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:

Впервые преоодолена передача ВИЧ от матери к ребенку 02.01.2026

Проблема вертикальной передачи ВИЧ - от матери к ребенку - остается одной из ключевых задач глобальной медицины. Недавний отчет Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) демонстрирует историческое достижение: Бразилия впервые в своей истории полностью преодолела этот путь передачи вируса. Страна стала 19-й в мире и первой с населением более 100 миллионов человек, которая достигла такого результата. Достижения Бразилии основаны на комплексных медицинских программах, обеспечивающих своевременный доступ к диагностике и терапии для всех слоев населения. ВОЗ официально подтвердило, что уровень передачи ВИЧ от матери к ребенку снизился до менее двух процентов. Более 95% беременных женщин в стране получают регулярный скрининг на ВИЧ и необходимое лечение в рамках стандартного ведения беременности. Изначально программа тестировалась в крупных муниципалитетах и штатах с населением более 100 тысяч человек, а затем была масштабирована на всю страну. Такой подход позволил унифицировать ста ...>>

Нанослой германия увеличивает эффективность солнечных батарей на треть 02.01.2026

Разработка высокоэффективных солнечных батарей остается одной из ключевых задач современной энергетики. Недавнее исследование южнокорейских ученых позволило повысить производительность тонкопленочных солнечных элементов почти на 30%, что открывает новые перспективы для возобновляемых источников энергии, гибкой электроники и сенсорных устройств. Команда исследователей сосредоточилась на элементах на основе моносульфида олова (SnS) - нетоксичного и доступного материала, который идеально подходит для гибких солнечных панелей. До настоящего времени эффективность SnS-устройств оставалась низкой из-за проблем на границе контакта с металлическим электродом. В этой области возникали структурные дефекты, диффузия элементов и электрические потери, что существенно ограничивало возможности таких батарей. "Этот интерфейс был главным барьером для достижения высокой производительности", - отмечает профессор Джейонг Хо из Национального университета Чоннам. Для решения этих проблем ученые предлож ...>>

Электростатическое решение для борьбы с льдом и инеем 01.01.2026

Борьба с льдом и инеем на транспортных средствах и критически важных поверхностях зимой остается сложной и затратной задачей. Ученые из Virginia Tech разработали инновационную технологию, способную разрушать лед и иней без использования тепла или химических реагентов, что открывает новые возможности для безопасной и экологичной зимней эксплуатации транспорта. Исследователи обнаружили, что лед и иней образуют кристаллическую решетку с так называемыми ионными дефектами - заряженными участками, способными перемещаться под воздействием электрического поля. Эти дефекты являются ключом к управлению прочностью льда и его удалением с поверхностей. Когда на замерзшую поверхность подается положительный электрический заряд, отрицательные ионные дефекты притягиваются к источнику поля. Это вызывает разрушение кристаллической решетки льда, в результате чего часть льда буквально "отскакивает" от поверхности. Такой эффект позволяет удалять лед без применения внешнего тепла или химических средств ...>>

Случайная новость из Архива Доказана безвредность мобильных телефонов для здоровья 19.12.2014 Электромагнитное излучение от мобильных телефонов и линий электропередач не наносит вреда здоровью человека, утверждают ученые из Манчестерского университета. Ученые стремились проверить гипотезу, что электромагнитные поля мобильных устройств вызывают бесплодие и рак, а также способствуют детской лейкемии. Считается, что эти поля поражают жизненно важные белки в организме человека. Врачи на всякий случай советуют воздерживаться от долгих разговоров по мобильному телефону. Манчестерские химики изучили воздействие слабого магнитного поля (СМП) на флавопротеины - белки, играющие важную роль в управлении нервной системой и восстановлении ДНК. Оказалось, что излучение никак не влияет на их функционирование. "Флавопротеины переносят электроны из одного места в другое. На этом пути часто возникают быстрораспадающиеся структуры - радикальные пары. Биохимические реакции с их участием считаются самым вероятным кандидатом на повреждение под влиянием электромагнитного излучения. Однако условия реакции в организме человека таковы, что биохимический эффект СМП стремится к нулю", - рассказал один из авторов исследования Алекс Джонс (Alex Jones). Безусловно, потребуются дополнительные исследования, однако данная работа позволяет с достаточной определенностью утверждать, что линии электропередач, мобильные телефоны и им подобные устройства безопасны для человека, заявил еще один автор статьи Найджел Скраттон (Nigel Scrutton). Другое исследование, проведенное британским Агентством по защите здоровья населения (независимая общественная организация, в обязанности которой входит охрана здоровья граждан страны от инфекционных болезней, ядов и радиации) в 2010 году, также не нашло убедительных доказательств вредоносного воздействия мобильников, базовых станций и Wi-Fi на здоровье человека. Тем не менее многие организации призывают продолжить исследования, ведь для понимания долгосрочных эффектов прошло слишком мало времени.

Другие интересные новости:

▪ Гибридный кроссовер Chery Tiggo 7 Plus

▪ Citroen на сжатом воздухе

▪ Infineon IMC100 - цифровая платформа для управления электродвигателями

▪ Бактерии предохранят фундамент от проседания

▪ Техпроцесс A16 (1,6 нм)

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Электрику. ПУЭ. Подборка статей

▪ статья Филип Котлер. Знаменитые афоризмы

▪ статья Почему во время траура одевают черное? Подробный ответ

▪ статья Облицовщик деталей мебели, занятый прессованием в многоэтажных прессах. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Солнечные печи. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Нагреваем граненый стакан. Физический эксперимент

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025