Автоматическая приставка к зарядному устройству. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Зарядные устройства, аккумуляторы, гальванические элементы

 Комментарии к статье

Вопросам грамотного обслуживания автомобильных аккумуляторных батарей журнал всегда уделял много внимания. Так, например, предыдущая статья на эту тему была опубликована в прошедшем году (И. Герцен. "Приставка-автомат к зарядному устройству" в "Радио", 1997, № 7, с. 45, 46). Помещенная ниже работа - очередной шаг в указанном направлении.

В процессе длительного - несколько месяцев - хранения автомобильных аккумуляторных батарей происходит их саморазрядка, в связи с чем рекомендуется не реже одного раза в месяц подзаряжать батарею. Однако обычная подзарядка не в состоянии предотвратить сульфатацию пластин, постепенно приводящую к уменьшению емкости батареи и снижению срока ее службы [1]. Поэтому батарею время от времени подвергают разрядке током, в амперах, численно равным 1/20 номинальной емкости, выраженной в ампер-часах, до напряжения 10,5 В, с последующей зарядкой до напряжения 14,2...14,5 В. Такой зарядно-разрядный цикл следует повторить неоднократно, если батарея сильно засульфатирована или длительное время находилась в полу разряженном состоянии.

Описываемая ниже приставка предназначена для работы совместно с зарядными устройствами, обеспечивающими необходимый зарядный ток и имеющими на выходе пульсирующее зарядное напряжение. Подойдут, например, выпускаемые промышленностью устройства УЗ-А-6/12 (г. Выборг), УЗР-П-12-6,3 (г. Юрьев-Польский), а также любительские, описанные в [2, 3]. Приставка позволяет разряжать батарею до напряжения 10,5 В и по окончании разрядки автоматически начать зарядку током с разрядной составляющей (при соотношении зарядной и разрядной составляющих 10:1). Устройство прекращает зарядку при достижении напряжения на зажимах батареи 14,2...14,5 В, что соответствует ее 100 %-ной заряженности. Оно контролирует напряжение, когда зарядного тока нет. При пропадании сетевого напряжения устройство прекращает разрядку батареи. Циклы разрядка-зарядка могут быть однократными или многократными.

Принципиальная схема приставки-автомата показана на рис. 1.

(нажмите для увеличения)

Питание приставки - комбинированное - от сети, от зарядного устройства и от заряжаемой батареи GB1 в то время, когда оптронный динистор U3 закрыт.

В качестве порогового элемента, вырабатывающего сигнал при двух значениях напряжения на батарее - 14,2...14,5 В при зарядке и 10,5 В при разрядке, - использованы компараторы таймера DA1 [4] с делителями напряжения R7R10 и R8R11. На его входах R и S происходит сравнение напряжения на заряжаемой или разряжаемой батарее с указанными выше пороговыми значениями, определяемыми напряжением питания таймера, сопротивлением резисторов внутреннего делителя напряжения таймера, напряжением на его входе UR (оно снимается со стабилитрона VD2). Нижний и верхний пороги срабатывания компаратора можно изменять подстроечными резисторами R10 и R11. Питается таймер от параметрического стабилизатора VD3R9.

Напряжение не слишком сильно разряженной двенадцати вольтной батареи обычно равно 12...12,6 В. При включении устройства в сеть с подключенной батареей таймер установится в состояние, соответствующее напряжению высокого уровня на его выходе, транзистор VT1 будет открыт. Откроется динистор оптрона U3, и начнется зарядка батареи, на что и укажет включившийся светодиод HL1.

Однако, как правило, степень заряженности подключаемой батареи неизвестна, поэтому перед началом зарядки ее целесообразно разрядить до напряжения 10,5 В. Для включения режима разрядки после подключения батареи кратковременно нажимают на кнопку SB1 "Пуск". Через контакты SB1.1 на вход R таймера поступит напряжение с подключенной к выходу батареи и переключит его в противоположное состояние (на выходе - низкий уровень), транзистор VT1 закроется и выключит светодиод HL1.

Одновременно через замкнувшиеся контакты SB1.2 на верхний по схеме вход RS-триггера, собранного на элементах DD1.1, DD2.2, приходит низкий уровень. Триггер устанавливается в такое состояние, когда на выходе элемента DD1.1 появляется напряжение высокого уровня.

При показанном на схеме положении контактов переключателя SA1 на выходе элементов DD1.3, DD1.4, включенных инверторами, действует напряжение низкого уровня. Поскольку фототранзистор оптопары U2 открыт (а он открыт все время, пока на приставку подано напряжение сети), через базу транзистора VT4, резистор R23, фототранзистор оптопары и выход логических элементов DD1.3 и DD1.4 протекает ток, достаточный для насыщения этого транзистора.

Через лампу накаливания EL1 протекает разрядный ток батареи - около 2,5 А, - что соответствует 20-часовому режиму разрядки батареи 6СТ55. При обслуживании батареи иной емкости следует применять лампу соответствующей мощности.

Напряжение сети через гасящий резистор R1 поступает на диодный мост VD1 и после выпрямления питает последовательно соединенные светодиоды оптронов U1 и U2. Конденсатор С1 и резистор R2 образуют сглаживающий фильтр для светодиода оптрона U2. При пропадании сетевого напряжения фототранзистор этого оптрона закрывается, что приводит к закрыванию транзистора VT4 и прекращению разрядки батареи.

По мере разрядки батареи напряжение на ее зажимах уменьшается. Когда оно достигнет 10,5 В, таймер переключится, откроются транзисторы VT1 и VT2. Открывание транзистора VT1 вызовет переход устройства в режим зарядки, переключение RS-триггера и закрывание транзистора VT4, а также открывание транзистора VT3.

Ток зарядки устанавливают с помощью зарядного устройства в соответствии с инструкцией по эксплуатации аккумуляторной батареи, т. е. равным 1/10 или 1/20 емкости батареи. Если зарядка идет без контроля оператора, следует обеспечить ограничение колебаний зарядного тока при колебаниях сетевого напряжения. Самый простой способ стабилизации тока - включение цепи из двух-трех параллельно соединенных автомобильных ламп мощностью 40...50 Вт в разрыв одного из выходных проводов зарядного устройства [5]. Такой же эффект дает включение лампы напряжением 220 В и мощностью 200...300 Вт в один из входных (сетевых) проводов зарядного устройства.

Зарядный ток содержит дозированную разрядную составляющую, что благотворно сказывается на протекании электрохимических процессов в батарее [1]. Ток разрядной составляющей определяет резистор R19 (примерно 0,5 А).

В процессе зарядки напряжение на полюсных выводах батареи плавно увеличивается. Известно, что напряжение полностью заряженной батареи равно 14,2...14,5 В [1]. Это напряжение измеряется в отсутствие зарядного тока, поскольку зарядные импульсы в зависимости от степени разряженности батареи увеличивают мгновенное значение напряжения на ее зажимах на 1...3 В.

Для обеспечения такого режима измерения в устройстве использованы элементы U1, R4, VT2. В режиме зарядки транзистор VT2 открыт. На рис. 2 показаны диаграммы напряжения и тока, поясняющие работу оптронов U1 и U2. Напряжение сети выпрямляется диодным мостом (диагр. 1) и поступает на светодиоды оптронов U1 и U2.

Фототранзистор оптрона U1 открывается в моменты, когда ток через светодиод оптрона U1 (диагр. 2) превышает ток открывания фототранзистора. При этом резистор R4 шунтирует подстроечный резистор R11 и верхний порог срабатывания таймера DA1 увеличивается. В моменты перехода сетевого напряжения через нуль фототранзистор закрывается и порог срабатывания таймера уменьшается до значения 14,2...14,5 В. Именно в это время через батарею не протекает ток зарядки. Измерение происходит в каждом полупериоде сети, т. е. 100 раз в секунду. Длительность измерения - 1...3 мс.

Ток через светодиод оптрона U2 протекает все время, пока на приставку подано сетевое напряжение, благодаря чему фототранзистор оптрона U2 открыт.

Как только напряжение на батарее достигнет в отсутствие тока зарядки 14,2...14,5 В, таймер DA1 переключится (на выходе появится низкий уровень) и зарядка прекратится. Поскольку на выходе RS-триггера по-прежнему остается высокий уровень, устройство может оставаться в таком состоянии долго, вплоть до нескольких суток. Потребляемый от батареи ток невелик (20...30 мА) и не может вызвать ее существенной разрядки.

Если необходима многократная тренировка батареи разрядно-зарядными циклами, контакты переключателя SA1 переводят в нижнее по схеме положение. В этом случае RS-триггер оказывается выведенным из работы и зарядка и разрядка будут чередоваться до тех пор, пока есть сетевое напряжение и подключена заряжаемая батарея.

Конденсаторы С2, C3 повышают помехоустойчивость работы таймера. Резисторы R19, R22 обеспечивают надежное удержание транзисторов VT3, VT4 закрытыми в отсутствие тока базы.

Вместо КТ608Б в устройстве можно применять любые транзисторы из серий КТ603, КТ608, КТ3117, КТ815; КТ503Б - КТ315, КТ501, КТ503, КТ3117; КТ814Б - КТ814, КТ816, КТ818, КТ837 и вместо КТ825Г - любой из этой серии. Оптронный динистор ТО125-10 можно заменить на Т0125-12.5, ТО2-10, ТО2-40, ТСО-10.

Диодный мост КЦ407А заменим на КЦ402, КЦ405 с буквенными индексами А, Б, В. Стабилитрон VD3 желательно использовать с небольшим ТКН стабилизации, годятся любые стабилитроны серии Д818.

Оксидный конденсатор С1 - К50-16, К50-35 или К50-29; С2, C3 - КМ-66, К10-23, К73-17 и др. Подстроечные резисторы R10, R11-любые многооборотные, например СП5-2. Резистор R20 - ПЭВ мощностью 10 или 15 Вт (в крайнем случае 7,5 Вт); остальные - МЛТ, ОМЛТ, С2-23. Кнопка SB1 и переключатель SA1 - любые, например, КМ2-1 и МТ1 соответственно.

Большая часть элементов устройства смонтирована на печатной плате, изготовленной из фольгированного стеклотекстолита толщиной 2 мм (рис. 3).

Оптронный динистор U3 и транзистор VT4 установлены на теплоотводах с поверхностью охлаждения 100... 150 см2. Плату укрепляют в любом корпусе подходящих размеров (в авторском варианте - 260X100X70 мм). Соединения, по которым протекает ток зарядки и разрядки, должны быть выполнены проводом сечением не менее 2 мм2. Провода, соединяющие устройство с аккумуляторной батареей, желательно выбрать гибкими.

Для налаживания устройства потребуются лабораторный источник постоянного тока с напряжением, регулируемым в пределах от 9 до 15 В при токе нагрузки не менее 0,6 А, и вольтметр. Сначала зарядное устройство и лампу EL1 временно отключают, а заряжаемую батарею заменяют лабораторным источником тока.

Установив по вольтметру напряжение источника 10,5 В, подстроечным резистором R10 устанавливают нижний порог срабатывания компаратора по включению светодиода HL1, а затем, установив напряжение 14,2...14,5 В, подстроечным резистором R11 устанавливают верхний порог по включению светодиода HL2.

Внешний вид собранной приставки показан на рис. 4.

Для обеспечения электробезопасности всей зарядной установки а целом необходимо, чтобы нагрузка (батарея) была гальванически развязана (отделена) от питающей сети. Роль элементов развязки в приставке играют оптроны (U1 и U2. К сожалению, выбранные автором оптроны серии АОТ110 не а состоянии устранить опасность поражения током, так как их номинальное напряжение изоляции не превышает 100 В. Для приставки подойдут только те оптроны, напряжение изоляции которых не менее 500 В, фототранзистор - составной (особенно это касается оптрона U2), например, из серии АОТ127.

Литература

1. Болотовский В.И., Вайсгант 3. И. Эксплуатация, обслуживание и ремонт свинцовых аккумуляторов. - Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отделение, 1988, 208 с.
2. Кудинов Г., Савчук Г. Автоматическое зарядное устройство. - Радио, 1982, № 1, с. 44-48.
3. Таланов Н., Фомин В. Зарядное устройство для стартерных батарей аккумуляторов. - Радио, 1994, № 7, с. 29.
4. Зельдин Е. Применение интегрального таймера КР1006ВИ1. - Радио, 1986, № 9, с. 36, 37.
5. Коробков А. Прибор для автоматической тренировки аккумуляторов: Сб.: "В помощь радиолюбителю", вып. 96, с. 61-70. -М.: ДОСААФ, 1987.
6. Газизов М. Автоматическое устройство для зарядки и восстановления аккумуляторных батарей.: Сб.: "В помощь радиолюбителю", вып. 94, с. 3-7. - М.: ДОСААФ, 1986.

Автор: А.Евсеев, г.Тула

Смотрите другие статьи раздела Зарядные устройства, аккумуляторы, гальванические элементы.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

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, ...>>

Компьтерная оценка состояния культурных растений 15.07.2025

Современное сельское хозяйство переживает технологическую революцию, и одной из ключевых задач становится точная диагностика состояния растений. Устойчивость к климатическим изменениям, экономное использование ресурсов и повышение урожайности требуют новых подходов. Исследователи из Еврейского университета в Иерусалиме предложили инновационное решение, объединив возможности дронов и искусственного интеллекта. Традиционные методы дистанционного анализа в агросекторе сталкиваются с ограничениями: они не всегда способны точно определить комбинированный стресс у растений, возникающий, например, при одновременном дефиците влаги и азота. Чтобы преодолеть это, израильские ученые оснастили дроны сложной системой сенсоров - гиперспектральными, тепловыми и RGB-камерами. Эти камеры не просто фиксируют изображение, но и собирают обширные данные о состоянии листвы, позволяя "увидеть" скрытые признаки стресса, незаметные невооруженному глазу. Для обработки полученных изображений и сигналов был ...>>

Особенности восприятия старости 14.07.2025

Понятие старости зачастую оказывается субъективным и подвижным: то, что кажется "преклонным возрастом" в юности, в зрелости уже воспринимается иначе. Исследования показывают, что границы старения не столько определяются биологическим возрастом, сколько зависят от психологического восприятия и отношения к собственному телу и уму. Недавнее исследование, проведенное в США среди двух тысяч человек старше сорока лет, позволило ученым определить, в каком возрасте американцы начинают ощущать себя "старыми". Оказалось, что чувство старения в среднем наступает уже к 47 годам, а заметная обеспокоенность внешними возрастными изменениями - примерно к пятидесяти. Это тот момент, когда люди чаще начинают замечать морщины, снижение тонуса кожи и общую усталость. На фоне этих внешних изменений многие участники признались, что испытывают тревогу по поводу когнитивного спада. Более половины респондентов признались, что хотя бы раз в день забывают, что собирались сказать, а четверть - теряют мысль ...>>

Случайная новость из Архива Автомобильное устройство для связи по Bluetooth 28.03.2005 Блок IHF1000 от MOTOROLA INC. представляет собой автомобильное устройство для беспроводной связи по системе Bluetooth. Устройство принимает внешние звонки для мобильного телефона, может соединить с гарнитурой хозяина, у которого оказываются свободными руки, а может записать в память, хранит в памяти до 20 номеров телефонов и может набрать номер по голосу хозяина (опознает заявку хозяина на 5 языках). К устройству можно подключить до четырех мобильных телефонов людей, едущих в автомобиле.

Другие интересные новости:

▪ Новые синхронные DC/DC-преобразователи напряжения

▪ Письмо от тезки

▪ Эффективный солнечный элемент из обычного кремния

▪ Принцип устройства камеры - глаз насекомого

▪ Камни в печени и спорт

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Справочник электрика. Подборка статей

▪ статья Еще до исторического материализма. Крылатое выражение

▪ статья Где и когда из-под кранов вместо воды шло вино? Подробный ответ

▪ статья Дизайнер-визуализатор. Должностная инструкция

▪ статья Тонкомпенсированный регулятор громкости с переменным резистором без отводов. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Молния в кармане. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025