализатора напряжения аккумуляторной батареи.
Рис. 9.4. Принципиальная схема сигнализатора разряда аккумуляторной батареи 7Д-0,125
Сигнализатор собран на микросборке полевых транзисторов DA1 и поэтому потребляет в дежурном режиме очень малый ток — менее 0,1 мА. При напряжении питания батареи больше 7 В светодиод HL1 не горит. При снижении напряжения до 7 В — светодиод HL1 загорается, что сигнализирует о необходимости подзарядки аккумуляторов. Переменным резистором устанавливают порог срабатывания светодиода HLI. Разность между напряжениями источника питания, при которых гаснет и зажигается светодиод очень мала, всего 0,03 В.
Основные характеристики некоторых типов отечественных аккумуляторов, наиболее часто используемых для питания радиолюбительских конструкций, приведены в табл. 9.1.
9.4. Индикатор полярности источников напряжений
В практике радиолюбителя иногда возникает проблема определения полярности источников напряжений. Для этих целей подойдет индикатор полярности напряжений, схема которого приведена на рис. 9.5.
Рис. 9.5. Принципиальная схема сигнализатора разряда аккумуляторной батареи 7Д-0.125
Подключив вывод 2 к корпусу источника, прикасаются щупом 1 к определяемому контакту, индикатор указывает на «плюс» источника напряжений, если светится светодиод VD1, а в случае «минуса» светится — VD2. Конструкция не содержит дефицитных деталей. Вместо указанных на схеме полевых транзисторов могут быть использованы КП303Е, а вместо указанного типа светодиодов подойдут АЛ102А и им подобные, лишь бы проходящий через них допустимый прямой ток был больше или равен начальному току стока полевого транзистора.
Все детали индикатора удобно собрать в корпусе от авторучки. Добавим, что в пробнике могут быть использованы и другие типы полевых транзисторов и светодиодов, при условии, что
Iт. д. >= Iт. т.
где Iт. д. — допустимый прямой ток через светодиод, Iт. т — начальный ток стока полевого транзистора.
В полевых условиях определить полярность источника постоянного тока можно несколькими простыми способами. В соответствии с одним в срез сырого клубня картофеля на расстоянии нескольких миллиметров один от другого вставляют два медных провода и подключают к источнику питания. Вокруг положительного электрода вскоре возникает зеленое пятно, а вокруг отрицательного — поверхность картофеля остается чистой. По другому способу берется кусочек промокательной бумаги, пропитанной фенолфталеином (другое название пурген — лекарство, продается в аптеке), и высушивается. Потом эту бумагу увлажняют и кладут на стеклянную пластину. Если теперь приложить к промокательной бумаге концы проводов, полюса которых необходимо определить, то вблизи отрицательного полюса бумага становится ярко-малинового или красного цвета. Существует еще более простой способ определения полярности источника постоянного тока — при помощи свечи. В пламя вводят два вывода от источника. От воздействия тока изменяется форма пламени, из длинного оно становится низким и широким, а на проводнике подключенном к «—» появляется веточка сажи.
Шаг 10
Радиоэлектронные устройства, полезные в быту. Сигнализаторы и индикаторы
При наличии небольшого количества радиодеталей могут быть собраны устройства, полезные в домашнем быту или на даче. Монтаж таких устройств несложен и может быть произведен при небольших навыках пайки на монтажной планке или печатной плате небольших размеров.
10.1. Карманный фонарик на аккумуляторах
Как известно в карманных фонариках для питания лампочки используют различные источники питания: гальванические элементы, аккумуляторы и небольшие электродинамические машины. Наиболее удобными считаются фонарики на аккумуляторных элементах, так как они допускают периодическую их подзарядку от осветительной сети.
Схема фонарика с питанием от аккумуляторных элементов приведена на рис. 10.1.
Рис. 10.1. Принципиальная электрическая схема аккумуляторного фонарика
При включении фонарика в сеть о начале процесса подзарядки свидетельствует загорание светодиода VD2. В фонарике используется три последовательно соединенных аккумуляторных элемента типа Д-0,25. Лампочка накаливания 3,5 В на 0,15 А. В выпрямителе для зарядки аккумуляторов использованы диод типа КД102 и светодиод типа АЛ307. Конденсатор типа К73-17 на напряжение не менее 400 В. Можно использовать и диоды типа Д226, но это приведет к увеличению размеров фонарика. Все детали подзарядного устройства собираются на небольшой пластинке 35x20 мм толщиной 0,3 мм из текстолита или прессшпана. В пластине предварительно сверлят отверстия диаметром 1 мм согласно монтажной схемы. Пропустив выводы деталей в отверстия платы, скручивают их и пропаивают. Плату помещают в круглый пластмассовый корпус подходящих размеров. Примерное расположение деталей фонарика приведено на рис. 10.2. Время заряда фонарика составляет около 19 часов. Одной зарядки хватает на 2,5 часа непрерывной работы фонарика.
Рис. 10.2. Возможная конструкция аккумуляторного фонарика
10.2. Сигнализатор уровня воды в металлической емкости
Устройство позволяет проконтролировать наполнение металлической емкости водой до определенного уровня и вовремя перекрыть воду, о чем сигнализирует зажигание лампочки. Схема сигнализатора приведена на рис. 10.3.а и содержит всего один транзистор большой мощности. В момент поднятия воды в баке до заданного уровня, который определяется положением металлического электрода в баке, база транзистора VT1 получает небольшое отрицательное смещение через резистор, состоящий из сопротивления резистора R1 и массы воды, в результате чего транзистор открывается и загорается сигнальная лампочка HL1. В качестве транзистора можно использовать любой мощный кремниевый транзистор типа КТ814, КТ816 и им подобный, можно использовать транзисторы старых типов, например, германиевые транзисторы большой мощности типа П202Э, П213 и им подобные. Заметим, что соединение базы транзистора с металлическим баком должно быть хорошего качества, а электрод должен не касаться бака и крепится на изоляторе. В качестве электрода можно использовать стержень из любого металла. Питание можно осуществить как от батареек, так и от блока питания, дающего 12 В. Лампочка HL1 типа КМ-2 на 12 В и ток 105 мА. Переменный резистор R1 может быть любого типа. Собирают устройство на монтажной планке, закрепленной в герметичной пластмассовой коробочке (рис. 10.3.б). На один из боков коробочки выведены: гнездо для подключения источника питания и контактные винты для подключения проводов, идущих от электрода и бака. Во время налаживания устройства наполняют бак водой и опускают в воду металлический стержень. Вращением резистора R1, изменением глубины погружения и расстояния между электродом и стенкой бака добиваются зажигания лампочки HL1. Определив нужное положение металлического электрода, закрепляют его на стенке бака.
