Нагрузка-разрядник аккумулятора, разряд батарей используют для увеличения емкости и устранения так называемого эффекта памяти. Это устройство также можно использовать для проверки и нагрузки других источников напряжения, поскольку они позволяют получать постоянный ток от источника. Так называемый эффект памяти возникает, в основном, у никель-кадмиевых и никель-металлгидридных аккумуляторов, когда они недостаточно заряжены и разряжены. Если эти батареи должным образом не разряжаются и не заряжаются на регулярной основе, внутренние химические процессы уменьшат емкость батарей.
Так вот батарея должна быть разряжена должным образом, необходимо, чтобы разряд происходил, по крайней мере, в некотором роде в идеальных условиях, то есть при постоянном токе разряда до минимально допустимого предела напряжения, который для этих элементов составляет 0,85В на элемент. Современные зарядные устройства уже имеют встроенную такую функцию разряда. Принципиальная схема нагрузка-разрядник аккумулятора показана на рисунке.
Представленное устройство представляет собой простую нагрузку-разрядник аккумулятора, обеспечивающий надлежащую разрядку. Устройство представляет собой не сложное схемное решение для разряда батарей или других подобных целей. Силовая цепь с датчиком тока, контролем тока и установкой минимального напряжения. Батарея может быть подключена четырех проводным методом, что означает, что только минимальный ток течет по измерительным проводам от клемм X1 и X2, в то время как фактический ток от источника (батареи) идет непосредственно на нагрузочный транзистор.
Преимущество состоит в том, что при более больших токах и расстоянии расположения батареи и небольшом сечении кабеля сопротивление проводников постоянному току не влияет на управление. Конечно, такое включение не требуется из-за небольших расстояний или малых токов. Просто тогда необходимо закоротить клеммы, чтобы управление работало.
Фактическая нагрузка представляет собой силовой транзистор, установленный на радиаторе, но даже в этом случае отвод тепла является самой большой проблемой при использовании этого устройства. Согласно справочникам, использованная комбинация транзистор-радиатор имеет тепловое сопротивление около 10,5 К / Вт, так что 6,5 Вт достаточно для нагрева до 70 К, и мы уже достигнем температуры 80 C в нормальной окружающей среде.
Транзистор имеет приличные характеристики по току (до 15А постоянно), поэтому ограничивающим фактором остается тепло, когда мы не можем обойтись без принудительного охлаждения на более больших мощностях. В эмиттер транзистора включен резистор R7, на котором через протекающий ток появляется напряжение, пропорциональное току. Это напряжение подается на инвертирующий вход операционного усилителя IO1C, где сравнивается с опорным напряжением от потенциометра P2.
Выход операционного усилителя, который управляет силовым транзистором через резистор R8, настраивается автоматически так, чтобы на обоих входах было одинаковое напряжение. Следовательно, если ток падает ниже выбранного уровня, падение напряжения на резисторе R7 и, следовательно, на инвертирующем входе операционного усилителя также будет уменьшаться. На его выходе напряжение начинает расти, что больше открывает нагрузочный транзистор до такой степени, что напряжения на обоих входах снова выравниваются.
Эталонное напряжение получается на OZ IO1B, который включен с коэффициентом усиления A = 1 и поэтому работает только как усилитель тока. На его не инвертирующий вход есть напряжение, которое проходит через светодиод D1 и резистор R5. Из-за большого входного сопротивления в этой цепи практически не протекает ток. Положение бегунка P2 определяет величину опорного напряжения и, следовательно, ток через транзистор.
Установка минимального напряжения, при котором батарея должна разряжаться, осуществляется потенциометром P1. Напряжение от аккумуляторной батареи поступает на инвертирующий вход IO1A через делитель R1 / R2, значения были выбраны для нормального использования, но, конечно, можно применить его к своим индивидуальным нуждам. Это напряжение сравнивается с напряжением на потенциометре, и, если оно ниже, он переводит выход операционного усилителя в положительное состояние.
При этом открывается транзистор Т1, и напряжение на его коллекторе падает. Это также приводит к снижению опорного напряжения на потенциометре P2, с последующим закрытием силового транзистора. Разряд завершен, и это состояние отображается горящим светодиодом. Схема также включает в себя общий источник питания со стабилизацией выходного напряжения на +10 V для опорного напряжения и источника питания операционных усилителей.
Определенным недостатком этого очень простого схемного решения является его простота. Было бы лучше заменить потенциометры на многооборотные и ввести возможность калибровки опорного напряжения, или измерения тока. Однако мы отошли от первоначального замысла, который является самым простым и, следовательно, самым дешевым устройством для использования. Нагрузка-разрядник аккумулятора собран на односторонней печатной плате, которая приведена на рисунке.
После монтажа и проверки можно переходить к настройке. Сначала подключим напряжение постоянного тока от вспомогательного лабораторного источника к выходу диодного выпрямителя D2 и проверим общее потребление всего устройства, которое не должно превышать примерно 20 мА. Затем отключаем вспомогательный источник и включаем питание всего устройства от сети. Теперь подключим вспомогательный источник питания к клеммам X1 и X2, клеммы S и B, и проверим работу ограничителя тока и ограничителя напряжения. И на этом настройка заканчивается.