Автоматическое зарядное устройство. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Автомобиль. Аккумуляторы, зарядные устройства

Комментарии к статье

Как известно, свинцовые аккумуляторные батареи служат существенно дольше, если находятся постоянно в заряженном виде. Для этой цели промышленность выпускает несколько моделей несложных бытовых зарядных устройств, однако их стоимость "не по карману" многим из читателей. Ниже описано самодельное зарядное устройство, изготовление которого вполне под силу радиолюбителям средней квалификации.

В большинстве случаев зарядное устройство представляет собой источник постоянного или пульсирующего тока, состоящий из сетевого трансформатора, выпрямителя и балластного элемента, ограничивающего ток зарядки батареи. На балластном элементе (чаще всего его роль выполняет реостат, лампа накаливания или мощный транзистор) теряется значительная мощность, выделяющаяся в виде тепла.

В процессе зарядки необходимо постоянно контролировать и подстраивать зарядный ток, изменяющийся вследствие изменения напряжения на батарее, нестабильности напряжения сети и прочих причин, что крайне неудобно.

На страницах радиолюбительской литературы описано довольно много разнообразных конструкций зарядных устройств. Тем не менее хотелось бы предложить вниманию читателей еще один вариант автоматизированного зарядного устройства, свободного от перечисленных недостатков и позволяющего заряжать свинцовые аккумуляторные батареи емкостью от 10 до 160 А·ч.

Оно обеспечивает стабильный пульсирующий ток, равный (среднее значение в амперах) 5...10 % от значения емкости батареи (в ампер-часах). Зарядка длится 10... 12 ч до достижения напряжения на батарее 14,6... 14,9 В при плотности электролита 1,27...1,29 г/см3.

Зарядное устройство состоит из сетевого трансформатора Т2 (см. принципиальную схему), мощного выпрямителя на диодах VD8, VD9 и тринисторах VS1, VS2, маломощного источника, выполненного на элементах VD6, VD7, R17, VD5, VD4, С4, С5 и питающего электронный узел. В электронный узел, в свою очередь, входят устройство управления тринисторами, собранное на однопереходном транзисторе VT2 и импульсном трансформаторе Т1, стабилизатор зарядного тока на ОУ DA2, система автоматического контроля напряжения батареи на компараторе DA1 и устройство защиты от ошибочного подключения нагрузки в обратной полярности, выполненное на реле К1.

(нажмите для увеличения)

Благодаря использованию устройств автоматики, стабилизирующих зарядный ток и контролирующих степень заряженности батареи по напряжению на ней, полностью отпадает необходимость постоянного наблюдения за процессом зарядки.

С токоизмерительного резистора R18 на инвертирующий вход ОУ DA2 через резистор R14 поступает напряжение, пропорциональное зарядному току. С делителя R12R13 на тот же вход подано напряжение, требуемое для задания начального смещения и компенсации технологического разброса параметров операционного усилителя, что необходимо при однополярном его питании. Это позволяет использовать в узле практически любые ОУ.

Резистором R9 устанавливают необходимое значение тока зарядки.

Благодаря конденсатору C3, ОУ DA2, кроме сравнения сигналов на входах, выполняет еще и функцию интегрирования их разности с большой постоянной времени. Дело в том, что напряжение, падающее на резисторе R18, не постоянное, а пульсирующее. При увеличении по какой-либо причине зарядного тока возрастает напряжение на резисторе R18, а значит, и на инвертирующем входе ОУ DA2. Напряжение на его выходе уменьшается, замедляется зарядка конденсатора C3 и запаздывает открывание тринисторов выпрямителя. В результате ток зарядки возвращается к первоначальному значению.

За напряжением на выводах заряжаемой батареи следит система автоматического контроля, собранная на компараторе DA1. Напряжение поступает на его инвертирующий вход с делителя R2R3. Как только оно превысит пороговый уровень, установленный делителем R1R4R5, на выходе с открытым эмиттером (вывод 2) компаратора появится высокий уровень. Транзистор VT1 откроется и зашунтирует конденсатор С6. По этой причине поступление импульсов управления на тринисторы VS1, VS2 прекратится, и они закроются, а включившийся "зеленый" светодиод HL1 просигнализирует об окончании зарядки.

Если же через некоторое время напряжение на батарее уменьшится до 11...11,5 В, компаратор переключится в первоначальное состояние, транзистор VT1 закроется и вновь начнется процесс зарядки. Пороговое напряжение, соответствующее прекращению зарядки, устанавливают резистором R1. Цепь C1R7VD2 позволяет более точно измерить напряжение на выводах батареи, поскольку исключает влияние выходного напряжения зарядного устройства.

При ошибочном подключении батареи к зарядному устройству в обратной полярности диод VD11 откроется, сработает реле К1 и зашунтирует своими контактами К1.1 конденсатор С6. Поэтому тринисторы не будут открываться при включении питания устройства. Ошибку проиндицирует включившийся светодиод HL2.

Следует отметить, что такая защита эффективна только тогда, когда батарею подключают к выключенному зарядному устройству - это следует помнить при его эксплуатации. Если использовать более мощное автомобильное реле К1, следует включить его размыкающие контакты в разрыв минусовой цепи в точке Б (см. схему) - защита будет более надежной.

Предохранитель FU2 служит для размыкания зарядной цепи при аварийных ситуациях. Так как зарядное устройство является, по сути, источником стабильного тока, оно выдерживает кратковременные замыкания выхода, но длительное пребывание его в таком режиме недопустимо из-за перегрева элементов большим импульсным током.

Конструктивно зарядное устройство выполнено в металлическом кожухе подходящих размеров (который при эксплуатации прибора должен быть заземлен), хотя может быть вмонтировано непосредственно в распределительный электрощит гаража или мастерской. Элементы выпрямителя VS1 и VD8, VS2 и VD9 устанавливают попарно на два теплоотвода. Резистор R18 выполнен из провода диаметром 0,5...0,8 мм с высоким удельным сопротивлением (константан, манганин, нихром).

Замена тринисторов КУ202Е и диодов Д231 на Т122-16 и Д112-16 соответственно увеличит максимально допустимый зарядный ток и надежность устройства. При этом сетевой трансформатор Т2 нужно тоже подобрать более мощный. Вместо К553УД1 подойдут практически любые ОУ общего назначения, к примеру, из серии К140 или 153. В качестве компаратора DA1 также можно применить ОУ.

Реле К1 - РЭС10, паспорт РС4.529.031-08. Амперметр РА1 - любой магнитоэлектрический с током полного отклонения 10 А.

Трансформатор Т1 - серийный ТИ-4 или самодельный, намотанный на кольце типоразмера К20х12х6 из феррита М3000НМ. Первичная обмотка содержит 60, а вторичные - по 40 витков провода ПЭЛШО диаметром 0,1 мм. Обмотки следует надежно изолировать одну от другой и от маг-нитопровода лакотканью.

Сетевой трансформатор Т2 - промышленный или самодельный мощностью не менее 180 Вт с напряжением на вторичной обмотке 18...20 Вэфф при токе не менее 10 А. В случае самостоятельного изготовления трансформатора его проще переделать из сетевого ТС-180 или ТС-200 от лампового телевизора. Все вторичные обмотки с него следует удалить и намотать новую - 65 витков провода ПЭВ-2 1,5.

Провода от зарядного устройства к батарее должны иметь двойную изоляцию, сечение не менее 2,5 мм2, и заканчиваться зажимами, обеспечивающими надежный контакт с выводами батареи.

Если при повторении зарядного устройства возникли трудности с приобретением однопереходного транзистора КТ117А или сомнения в его работоспособности, задачу проще всего решить заменой этого прибора аналогом, собранным из двух биполярных транзисторов (см. статью Б. Ерофеева "Экономичный сенсорный выключатель освещения" в "Радио", 2001, № 10, с. 29, 30).

Устройство не критично к разбросу параметров элементов, но требует налаживания. Для этого потребуются исправная заряженная аккумуляторная батарея, эквиваленты нагрузки - два проволочных резистора сопротивлением 1 и 3 Ом с мощностью рассеивания не менее 100 Вт (отрезки нихромовой спирали, проволочные резисторы и т. п.), а также кислотный ареометр для измерения плотности электролита.

Сначала налаживают систему стабилизации зарядного тока. К выходу устройства подключают нагрузку сопротивлением 3 Ом. Отключают диод VD3 от коллекторной цепи транзистора VT1 и подают питание устройства. Резистором R12 при верхнем по схеме положении движка резистора R9 добиваются тока в нагрузке, равного 1 А.

Далее к выходу устройства подключают нагрузку сопротивлением 1 Ом и, подбирая резисторы R10, R11 и R13 (осторожно, чтобы не перегрузить зарядное устройство!), добиваются изменения тока через нагрузку в пределах 1...10 А при вращении движка резистора R9.

Затем налаживают систему автоматического контроля напряжения на батарее. Припаивают на место вывод диода VD3. Присоединяют к выходу устройства батарею аккумуляторов и включают питание. При достижении плотности электролита 1,27...1,29 г/см3 медленно вращают движок резистора R1 до зажигания светодиода HL1 и выключения зарядного тока. Подстраивая резистор R5, добиваются повторного включения зарядного тока при снижении напряжения на выводах батареи до 11...11,5 В (батарею для этого необходимо разрядить).

Если для переменного резистора R9 изготовить шкалу и при налаживании проградуировать ее, можно отказаться от амперметра РА1.

В заключение - совет: ни в коем случае не следует заряжать кислотные свинцовые батареи в условиях городской квартиры по причине выделения в процессе зарядки агрессивных токсичных газов и невозможности заземления устройства.

Автор: В.Сорокоумов, г.Сергиев Посад

Смотрите другие статьи раздела Автомобиль. Аккумуляторы, зарядные устройства.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Кислотность океана разрушает зубы акул 03.10.2025

Мировые океаны выполняют важнейшую функцию - они поглощают около трети углекислого газа, выбрасываемого в атмосферу. Это помогает замедлять темпы глобального потепления, но имеет и обратную сторону. Растворяясь в воде, CO2 образует угольную кислоту, которая повышает концентрацию водородных ионов и приводит к снижению pH. Вода становится более кислой, а последствия этого процесса уже заметны для морских экосистем. Средний показатель кислотности океана сейчас равен примерно 8,1, тогда как еще недавно за условную норму брали значение 8,2. По прогнозам, к 2300 году уровень может упасть до 7,3 - это сделает океан почти в десять раз кислее нынешнего состояния. Для обитателей морей подобные изменения означают не просто сдвиг химического равновесия, а реальную угрозу физиологическим процессам, начиная от формирования раковин у моллюсков и заканчивая охотничьим поведением акул. Чтобы выяснить, как именно кислотная среда отражается на зубах акул, группа немецких исследователей провела эксп ...>>

Почтовый космический корабль Arc 03.10.2025

Космические технологии становятся частью инфраструктуры, способной повлиять на логистику, медицину и даже военную сферу. Идея использовать орбиту как глобальный склад для срочных поставок звучала еще недавно как научная фантастика, но стартап Inversion пытается превратить ее в практическое решение. Компания Inversion появилась в начале 2021 года благодаря Джастину Фиаскетти и Остину Бриггсу, которые на тот момент были студентами Бостонского университета. Их замысел состоял в том, чтобы сделать возможной доставку грузов не только через спутниковые сети данных, но и в буквальном смысле - физических предметов. В основе лежит простая мысль: если космос обеспечивает доступ к любой точке Земли, то и грузы должны перемещаться тем же маршрутом. Уже за три года работы команда из 25 специалистов успела построить демонстрационный аппарат "Ray". Его запуск состоялся в рамках миссии SpaceX Transporter-12. Устройство весом 90 килограммов проверяло ключевые технологии Inversion, включая двухком ...>>

Лазерное обогащение урана 02.10.2025

Ядерная энергия остается одним из ключевых источников стабильного электричества, особенно для стран с растущими потребностями в энергоснабжении. Однако обеспечение бесперебойных поставок топлива для атомных станций требует современных технологий обогащения урана, которые одновременно эффективны и безопасны. Американская компания Global Laser Enrichment (GLE) делает значительный шаг в этом направлении, завершив масштабное тестирование лазерной технологии обогащения урана. Демонстрационная программа была проведена на объекте в Уилмингтоне, Северная Каролина. Тестирование технологии SILEX (Separation of Isotopes by Laser EXcitation), разработанной австралийской Silex Systems, стартовало в мае 2025 года и продлится до конца года. В ходе экспериментов компания планирует получить сотни фунтов низкообогащенного урана (LEU), который может быть использован в качестве топлива для атомных электростанций. GLE была создана в 2007 году для коммерциализации лазерных методов обогащения урана в С ...>>

Случайная новость из Архива Оптимальная продолжительность сна 15.07.2025 Вопрос о том, сколько нужно спать, чтобы чувствовать себя отдохнувшим, волнует миллионы людей по всему миру. Общепринятая рекомендация - восемь часов сна - давно стала стандартом, однако недавние исследования ставят под сомнение ее универсальность. Оказалось, что продолжительность здорового сна зависит не только от биологии, но и от культурных и социальных условий. Американские ученые провели масштабное исследование, охватившее около пяти тысяч человек из двадцати стран. Полученные данные выявили значительные различия в продолжительности сна в зависимости от места проживания. Например, в Японии средний человек спит всего около шести часов с небольшим, тогда как во Франции этот показатель приближается к восьми. Канадцы, в свою очередь, в среднем спят по семь с половиной часов. Один из руководителей исследования, профессор социальной и культурной психологии Стивен Хайне из Университета Британской Колумбии, подчеркивает, что универсального стандарта сна не существует. По его словам, норматив должен определяться не только физиологией, но и традициями той среды, в которой живет человек. Он отмечает, что наилучшее самочувствие у участников наблюдалось тогда, когда продолжительность их сна соответствовала привычной норме их страны, а не абстрактной восьмичасовой рекомендации. Интересно, что участники, спавшие меньше "идеального" времени, принятого в их культуре, не демонстрировали признаков ухудшения здоровья. Это ставит под сомнение идею о том, что сон короче восьми часов обязательно вреден. Исследование также показало: чаще всего люди спят примерно на час меньше, чем принято считать нормой в их обществе, и при этом не ощущают негативных последствий. Доктор Кристин Оу из Университета Виктории, также принимавшая участие в проекте, подчеркивает, что субъективное ощущение отдыха связано именно с тем, насколько сон соответствует социальным ожиданиям, а не с фиксированной его продолжительностью. Это означает, что психологический комфорт от сна может зависеть от того, как человек воспринимает свой сон в контексте своей культуры. Авторы подчеркивают важность учета культурного контекста при разработке рекомендаций по здоровому сну. Унифицированные советы теряют свою эффективность, если не адаптированы к образу жизни, привычкам и ожиданиям конкретных сообществ. Продолжительность сна, необходимая для хорошего самочувствия, зависит не только от физиологических факторов, но и от культурных норм. Вместо стремления к условным восьми часам, стоит ориентироваться на собственные ощущения и на то, как сон вписывается в образ жизни конкретного человека в конкретной среде.

Другие интересные новости:

▪ Глобальное потепление помогает археологам

▪ Электронная книга Hewlett Packard

▪ Управление движением бактерий с помощью магнитного поля

▪ Турбулентность выявляется лидаром

▪ Новый датчик OMRON различает направление наклона

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Микроконтроллеры. Подборка статей

▪ статья Я могу обещать быть искренним, но не беспристрастным. Крылатое выражение

▪ статья Что за семена послали друг другу Дарий и Александр перед битвой и что это означало? Подробный ответ

▪ статья Электромеханик. Должностная инструкция

▪ статья Предоконечный усилитель для мощных триодных выходных каскадов ламповых УМЗЧ. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Связывающиеся платки. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025