Измеритель заряда. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Автомобиль. Аккумуляторы, зарядные устройства

Комментарии к статье

Автомобильные аккумуляторные батареи нередко заряжают устройствами, не имеющими стабилизатора тока. Предлагаемое в этой статье устройство позволяет и в этом случае объективно определить момент окончания зарядки батареи. Более того, оно выполнит это при произвольных форме и среднем значении зарядного тока.

Окончание зарядки аккумулятора стабильным током обычно определяют по истечению известного временного отрезка (так называемая зарядка по времени). Однако в действительности зарядный ток изменяется из-за действия различных дестабилизирующих факторов. Поскольку внутреннее сопротивление аккумуляторов очень мало, даже небольшое изменение зарядного напряжения способно вызвать значительное изменение тока.

С другой стороны, введение в зарядное устройство стабилизатора тока значительно усложняет конструкцию аппарата и снижает коэффициент полезного действия. Так или иначе, автомобильные зарядные устройства промышленного изготовления, как правило, не обеспечивают стабилизации зарядного тока.

Известно, что для полной зарядки аккумулятора ему необходимо сообщить определенный электрический заряд (количество электричества), равный произведению времени зарядки на средний ток. Иными словами, момент окончания зарядки можно определять значением сообщенного аккумулятору заряда. При этом изменения тока в процессе зарядки не повлияют на заряд, а лишь приведут к увеличению или уменьшению времени зарядки.

Необходимость измерения заряда возникает и в других случаях. Например, при проведении тренировочной зарядки аккумулятора всегда требуется узнать емкость, которая будет им отдана при разрядке до минимально допустимого напряжения. При выполнении различных электрохимических процессов (например, гальванопластики) также бывает полезно измерить количество электричества, прошедшего через раствор.

Для измерения заряда, пропущенного через измерительную цепь, в условиях нестабильного тока было разработано описываемое ниже устройство. Его принципиальная схема показана на рис. 1.

(нажмите для увеличения)

Основа устройства - преобразователь напряжения в частоту, выполненный на микросхеме DA1. Напряжение на его вход, пропорциональное току зарядки, поступает с токоизмерительных резисторов R1, R2 (либо с одного, либо с обоих, в зависимости от выбранного тумблером SA1 предела измерения). Поскольку функция преобразования линейна, частота на выходе микросхемы DA1 прямо пропорциональна току зарядки. Работа интегрального преобразователя КР1008ПП1 подробно описана в литературе [1,2]. поэтому здесь опущена.

Выходное импульсное напряжение преобразователя поступает на вход делителя частоты DD1. Частоту входных импульсов он уменьшает в 32768·60 = 1 966 080 раз. Коэффициент преобразования и коэффициент деления частоты выбраны такими, что при напряжении на входе преобразователя 1 В импульсы на выходе счетчика следуют с интервалом в 0.1 ч (или в 360 с). Иначе говоря, один импульс на выходе счетчика соответствует прошедшему через измерительную цепь электрическому заряду 0.1 А·ч. когда контакты тумблера SA1 разомкнуты, или 1 А·ч, когда замкнуты.

Несложный расчет позволяет определить требуемый коэффициент преобразования: 1966080/360=5461 Гц/В. Поскольку эта частота значительно (более чем в 50 раз) превышает 100 Гц. погрешность преобразования при измерении заряда, переносимого пульсирующим (после двуполупериодного выпрямления) током, должна быть незначительной, что и было подтверждено экспериментально.

Двуразрядный двоично-десятичный счетчик импульсов, выполненный на двух счетчиках по модулю 10 DD2. DD3 с цифровыми индикаторами HG1. HG2. подсчитывает число ампер-часов или их десятых долей. Децимальная точка индикатора HG1 включена в режиме " 10 А·ч", децимальная точка индикатора HG2 мигает при протекании зарядного тока в цепи нагрузки и тем чаще, чем больше ток.

Для установки момента отключения источника зарядного тока после протекания заданного заряда в устройстве предусмотрен установочный блок, состоящий из двух десятичных счетчиков-дешифраторов DD4. DD5. переключателей SA3, SA4 и логического узла на элементах DD6.1. DD6.2.

Изменение состояния счетчиков DD2 - DD5 происходит по спаду входных импульсов, а установка в исходное состояние - подачей напряжения высокого уровня на вход R.

В режиме измерения заряда переключателями SA3 и SA4 устанавливают требуемое значение заряда, тумблером SA1 выбирают емкость счетчика "10 А·ч" или "100 А·ч" (цена деления младшего разряда счетчика 0.1 или 1 А·ч соответственно). Вход прибора включают в разрыв цепи нагрузки в соответствии со схемой, представленной на рис. 2, а, подают на прибор напряжение сети и замыкают контакты тумблера SA2 "Пуск".

На этом рисунке показана функциональная схема установки для измерения количества электричества, сообщаемого заряжаемой аккумуляторной батарее GB1. По такой же схеме собирают установку для проведения электрохимического процесса.

Через некоторое время на тех выходах счетчиков DD4. DD5. которые окажутся соединенными с подвижным контактом переключателей SA3, SA4. появится напряжение высокого уровня. Этот же уровень возникнет на выходе элемента DD6.2. В результате, во-первых. начнет работать генератор, выполненный на элементах DD6.3. DD6.4, вырабатывающий импульсную последовательность частотой около 2 кГц. а звуковой излучатель BF1 подаст сигнал, указывающий на то, что через заряжаемую батарею протекло заданное количество электричества.

Во-вторых, откроется транзистор VT1 и сработает электромагнитное реле К1, контакты К 1.1 которого, разомкнувшись, обесточат нагрузку. В таком состоянии установка будет находиться до тех пор. пока ее не отключат от сети.

Измеритель заряда питается от двуполярного стабилизатора напряжения 2х9 В. выполненного на микросхемах DA2, DA3. Понижающий сетевой трансформатор Т1 - унифицированный из серии ТПП. Конденсаторы С6-С10. защищающие микросхемы устройства от помех, устанавливают по одному около каждой из микросхем DD1 - DD5.

При напряжении 1 В на входе преобразователя напряжение-частота децимальная точка индикатора HG2 включается с периодом примерно 3 с. индицируя протекание тока через цепь нагрузки. Чем больше этот ток. тем чаще включение точки.

Нити катода люминесцентных индикаторов HG1 и HG2 питаются от минусового плеча стабилизатора. Это сделано для увеличения разности напряжения между анодами - элементами и катодом индикатора, что дает возможность увеличить яркость свечения табло. Люминесцентные индикаторы в измерителе питаются пониженным напряжением (паспортное напряжение 20...30 В), поэтому их аноды - элементы подключены к выходам счетчиков К176ИЕ4 непосредственно, без дополнительных транзисторов.

Вместо ИВ-ЗА подойдут индикаторы ИВ-б, однако они крупнее и потребляют больший ток накала катода, поэтому потребуется подобрать резисторы R7. R8. Транзистор VT1 - любой кремниевый маломощный структуры n-p-n (например, из серий КТ312, КТ315, КТ503, КТ3117). Диодные мосты VD1, VD2 - любые из серий КЦ402-КЦ405: диод VD3 - также любой из серий КД503 КД509, КД510, КД513, КД521, КД522.

Конденсаторы С4, С11 - оксидные. К50-16 или К50-35; C3 - керамический (КМ-4. КМ-5. К10-7В. К 10-47) или слюдяной, причем он должен иметь небольшой ТКЕ (МПО), поскольку от этого зависит стабильность коэффициента преобразования; остальные - любых типов, Резистор R1 состоит из двух параллельно соединенных С5 - 16В номиналом 0.2 Ом и мощностью 5 Вт. Его можно изготовить самостоятельно из отрезка толстого провода высокого сопротивления. Подстроечный резистор R4 - многооборотный СП5-2; остальные - МЛТ, С2-23, С2-33, причем R2 составлен из двух резисторов, соединенных параллельно (например, с номиналами 1 и 10 Ом).

Реле К1 использовано импортное. Best BS902CS (его обмотка имеет сопротивление 500 Ом. контакты рассчитаны на коммутацию постоянного и переменного тока до 10 А при напряжении 220 В) Оно имеет габариты 20х15х15 мм. Подходящее отечественное реле для измерителя заряда можно подобрать из группы автомобильных [3].

Трансформатор ТПП232-127/220-50 может быть заменен на любой из ряда ТЛЛ23) -127/220-50-ТПП235-127/220-50. при этом следует соединить вторичные обмотки таким образом, чтобы на диодные мосты VD1 и VD2 поступало напряжение 12... 15 В. Сетевой трансформатор можно изготовить и самостоятельно. Его наматывают на ленточном магнитопроводе ШЛ16х20 Обмотка I содержит 2400 витков провода ПЭВ-1 0.08. обмотки II и III - по 140 витков провода ПЭВ-1 0.25.

Звуковой пьезоэлектрический излучатель BF1 - любой из серии ЗП. Тумблер SA1 - П2Т или другой, рассчитанный на ток не менее 5 A; SA2 - любой. Галетные переключатели SA3 - МПН-1.

Измеритель заряда собран в пластмассовом корпусе размерами 200х80х65 мм. Детали размещены на двух платах из текстолита, монтаж выполнен навесными проводниками. На одной из них размерами 190 130 мм, прикрепленной к днищу корпуса, установлены элементы Т1. VD1. VD2. DA2. DA3, С4, С5, C11, С12, R1, R2, К1, BF1. Остальные детали распаяны на второй плате (165х45 мм), привинченной к передней панели Стабилизаторы напряжения DAI. DA2 смонтированы на теплоотводах с охлаждающей поверхностью 30...40 см2 каждый.

Калибруют устройство следующим образом. Входные контакты измерителя включают в разрыв цепи нагрузки по схеме рис. 2,а и задают рабочий ток равным 1 А. Контакты тумблера SA1 при этом должны находиться в разомкнутом положении, а тумблера SA2 - замкнутом. Измеряя многократно период следования импульсов на выходе преобразователя DA1 (вывод 7). подстроечным резистором R4 устанавливают их шес-тисекундный период. Затем проверяют точность шестиминутного периода импульсов на выходе М (вывод 10) счетчика DD1 и. если необходимо, корректируют тем же резистором.

Следует отметить, что объективно установить заряд, который должен принять аккумулятор, можно, если известна его реальная емкость и он разряжен до нижней допустимой границы.

Для определения емкости батареи собирают разрядную установку по схеме на рис. 2.6.

Максимальный постоянный ток. который можно пропускать через входную цепь в положении" 100А·ч" переключателя SA1 - 10 А. а в положении" 10 А · ч". - 1А. Если измеряемый ток имеет форму импульсов (например, при зарядке батареи аккумуляторов), то среднее значение тока нужно уменьшить до 6...7 А. иначе резистор R1 перегреется. При разомкнутых контактах тумблера SA1ток не должен превышать 1 А.

Литература

1. Гутников В. С. Интегральная электроника в измерительных устройствах (изд. 2. перераб. и доп.) - Л. Эмергоатомиздат. Ленинградское отд. 1988. с. 269-273.
2. Якубовский С. В., Ниссельсон Л. И., Кулешова В. И. и др. Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы. Справочник (под ред. Якубовского С. В.). - М. Радио и связь. 1990. с. 432-445.
3. Банников В. Малогабаритные автомобильные электромагнитные реле. - Радио. 1994. № 9., с.42; № 10. с. 41.

Автор: А.Евсеев, г.Тула

Смотрите другие статьи раздела Автомобиль. Аккумуляторы, зарядные устройства.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Тающие айсберги создают новые оазисы жизни на дне океана 30.06.2026

Глобальное потепление активно меняет облик нашей планеты, и одним из наиболее заметных его проявлений становится ускоренное таяние ледников в полярных регионах. Этот процесс не только приводит к подъему уровня Мирового океана, но и вызывает цепную реакцию в морских экосистемах, порой создавая неожиданные и парадоксальные последствия. Массовое высвобождение айсбергов из Гренландии - яркий пример того, как климатические изменения перестраивают жизнь в самых глубоких и удаленных уголках океана. Из-за повышения температуры количество айсбергов, откалывающихся от гренландских ледников, стремительно растет. Ученые проанализировали данные за последние 40 лет и установили, что с 2000 года поток ледяных глыб через пролив Фрама увеличился в четыре раза. Об этом сообщает Futurism со ссылкой на исследование специалистов из Технического университета Дании. Такое беспрецедентное нашествие айсбергов представляет серьезную опасность для международного судоходства. Одновременно оно радикально тра ...>>

Робот-тьютор Optio, помошник школьника 30.06.2026

Икусственный интеллект и робототехника все активнее помогают учителям и ученикам, делая обучение более персонализированным и увлекательным. Гуманоидные роботы, способные взаимодействовать с людьми естественным образом, открывают новые возможности для школ, особенно в условиях нехватки педагогических кадров и растущего интереса к технологиям. Одна из таких инновационных инициатив стартовала в американском штате Нью-Йорк. Компания Realbotix запустила своего помощника учителя на базе искусственного интеллекта под названием Optio в Центральном школьном округе Саламанки. Робот выступает в роли тьютора, предлагая персонализированное репетиторство, многоязычную помощь с домашними заданиями и круглосуточную академическую поддержку. По данным Interesting Engineering, проект направлен на повышение вовлеченности учащихся и внедрение передовых технологий в учебный процесс. В рамках пилотной программы школы округа планируют интегрировать человекоподобных роботов в классы. Изначально Optio буд ...>>

Биопрепараты повышают питательную ценность органической гречихи 29.06.2026

В органическом земледелии особое внимание уделяется не только урожайности, но и качественному составу продукции. Потребители все чаще выбирают продукты с высоким содержанием полезных веществ и без следов химических веществ. Исследования показывают, что применение биологических препаратов может существенно улучшить минеральный состав зерновых культур, делая их более ценными с точки зрения питания. В результате полевых экспериментов, проведенных в 2023-2025 годах, ученые установили, что использование биопрепаратов способствует активному накоплению макроэлементов, в частности фосфора и калия, в зерне органической гречихи. Об этом сообщила Леся Крупак из Белоцерковского национального аграрного университета в своей работе "Экологичность и производительность". Наиболее заметный эффект наблюдался при применении гумата калия. В этом случае содержание калия в зерне увеличивалось на 19-21 процент по сравнению с контрольными участками. Такой результат свидетельствует об улучшении работы тра ...>>

Случайная новость из Архива Поезд на магнитной подушке с беспроводным питанием 31.03.2022 На востоке Китая был испытан прототип поезда на магнитной подушке с уникальным беспроводным питанием. Подобные транспортные средства, включая монорельсовые, давно используют электромагнитную индукцию для получения энергии. Однако китайские ученые смогли удивить. Вместо обычной для такого метода передачи энергии эффективности на уровне 20-50 % китайская технология обеспечивает беспрецедентный КПД на уровне 92,4 %. Такого в мире нет нигде. Традиционные маглевы (поезда на магнитной подушке) используют так называемые линейные двигатели. В этой схеме монорельс и оборудование поезда - это фактически один электрический двигатель. Одно движется относительно другого и это приводит к выработке электрического тока на борту маглева. Эффективность такого двигателя может быть на уровне 20 % или немногим более. Кроме того, такая система не вырабатывает энергию во время остановки, что требует иных источников для питания бортового оборудования. Новая китайская технология лишена и этого недостатка. По сути, китайские инженеры из компании CRRC Qingdao Sifang разработали систему беспроводного питания маглевов подобную работе индукционной плиты. Вдоль полотна были размещены электромагнитные катушки каждая специальной формы длиной около 20 метров. Также особым образом была доработана приемная антенна на борту поезда. В испытаниях система на всех скоростях вплоть до 600 км/ч показала способность постоянно передавать маглеву более 170 кВт мощности. Она одинаково эффективно работала как в движении, так и на остановках. Решая проблему эффективной передачи энергии на борт поезда без проводов, инженеры искали возможность исключить взаимные помехи питающего поля и электромагнитного поля, движущего состав (этим занимались разные катушки); определяли оптимальные режимы включения и выключения подающих питание катушек (на максимальной скорости поезд проносится над ними в одно мгновение) и решали массу других технологических задач. Испытания прототипа показали, что в общем задача решена. Следующее поколение китайских маглевов станет более совершенным.

Другие интересные новости:

▪ Искусственная мышца из кристаллической пластмассы

▪ Принтер для мобильников

▪ Шаг к плазмонным кристаллам

▪ Идентификация владельца мобильного телефона по отпечатку пальца

▪ Мобильная ловушка для перемещения антиматерии между исследовательскими лабораториями

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Альтернативные источники энергии. Подборка статей

▪ статья Уотсон Джеймс. Биография ученого

▪ статья Зачем нам грамматика? Подробный ответ

▪ статья Орнитоз, пситтакоз. Медицинская помощь

▪ статья Индикатор высокочастотного радиоизлучения. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Трансивер YES-97. Усилитель мощности. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026