Двухрежимное зарядно-разрядное устройство. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

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

 Комментарии к статье

Известно, что профилактические работы с аккумуляторными батареями отнимают у автолюбителей много времени и требуют постоянного внимания во время их зарядки, особенно на заключительной стадии. Предлагаемое автором устройство поможет владельцам автомобилей решить ряд возникающих при этом проблем.

Проведение контрольно-тренировочного цикла предполагает процесс разрядки аккумуляторной батареи с последующей зарядкой ее до номинального напряжения. В последнее время стала популярной зарядка переменным током, у которого зарядная составляющая по энергии существенно превышает разрядную. Это дает возможность эффективно бороться с сульфатацией пластин аккумуляторов и сократить время, затрачиваемое на полный контрольно-тренировочный цикл. С целью повышения эксплуатационных удобств в зарядном устройстве желательно иметь узел, позволяющий прекращать зарядку батареи при достижении на ней конечного напряжения, что поможет избежать опасности перезарядки батареи.

Зарядные устройства, описанные в [1,2], обладают, несомненно, рядом положительных свойств и обеспечивают большой зарядный ток. Единственный, на мой взгляд, их недостаток - громоздкий трансформатор блока питания, что необходимо для отдачи в нагрузку большой мощности. Однако, как показывает практика, для профилактических работ с аккумуляторами емкостью до 55 Ач вполне достаточно иметь зарядное устройство, обеспечивающее выходной ток до 4 А. Несколько меньший зарядный ток, в сравнении с номинальным током десятичасовой зарядки, нетрудно компенсировать увеличением времени зарядки. Такой режим даже более предпочтителен при проведении профилактических работ.

Предлагаемое двухрежимное зарядное устройство (см. схему) во многом отвечает приведенным выше требованиям. От описанных в "Радио" ранее оно отличается наличием в сетевом трансформаторе всего одной вторичной обмотки, что упрощает его изготовление. Применение же трансформатора меньшего типоразмера позволило уменьшить массу и габариты конструкции.

(нажмите для увеличения)

Основные технические характеристики устройства

• Ток зарядки, А......0...4
• Максимальное выходное напряжение, В......16
• КПД......0,7

С целью упрощения блока питания зарядного устройства в нем применен однополупериодный выпрямитель, функцию которого выполняет диод VD1. Индикатором подключения устройства к сети служит светодиод HL1.

На однопереходном транзисторе VT1 собран генератор, формирующий импульсы узла включения тринистора VS1. Сдвиг импульса управления относительно начала рабочего полупериода сетевого напряжения задают резисторы R3 - R5, изменяя время зарядки конденсатора С1 до напряжения открывания эмиттерного перехода транзистора VT1.

Резистором R4 регулируют ток зарядки, а резистором R3 устанавливают верхний предел регулировки в процессе настройки. Чем меньше сопротивление резистора R4, тем быстрее конденсатор С1 заряжается до порогового напряжения и раньше открывается тринистор VS1 тем, следовательно, больше ток зарядки аккумуляторной батареи, подключенной к зажимам Х1 и Х2.

При пороговом напряжении на конденсаторе С1 открывается p-n переход эмиттер-база 1 транзистора VT1 и конденсатор разряжается через него. Происходит резкое уменьшение сопротивления между базовыми выводами транзистора, и на первичной обмотке трансформатора Т2 формируется импульс, запускающий узел включения тринистора VS1. Открытое состояние тринистора сохраняется за счет тока удержания до окончания рабочего полупериода. В следующий рабочий полупериод процесс повторяется.

Характерная особенность узла управления заключается в том, что он питается от аккумуляторной батареи, подключенной к выходным зажимам зарядного устройства. Если батарея не подключена, то тринистор закрыт и не разрешает формируемым импульсам управлять транзисторами VT3, VT4, в результате чего зарядное устройство оказывается защищенным от короткого замыкания по выходу при отсутствии нагрузки. При ошибочной полярности подключения аккумуляторной батареи узел управления защищен от обратного напряжения диодом VD11, а закрытый тринистор не позволяет возникнуть в цепи току короткого замыкания. Таким схемотехническим решением удалось без введения специальных дополнительных мер достичь защищенности устройства от коротких замыканий и подключения заряжаемой батареи аккумуляторов в обратной полярности.

Формирователь циклов зарядка- разрядка батареи с временным соотношением 3:1 (45 с - зарядка, 15 с - разрядка), выполненный на интегральном таймере КР1006ВИ1 (DA1), заимствован из устройства, описанного в [3]. Изменению подверглись лишь параметры времязадающих цепей формирователя. При установке переключателя SA2 в положение "Имп." на выходе таймера (вывод 3) формируются чередующиеся высокий и низкий уровни напряжения, начиная с цикла разрядки. Высокий уровень открывает транзисторы VT2 и VT6. Открываясь, транзистор VT2 блокирует работу формирователя, а транзистор VT6 подключает к аккумуляторной батарее разрядный резистор R24. Режим разрядки индицирует светодиод HL3. При появлении на выходе таймера напряжения низкого уровня транзисторы VT2 и VT6 закрываются и начинается цикл зарядки батареи аккумуляторов.

Для непрерывной зарядки батареи переключатель SA2 переводят в положение "Непр.". Формирователь при этом отключается. Режим непрерывной зарядки индицирует светодиод HL2.

Устройство автоматического выключения тока зарядки собрано на операционном усилителе (ОУ) DA2, включенного компаратором. Образцовое напряжение на его инвертирующем входе формирует стабилитрон VD9, а на неинвертирующий вход подается часть выходного напряжения, снимаемого с движка резистора R27. При достижении на выводах аккумуляторной батареи конечного напряжения 14,4 В на выходе микросхемы DA2 устанавливается напряжение высокого уровня, которое открывает транзисторы VT2 и VT5, тем самым блокируя работу таймера DA1 и формирователя импульсов включения тринистора VS1. Кроме того, высокий уровень через диод VD10 поступает на неинвертирующий вход, поддерживая тем самым на выходе ОУ высокий уровень. Это состояние ОУ индицирует светодиод HL4.

Контролируют зарядный ток аккумуляторной батареи в процессе ее зарядки по амперметру РА1.

Описанное зарядное устройство выполнено в металлическом перфорированном корпусе размерами 150x150x80 мм. Трансформатор выполнен на стальном магнитопроводе ШЛ20х32. Обмотка I содержит 1070 витков провода ПЭТВ-2 0,4, а обмотка II - 126 витков провода диаметром 1,18 мм. Можно, естественно, применить трансформатор большего типоразмера, увеличив при этом размеры корпуса.

Для трансформатора Т2 использован магнитопровод типоразмера К10х6х4,5 из феррита М2000НМ. Каждая из обмоток трансформатора содержит по 45 витков провода ПЭТВ-2 0,25. Намотку их ведут одновременно двумя проводами.

ДиодVD1 и тринистор VS1 установлены (через слюдяные прокладки) на одном общем теплоотводе - пластине размерами 60x60 мм из алюминия толщиной 3...4 мм. Функцию теплоотвода транзистора VT6 может выполнять металлическое основание корпуса.

Печатная плата для монтажа других элементов зарядного устройства не разрабатывалась. Ее заменила макетная панель размерами 75X70 мм с вертикальной установкой радиоэлементов.

Основные параметры резисторов и конденсаторов, использованных в зарядном устройстве, указаны на схеме. Диод КД206 заменим на любой однотипный или из серии КД202. Вместо ОУ КР140УД708 подойдет К140УД7. Диоды VD3 - VD7 и VD10 - любые маломощные. Транзисторы КТ503Б заменимы на КТ3117Б, КТ502Б - на КТ209Б или КТ501Б, а КТ827Б - на любой из серий КТ827, КТ829, КТ972.

Налаживание устройства проводят при подключенной к выходным зажимам полностью заряженной аккумуляторной батарее с напряжением 12 В. Движок резистора R27 устанавливают в крайнее правое по схеме положение, а резистора R3 - в среднее. Переключатель SA2 переводят в положение "Непр.". Затем, подключив зарядное устройство к сети, движок переменного резистора R4 переводят в нижнее (по схеме) положение и резистором R3 устанавливают зарядный ток, равный 4 А. Если этими резисторами не удается добиться нужного значения зарядного тока, следует заменить резистор R5 другим, несколько меньшего сопротивления. Далее переключатель SA2 переводят на режим "Имп." и, пользуясь вольтметром или осциллографом, проверяют длительность циклов "зарядка-разрядка". При этом следует учитывать, что при включении питания первым наступает цикл разрядки и его длительность несколько больше, чем в установившемся режиме. Объясняется это тем, что в момент включения питания конденсатор C3 полностью разряжен.

Для налаживания автоматического выключателя потребуется регулируемый источник постоянного тока с выходным напряжением 15 В и вольтметр постоянного тока класса 1. Порог срабатывания ОУ DA2 устанавливают, отключив зарядное устройство от сети и переведя переключатель SA2 в положение "Непр.". На выходные зажимы Х1, Х2 подают от внешнего источника постоянного тока напряжение 14,4 В и контролируют его значение вольтметром. Движок резистора R27 смещают в сторону увеличения напряжения на неинвертирующем входе ОУ до момента загорания светодиода HL4 "Конец зарядки". На этом налаживание предлагаемого устройства можно считать законченным.

Литература

1. Евсеев А. Регулируемый стабилизатор тока. - Радио, 1987, № 8, с. 56, 57.
2. Газизов М. Автоматическое устройство для зарядки и восстановления аккумуляторных батарей: Сб.: "В помощь радиолюбителю", вып. 94, с. 3 - 7. - М.: ДОСААФ, 1986.
3. Олейник П. Интегральный таймер в блоке управления стеклоочистителем. - Радио, 1988, №12, с. 25.

Автор: Л.Лясковский, г.Киев

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:

Микрогравитация не ослабляет сердечные клетки 09.09.2026

Продолжительное пребывание в космосе подвергает человеческий организм воздействию условий, с которыми он никогда не сталкивается на Земле. Микрогравитация изменяет распределение жидкостей, способствует потере костной и мышечной массы, а космическое излучение способно повреждать ДНК. Особое значение для будущих длительных экспедиций имеет состояние сердечно-сосудистой системы. Новый эксперимент с мышами на борту Международной космической станции показал, что клетки сердечной мышцы могут сохранять силу сокращения даже после нескольких недель пребывания в микрогравитации. Исследователи давно наблюдают за тем, каким образом отсутствие привычной земной гравитационной нагрузки отражается на организме. В космосе жидкости перераспределяются в сторону верхней части тела, позвоночник немного растягивается, из-за чего рост временно увеличивается, а скелетные мышцы постепенно теряют массу и силу. Однако сердечная мышца работает в несколько иных условиях, поэтому специалисты Чикагского университ ...>>

Квантовый процессор IBM Nighthawk R2 09.09.2026

Квантовые компьютеры пока существенно уступают классическим системам в универсальности, однако в специализированных задачах они уже демонстрируют впечатляющие возможности. При этом важна не только вычислительная мощность отдельных кубитов, но и скорость, с которой процессор способен выполнять последовательность квантовых операций. Именно на сокращение таких задержек специалисты IBM сделали ставку при создании нового процессора Nighthawk R2, оснащенного 120 программируемыми кубитами. Главным достижением Nighthawk R2 стала значительно более высокая скорость выполнения квантовых схем. Новый процессор способен обрабатывать более 100 тысяч схем в секунду, тогда как предшествующий Heron выполнял около 4 тысяч. Такой разрыв связан не столько с увеличением количества кубитов, сколько с устранением одного из узких мест квантовых вычислений - длительного промежутка между последовательными запусками программ. В предыдущей архитектуре Heron после завершения вычисления кубит необходимо было и ...>>

Горячие напитки высвобождают миллионы частиц пластика 08.09.2026

Бумажные стаканчики давно стали привычной альтернативой пластиковым: их используют в кофейнях, офисах и заведениях быстрого питания для кофе, чая и других напитков. Однако название "бумажный" не означает, что такая посуда полностью состоит из бумаги. Чтобы стаканчик не размокал, его внутреннюю поверхность покрывают тонким слоем полимера. Исследователи из Университета Квинсленда решили выяснить, что происходит с этими покрытиями при контакте с горячей жидкостью, и обнаружили, что вместе с напитком из них могут высвобождаться чрезвычайно мелкие частицы пластика. В ходе лабораторных экспериментов специалисты изучили два типа одноразовых бумажных стаканчиков. В одном случае внутренняя поверхность была защищена традиционным полиэтиленовым покрытием, а в другом использовался полимер на основе полимолочной кислоты (PLA), который часто рассматривается в качестве более экологичной альтернативы обычному пластику. Полимолочная кислота способна биологически разлагаться при определенных условиях ...>>

Случайная новость из Архива Мягкая робототехника для сбора спелой клубники 16.04.2026 Агротехнология все чаще обращается к робототехнике, пытаясь решить одну из самых сложных задач сельского хозяйства - аккуратный и точный сбор нежных плодов без повреждений. Особенно это актуально для ягод, таких как клубника, где даже небольшое избыточное усилие может испортить товарный вид урожая. На этом фоне появляются системы, способные не только видеть плод, но и буквально "ощущать" его состояние. Исследователи Cornell University разработали мягкий роботизированный захват, который способен определять степень спелости ягод по их жесткости и аккуратно собирать клубнику, не повреждая растение. Эта система объединяет сразу несколько технологий: растяжимые волоконно-оптические сенсоры, встроенную камеру и механизм вращательного отделения плода, что делает ее полноценным примером современной мягкой робототехники. Проект возглавил Anand Mishra, работающий в лаборатории Rob Shepherd, профессора механической инженерии John F. Carr Professor of Mechanical Engineering. В разработке также участвовал Marvin Pritts, профессор садоводства, чья экспертиза позволила адаптировать роботизированную систему к реальным задачам ягодного производства и особенностям сельскохозяйственных культур. Основная идея технологии заключается в том, чтобы сделать сенсорную систему максимально "мягкой" и совместимой с объектом воздействия. Как объясняет Rob Shepherd, волоконно-оптические тензодатчики обладают механическими свойствами, близкими к материалу самого захвата, благодаря чему они становятся его естественным продолжением. Это позволяет системе не просто измерять параметры плода, а фактически взаимодействовать с ним как единое целое. Технически устройство использует два волоконно-оптических сенсора, которые фиксируют кривизну и давление при контакте с ягодой. На основе этих данных система оценивает жесткость плода, что позволяет судить о его спелости. Захват автоматически подстраивает силу воздействия, снижая риск повреждения, а после захвата активируется планетарный редукторный механизм, который аккуратно скручивает ягоду, отделяя ее от растения без резкого рывка. Дополнительно в конструкцию встроена камера, которая помогает обнаруживать плоды даже в условиях частичного перекрытия листьями. Это важно для реальных полевых условий, где визуальная доступность ягод часто ограничена. Благодаря сочетанию зрения и тактильного восприятия система получает более полную информацию о каждом объекте сбора. Обучение робота проводилось на клубнике как на модельной культуре. В процессе обучения использовался подход, при котором спелость сначала оценивалась по измеренной жесткости, а затем проверялась визуально по цвету плода. Такой метод позволил сопоставить тактильные данные с реальным состоянием ягоды. По данным Cornell, Anand Mishra смог добиться высокой точности в определении момента сбора на основе анализа механических характеристик плода. Разработчики отмечают, что потенциал технологии выходит далеко за пределы одной культуры. В числе перспективных применений упоминаются авокадо, ананасы и pawpaws (азимина), где определение зрелости визуально затруднено или невозможно. Как подчеркивает Rob Shepherd, у pawpaws созревание происходит быстро, а внешние признаки не всегда позволяют вовремя определить оптимальный момент сбора, из-за чего часть урожая может быть потеряна. В Cornell University также рассматривают возможность использования подобных роботизированных систем в более сложных сельскохозяйственных моделях, включая многокультурное производство и снижение зависимости от химических средств защиты растений. Хотя конкретные экономические показатели пока не приводятся, направление разработки указывает на стремление к созданию более автономных и экологичных методов ведения сельского хозяйства.

Другие интересные новости:

▪ Устройство рукописного ввода текста

▪ Китайский язык настраивает детей на музыку

▪ Долгожители в фокусе внимания

▪ Первый в мире робот с гражданством

▪ Asus Strix Arion

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Опыты по химии. Подборка статей

▪ статья Дэвид Юм. Знаменитые афоризмы

▪ статья Когда и за что банковский компьютер оштрафовали, изъяв постоянную и оперативную память? Подробный ответ

▪ статья Тележка для лодки. Личный транспорт

▪ статья Лаки для белой жести. Простые рецепты и советы

▪ статья Электропроводки. Скрытые электропроводки внутри помещений. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026