Модернизация портативного аккумуляторного фонаря

Многие имеют в наличии (или знакомы с ними) небольшие аккумуляторные фонарики, заряжаемые от напряжения сети переменного тока 220 В. Несложная модернизация такого изделия позво лила дополнить его функцией ночника, который будет работать во время подзарядки аккумуляторов. Кроме этого, после того, как аккумуляторы будут почти полностью заряжены, ток зарядки резко снижается, что предотвращает преждевременное старение или выход из строя малогабаритных дисковых никель-кадмиевых аккумуляторов.

Абсолютное большинство таких фонарей отличаются предельной простотой и дешевизной электрической схемы . Внутреннее устройство зарядной части одного из таких фонариков состояло из резистора С1-4 на 180 Ом 0,5 Вт, гасящего избыток мощности малогабаритного пленочного конденсатора неизвестного типа и производства номиналом 0,47 мк х Ф250 В и двух популярных маломощных диодов типа 1N4148. Само собой разумеется, что вести разговоры о долговременной надежности фонариков, собранных по таким или аналогичным схемам, не имеет смысла (встречаются экземпляры даже без защитного резистора, включенного аналогично R2, как правильно показано на схеме рис. 2.8).

Итак, были удалены все упомянутые выше радиодетали, от всей конструкции оставлены корпус, батарея из трех дисковых аккумуляторов типа Д-0.26Д, движковый выключатель SA1, заменена лампочка EL1 2,5 В х 0,15 А на 3,5 В х 0,17 А и изготовлено устройство, схему которого вы видите на рис. 2.8, а внешний вид на рис. 2.9 и рис 2.10.

Доработанный согласно этой схеме фонарик содержит в своем составе суперяркий светодиод HL2 типа NSPW500BS белого цвета свечения со светоотдачей 5500...6400 мкд, который выполнен в прозрачном пластмассовом корпусе диаметром 5 мм. Наличие такого или подобного светодиода позволяет использовать фонарик как ночник во время подзарядки аккумуляторной батареи. Когда батарея GB1 заряжена, зарядный ток аккумуляторов резко снижается, при этом начинает вспыхивать мигающий светодиод HL1.

Модернизация портативного аккумуляторного фонаря

Рис. 2.8

 «Белый» светодиод тоже будет мигать, но с пониженной яркостью свечения. Такой режим работы позволяет автоматизировать и контролировать процесс зарядки «необслуживаемых» аккумуляторов, что предотвращает их порчу и/или заметное уменьшение номинальной емкости как от перезарядки большим током, так и от хронической «осторожной» недозарядки. Разумеется, при этом увеличивается и число (обычно около 500) гарантированных изготовителем аккумуляторов циклов их полной зарядки-разрядки.

Если после полной разрядки аккумуляторов (напряжение GB1 составит 3 В или даже менее, что будет уже меньше нормированного минимально-допустимого 1 В на один такой аккумулятор) вставить фонарик в розетку, то начнется процесс зарядки установленных в фонарик аккумуляторов. Невозгораемый разрывной резистор R2 защищает выпрямительный диодный мост VD1 от разрушительных бросков тока, например, в момент подачи напряжения питания 220 В. Не следует устанавливать этот резистор номиналом более указанного на схеме, так как с увеличением его сопротивления растет температура внутри корпуса фонаря, что негативно отражается на его работе. Высоковольтный пленочный конденсатор С1 гасит избыток мощности сетевого напряжения питания переменного тока 220 В. Резистор R1 предназначен для разрядки этого конденсатора после того, как фонарик будет вынут из розетки. Следует отметить, что свечение HL2 возможно еще в течение нескольких секунд после принудительного прекращения зарядки, так как для разрядки емкости оксидного конденсатора С2 требуется некоторое время.

Стабилитрон VD2 ограничивает значение выпрямленного напряжения на уровне 9...10 В. Оксидный конденсатор С2 снижает пульсации выпрямленного напряжения. Сопротивление резистора R3 подбирают так, чтобы при напряжении аккумуляторной батареи 3,4...3,6 В зарядный ток GB1 составлял 20 мА. При этом светодиод HL2 светит с максимальной яркостью и фонарик может выполнять обязанности ночника, неплохо освещая темное помещение небольшой комнаты.

В момент начала зарядки разряженных дисковых аккумуляторов маломощный тринистор VS1 типа КУ112А или КУ112АМ остается закрытым. Большая часть энергии постоянного тока расходуется на свечение ультраяркого светодиода HL2 и зарядку аккумуляторов. На месте этого светодиода был применен экземпляр с падением напряжения на его выводах около 3,2 В при токе 20 мА. С ростом напряжения на GB1 ток зарядки несколько снижается, что тоже положительно сказывается на сроке службы примененных химических источников тока [ 49 ].

Переменным резистором R5 устанавливают порог напряжения, при котором открывается тринистор VS1. Для этого фонарика он был установлен при напряжении на батарее GB1, равном 4,2 В. Как только батарея зарядится до указанного значения (1,4 В на один никель-кадмиевый аккумулятор), тринистор откроется и большая часть выпрямленного тока теперь будет протекать по цепи R4 VS1. Сопротивление резистора R4 подбирают при отключенном мигающем светодиоде HL1 так, чтобы зарядный ток батареи уменьшился до 3...6 мА. После окончательного подбора R4 подключается светодиод HL1, который своими вспышками будет сигнализировать о наступлении «бережного» режима зарядки аккумуляторов.

Во время вспышки HL1 аккумуляторы не подзаряжаются, HL2 не светится. Весь выпрямленный ток протекает через открытый тринистор и его нагрузку.

В таком состоянии фонарик может находиться от нескольких часов до нескольких суток. То, что зарядный ток в конце процесса зарядки уменьшается, а не прекращается вовсе, позволяет аккумуляторам набрать 100% энергоемкости. Кроме того, нет необходимости вводить элементы термокомпенсации и/или учитывать фактор старения и внутреннее сопротивление примененных дисковых аккумуляторов.

Керамический конденсатор СЗ предотвращает преждевременное открывание чувствительного тринистора из-за помех. В дополнение к штатному движковому выключателю SA1 параллельно ему установлена кнопка SA2 без фиксации замкнутого положения, что повышает комфортность использования фонарика в случае, когда требуются частые включения лампочки на короткое время.

Примененные детали. Резистор R2 типа Р1-7, Р1-25 или аналогичный импортный разрывной невозгораемый сопротивлением 150...330 Ом. Переменный резистор R5 должен быть сопротивлением 6,8...15 ком, например, типа СПЗ-19А, РП1-51-1, РП-63Ма, СП5-16В - импортные типов 3329Н, 3362Р или, что лучше и надежней, малогабаритные многооборотные типов СПЗ-39, 3296W. Остальные резисторы постоянные типов ОМЯТ, МЯТ, С1 -4, С2-23, С2-14, С2-50 соответствующей мощности. Конденсатор С1 - поли-этилентерефталатный типов К73-17, К73-24в на рабочее напряжение постоянного тока не ниже 400 В. Можно использовать и специальные импортные на 250 В, предназначенные для работы в цепи переменного тока напряжения осветительной сети. Оксидный С2 -сверхминиатюрный импортный аналог К50-35, СЗ - керамический К10-17, К10-73, К10-47а, КМ-5.

Диодный мост VD1 можно заменить на КЦ422Г, DB104-DB107 или составить из четырех диодов серий КД209, КД221, КД243, КД247,

1 N4004-1 N4007 на напряжение не ниже 300 В. Любым из упомянутых диодов можно заменить и VD4. Стабилитрон VD2 заменяется любым маломощным, например, КС191Ж, Д814В1, КС211Ж, 1 N4741 А, BZX/BZW55C-11. При применении ультраяркого светодиода HL2 с прямым падением напряжения более 3,6 В стабилитрон VD2 следует взять на 11...12 В. Стабилитрон VD3 подойдет типов BZX/DZV55C-2V4, BZX/BZW55C-2V7, 7ГЕ2 (A-К), 7ГЕЗ (A-С), при незначительном ухудшении стабильности режимов зарядки его можно заменить перемычкой. Светодиод HL2 можно заменить на «белые» LC503QWH1-15, LC377PWH1-60G, «синий» L7113РВС или другие аналогичные с яркостью свечения не менее 1000 мкд при токе 20 мА. Мигающий светодиод можно заменить любым из серий L36B, L56B, например, L36BGD («зеленый»), L56BSRD/B («красный»). Вместо тринистора КУ112А можно попробовать установить 2У107 с индексами А-Е, P0118DA1AA3, ВТ149В, MCR100-3, MCR100-4.

Радиодетали R1, R2, С1, VD1, VD2, VD4, лампочка, аккумуляторы, выключатель SA1 и самодельный «толкатель» SA2 размещены на одной из половин корпуса фонарика, которая является как бы основной. Для крепления деталей использовался клей, приготовленный из растворенного в дихлорэтане полистирола. Именно из-за него некоторые детали на фото не видны.

Коротко о конструкции самодельной кнопки SA2. Чтобы не слишком сильно изменять внешний вид фонарика, кнопка SA2 сделана как пластмассовый толкатель диаметром около 3 мм, вставленный через просверленное отверстие в пластмассовом рычажном переключателе штатной кнопки SA1. Металлическая латунная контактная пружина, изначально относящаяся только к SA1, облу-жена припоем и усилена небольшой витой стальной пружинкой (см. рис. 2.10). Дополнительная пружина предотвращает залипание кнопок в замкнутом положении.

Потратив в выходной день несколько часов и собрав за это время устройство по схеме рис. 2.8, вы станете обладателем фонарика-ночника повышенной надежности и безопасности, что немаловажно, учитывая, что процесс полной зарядки новых дисковых никель-кадмиевых аккумуляторов этим устройством продолжается около 16...20 ч. Это близко подходит к необходимой продолжительности времени зарядки аккумуляторов другими подобными, но более простыми устройствами.

Литература: А. П. Кашкаров, А. Л. Бутов - Радиолюбителям схемы, Москва 2008

0 3363 Ремонт и модернизация
освещение фонарь аккумулятор
Написать комментарий:

cashback