0

Дополнение зарядных устройств и источников питания светозвуковой индикацией токовой перегрузки

В статье рассматриваются возможности дооснащения промышленных зарядных уст­ройств и источников питания электронным узлом светозву­ковой индикации перегрузки, что позволит вовремя избегать «аварий» и осуществить заряд­ку или питание низковольтных устройств с гарантией.Несколько лет пользуюсь универсальным зарядным уст­ройством с питанием от осветительной сети переменного тока 230 В и выход­ным напряжением в диапазоне 14-19 В — «Вымпел-30». Это устройство можно называть универсальным благодаря его техническим ха­рактеристикам. На передней панели имеется пе­реключатель диапазонов выходного напряжения, а также регулятор силы тока. Максимальная си­ла тока у этого устройства 18 А. На передней па­нели также имеется стрелочный индикатор тока (амперметр). Устройство, как многоцелевой источник питания и зарядное устройство, позволя­ет заряжать все типы АКБ, в том числе щелочные, предназначенные под указанный диапазон на­пряжения, в автоматическом режиме током, ус­тановленным ручкой регулировки.

Это одно из немногих устройств в относитель­но недорогом ценовом диапазоне, которое спо­собно заряжать полностью разряженную (до ну­ля) аккумуляторную батарею, в том числе автомобильную. Устройство имеет защиту от пе­регрева и переполюсовки, но не имеет звуковой индикации «аварийного» режима, что и вызвало размышления на эту тему.

На рис.1 представлен схематический вид передней панели зарядного устройства «Вымпел-30» с органами управления и расшифровкой их назначения.

Рис.1

Итак, в устройстве с помощью всего лишь од­ного светодиода организована следующая све­товая индикация при соответствующем выход­ном напряжении. 14.5 В — зеленый цвет 16 В — желтый цвет 19 В — красный цвет. Так задумано производителем.

Однако, проанализировав новые и расширен­ные возможности для данного устройства, пред­лагаю оснастить его дополнительной светодиод­ной и звуковой индикацией превышения выходного тока, то есть токовой перегрузки. По­скольку не всегда есть возможность визуально отслеживать работу устройства, а звуковая ин­дикация перегрузки, несомненно, привлечет внимание к устройству вовремя. На мой взгляд, такая индикация — как в рассматриваемом слу­чае, так и в других подобных, придаст электрон­ным устройствам большую визуальную и акусти­ческую информативность при эксплуатации.

Превышение выходного тока в источниках пи­тания свидетельствует об увеличении потребля­емой мощности в устройстве нагрузке. Иногда потребляемый ток в нагрузке (из-за неисправно­сти соединений или самого устройства нагруз­ки) может увеличиваться до тока КЗ, что неми­нуемо приведет к аварии (если источник питания не снабжен узлом защиты от перегрузки). По­следствия перегрузки могут оказаться более су­щественными и непоправимыми, если использо­вать источник питания без узла защиты (что актуально для недорогих адаптеров, источников питания и зарядных устройств). При этом увели­чится энергопотребление, нарушится работо­способность трансформатора или элементов устройства, возможно возгорание и неприятный запах.

Для того, чтобы вовремя заметить выход за­рядного устройства, не снабженного защитой от перегрузки в «заштатный» режим, устанавлива­ют простые индикаторы перегрузки. Простые по­тому, что они, как правило, содержат только не­сколько элементов, недорогих и доступных, а установить эти индикаторы можно в любой само­дельный или промышленный источник питания. Рассмотрим несколько схем индикаторов с пи­танием 12 В, которые можно самостоятельно из­готовить за полчаса свободного времени. Далее в статье будут даны также рекомендации для расчета элементов схем для других контролиру­емых напряжений.

Простой индикатор перегрузки

Самая простая электронная схема светового индикатора токовой перегрузки показана на рис.2.

Рис.2

При входном напряжении 12.5 В работа уст­ройства основана на том, что последовательно с нагрузкой в выходной цепи источника питания включают резистор малого сопротивления RЗ с мощностью рассеяния 5 Вт. Такое дополнение можно применять универсально в источниках пи­тания и стабилизаторах с разным выходным на­пряжение (испытано при выходном напряжении 12-20 В). Однако, значения и номиналы элемен­тов, указанных на схеме рис.2 подобраны для источника питания с выходным напряжением 12.5 В. Соответственно, для того, при работе с иным выходным напряжением потребуется из­менить параметры элементов R1 –R3, VD1, VD2.

Пока перегрузки нет, источник питания (и эле­ктронный узел нагрузки) работают в штатном ре­жиме, через R3 протекает допустимый ток и па­дение напряжения на резисторе невелико (менее 1 В). Также невелико в этом случае паде­ние напряжения на диодах VD1, VD2 и светоди­од едва светится.

При увеличении тока потребления в устройст­ве нагрузки или коротком замыкании между точками А и Б, ток в цепи возрастает, падение на­пряжения на резисторе R3 может достигнуть максимального значения (выходного напряже­ния источника питания), вследствие чего свето­диод НИ будет мигать (или загорится постоян­но если применить АЛ307) в полную силу. Для «мигающего» эффекта в схеме применен мига­ющий светодиод L36B. Вместо указанного све­тодиода можно применить аналогичные по эле­ктрическим характеристикам приборы, например, L56B, L456B (повышенной яркости), L816BRC-B, L769BGR, TLBR5410 и аналогичные.

Мощность, рассеиваемая на резисторе R3 (при токе КЗ) более 5 Вт, поэтому этот резистор изготавливается самостоятельно из медной про­волоки типа ПЭЛ-1 (ПЭЛ-2) диаметром 0.8 мм. На каркас из канцелярского карандаша наматы­вают 8 витков этого провода, концы ее обслужи­вают, затем каркас вынимают. Проволочный ре­зистор R3 готов.

Все постоянные резисторы типа МЛТ-0.25, С2-33 или аналогичные.

Вместо диодов VD1, VD2 можно установить КД503, КД509, КД521 с любым буквенным индек­сом. Диоды защищают светодиод в режиме пе­регрузки (гасят излишнее напряжение).

Индикатор перегрузки со звуковой сигнализацией

К сожалению, на практике часто нет возмож­ности постоянно визуально следить за состояни­ем индикаторного светодиода в источнике пита­ния, поэтому разумно дополнить схему электронным узлом звукового сопровождения. Такая схема представлена на рис.3.

Рис.3

Как видно из электрической схемы, она рабо­тает по тому же принципу, но в отличие от пре­дыдущей, устройство более чувствительно, и характер его работы обусловлен открыванием транзистора VT1, при установлении в его базе потенциала более 0.3 В. На транзисторе VT1 ре­ализован усилитель тока. Транзистор выбран германиевым из старых запасов радиолюбите­ля. Его можно заменить кремниевым транзисто­ром типа КТ361 или КТ3107 с любым буквенным индексом, однако, тогда порог включения инди­кации будет иным. Порог включения транзисто­ра VT1 зависит от сопротивления резисторов R1 и R2 и в данной схеме при напряжении источни­ка питания 12.5 В индикация включится при то­ке нагрузки превышающем 400 мА.






В коллекторной цепи транзистора включен мигающий светодиод и капсюль со встроенным генератором ЗЧ НА1. Когда на резисторе R1 па­дение напряжения достигнет 0.5…0.6 В транзи­стор VT1 откроется, на светодиод HL1 и капсюль НА1 поступит напряжение питания. Поскольку капсюль для светодиода является активным эле­ментом, ограничивающим ток, то режим работы светодиода в норме. Благодаря применению ми­гающего светодиода капсюль также будет зву­чать прерывисто, т.е. звук будет слышен во вре­мя паузы между вспышками светодиода.

В этой схеме можно достичь еще более инте­ресный звуковой эффект, если вместо капсюля НА1 включить прибор KPI-4332-12, который име­ет встроенный генератор с прерыванием. Таким образом звук в случае перегрузки будет напоми­нать сирену (этому способствует сочетание пре­рываний вспышек светодиода и внутренних пре­рываний капсюля НА1). Такой звук достаточно громко и эффективно будет привлекать внима­ние людей , поскольку его слышно в соседнем помещении при среднем уровне шума.

Схема индикатора перегорания предохранителя

В тех конструкциях, где установлен плавкий (или самовосстанавливающийся) предохранитель, часто требуется визуально контролировать их работу.

Простая разработка, схема которой показа­на на рис.4 позволяет это сделать. Здесь при­менен двухцветный светодиод с общим катодом и, соответственно, с тремя выводами. Кто на практике испытывал эти диоды с одним общим выводом, знают, что они функционируют не­сколько иначе, чем ожидается. Казалось бы, зе­леный и красный цвета будут появляться у све­тодиода в общем корпусе соответственно при приложении (в нужной полярности) напряжения к соответственным выводам R или G. Однако, это не совсем так.

Рис.4

Пока предохранитель FU1 исправен, к обоим анодам светодиода HL1 приложено напряжение. Яркость свечения корректируется сопротивлени­ем резистора R1. Если предохранитель обрыва­ет цепь питания нагрузки, зеленый светодиод гаснет, а красный остается светить (если напря­жения питания совсем не пропало).

Поскольку допустимое обратное напряжение для светодиодов мало, для указанной конструк­ции в схему введены диоды с разными электри­ческими характеристиками VD1-VD4. То, что к зе­леному светодиоду последовательно включен только один диод, а красному три, что объясня­ется особенностями светодиода АЛС331А, заме­ченным на практике. При экспериментах оказа­лось, что порог напряжения включения красного светодиода меньше, чем у зеленого. Чтобы урав­новесить эту разницу, и используется неодина­ковое количество диодов.

Номиналы элементов в схеме даны для кон­троля напряжения в цепи 12 В, Вместо светоди­ода АЛС331А можно применять другие анало­гичные приборы, например, КИПД18В-М, L239EGW.

Автор: Андрей Кашкаров, г. Санкт-Петербург

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.