Устройство для зарядки автомобильных аккумуляторных батарей. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Автомобиль. Аккумуляторы, зарядные устройства

Комментарии к статье

В сравнительно маломощных электросетях одновременная работа множества электроинструментов и сварочных аппаратов вызывает такие скачки и провалы сетевого напряжения, что все зарядные устройства, прежде собранные мною, просто отказывались работать или требовали непрерывного контроля. В устройстве с ручным регулированием зарядного тока при сильном снижении сетевого напряжения - вплоть до 170 В - приходилось устанавливать регулятор тока на максимум. Если не уследил подъем сетевого напряжения, то зарядный ток превышал предельное значение и в лучшем случае перегорал предохранитель, в худшем - трансформатор Стабилизированные регуляторы оказались неспособными отслеживать столь широкие пределы изменения сетевого напряжения, а при резких скачках и провалах приводили к последствиям, описанным выше.

Пришлось подойти к этой проблеме более основательно, и, как показала практика, не напрасно. Несколько лет эксплуатации нового зарядного устройства подтвердили, что только полное отсутствие сетевого напряжения может помешать зарядке батареи. Применение пропорционально интегрирующего (ПИ) регулятора в новом устройстве позволило точнее удерживать заданный зарядный ток при действии любых дестабилизирующих факторов.

ПИ регулятор - это система, в которой для обеспечения устойчивости регулирования сформирована специальная частотная характеристика фильтра в цепи обратной связи [1]. При медленном уходе регулируемого параметра от заданного значения фильтр ведет себя как интегратор, а при быстром - как безынерционное звено. Переход от одного режима к другому определен значением граничной частоты при котором фазовый сдвиг в кольце регулирования не превышает допустимого значения и обеспечена устойчивость системы.

Рис. 1

Принципиальная схема зарядного устройства показана на рис. 1. Источником тока зарядки служат две вторичные обмотки IV и V сетевого трансформатора Т1, образующие с диодами VD1, VD2 и VD3, VD4, соответственно, два двуполупериодных выпрямителя включенных параллельно Ток можно плавно изменять переменным резистором R14 в пределах от 1 до 10 А со стабилизацией установленного значения Этот узел выполнен по традиционной схеме с фазовым управлением с той лишь разницей, что в качестве регулирующего элемента использован не тиристор, а мощный полевой транзистор VT1. Такое решение обусловило простоту управления и конструктивные удобства.

Фазовый метод регулирования предусматривает использование пилообразного напряжения для формирования импульсов управления регулирующим элементом. Чтобы синхронизировать это напряжение с моментами перехода сетевого напряжения через нулевое значение применен узел, собранный на элементах VD6-VD8 R1, R2, R9, R10 и компараторе DA4, питающийся от включенных последовательно согласно полу-обмоток II 1 II.2 трансформатора.

Когда напряжение на обмотке II равно нулю диод VD7 закрывается обратным напряжением, поступающим через резисторы R9, R10 с выходов вспомогательного источника питания микросхем, и происходит переключение компаратора в состояние, когда на выходе с открытым коллектором (вывод 9) низкое напряжение Через этот выход и токоограничительный резистор R13 разряжается конденсатор С8, постоянно заряжаемый через резистор R18 от того же вспомогательного источника. Таким образом, на конденсаторе С8 формируется пилообразное напряжение с привязкой к нулевой фазе напряжения в сети.

Компаратор DA5 управляет регулирующим транзистором VT1 в соответствии с пилообразным напряжением, приложенным к инвертирующему входу, и выходным напряжением ПИ фильтра на неинвертирующем входе. После достижения пилообразным напряжением уровня, присутствующего на неинвертирующем входе, на выходе с открытым коллектором установится напряжение. близкое к нулю, которое закроет транзистор VT1.

В плюсовую цепь заряжаемой аккумуляторной батареи включены два резистора R3 и R5, соединенных параллельно и выполняющих функцию токо-измерительного элемента. Импульсы зарядного тока, снимаемые с этих резисторов, поступают на вход собранного на ОУ DA3 активного ФНЧ Бесселя.

Выбор типа фильтра обусловлен равномерностью его АЧХ а также высокой линейностью ФЧХ и малым временем установления [2].

Частота среза ФНЧ - около 8 Гц. Ее определяют элементы R4. R6. C3. С4 Фильтр эффективно подавляет основную гармонику зарядного тока 100 Гц. однако его инерционность не должна быть чрезмерно большой.

К выходу ФНЧ подключен микроамперметр РА1 с добавочными резисторами R12, R16, показания которого прямо пропорциональны среднему значению тока зарядки. Калибруют микроамперметр в амперах зарядного тока подстроечным резистором R16.

С выхода ФНЧ напряжение также поступает на сумматор, образованный резисторами R11 R14 R15. Переменным резистором R14 регулируют зарядный ток Разность сигналов, подводимых к точке соединения резисторов R11 и R15, поступает на вход ПИ фильтра.

ПИ фильтр собран на ОУ DA6 и элементах R17, R19, С10. Исходя из инерционности ФНЧ. граничная частота регулятора выбрана близкой к 8 Гц. С уменьшением частоты коэффициент передачи фильтра увеличивается и около нулевой частоты теоретически возрастает до бесконечности. Этим достигается минимальное рассогласование заданного и действительного значений зарядного тока На частоте 8 Гц и более коэффициент передачи определяют только номиналы резисторов R17, R19. Он равен примерно 27 дБ.

Таким образом, сигнал рассогласования, воздействуя на регулирующий транзистор VT1 через компаратор DA5, сводит к нулю разность значений напряжения указанных выше сигналов в точке соединения резисторов R11 и R15.

Для питания компараторов, операционных усилителей и других узлов устройства предусмотрен вспомогательный двуполярный источник, образованный полуобмотками 111.1, III.2 трансформатора Т1. выпрямителем VD5, стабилизаторами напряжения DA1 DA2 и сглаживающими оксидными конденсаторами С1, С2, С5, С6. Светодиод HL1 - индикатор включения устройства в сеть. Вентилятор с электродвигателем М1 служит для принудительного охлаждения блока мощных диодов VD1 - VD4 и транзистора VT1.

Большинство деталей устройства размещены на универсальной технологической плате, монтаж выполнен отрезками изолированного провода. Резисторы R3, R5 - проволочные С5-16В. Остальные постоянные - ОМЛТ, МЛТ или МТ Переменный R14 - проволочный с линейной характеристикой ППБ-1 подстроечный R16 - СПЗ-39А.

Оксидные конденсаторы лучше использовать рассчитанные на работу при повышенной температуре. Остальные конденсаторы - любые.

Трансформатор Т1 - ТС-180 от старого лампового телевизора. Магнитопровод необходимо разобрать, с катушек смотать все обмотки, кроме первичной I сохранив бумажные межслойные прокладки, и намотать новые Сначала укладывают обмотки 11.1 на одну катушку и II.2 - на другую, по 37 витков провода ПЭВ-2 0,18, а затем также 111.1 и III.2 по 55 витков провода ПЭВ-2 0,38 Последними наматывают обмотки IV и V по 150 витков провода ПЭВ-2 0.86 с отводом от середины Межобмоточные и межслойные прокладки обязательны.

Соединять полуобмотки, расположенные на разных катушках и намотанные в одну сторону, следует встречно(т. е. конец с концом), как указано на схеме.

Диоды VD1-VD4 и транзистор VT1 установлены без изолирующих прокладок на общем теплоотводе от процессора компьютера в сборе с вентилятором DL-43. Теплоотводом в виде пластины площадью около 5 см2 следует снабдить также стабилизатор DA1.

Микроамперметр РА1 - М4206 с током полного отклонения стрелки 100 мкА. Сетевой тумблер SA1 - МТ-1 Зажимы на выводы заряжаемой батареи большие пружинные, вида "крокодил", их можно приобрести в магазине радиодеталей или автозапчастей.

Рис. 2

Вид зарядного устройства со снятой крышкой показан на рис. 2.

Для начальной проверки работоспособности зарядного устройства к его выходу подключают активную нагрузку мощностью 100 Вт (автомобильную лампу фары с соединенными параллельно нитями) Перед этим регулятор тока зарядки R14 устанавливают в положение максимального сопротивления, что будет соответствовать минимальному току. Нагрузку включают последовательно с контрольным амперметром к выходу зарядного устройства. Убеждаются, что регулятор R14 позволяет изменять зарядный ток в установленных пределах, которые при необходимости можно скорректировать подборкой резистора R15.

Затем к выходу устройства подключают аккумуляторную батарею последовательно с контрольным амперметром. Устанавливают по контрольному амперметру зарядный ток 10 А и, перемещая движок резистора R16, устанавливают стрелку микроамперметра РА1 на конечное деление.

Литература

1. Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника (пер, с нем.). - М . Мир, 1983.
2. Волович Г. И. Схемотехника аналоговых и аналого-цифровых электронных устройств. - М.. Додэка, 2005.

Автор: А. Дымов, г. Оренбург; Публикация: radioradar.net

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 Квантовый переводчик для сетей будущего 13.07.2025 Развитие квантовых технологий обещает изменить представление о вычислениях, безопасности данных и телекоммуникациях. Однако, чтобы квантовые компьютеры могли взаимодействовать друг с другом на больших расстояниях, необходима стабильная передача информации между их "языками" - микроволнами и оптическим светом. Именно эту задачу попытались решить ученые из Университета Британской Колумбии, предложив уникальный подход к созданию так называемого "квантового переводчика". Работа исследователей направлена на устранение одного из главных технических барьеров на пути к полноценному квантовому интернету. Они разработали чип на основе кремния - материала, широко используемого в производстве классических процессоров. Этот миниатюрный преобразователь способен с высокой точностью и минимальными помехами трансформировать микроволновые сигналы в оптические и наоборот. По словам Мохаммада Халифы, одного из авторов исследования, устройство работает почти как идеальный переводчик, который передает смысл без искажений и шума. Квантовые компьютеры обрабатывают данные в форме микроволн, но такие сигналы не подходят для передачи на большие расстояния. В отличие от них, оптические импульсы - например, в оптоволоконных сетях - отлично справляются с этой задачей. Проблема в том, что преобразование одного типа сигнала в другой крайне чувствительно к ошибкам: малейшее искажение разрушает квантовую запутанность - фундаментальное явление, при котором частицы остаются связаны между собой вне зависимости от расстояния. Новое устройство использует искусственные магнитные дефекты, встроенные в кремниевую структуру. При подаче сверхслабого сигнала - в миллионные доли ватта - электроны внутри этих дефектов начинают менять тип сигнала, сохраняя при этом квантовые свойства. Одним из преимуществ такой технологии является ее совместимость с существующими сверхпроводящими элементами и производственными методами. Еще одной важной особенностью разработки является ее двусторонняя работа: устройство может конвертировать сигналы в обоих направлениях, что делает возможным не только передачу, но и полноценный обмен квантовой информацией. Как отмечают ученые, без такой технологии квантовые компьютеры оставались бы лишь локальными машинами, неспособными к объединению в сеть. Хотя пока речь идет о теоретической модели, перспективы практической реализации вполне реальны. Руководитель проекта Джозеф Салфи подчеркивает, что в будущем подобные преобразователи смогут встраиваться прямо в существующую телекоммуникационную инфраструктуру, открывая дорогу к построению квантового интернета - защищенной, сверхбыстрой и принципиально новой глобальной сети.

Другие интересные новости:

▪ Медицинское применение для сэлфи

▪ Правильно подобранная диета повышает успеваемость детей

▪ Птичий грипп в жидком азоте

▪ Межсетевой экран D-Link NetDefend UTM DFL-870

▪ Мозги животных объединили в сеть

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Жизнь замечательных физиков. Подборка статей

▪ статья Бывали дни веселые. Крылатое выражение

▪ статья Как некоторые авторы Википедии разыгрывают читателей? Подробный ответ

▪ статья Электромонтер по обслуживанию ЛЭП, электрооборудования напряжением до 1000 В и свыше 1000 В. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Настройка антенн с помощью измерителя АЧХ. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Супермен. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026