В XXI электронный «нановек» увеличивается не только общая масса живущего на планете человечества, но и количество электронных «безделушек», приходящихся на одну «среднестатистическую» семью. Бытовые электронные устройства не только упрощают нашу жизнь, но и занимают определенный объем в наших небольших жилищах, заполняя собой отверстия в розетках, всевозможные полочки, ящички, подставки, стены и потолки. Поэтому целесообразно создавать комбинированные устройства, способные выполнять несколько функций одновременно или поочередно, что сэкономит вам жизненное пространство.
Промышленные гиганты разрабатывают холодильники со встроенными в них ЖК-телевизорами, пылесосы уже давно научились красить потолки, машины и мыть пол, мобильные телефонные аппараты вбирают в себя возможности десятка других электронных устройств, например часов и электронного калькулятора.
На рис.1 показана принципиальная схема несложного зарядного устройства, которое по совместительству выполняет функцию светодиодного ночника. Устройство предназначено для зарядки и подзарядки гальванических элементов типоразмера AAA (R03, LR03) и АА (R06, RL06) и аккумуляторов такого же типоразмера. Зарядка производится в режиме чередования циклов заряд/разряд с частотой сети 50 Гц. Зарядный ток примерно в 10 раз больше разрядного. Средний ток заряда относительно мал, составляет около 35 мА, что позволяет обойтись без встроенных узлов контроля степени зарядки гальванических элементов или аккумуляторов, а также исключает их перегрев и разрушение даже при значительном превышении времени заряда. Малый ток зарядки ощутимо увеличивает необходимое для полной зарядки время, но и значительно увеличивает срок службы аккумуляторов.
Рис. 1
Современные качественные щелочные гальванические элементы, даже миниатюрных размеров AAA, АА, в розничной торговле относительно дороги (0,5-1 USD), поэтому для экономии расходов есть смысл не выбрасывать их после использования, например, в энергоемких детской самоходной игрушке, фотоаппарате, а попробовать хотя бы частично регенерировать их. Поскольку повторно заряженные гальванические алкалайновые и солевые элементы обычно не способны отдавать в нагрузку большой ток, то такие восстановленные элементы питания можно применять в электронных часах, МР-3 плеерах, карманных радиоприемниках, бытовых медицинских приборах и другой бытовой технике с питанием от автономных источников энергии, потребляющей ток до 50 мА.
С помощью этого зарядного устройства можно заряжать два аккумулятора или гальванических элемента одновременно или только один. Устанавливаемые химические источники электрической энергии могут иметь разную степень разряда, также можно одновременно установить в батарейный отсек один аккумулятор и один гальванический элемент. При включении устройства в сеть установленные «батарейки» начинают заряжаться пульсирующим с частотой 50 Гц током. Последовательно включенные конденсаторы С1, С2 гасят избыток сетевого напряжения. Средний ток заряда зависит от емкости этих конденсаторов и сопротивлений токоограничительных резисторов R5, R6. Протекающий через эти резисторы ток заряда/разряда стабилизирован общим напряжением стабилизации последовательно включенных светодиодов HL1-HL4 — около 12…13 В. Поскольку эти светодиоды сверхъяркие, то устройство может одновременно не только заряжать «батарейки», но и освещать комнату. При установленных в отсек «батарейках» светодиоды светят немного слабее. Светодиоды включены в диагональ диодного выпрямительного моста VD1-VD4, питаются напряжением постоянного тока. Резистор R4 уменьшает ток через светодиоды. Конденсатор СЗ защищает светодиоды от экстратока, например, при включении устройства в сеть, а также уменьшает их мерцание.
Резистор R1 уменьшает бросок тока через конденсаторы С1, С2 и выпрямительные диоды VD1-VD4 при включении устройства в сеть. Плавкий предохранитель FU1 срабатывает при пробое конденсаторов С1, С2. Цепочки из последовательно включенных диодов VD7-VD10 и VD11-VD14 работают как стабилитроны с напряжением стабилизации 2×2,4 В, необходимы для того, чтобы была возможность произвести зарядку, если в батарейный отсек установлен только один аккумулятор или гальванический элемент. Резисторы R2, R3 разряжают конденсаторы С1, С2 после отключения устройства от сети.
Конструкция и детали
Все элементы зарядного устройства были смонтированы в миниатюрном корпусе из полистирола от карманного радиоприемника Ра-28 размерами 90x55x25 мм. Для фиксации деталей к внутренним стенкам корпуса применен термоклей и полихлоропреновый клей «Момент».
Резисторы можно применить типа С1-4, С2-23, МЛТ и другие аналогичные общего применения. Конденсаторы С1, С2 типа К73-17, К73-24, К73-39. В случае установки вместо двух последовательно включенных пленочных конденсаторов С1, С2 одного, необходимо применять конденсатор на рабочее напряжение 630 В постоянного тока. Конденсатор на 250 или 400 В устанавливать нельзя. Можно применить один импортный конденсатор емкостью 0,5 мкФ или 0,47 мкФ, рассчитанный на рабочее напряжение переменного тока 250…285 В. На корпусе такого конденсатора всегда имеются соответствующие отметки. Конденсатор СЗ — оксидный К50-68 или импортный аналог на рабочее напряжение не ниже 16 В и емкостью 100… 1000 мкФ. Диоды КД208А можно заменить любыми из серий КД209, КД243, КД105, 1N4001, N4007. Вместо диодов КД522А можно установить 1N4148. Светодиоды RL50-WH744D (белый, 8000 мКд) и RL50-CB744D (синий, 6000 мКд) можно заменить любыми аналогичными непрерывного свечения без встроенных резисторов, например, RL80-WH744D, RL80-CB744D.
При эксплуатации этого зарядного устройства следует помнить, что все его детали находятся под напряжением сети, в том числе и заряжаемые «батарейки». Их установку в отсек и изъятие из него следует выполнять только после отключения устройства от сети 220 В, а чтобы не забыть об этом, на съемную крышку батарейного отсека следует приклеить соответствующий символ, например красную молнию.
При использовании этого зарядного устройства для зарядки гальванических элементов следует учитывать то, что не все экземпляры «батареек» способны воспринимать какой-либо заряд. Обычно, чем меньше был разряжен гальванический элемент, тем больше шансов регенерировать израсходованную им энергию.
Для радиолюбителей, скептически относящихся к возможности и необходимости подзарядки гальванических элементов, приведу такой факт: установленная в доработанные электронные настольные часы «Электроника 6.03» батарея «Крона» работает уже более 15 лет, обеспечивая сохранность «хода» часов при почти еженедельных многочасовых отключениях электроэнергии. В аналогичных условиях много лет работает комплект из трех подзаряжаемых микротоком гальванических элементов типоразмера АА, обеспечивающих резервное питание телефонного аппарата с АОН «Русь-25».
От редакции.
Автор статьи предлагает использовать в ночнике светодиоды белого и синего цвета свечения. Такой ночник гарантированно обеспечит вам бессонницу и может стать причиной ухудшения зрения.
Дело в том, что, даже непродолжительное попадание в глаз человека синего или холодного белого цвета, в ночное время приводит к разрушению гормона сна мелатонина. После этого человек очень долгот не может уснуть. В связи с этим в описываемом устройстве следует применять сверхъяркие светодиоды красного свечения, например, типа LED 1WRed BIN1 (стоимость около 0,7 USD) либо 1CL-R (стоимость около 0,8 USD) и т.п. или оранжевого свечения 1CL-0 (стоимость около 1 USD). В крайнем случае, можно использовать светодиоды желтого свечения, например, типа 1CL-R (стоимость около 0,8 USD) и др. подобные.
Автор: Андрей Бутов, с. Курба, Ярославской обл.
Источник: Радиоаматор №4, 2015