多年來我一直使用一個小巧的6安培電池充電器(圖1)。它是我父親送給我的,可能是在二十世紀七十年代買的。這個充電器可以給我的摩托車中的小電池充電,它棒極了,不會過度充電。我父親還給了我一個擁有最新功能的Sears 12安培電池充電器,它有一個特別的電路,只有當電池夾感應到12V電壓才會充電。這一設計提供了極好的短路保護。問題是,如果電池真的沒電了,就沒有足夠的電壓來觸發充電模式,這時我就得搬出這個設計超前可以承受致命短路的充電器,然后將它與12安培的充電器并聯幾分鐘。
圖1:這款Sears 6安培電池充電器可能是在20世紀70年代買的。
用了幾十年,我對這個充電器的感情就不必說了。多年來它歷經磨難:電池側電線的絕緣部分沒有了;交流電線被切斷然后用熱縮套管固定住了;交流電源線的通孔扣也掉下來不見了。我真擔心哪天它會短路電死我。
好了,讓我們來拆開翻修這個有故事的舊電池充電器。它的外殼可以說是我見過的最傻、最糟糕、最簡陋的東西(圖2)。外殼包裹并扣住前、后面板的邊緣,用鏍釘固定在一個單獨的底板上。電線連接到顯示儀并在前面板上切換。另外三根電線連接到背面板的硒整流器和輸出熱脹斷路器。 整個亂糟糟的一團就被捆在了一起。電線連在外殼上,同時把前面、后面和底板系在一起。更糟的是,有幾根電線是被焊上的。這個外殼看起來像是一個金屬板材專家設計的,絲毫不考慮怎樣才便于組裝和維修。
圖2:外殼包裹并扣住前、后面板的邊緣。
我買了翻新充電器需要的所有材料(圖3)。我從Home Depot買了兩根6英尺的延長線,這兩根線的顏色必須不同,這樣才能將電池電線和AC線區分開;電池夾是我很多年前從亞馬遜上買的——其實我早就想做這件事了;我的電盒中還有環形和鏟形端子;我從Digi-Key買了四個橡膠腳墊和通孔扣。
圖3:翻新充電器所需的材料。
必須確保線路中有一個大輔助回路(圖4),這樣的話,下次若需再揭開這個可憎的外殼,就不用先取下通孔扣了。天知道如果充電器內沒有多出一英尺的電線,要費多大力氣才能到通孔扣的背面把它們取出來。前面的開關看起來還好,我用一些扎線帶收緊了電線。本來我想用一個很好的塑料帶,但是我搬到佛羅里達時把這些東西都送人了,我又不想為了買一件10美分的東西專門跑一趟商店。
圖4:確保電線中有一個大輔助回路。
把外殼取下來是一件相當折磨人的事(圖5)。可以看到,充電器因為之前摔過,左前角凹進去了。我嘗試把邊緣對齊,但是正面、背面和側面都分開了。底部的袢扣滑到后面,對不齊,掉出來了。真希望撒旦讓設計這個外殼的人每天都組裝這些組件,作為對他們永久的懲罰。我試著把底部的四個螺釘裝好,最后終于用一個夾子把這些組件弄到了一起。左前方的橡膠腳墊翹起來了,你可以看到腳墊上的角度。這些腳墊太舊了,隨后我會換成新的。
圖5:充電器一個角凹進去了,取下外殼很困難。
確保電線中留出一英尺的輔助回路,我用Panavise將通孔扣擠到電線上(圖6)。新電線要粗一些,不過沒關系,人們不是常說嘛,“不合適就用大錘子”。注意Panavise上的Teflon鉗口,即使烙鐵碰到它們也不會熔化。 如果你用得著,我強烈推薦這套工具。
圖6:使用Panavise將通孔扣擠到電線上。
我用信得過的Metcal來焊接新電池夾(圖7)。我沒搞懂電池夾側面的小旋鈕是做什么的,它們并不是在夾子打開或關閉用于固定的。這是一個技術之謎。
圖7:我用信得過的Metcal來焊接新電池夾。
充電器在摩托車電池上施加了合適的13.67V電壓(圖8)。我在福特工作時設計過充電系統,知道充電范圍是13.5到14.2伏。我喜歡讓它置于低電壓,這樣就不會弄壞這些小電池啦。
圖8:充電器在摩托車電池上施加了合適的13.67伏電壓。
充電波形不太漂亮(圖9),峰值接近16 V。只要平均波形是13.67V,電池應該就是正常的。舊電池“修復器”常常在電池上施加短暫的高壓,電壓約為60伏。我的經驗是,當電池上形成硫酸鉛沉淀或報廢了,就該買一個新的了。
圖9:充電波形峰值接近16V。
當充電輸出開路時,電壓峰值超過16V(圖10)。輸出是一個中心抽頭的變壓器,中心分接頭是電池的負極,兩個繞組輸出到整流器產生這個波形。
圖10:當充電輸出開路時,電壓峰值超過16V。
磨損的電線,蹩腳的電池夾,還有四個變質的橡膠腳墊都進了垃圾桶(圖11)。通孔扣是多出來的,因為我買了兩個,萬一破裂了,還有備用的。
延長線沒用的一端我也扔掉了(圖12)。過去我留得長一些,并且會保存這些尾端,但是現在我覺得太多了。我從Digi-Key買了兩種不同款式的橡膠腳墊,所以剩了四個。盡管我查看了數據表以確保孔的大小,但還是買錯了。這算是一個經典錯誤吧。是的,我比較了兩個零件號之間的不同,然后買了錯的。
圖11:老舊零件扔進垃圾箱。
圖12:我過去一般將電線的尾端保留起來,但是現在太多了。
凹角使已經很糟的組裝任務雪上加霜(圖13)。看到我換上的漂亮大橡膠腳墊了嗎?我已經設法將左前方的螺絲位置調正,所以橡膠腳墊的位置也正了。我用Clorox濕巾把整個充電器都擦干凈了,連散熱孔都沒放過。
圖13:終于可以重新組裝了。
換了新電線,充電器背面看起來很好(圖14)。這個充電器已經用了20年,我希望它還能再用20年。 我愛極了它背面的小支架,可以把電線卷在上面。每次要給電池充電時總會感到費事,希望這個翻新后光彩依舊的充電器能夠讓人心情愉悅。
圖14:希望換了新電線的充電器能夠再用20年。
和電流對著干?什么意思?呵呵,這是電感元件的一個牛脾氣,正是這個牛脾氣,在很多地方就不能離開它!
還是先從認識電感開始把!電感實際上構造很簡單,拿一根漆包線繞成一個線圈就是一個電感!用磁塊做成架把漆包線繞上去就是磁珠電桿,mpn里面常見的都是這個的樣子:
在電路圖中電感一般用L表示,就像電阻用R、電容用C表示一樣,你可以看看電路圖中有哪個元件旁邊標有L的并且用符號:
來表示的就是電感了,在這里需要注意的是,要與這樣的
符號區別開,這個符號是電阻的一種表示,千萬不要看成是電感了!電感是不分正負極的,在電路中不用分哪邊接正電哪邊接負電(在某些地方是要分相位的,即電感的線圈繞向,mpn中不用考慮)!電感的大小是用“亨利”來作單位的,簡稱亨(H),比它小的單位還有毫亨(mH)和微亨(uH),它們之間是以千換算的!
電感到底有什么牛脾氣呢?為什么說它給電流對著干呢?原來啊電感在電路當電流要通過它的一瞬間,它就會自己產生一個電壓,這個電壓的電流方向剛好和要通過去的電流的方向相反——頂牛了!不過這只是一瞬間的事情,隨后就沒有了這種抵抗了!當在電路中通過電感的電流要斷開了的時候,電感又產生一個電壓,產生的電流剛好和要斷開的電流方向相反——它又不讓電流斷開!又頂上牛了,呵呵,說它和電流對著干沒有委屈它吧?正是電感的這種牛脾氣讓我們就可以利用它發揮一定的作用,你想一想我們上一講講到在電路中有一種方向不斷變化著的交流電,這個交流不斷變化著的東西有時候我們不需要它,有時候我們又需要它,聰明的人類就自然而然的想到了利用電感的這個牛脾氣了,交流電流方向不斷改變,電感就不斷地抵抗,其結果是方向不斷變化的交流電就不能通過電感,直流電由于電流方向不會變化,所以就可以順利通過電感,電感的大小對交流變化快速度慢的電流阻礙作用也不盡相同:同一個電感對變化快的電流阻擋大對變化慢的交流電阻擋小;對同一個變化速度的交流電來說感值大的阻礙大,感值小的就阻礙小!呵呵,我們通過利用電感的這個性格,輕而易舉的就把電路中的交流電和直流電分開了!講到這里可能大家又想起了電容,電容的特性是“隔直流,同交流”,那么電感的特性就是剛好和電容相反:隔交流,通直流,電路中正是由于電感和電容的有機配合,才讓電路中的交流和直流電很容易的分別開來!當然電感的這個特性還有一些其它的作用,這些需要你升級學習,慢慢領會了!
升級理論:要學習透徹電感理論,要認真學習弄通“楞次定律”!
什么是電感器? 電感器(電感線圈)和變壓器均是用絕緣導線(例如漆包線、紗包線等)繞制而成的電磁感應元件,也是電子電路中常用的元器件之一。
一、自感與互感
(一)自感
當線圈中有電流通過時,線圈的周圍就會產生磁場。當線圈中電流發生變化時,其周圍的磁場也產生相應的變化,此變化的磁場可使線圈自身產生感應電動勢(電動勢用以表示有源元件理想電源的端電壓),這就是自感。
(二)互感
兩個電感線圈相互靠近時,一個電感線圈的磁場變化將影響另一個電感線圈,這種影響就是互感。互感的大小取決于電感線圈的自感與兩個電感線圈耦合的程度。
二、電感器的作用
電感器的主要作用是對交流信號進行隔離、濾波或與電容器、電阻器等組成諧振電路;升壓,降壓也往往離不開它!
現在分析幾個電感電路,具體分析一下它們各自在電路中所起的作用:
圖一
圖一是一個mp3中的vcc和avcc電源濾波電路,vcc和avcc的電壓都是3v,vcc是給主控供電的,要求電壓穩定并且是純凈的直流電成分,不允許有交流電成分!avcc是給音頻放大電路提供能源的,要求有足夠的直流電能量提供!可能要問,兩個電壓即使都是3v為什么還要接上一個電感L1呢?音頻放大電路在放大聲音的時候,隨著高音低音,音大音小的變化,所需要的電流也會大小變化劇烈,電感電容雖說脾氣相反但有一個共同的地方就是電感和電容兩端的電壓不能突變,所以電感L1和兩邊的電容有一個穩定vcc和avcc電壓的作用,也就是聲音放大造成電壓波動不至于影響供給主控工作的vcc電壓的波動;除了這個作用,由L1和兩邊的電容還有第二個作用,那就是濾波作用,由于聲音放大電路里很容易參雜進去交流成分,這個交流成分是決不能進入到vcc電壓進入主控的,L1就是為了阻止交流成分進入的主要元件,受到阻擋的交流電成分不能通過L1,就只好乖乖的通過C5和CE5進入地而消失了!C5和CE5+L1+C4和CE4組成的電路又叫“π型”濾波器!
圖二
圖二是mp3電路中的屏背燈升壓電路,mp3中的屏背景燈一般是由2-3個LED燈管頭尾相接串接起來的,一個LED燈管需要3v的直流電壓才能夠點亮,2個串起來就需要6v電壓,3個串起來就要9v電壓才能夠全部點亮!我們知道mp3里的鋰電池最高電壓也就是4.2v,正常工作電壓只有3.7v,這個電壓根本沒有辦法點亮2個以上串接起來的LED燈管,于是就必須把3.7v的電壓升高到6v或者9v來點亮LED燈管!上面這個電路就是這樣的升壓電路。電路中U7是一個升壓集成塊,它與L7、C28等組成一個震蕩的升高的交流電電壓,然后再由D2這個元件(叫二極管,下一講我們就將講它的作用)把升高的交流電再變成直流電去點亮LED燈管!所以這里的L7電感是升壓諧振電感!
圖三
圖三是mp3耳機電路有L4、L5、L6三個磁珠電感,其中L4、L5是為了阻擋混在聲音中的變化速度快得人耳不能聽到的交流成分(叫超聲波),讓它通過電容C31、C32入地,不再進入耳機讓我們感到聲音不純凈和疲勞!我們知道,mp3收音機天線是用耳機線做天線的,L6這個磁珠電感的作用就是阻擋耳機線送過來的無線電波信號不能讓它進入地只能進入調頻收音塊的天線接收腳!
圖三中U7的6腳是電源輸入腳,5腳是退藕,4腳是控制U7的工作狀態,高電位(有電壓)的時候工作屏背景燈亮,低電位0v的時候停止工作,屏背景燈熄滅,省電狀態;3腳是輸出補償,2腳接地,1腳接電感震蕩輸出。當電感值一定的時候,震蕩的速度越快,電流方向變化的速度也越快,輸出電壓就越高!圖三中的 R22是補償電阻E3、E4、E5是靜電高壓瀉放電阻,也可以不接!
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原文標題:一個50年前的6安培電池充電器的重生
文章出處:【微信號:EngicoolArabic,微信公眾號:電子工程技術】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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