Обычно первый вопрос, задаваемый человеком, у которого «сел» аккумулятор, — как правильно и в то же время быстрее вернуть его в строй?! И тут, при ответе, нужно найти разумный компромисс. Быстрый режим зарядки требует наличия сложного устройства контроля зарядного процесса. К тому же поспешность может повредить аккумулятор или привести к снижению его энергоемкости.
Зарядка же малым током (безопасным) требует очень длительного времени (более 12 ч), что не всегда удобно. А нарушение временного режима также нежелательно, хотя и более безопасно.
Итак, необходимо такое устройство, которое заряжало бы никель-кадмиевые аккумуляторы безопасным током и само следило за временем зарядки. Исходя из сказанного и было изготовлено предлагаемое зарядное устройство, состоящее из простейшего стабилизатора тока и таймера с самоблокировкой.
Большинство современных аккумуляторов допускает зарядку током, равным 0,2 от их емкости, в течение семи часов. Эти условия, а также малое число деталей, простота конструкции были положены в основу устройства.
Таймер выполнен на специализированной часовой микросхеме К176ИЕ12. В качестве задающей использована частота питающей электросети. После деления на выходе М формируются импульсы с периодом 10,5 ч. Пока на выходе низкий уровень, а это в результате обнуления счетчиков кнопкой «Пуск» длится семь часов, транзистор VT2 закрыт и контакты К1.1 реле KI не препятствуют работе стабилизатора тока, выполненного на транзисторе VT1.
Идет процесс зарядки, который индицирует светодиод HL2 «»Зарядка». Через семь часов на выходе М появится высокий уровень Транзистор VT2 открывается, срабатывает реле K1 и своими контактами К1.1 прерывает работу стабилизатора тока и останавливает счетчик, соединяя вход Z с минусовой линией питания. Кроме того, контакты К1.2 включают светодиод HL3 – «Окончание зарядки».
На случай, когда в электросети может пропасть напряжение (до 10…12 ч), в устройстве предусмотрена защита. Она выполнена на аккумуляторной батарее резервного питания цифровой автоматики напряжением 9 В (7Д-0,125). Подойдет и щелочная батарея гальванических элементов такого же напряжения («Крона», «Корунд» и им подобные). Здесь батарея работает как буфер и не требует отдельного обслуживания. При использовании аккумуляторной батареи диод VD7 не нужен. Во время работы при исчезновении напряжения сети тактовые импульсы не будут поступать на вход Z и счет времени зарядки прекратится. Диод VD9 служит для исключения разрядки заряжаемого аккумулятора по цепи коллекторный переход VT1 — резистор R9 при пропадании напряжения сети. Как только сетевое напряжение появится снова, зарядка возобновится. После окончания зарядки высокий уровень на выходе М микросхемы DD1 присутствует все время, пока есть сетевое напряжение или при его пропадании не «сядет» батарея GB1 и не обнулится счетчик.
Налаживание устройства сводится к подбору резисторов R5-R7 в стабилизаторе тока. От их сопротивления зависит выходной ток стабилизатора. Для зарядки аккумуляторов 7Д-0,125 (или подобных) сопротивление токоограничительного резистора R5 должно быть около 35…40 Ом, аккумуляторов типоразмера AAA — в пределах 18…20 Ом (R6), АА — примерно 5…8 Ом (R7). В каждом конкретном случае может потребоваться более точный подбор. Главное, чтобы зарядный ток не превышал 0,2 от емкости аккумулятора.
Сетевой трансформатор Т1 должен обеспечивать напряжение на ненагруженной (холостой ход) вторичной обмотке не менее 20 В, а при токе нагрузки 200 мА — не менее 12 В. Реле К1 выбирают с напряжением срабатывания не более напряжения на конденсаторе С1. В авторском варианте применено реле РЭС9, исполнение РС4.529.029-02 или РС4.529 029-11. Транзистор VT1 устанавливают на теплоотвод — алюминиевую или медную пластину площадью не менее 25 см2.
Зарядное устройство обеспечивает зарядку батареи 7Д-0,125 или трех аккумуляторов АА либо восьми аккумуляторов AAA, соединенных последовательно. Установив аккумуляторы и включив устройство в электросеть тумблером SA1, нажимают на кнопку «Пуск». С этого момента начнется отсчет времени зарядки. Светодиод HL2 «Зарядка» включится при надежном контакте в разъеме подключенных аккумуляторов. Через семь часов устройство автоматически прекратит зарядку и просигнализирует об этом включением светодиода HL3 «Окончание зарядки». Одновременно выключится светодиод HL2.
