Уровень развития цивилизации на сегодняшний день достиг такого качества, при котором необходимо гораздо большее количество электрической энергии. Пришло время увеличить плотность использования имеющихся дома элементов питания бытовых устройств. Более того, аккумуляторные устройства требуют ухода в виде заряда‑разряда. А некоторые устройства лежат без дела порою от весны до весны. Это приводит к уменьшению их ёмкости и раннему выходу из строя. Предлагается способ выполнять обслуживание батарей автоматически и с пользой для дела.
Организация питания экспериментального комплекта «Антенна‑усилитель» заставила обратиться к источникам питания, развязанным с сетью, — питанию от отдельной батареи. Так появился этот блок. Изготовленный источник питания, применяя переходники, можно использовать для питания самодельных устройств, питания кемпингового фонаря, аппаратов измерения давления, настольной светодиодной лампы для чтения, зарядки телефонов в качестве повербанка и т. д., и т. п. Имея регулируемый однополярный лабораторный блок питания от сети и такой — от батарей, можно для проверки радиосхем составить источник двуполярного напряжения.
Ключевое решение — подключение дополнительных накопителей энергии. Благодаря этому достигается высокая плотность их использования, а источники питания бытовых инструментов проходят всестороннюю проверку на надёжность и тренировку.Конструкция и схема зависит от применяемого блока батарей. Это может быть всё что угодно. Батареи — от электроинструмента до батарей от электровелосипеда, питания фотоаппаратуры и видеотехники. Напряжением не превышающем 30 вольт. Реализация приводится мной исходя из собственных потребностей и с имеющимися блоками. Размеров не указано - в этом нет смысла. Переходник изготовлен из обрезков пластмассы, используемой организациями по изготовлению рекламы, толщиной 4 мм. Легко обрабатывается ножом. Клей — цианакрилатный. Для продвинутого пользователя это всё можно изготовить на 3D‑принтере, сняв его с полки. Полка у меня, конечно, есть, но принтера на ней нет. Поэтому действую по старинке.
Подробный фотоотчёт процесса размещён в галерее.
Корпус РЭА с разъёмами готов — перехожу к работе со схемой. Эти схемы давно и успешно используются радиолюбителями: они хорошо проверены, просты в реализации и наладке. Особое внимание уделяю элементам, которые придётся подобрать заново, если будут использоваться аккумуляторные блоки с иным напряжением.
Схема состоит из двух последовательных блоков.
Первым в описании идёт ограничитель разряда аккумулятора. Привожу его электрическую схему, а также размещаю в галерее фотографии практической реализации данного блока.
Я планирую использовать два аккумуляторных блока от электроинструментов:
- Блок 1: 12,6 В (3×4,2 В, три последовательно соединённых элемента);
- Блок 2: 21 В (5×4,2 В, пять последовательно соединённых элементов).
Для обоих блоков допустимо разряжать аккумуляторы до уровня 20–30% от номинального напряжения (относительно полного заряда). В качестве компромиссного значения выбираю 25% разряда.
Рассчитаю минимальное допустимое напряжение для каждого блока:
1. Для блока 12,6 В:
Uмин=12,6⋅(1−0,25)=12,6⋅0,75=9,45 В.
2. Для блока 21 В:
Uмин=21⋅(1−0,25)=21⋅0,75=15,75 В.
Таким образом, блоки можно безопасно разряжать до:
- 9,45 В для 12,6-вольтового аккумулятора;
- 15,75 В для 21-вольтового аккумулятора.
Настройка
Для настройки цепи с использованием стабилитрона TL431 я выполняю следующие действия (исток транзистора отпаян) :
- Включаю миллиамперметр последовательно в разрыв цепи питания (между источником напряжения и резистором R1) для измерения тока через TL431.
- Подаю на вход схемы напряжение 9 В (немного ниже расчётного значения, чтобы обеспечить запас по устойчивости работы компонента).
- Подбираю сопротивление резистора R1 так, чтобы ток через TL431 составлял 0,4 мА или немного превышал это значение.
R2 и R3 — многооборотные подстроечные резисторы. Они обеспечивают точную настройку порога срабатывания защиты. Для настройки:
4. Подаю на выход схемы необходимое напряжение отключения, а подстройкой соответствующего резистора устанавливаю 2,5 В на первой ножке TL431.
5. Выполняю операцию 4 для второго сопротивления при подаче соответствующего напряжения отключения.
6. Восстанавливаю цепь истока.
Более никаких особенностей схема не имеет. Даташит на IRF4905.
Второй блок не имеет особых конструктивных особенностей и выполнен на базе микросхемы LM317 по типовой схеме включения регулируемого стабилизатора напряжения. Он обеспечивает регулировку выходного напряжения в диапазоне от 1,25 В до (Uбат−1,25) В, где Uбат — напряжение питающей батареи. На рисунке ниже представлена схема стабилизатора на LM317 из даташита. Конденсатор Cin не установлен ввиду:
- стабильного входного напряжения (пульсации < 0,1 В);
- малой длины соединительных проводов (< 10 см).
Выходной конденсатор Co=5-10 мкФ/35 В включён для обеспечения устойчивости работы в режимах:
- малой нагрузки (ток 10–50 мА);
- резких изменений тока (имитация включения/выключения нагрузки);
- использования длинных выходных проводов (до 1 м).
- R2 имеет в моем случае величину 4,7 ком, для 36 вольт необходим 6,8-10 ком.
На выходе устройства установлен китайский трёхпроводной вольтметр. Питание вольтметра (красный провод) взято до входа стабилизатора, измерительный провод (жёлтый) подключён к выходу стабилизатора. Чёрный провод соединён с общим проводом в точке рядом с LM317. Ток потребления — около 20 мА. Напряжение питания 5-32 вольта. Реализация крепления отражена в галерее.
Блок не имеет выключателя питания. Отключение осуществляется путём отсоединения от аккумуляторной батареи.
Готовый, настроенный и опробованный блок представлен в галерее ниже.
Всем спасибо за внимание! Крепкого здоровья! Удачи!