Автоматический разрядчик Ni-Cd аккумуляторных батарей

Широкое применение в быту, на­пример, в источниках питания ручного электроинструмента, находят Ni-Cd аккумуляторные батареи. Ис­пользование такого инструмента в домашних условиях обычно характеризуют две особенности — небольшой объём выполняемых работ и длитель­ные перерывы (месяц и более) в использовании. Аккумуляторная бата­рея электроинструмента обычно отда­ёт в каждом сеансе работы лишь небольшую (10…50%) долю своей ёмкости, после чего её хранят в таком состоянии до следующего использова­ния.

Такой режим отрицательно сказы­вается на свойствах батареи. Дело в том, что для Ni-Cd аккумуляторов характерен так называемый «эффект памяти» — при зарядке аккумулятор принимает лишь количество электри­чества, не превышающее того, что было им отдано в предыдущем цикле разрядки, а при следующей разрядке отдаст его столько, сколько было получено в ходе последней зарядки. Следовательно, чтобы аккумуляторная батарея сохраняла свою ёмкость, перед использованием её необходи­мо полностью зарядить, а перед дли­тельным хранением полностью разря­дить.

С полной зарядкой всё просто. Этим процессом управляет входящее в комплект электроинструмента за­рядное устройство. Значительно сложнее полностью разрядить частич­но разряженную батарею. Зарядные устройства не имеют, как правило, такой функции. Можно сделать это вручную — нагрузить батарею и ждать, когда напряжение на ней упадёт до 1 В на элемент, что соответствует состоя­нию полной разрядки. Конечно, это долго и нудно, поэтому на практике электроинструмент с частично разря­женной батареей чаще всего просто отправляют на хранение. При следую­щем его использовании батарею заря­жают (уже никто не помнит, что она была разряжена лишь частично), и начинает действовать описанный «эф­фект памяти», в результате чего в процессе эксплуатации батарея быстро теряет ёмкость.

Предлагаемый разрядчик предна­значен для автоматического приведе­ния Ni-Cd аккумуляторных батарей в полностью разряженное состояние. Его достоинствами можно считать простоту конструкции, нечувствитель­ность к полярности батареи и полностью автоматическую ра­боту, не требующую наблюде­ния за процессом разрядки со стороны пользователя.

В авторском варианте разрядчик рассчитан на разрядку током 200… 250 мА аккумуляторных батарей с номинальным напряжением 12 В до напряжения под нагрузкой 8…9 В (что соответствует ЭДС 0,95…1,05 В на аккумулятор). Он может быть легко адаптирован для батарей с другим номинальным напряжением.

Схема разрядника приведена на рисунке. Его подключают к батарее в произвольной полярности. Для запус­ка процесса разрядки кратковременно нажимают на кнопку SB1, подавая этим напряжение батареи на обмотку реле К1. Сработавшее реле подключа­ет к батарее разрядную цепь из соеди­нённых последовательно резисторов R1, R2 и R4. Светодиод HL1 — индика­тор идущей разрядки. Напряжение батареи поступает на него и добавоч­ный резистор R5 через диодный мост VD1, что и обеспечивает нечувстви­тельность к полярности подключения батареи.

После отпускания кнопки SB1 ток, текущий через обмотку реле К1 и ограничительный резистор R3, удер­живает реле в сработавшем состоя­нии. Разрядка продолжается до тех пор, пока этот ток не уменьшится до тока отпускания реле. Это произой­дёт, когда напряжение батареи сни­зится до значения, установленного при налаживании разрядника подбор­кой резистора R3. Цепь разрядки будет разомкнута, а светодиод HL1 погаснет, свидетельствуя о том, что разрядка завершена. Потребление тока от батареи с этого момента прекра­щается, поэтому немедленно отклю­чать от неё разрядчик нет необходи­мости.

В качестве К1 применено реле 845Н-2А с катушкой на 12 В. Вместо него может быть использовано любое одностабильное электромагнитное реле с нормально разомкнутыми контактами, способными коммутировать ток не менее 0,5 А. Напряжение сра­батывания реле не должно быть более 10 В, а напряжение отпускания — бо­лее 7 В. Этим требованиям удовлет­воряют практически все малогабарит­ные реле с номинальным рабочим напряжением 12 В.

Светодиод GNL-3AB4MC можно за­менить любым другим маломощным. Вместо диодного моста DB101 можно установить четыре маломощных дио­да практически любого типа. Кнопка SB1 должна быть рассчитана на ток через контакты не менее 0,5 А.

Налаживание разрядника сводится к подборке резистора R3, от сопро­тивления которого зависит напряже­ние батареи, при котором произойдёт отпускание реле К1 и, следовательно, завершится разрядка.

Собранный разрядчик подключа­ют для налаживания к источнику постоянного, регулируемого в пре­делах 7…12 В напряжения. Уста­новив напряжение источника равным 10.5…11 В, нужно убедиться, что раз­рядчик надёжно включается при нажа­тии на кнопку SB1 и остаётся вклю­чённым после отпускания кнопки. Если это не так, значит, либо реле выбрано неудачно, либо оно неис­правно. Возможны и ошибки в монта­же.

Затем, уменьшая напряжение источника, определяют его значение, при котором происходит отпускание реле, а светодиод HL1 гаснет. Оно должно находиться в пределах 8…9 В. Если напряжение выключения ниже указанного, следует установить рези­стор R3 большего сопротивления, если выше — меньшего.

Кроме аккумуляторных батарей с номинальным напряжением 12 В, для питания ручного электроинструмента часто применяют батареи на 14,4 В и на 18 В, содержащие соответственно по 12 и 15 аккумуляторных элементов. В таблице приведены пороговые значения напряжения включения и отключения разрядника для работы с такими батареями.

В этих случаях по-прежнему ис­пользуют реле К1 с рабочим напряже­нием обмотки 12 В. Подача на обмот­ку реле через контакты кнопки SB1 повышенного напряжения не должна вызывать беспокойства, поскольку она кратковременна. При этом надёж­ное включение разрядника будет гарантировано (при исправных дета­лях и правильном монтаже), а порог отключения, как и в варианте на 12 В, устанавливают подборкой резистора R3.

Следует иметь в виду, что в варианте на 18 В необходимо увеличить номиналы резисто­ров R1, R2 и R4 до 20 Ом, ина­че рассеиваемая на них мощность превысит допустимую. Может потре­боваться увеличить и сопротивление резистора R5.

Автор: А. САВЧЕНКО, пос. Зеленоградский Московской обл.
Источник: Радио №1, 2016