1 — прищепка (разрезана посередине); 2 — пружинящая скоба прищепки; 3 — аккумулятор; 4 и 5 — скрутки из провода; 6 — сетевой провод с вилкой; 7 — диод; 8 — резистор R3; 9 — резистор Rp; 10 — соединительный провод
У сжимающих концов губок прищепки 1 сделаны нагретым на газе шилом отверстия, и в каждое из них вставлен облуженный провод диаметром 0,7 мм, который скручен снаружи. Эти петли образуют положительный 4 и отрицательный 5 контакты ЗУ. Подобные скрутки сделаны и на противоположных краях губок, к которым припаяны выводы от сетевого провода 6. Согласно схеме на рис. 2, припаяны к краевым контактам губок резисторы Rз и Rp, диод Д. В остальном конструкция понятна из рис. 3. Разведя концы губок, вводите между контактами 4 и 5 аккумуляторный элемент, соблюдая полярность его электродов и контактов, и вставляете вилку шнура в розетку сети 220 В — процесс зарядки пошел. Остается начать отсчет времени — 20 часов. Я это контролирую по механическому или электронному будильнику, устанавливая интервал для звукового сигнала — через столько часов, когда я гарантированно буду дома. Иногда зарядку прерываю в мое отсутствие, вынимая из контактов аккумулятор, а затем опять запускаю зарядку, набирая необходимые для этого 20 часов. Если заряженный элемент не использую в потребителе энергии, то ставлю его под тренировочный ток, как это описано выше. Для этого несколько прищепок имеют такие же контакты 4 и 5, к которым припаяны гибкие проводники, а к ним — резисторы с соответствующими величинами сопротивлений. Нередко между контактами ставлю под нагрузочный ток по два АЭ. Прищепки с такими АЭ держу, как правило, в холодильнике, завернув их в полиэтиленовые пакеты. При температуре около 0 °C сохранность АЭ лучше. Тренировочный ток можно создать и посредством ЗУ, если штыри сетевой вилки соединить между собой нужным по величине резистором. У меня для этого заготовлены ряд разных по величине резисторов, проволочные выводы которых имеют на концах петли из одного или двух витков для надевания их на штыри вилки и быстрого съема при ненадобности.
Подобные простейшие ЗУ я и мои знакомые успешно применяем в течение многих лет без каких-либо претензий к ним. Недостатком их является наличие открытых контактов под напряжением 220 В. Поэтому я всегда включенное ЗУ кладу в закрытую коробку из диэлектрика и убираю на полку. Для большей безопасности можно применить понижающий трансформатор с напряжением на вторичной обмотке 24 или 36 В (для обеспечения близкого к постоянной величине тока зарядки); в крайнем случае, применим трансформатор на 12 В. Все оголенные выводы из трансформатора, находящиеся под напряжением 220 В, надо обмотать изоляционной лентой или трансформатор поместить в закрытый кожух, не забыв сделать в его стенках вентиляционные отверстия для охлаждения. Величины необходимых при этих напряжениях резисторов легко найти по изложенному здесь примеру, заменяя напряжение 220 В на соответствующее вторичное.
АЭ большей емкости типа Д-0,26, Д-0,55 заряжаю от ЗУ тоже по схеме рис. 2, но только в цепь зарядки одновременно включаю последовательно до 9 таких АЭ. Связано это с тем, что в моих потребителях используются батареи именно из трех, шести или девяти АЭ. Поэтому ЗУ на прищепке уже не умещается. ЗУ для каждого типа АЭ смонтировано на своей пластине толщиной 3 мм из текстолита (рис. 4).
Рис. 4Конструкция зарядного устройства:
1 — плата из текстолита; 2 — аккумуляторы; 3 — полиэтиленовая трубка; 4 — минусовый электрод; 5 — положительный электрод; 6 — винт; 7 и 8 — проволочные электроды; 9 — диод; 10 и 11 — резисторы Rз и Rp; 12 — соединительный провод; 13 — сетевой шнур
Для одновременного последовательного размещения и взаимного фиксирования указанного количества АЭ служит отрезок трубы 3 от полиэтиленового шланга (для Д-0,26 внутренний диаметр шланга 20 мм), продаваемого в магазинах для садово-огородного полива. Можно для этих целей подобрать и подходящий пластиковый пузырек, отрезав от него донышко и горловину. Трубка имеет продольный разрез для упругого центрирования в ней элементов (внешний диаметр Д-0,26 равен 25 мм) и визуального контроля их положения. Если диаметр трубы велик, то ее следует нагреть в кипящей воде и, сжав за счет предварительно сделанного разреза, остудить в холодной воде. И, наоборот, таким же способом можно увеличить диаметр, но размер щели разреза будет больше. На поверхности пластины закреплен винтами минусовой электрод 4 из нержавеющей стали (фольга толщиной 0,3–0,5 мм) с отогнутыми лепестками по внешней окружности трубы 3 для предохранения от возможного сдвига установленной на этот электрод колонки с АЭ. Положительный электрод 5 изготовлен из стальной полосы толщиной 2 мм и шириной 15 мм. Его форма изображена на рис. 4. Он закреплен двумя винтами к текстолитовой пластине. В верхнем отгибе сделано отверстие с резьбой М4, в которое ввернут длинный винт 6. Вращая винт в резьбе, подводите его конец до поверхности верхнего АЭ и сжимаете всю их стопку в трубке для создания надежного контакта между всеми АЭ. Высота электрода 5 сделана такой, чтобы можно устанавливать последовательно до 9 шт. АЭ. Винт 6 имеет длину с возможностью непосредственного контактирования или через металлическую проставку с любым числом АЭ от 1 до 9. Согласно схеме на рис. 2, припаяны к электродам диод 9, резисторы 10 и 11, соединительный провод 12 и сетевой провод с вилкой для включения ЗУ в розетку 220 В. Следует отметить, что и данные ЗУ работают в режиме практически постоянного по величине тока независимо от числа заряжаемых АЭ и степени зарядки АЭ. Рассчитанные по изложенной выше методике для зарядки Д-0,26 величины резисторов Rз и Rp и их мощности равны 5,24 кОм, 1,84 Вт и 52,4 кОм, 0,21 Вт, соответственно. Номинальные близкие величины резисторов по ГОСТ равны 5,1 и 5.6 кОм, 51 и 56 кОм. Для лучшего отвода тепла и повышения надежности включены в качестве Rз два последовательно резистора типа МЛТ-2 сопротивлением 2,4 и 2.7 кОм, а в качестве резистора Rp — резистор МЛТ-1 51 кОм. Это же устройство используется для нагрузки АЭ тренировочным током, для чего штыри вилки соединяют между собой соответствующим резистором. Под этим током могут находиться тоже от 1 до 9 шт. АЭ.
Для АЭ больших габаритов и емкости изготовлено и используется аналогичное по схеме и конструкции ЗУ.
Во всех ЗУ вместо гасящего резистора Rз может быть применен любого типа конденсатор (кроме электролитического) с рабочим напряжением 400 В и больше. Величину его емкости С рассчитывают по величине резистора R, по формуле:
С = 1/(2π∙f∙Rз), (2)
где f — частота переменного тока в сети (50 Гц). Например, вместо Rз = 36 кОм в ЗУ для часовых АЭ величина емкости равна: С = 1/(2π∙50∙3,6∙104) ~= 0,09∙10-6 ф ~= 0,09 мкФ. Однако конденсаторы с нужной емкостью обычно по габаритам больше резисторов.
Кроме промышленных изделий с питанием от единичных аккумуляторов на 1,5 В и батарей из них я использую в ряде потребителей «самодельные» батареи из АЭ вместо предусмотренных для их питания элементов и «батареек» однократного действия, т. е. не подлежащих повторной зарядке. В частности, для сигнального автомобильного электрофонаря, дающего белый и мигающий красный свет, я изготовил автономный источник на базе трех параллельно соединенных батарей, каждая из трех последовательно включенных АЭ Д-0,26. Источник успешно служит у меня уже 8 лет. Для него по размерам посадочного гнезда в корпусе фонаря, где предусмотрено размещение «батарейки» на 4,5 В, например, типа Планета-1 или 3336 (3R12 по МЭК), вырезал из полиэтилена заготовку 1 (рис. 5).
Рис. 5.Устройство аккумуляторной батареи:
1 — заготовка из полиэтилена; 2 — аккумуляторы (3 шт.); 3 и 4 — контакты; 5 — резистор для тренировочного тока; 6 — отверстия (6 шт.) с резьбой М4
Для нее можно использовать гетинакс, текстолит, капролон и другие пластики, а также сухое дерево. Заготовку можно набрать по толщине и из более тонких пластин, скрепив их в нескольких местах винтами и заглубив их головки и концы для предотвращения закорачивания внешних электродов батареи. Фольга шириной 12 мм и толщиной 0,3 мм из нержавеющей стали применена в качестве пружинящих контактов 3 и 4 (плюсового и минусового), как и у обычной трехэлементной батарейки на 4,5 В. Каждый контакт прикреплен двумя короткими винтами с потайной головкой к телу заготовки. По размеру заготовки вырезаны из односторонне фольгированного стеклотекстолита толщиной 2 мм две пластины 55∙72 мм2 — верхняя и нижняя (на рис. 5 они не показаны). Просверлил в верхней пластине пять отверстий диаметром 4 мм. Затем совместил верхнюю пластину с верхней плоскостью заготовки 1, нижнюю пластину — с нижней плоскостью заготовки, просверлил по верхней пластине сквозные отверстия диаметром 3,2 мм в заготовке и в нижней пластине. В пластинах раззенковал отверстия для головок винтов впотай, а в заготовке нарезал во всех отверстиях резьбу М4. Напротив трех мест размещения АЭ в отверстиях заготовки припаял к верхней и нижней пластинам пружинящие контакты тоже из нержавеющей фольги толщиной 0,3 мм. К обеим пластинам припаял гибкие проволочки в изоляции, и каждую из них присоединил к своему контакту 3 или 4. Для резистора с тренировочным током сделал еще одно отверстие диаметром 10 мм. Учитывая достаточно частое пользование фонарем, я ставлю резистор с величиной сопротивления 5,1 кОм, т. е. на тренировочный ток существенно меньше указанного выше. Верхний и нижний проволочные выводы этого резистора завожу вокруг ближайших, крепящих к заготовке пластины, винтов. Закрепляю к заготовке винтами обе пластины. Винты по высоте должны быть меньше половины толщины заготовки, чтобы не закоротить батарею. Кладу в корпус фонаря несколько слоев пленки из полиэтилена, вс