Предлагаемое устройство предназначено для одновременной независимой зарядки четырех Ni-Сd аккумуляторов емкостью 600, 800 и 1200 мАч, но может быть использовано и для зарядки аккумуляторов других типов. Возможность изменения алгоритма работы устройства программным путем обеспечивает необходимую гибкость и легкость работы с ним.

Блок управления содержит МК DD1, коммутатор DD2, компаратор DА1, формирователь образцовых напряжений (VТ1З, VТ14), узел звуковой сигнализации неисправности аккумулятора (VТ15) и буфер DD3. МК управляет работой устройства в целом, обеспечивая независимую работу всех четырех зарядных узлов. Переключение напряжений, поступающих с аккумуляторов на неинвертирующий вход компаратора DА1, осуществляется коммутатором DD2. Образцовые напряжения формируются в зависимости от кода, определяемого сигналами Е0 и Е1, задаваемыми микроконтроллером. Буфер DD3 обеспечивает развязку порта P1 микроконтроллера от зарядно-разрядных ячеек.

Каждая такая ячейка состоит из стабилизатора тока DА2 (здесь и далее указаны позиционные обозначения элементов ячейки А1), токозадающих резисторов R3—R5, транзисторных ключей (VT1—VТ3), коммутирующих состояния узла (зарядка—разрядка—-контроль) и светодиодов НL1 (красного цвета свечения) и НL2 (зеленого), индицирующих состояние узла (красный — зарядка, зеленый — разрядка). Выключатели SА1 и SА2 позволяют задать необходимый зарядный ток (в данном случае 60, 80 или 120 мА).

Рассмотрим работу устройства более подробно. При включении питания программа анализирует состояние аккумулятора G1, поочередно сравнивая напряжение на нем (сигнал К1) с образцовыми напряжениями, выдаваемыми формирователем на транзисторах VТ13, VТ14. Если напряжение на аккумуляторе менее 0,7 В, она “делает вывод", что ячейка пуста, и переходит к анализу состояния следующей. Если же напряжение на аккумуляторе более 1 В (обычный случай), МК DD1 выдает (через буфер DD3) сигналы Р1=1, Z1=1. При этом зажигается светодиод НL2 и открываются транзисторы VТ1, VТЗ. Первый из них блокирует канал зарядки (DА2, R3—R5, VТ2), а второй подключает параллельно аккумулятору резистор R9. Начинается процесс разрядки.

В режимах разрядки и зарядки напряжение на аккумуляторах измеряется один раз в 4 с. Цикл измерения (сигнал Z1=1, R1=0) равен примерно 1 с, т. е. время на обслуживание одного аккумулятора вместе с задержкой составляет 1 с. В это время происходит измерение напряжения на аккумуляторе, и в зависимости от его значения микроконтроллер принимает решение, продолжать разрядку (зарядку) аккумулятора или отключить его (если зарядка завершена). Это наглядно видно по свечению светодиодов. Периодическое зажигание зеленого светодиода (НL2) свидетельствует о том, что аккумулятор данной ячейки находится в режиме разрядки, а красного (НL1) — в режиме зарядки.

Но вернемся к режиму разрядки. Сигнал К1 (напряжение на разряжаемом аккумуляторе) через коммутатор DD2 поступает на неинвертирующий вход компаратора DА1, где сравнивается с образцовым напряжением (около 1 В), поступающим на инвертирующий вход с формирователя на транзисторах VТ13 и VТ14 (первый из них открыт, а второй закрыт). В момент достижения заданного значения напряжения компаратор выдает сигнал о завершении процесса разрядки и МК переводит устройство в режим зарядки (сигналы R1 и Z1 принимают значения лог. 0). При этом загорается светодиод НL1, закрываются транзисторы VТ1, VТЗ, а VТ2 открывается.

В процессе макетирования устройства и проверки его в работе с аккумуляторами разной емкости и разных фирм было установлено, что максимальному заряду аккумулятора соответствует образцовое напряжение, равное примерно 1,45 В (с учетом потерь в измерительных цепях). При необходимости его можно изменить в ту или другую сторону подстроечным резистором R44.

При дoстижении напряжения на аккумуляторе G1 примерно 1,45 В зарядка прекращается. Затем на некоторое время (примерно 8.10 с) ячейка переключается в режим разрядки (загорается светодиод НL2) с контролем напряжения на аккумуляторе. Если оно за это время существенно не изменялось, зарядка заканчивается (не светятся оба светодиода). Если же напряжение резко упало (до 1... 1,1 В), что свидетельствует о неисправности аккумулятора, то выдается звуковой сигнал, а светодиод НL2 начинает мигать. В устройстве предусмотрен режим принудительной зарядки. Его используют в том случае, когда аккумулятор разряжен до напряжения менее 1 В или его необходимо срочно подзарядить (минуя процесс разрядки до 1 В). Включение на принудительную зарядку осуществляется кнопкой SВ1 (ее удерживают в нажатом положении до зажигания светодиода НL1). Выбор зарядных токов, равных 0,1 емкости аккумулятора, осуществляется выключателями SА1 и SА2 путем шунтирования резистора R4 резисторами RЗ и R5. В положениях выключателей, показанных на схеме, зарядяый ток определяется сопротивлением резистора R4 и равен 60 мА. Замыкание контактов выключателя SА1 приводит к увеличению зарядного тока до 80 мА, а обоих (SА1 и SА2) — до 110...120 мА. Максимальный выходной ток стабилизаторов напряжения 78L05 равен 100 мА, однако в режиме стабилизатора тока он пропускает и 120 мА при относительно небольшом нагреве (в крайнем случае на него можно надеть небольшой теплоотвод).

Плата рассчитана на применение постоянных резисторов МЛТ подстроечных СПЗ-19а, коНДенсаторов К50-З5 (С1, С4), Кд-1 (С2, СЗ) и КМ (остальные), двухштырьковой секции от вилки РLS-40 (ХР1), кнопки В38 или В32 (SВ1), миниатюрных движковых выключателей ВдМЗ-2В (SА1 —SА8). В частотозадающей цепи встроенного генератора МК применен кварцевый резонатор на частоту 3,58 МГц, но допустимо использование и любого другого с частотой от З до 8 МГц (в этом случае в программе придется изменить некоторые константы). В качестве звукоизлучателя ВF1 можно использовать телефоны типа ТМ-2В или пьезоизлучатель ЗП-31.

Исходный текст программы желающие найдут по адресу: Большинство резисторов устанавливают перпендикулярно плате. В отверстия, помеченные на нижнем (по рис. 2) чертеже четырьмя точками, вставляют проволочные перемычки, соединяющие печатные проводники на разных сторонах платы.

Налаживание устройства сводится к установке образцовых напряжений и требуемых значений зарядного и разрядного токов. Образцовые напряжения (см. таблицу в левой нижней части рис. 1) устанавливают подстроечными R42, R43, R44 и подбором резистора R41. делают это без МК, временно удалив его из панели. В ее гнезда 2 и 3 вставляют (или припаивают к соответствующим контактным площадкам платы) два проводника и подсоединяют их через резисторы сопро- тивлением 10 кОм к источнику напря- жения +5 В. Затем подают питание на плату и, соединяя названные контакты панели в разных комбинациях с общим проводом (коды 00, 01, 10, 11), с помощью подстроечных резисторов устанавливают указанные на схеме напряжения в точке К (вывод 4 микросхемы DА1; Е0 — старший бит, Е1 — младший).

Требуемые зарядные токи устанавливают подбором резисторов RЗ—R5. для этого в любую ячейку устанавливают разряженный до 1 В аккумулятор,вставляют между его положительным выводом и соответствующим контак- том полоску двусторонне фольгиро- ванного стеклотекстолита (или гети- накса) с припаянными к фольге отрез- ками монтажного провода и подключа- ют к свободным концам последних миллиамперметр с пределом измере- ния 150...300 мА. Резистор R4 времен- но заменяют подстроечным резисто- ром сопротивлением 270.. .330 Ом (лучше многооборотным проволочным) и, включив кнопкой SВ1 режим прину- дительной зарядки, подбирают такое сопротивление введенной в цепь части резистора, при котором зарядный ток равен 60 мА (для аккумулятора емкос- тью 600 МА.ч). Затем впаивают вместо него постоянный резистор близкого сопротивления, заменяют подстроечным резистор R3 и, замкнув контакты выключателя SА1 добиваются увеличения тока до 80 мА (для аккумуляторов емкостью 800 мА.ч). Наконец, при замкнутых контактах обоих выключателей SА1 и SА2 подбирают сопротивление резистора R5, соответствующее зарядному току 120 мА (для аккумуляторов емкостью 1200 мА.ч). Аналогично подбирают резисторы зарядных цепей и остальных трех ячеек.

Разрядный ток (около 60 мА при напряжении аккумулятора 1,2 В) устанавливают подбором резистора R9. для ускорения разрядки аккумуляторов емкостью 800 и 1200 мАч (в первом случае током 80, а во втором — 120 мА) в коллекторную цепь транзистора VТЗ можно ввести еще два резистора, подсоединяемых параллельно R9 с помощью выключателей, аналогичных SА1, SА2 (естественно, такие же изменения в этом случае необходимо внести и в разрядные цепи остальных ячеек).

В заключение следует отметить, что описанное устройство способно заряжать аккумуляторы и большей емкости. для этого необходимо заменить DА2— DА5 стабилизаторами на больший ток (300...400 мА), а ключевые транзисторы — более мощными.