Импульсная диагностика аккумуляторов. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

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

 Комментарии к статье

При длительном хранении и неправильной эксплуатации на пластинах аккумуляторов появляются крупные нерастворимые кристаллы сульфата свинца. Большинство современных зарядных устройств выполнены по простой схеме, в которую входит трансформатор и выпрямитель. Их использование рассчитано на снятие рабочей сульфитации с поверхности пластин аккумулятора, но застарелую крупнокристаллическую сульфитацию они убрать не в состоянии.

Кристаллы сульфата свинца обладают большим сопротивлением, что препятствует прохождению зарядного и разрядного тока. Напряжение на аккумуляторе во время зарядки растет, ток заряда падает, а обильное выделение смеси кислорода и водорода может привести к взрыву. Разработанные импульсные зарядные устройства [1-3] способны во время зарядки перевести сульфат свинца в аморфный свинец с последующим его осаждением на поверхность очищенных от кристаллизации пластин.

Перед зарядкой и восстановлением аккумулятора необходимо провести диагностику его технического состояния, прежде всего, определить внутреннее сопротивление (степень сульфитации). Простейшим прибором диагностики является нагрузочная вилка, состоящая из низкоомного разрядного резистора и вольтметра. Ток разряда, проходя через резистор, снижает напряжение на аккумуляторе. По напряжению холостого хода Е и напряжению под нагрузкой U. зная ток разряда Iр, определяют внутреннее сопротивление аккумулятора RBH:

Rвн=(E-U)/Iр

Сложность выполнения диагностики аккумулятора в том, что требуются дополнительные приборы и проведение арифметических расчетов. Фирменные диагностические приборы с автоматическим определением параметров аккумуляторов (напряжения под нагрузкой, внутреннего сопротивления, емкости) имеют большие габариты из-за применения мощного разрядного сопротивления и релейной схемы подключения нагрузки.

Предлагаемый электронный прибор позволяет производить прямой отсчет внутреннего сопротивления аккумулятора с определением степени сульфитации пластин.

Диагностика аккумулятора при импульсном токе разряда позволяет уменьшить габариты прибора (практически на порядок), облегчить тепловой режим разрядных цепей и ускорить диагностику с минут до секунд. Прямоугольная форма разрядного тока наиболее близка по форме к пусковому току стартерных устройств автомобилей.

В приборе отсутствует сетевое питание, что позволяет проводить измерения степени сульфитации аккумулятора непосредственно на автомобиле. В состав электронной схемы прибора (рис.1) входят:

• генератор прямоугольных импульсов на аналоговом таймере DA1;
• ключевой транзистор VT2;
• усилитель импульсов сульфитации VU1.

(нажмите для увеличения)

Характеристики устройства

• Напряжение аккумулятора......12 В
• Емкость, А-ч......12-120
• Время измерения, с......5
• Импульсный ток измерения, А......10
• Диагностируемая степень сульфатации, %......30...100
• Масса устройства, г......240
• Рабочая температура воздуха......±27°С

Режим работы генератора стабилизирован отрицательной обратной связью с нагрузки ключевого усилителя на вход 5 таймера и схемой компенсации изменения внешней температуры с датчиком R1. Питание устройства стабилизировано электронным стабилизатором DA2.

Генератор прямоугольных импульсов на таймере DA1 позволяет при минимальном количестве дополнительных радиодеталей формировать прямоугольные импульсы с частотой и скважностью, изменяющимися в широких пределах. В состав микросхемы входят два компаратора, входы которых подключены к выводам 6 и 2 DA1. с уровнями переключения 2/3 Uп и 1/3 Uп соответственно. Внутренний триггер таймера позволяет изменять состояние выхода (вывода 3) DA1 в зависимости от уровня напряжения на зарядном конденсаторе С1.

При подаче питания конденсатор С1 заряжается до уровня 2/3 Uп в течение времени, зависящего от номиналов R1 и С1. При достижении этого напряжения внутренний триггер переключается, на выходе 3 появляется низкий уровень, включается внутренний разрядный транзистор, подключенный к выводу 7 DA1. Конденсатор С1 разряжается через резисторы R2 и R3, по достижении уровня 1/3 Uп происходит повторное переключение триггера, на выходе 3 появляется высокий уровень, внутренний транзистор закрывается, и начинается повторный заряд С1, т.е. цикл повторяется. Резистором R2 устанавливается время разряда конденсатора С1. С увеличением сопротивления R2 время разряда увеличивается, а мощность на нагрузке R9 уменьшается. В зарядной цепи конденсатора С1 установлен терморезистор R1. который при пониженной температуре увеличивает время заряда С1 и продолжительность импульса тока в разрядной цепи аккумулятора. Частота генератора снижается, что ведет к повышению напряжения на микроамперметре РА1.

С выхода 3 DA1 прямоугольные импульсы через ограничительный резистор R6 поступают на базу усилителя мощности на транзисторе VT2. Открытый очередным импульсом транзистор VT2 разряжает на короткое время аккумулятор GB1 на резистор R9.

Вход 5 DA1 используется для стабилизации разрядного тока нагрузки. При повышении напряжения на нагрузке R9 оно через установочный резистор R8 и ограничительный R7 поступает на базу транзистора VT1. Снижение напряжения на входе 5 DA1 при открытом транзисторе VT1 позволяет автоматически повысить частоту выходных импульсов таймера, что приводит к уменьшению напряжения на нагрузке. Таким образом осуществляется стабилизация тока. Конденсатор C3 устраняет импульсные помехи на базе VT1, резистор R4 ограничивает ток замыкания по входу 5 DA1 при открытом VT1.

Импульсное напряжение с аккумулятора GB1 через резистор R10 и разделительный конденсатор С4 поступает на вход усилителя на оптопаре (оптроне) VU1. Резистором R11 устанавливается режим усиления оптопары по постоянному току. Нагрузкой оптоусилителя является резистор R13, сигнал с которого через разделительный конденсатор С5 поступает на выпрямитель с удвоением напряжения на диодах VD2, VD3. После выпрямления он воздействует на показания микроамперметра РА1. Резистором R14 осуществляется установка максимальных показаний прибора РА1.

При рабочей сульфитации внутреннее сопротивление аккумулятора не превышает паспортное значение, и импульсное напряжение на клеммах аккумулятора незначительно по амплитуде. При крупнокристаллической сульфитации, когда внутреннее сопротивление аккумулятора превышает рабочее в десятки раз. импульсы разрядного тока создают на клеммах аккумулятора импульсы напряжения, амплитуда которых линейно зависит от степени сульфитации. С повышением амплитуды импульсов увеличивается отклонение стрелки микроамперметра, указывая на рост сульфитации, снижение емкости аккумулятора и его стартового тока. Показания микроамперметра соответствуют максимальной сульфитации в процентах.

Основные элементы устройства размещены на односторонней печатной плате размерами 102x31 мм. чертеж которой показан на рис.2. Устройство выполнено в корпусе БП-1. Регулятор R8 (тип Аб) и микроамперметр РА1 установлены на передней панели прибора.

Исходя из значения напряжения под нагрузкой, резистором R14 устанавливается соответствующее значение сульфитации в процентах на шкале прибора РА1 при среднем положении движков резисторов R2, R8 и R11. Показания прибора корректируются резистором R11 в соответствии сданными, приведенными в таблице.

Среднее положение движка резистора R8 (тип аккумулятора) примерно соответствует емкости аккумулятора 60 А-ч. нижнее - 120 А-ч, верхнее - 12 А-ч. Возможное несоответствие типа аккумулятора и положения движка R8 из-за разброса элементов схемы корректируется резистором R2 (регулирует длительность паузы между импульсами), что вносит поправку в величину импульсного тока разряда аккумулятора.

Отсчет показаний сульфитации аккумулятора выполняется после кратковременного подключения разъема XT и минусовой шины к аккумулятору по прибору РА1 Предварительно резистор R8 устанавливают в положение, соответствующее проверяемому типу аккумулятора. Пульсирующее свечение контрольного светодиода HL1 указывает на правильную полярность подключения аккумулятора во время тестирования и исправную работу генератора прямоугольных импульсов на DA1.

Литература

1. В.Коновалов. Измеритель RBH АБ. - Радиомир, 2004. №8, С.14.
2. В.Коновалов, А.Разгильдеев. Восстановление аккумуляторов. - Радиомир, 2005. №3, С.7.
3. В.Коновалов. Зарядно-восстановительное устройство для Ni-Cd аккумуляторов. - Радио. 2006. №3. С.53.
4. Испытатель автомобильных аккумуляторных батарей. - Радио. 2007, №6, С.49.
5. И.П.Шелестов. Радиолюбителям полезные схемы. Кн.5. - 2003.
6. В.В.Мукосеев, И.Н.Сидоров. Маркировка и обозначение радиоэлементов - 2001.

Автор: В.Коновалов, г.Иркутск

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:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Случайная новость из Архива Оптический чип Yuheng 27.10.2025 Команда исследователей из Университета Цинхуа в Китае разработала революционный оптический чип, который может анализировать свет с точностью, которая раньше была доступна только крупным научным приборам. Размером с ноготь этот микрочип способен в считанные секунды фотографировать более 5500 звезд, обеспечивая точность в 100 раз выше, чем у современных телескопов. Миниатюрный прорыв в спектроскопии Астрономия сталкивается с необходимостью ускорить наблюдения за звездами и галактиками, не жертвуя точностью измерений. Недавняя разработка китайских ученых из Университета Цинхуа открывает новую эру в наблюдениях космоса: миниатюрный оптический чип Yuheng способен анализировать свет с невероятной точностью, ранее доступной лишь крупным научным приборам. Yuheng - это высокоточный спектральный сенсор размером с ноготь, который способен в считанные секунды фиксировать более 5500 звезд одновременно. Его точность превышает возможности современных телескопов в сто раз, что позволяет астрономам собирать данные о звездах и галактиках с беспрецедентной скоростью. Принцип работы чипа принципиально отличается от традиционных спектроскопических систем, которые разлагают свет на спектр, часто теряя яркость и требуя громоздких приборов. В Yuheng весь поток света анализируется одновременно, без физического разделения. Внутри чипа формируется уникальный интерференционный узор, кодирующий всю цветовую информацию источника. Ключевым элементом структуры чипа является кристалл ниобата лития, способный изменять направление света под действием электрического напряжения. Полученный световой код расшифровывается алгоритмами искусственного интеллекта, которые мгновенно восстанавливают полный спектр в реальном времени. Скорость работы устройства впечатляет: Yuheng делает 88 кадров в секунду, передавая 73% входного света, что позволяет фиксировать спектры до 5600 звезд за один снимок. Это ускоряет сбор данных в сотни и даже тысячи раз по сравнению с традиционными спектрометрами. Устройство способно различать цвета, отличающиеся менее чем на одну десятую нанометра, что открывает новые возможности для детального изучения звездных систем. По оценкам исследователей, использование чипа может сократить время картографирования Млечного Пути с тысячелетий до менее десяти лет - задача, которая ранее казалась невозможной. Yuheng сочетает в себе компактность и высокое разрешение, что делает его прорывным инструментом в спектроскопии и наблюдениях космоса. Разработчики уже планируют испытания чипа на крупнейшем однозеркальном оптическом телескопе в мире - на Канарских островах в Испании. Там его протестируют в наблюдениях галактик, черных дыр и распределения темной материи, чтобы оценить возможности миниатюрного устройства в реальных астрономических условиях.

Другие интересные новости:

▪ Первый 200-вольтовый DirectFET транзистор

▪ Золотые детекторы взрывчатки

▪ Разгадан ген рыжих котов

▪ Квантовые эффекты для быстрой зарядки аккумуляторов

▪ Технология самовосстановления одежды

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Индикаторы, датчики, детекторы. Подборка статей

▪ статья А он, мятежный, просит бури. Крылатое выражение

▪ статья Какой актер был благословлен Толкином на роль Гэндальфа, но не получил ее? Подробный ответ

▪ статья Восьмерка одним концом. Советы туристу

▪ статья Голубое жало для пайки. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Упругие монеты. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026