Автоматическое разрядно-зарядное
Как мы знаем, что в ходе эксплуатации автомобильных аккумуляторных батарей нужно иногда делать профилактические зарядно-разрядные циклы, дабы предотвращать сульфатацию пластин и тем самым увеличивать срок их работы. Существует и много устройств, а также самодельных (см. издание «Моделист-конструктор» № 9— 11 ’01), при помощи которых аккумулятор сначала разряжается до 10,5 В током 1/20 от его емкости, а после этого напряжение на его клеммах доводится на протяжении зарядно-разрядного цикла до 14,2—14,5 В. И соотношение зарядно-разрядной составляющих тока тут в большинстве собственном поддерживается чуть ли не совершенное — как 10:1, а длительностей импульсов заряд-разряд — как 3:1, но…
Меня (да, возможно, и многих вторых автомобилистов, не говоря уже о специалистах) не смогут удовлетворять массивность трансформаторов и крупногабаритность радиаторов, свойственных конструкциям данных устройств. Похоже, что иные черты и миниатюризация прогресса, бурно проявляющиеся, скажем, в телевизионной и компьютерной технике, практически не угадываются в той аппаратуре, которую отечественный рынок выдает за «современную разрядно-зарядную, десульфатизирующую».
Отчаявшись отыскать готовую разработку с нужными мне параметрами, создал собственную. Ее главные характеристики: ток заряда регулируется переменным резистором, выведенным на лицевую панель, в промежутке от 2,5 до 7 А. Значит, требуемая зарядно-разрядная составляющая 1:10 может легко устанавливаться для большинства из эксплуатируемых аккумуляторная батарей. Ток разряда фиксированный, равный 2.5 А (определяется электрическими параметрами лампы EL2).
Ну а ток разряда в режиме десульфатации образовывает 0,65 А (зависит от лампы EL1).
Время заряда равняется 17 с, а разряда — 5 с. Другими словами соотношение длительности импульсов заряд-разряд примерно соответствует рекомендуемому 3:1. Но данный параметр возможно изменять подбором резисторов R35 и R36.
Потребляемая мощность зависит от устанавливаемого тока заряда и равна приблизительно 30—90 Вт. Юстировка пороговых компараторов осуществляется подстроечными резисторами: R34 — нижний предел (10,5 В) и R31 — верхний предел (14,5 В). Устройство питается от аккумулятора и от бытовой энергосети напряжением 180—250 В.
В то время, когда тумблер SB2 находится в положении ЗАРЯД (см. принципиальную электрическую схему), контроль за аккумулятором отсутствует, разряд неосуществим. В этом режиме при включенной сетевой кнопке SB1 блок трудится как простое зарядное устройство с регулировкой зарядного тока. С установкой тумблера SB2 в режим ДЕСУЛЬФАТАЦИЯ осуществляются разрядка аккумулятора и поочерёдная зарядка.
При нажатии на кнопку ПУСК (SB3) происходит начальная разрядка током 2,5 А до напряжения 10,5 В, а после этого — зарядка десульфатирующим методом до напряжения 14,2—14,5 В, по окончании чего устройство, пребывав в режиме ОДНОКРАТНО, машинально отключается. В случае если же кнопочный тумблер SB4 находится в положении МНОГОКРАТНО, процесс разрядки-зарядки повторяется сколь угодно, что есть нужнейшим условием для «лечения» аккумулятора.
«Стандартное» электропитание (220 В, 50 Гц) устройства осуществляется через плавкий предохранитель FU1 и фильтр L1C1C2, предотвращающий от проникновения радиопомех в сеть.
Поступающее переменное напряжение выпрямляется диодным мостом VD1—VD4 и сглаживается конденсаторами С4, С5. Присутствие резистора R2 диктуется необходимостью ограничивать ток на протяжении зарядки конденсаторов. Оптроном VU1 контролируется наличие напряжения в сети либо, в то время, когда оно отсутствует, обеспечивается блокировка (по выв.9 логического элемента DD2.3) режима разряда аккумулятора.
Потом. В случае если подсоединить аккумулятор, то на выв.3 двухпорогового компаратора DA2 сформируется напряжение большого уровня (логическая «единица»). Значит, откроется полупроводниковый триод VT6 и засияет светодиод HL1 ИНДИК.
ЗАРЯДА. А низкий уровень (логический «нуль»), показавшийся на коллекторе этого транзистора, поступит на выводы 9 DD1.3 и 13 DD1.4 и обеспечит тем самым разблокировку низкочастотного генератора. Скважность импульсов предопределят величины сопротивлений резисторов R36 (заряд) и R35 (разряд), а частоту — номинал емкости С18.
Принципиальная электрическая схема импульсного автоматического разряднозарядного устройства
На выв.10 логического элемента DD1.3 на протяжении заряда аккумулятора устанавливается лог.1, блокируя транзистором VT3 большой порог (14,2 В) компаратора DA2. Применение данного метода обуславливается тем, что сравнение с поименованным выше порогом должно происходить лишь в режиме разряда, дабы не допускать срабатывания компаратора с недозаряженным аккумулятором.
Тот же большой уровень через оптрон VU2 и транзистор VT1 запускает преобразователь напряжения.
В момент разряда появляется на выв. 10 DD1.3 напряжение низкого логического уровня.
Это формирует благоприятные условия для блокировки преобразователя, и для установления лог.1 на выв.11 DD1.4. В следствии срабатывает электронный ключ, собранный на транзисторах VT4, VT5, и происходит разряд аккумулятора через лампу накаливания EL1. Завышенные электрические параметры последней (24 В, 21 Вт) предотвращают ее преждевременное перегорание.
Нажатие на кнопку SB3 ПУСК ведет к установлению напряжения низкого логического уровня на выходе компаратора (выв.3 DA2). Транзистор VT6 наряду с этим закрывается; блокируется генератор, собранный на ИМС DD1, и электронный преобразователь напряжения; устанавливается лог.1 на выв.3 RS-триггера, включающего в себя ячейки DD2.1, DD2.2 микросхемы К561ЛА7. И в случае если сетевое напряжение присутствует, то на входах логического элемента DD2.3 — лог.
1 и на выходе DD2.4— напряжение большого уровня. Последнее приводит к срабатыванию транзисторного ключа (VT7, VT8). В следствии начинают светиться полупроводниковый HL2 ИНДИК. РАЗРЯДА и лампа накаливания EL2 (12 В, 30 Вт); аккумулятор разряжается до напряжения 10,5 В. После этого срабатывает «низкий» компаратор (DA2 с резисторами R33, R34), на выходе которого устанавливается снова лог.1, повторяя тем самым цикл заряда.
При достижении напряжения 14,2 В срабатывает «большой» компаратор (DA2 с резисторами R31, R32). И в случае если кнопочный тумблер SB4 находится в положении ОДНОКРАТНО, то светодиод HL2 меркнет, а устройство устанавливается и трудится в ожидающем режиме. Но в то время, когда SB4 — в положении МНОГОКРАТНО, тогда аккумулятор снова включится на заряд и контрольно-тренировочный цикл будет повторяться сколь угодное число раз.
Емкости С19, С20 нужны для защиты от помех, и для некоей задержки срабатывания компараторов при переходных процессах. Электронный стабилизатор DA3 нужен для защиты микросхем при краткосрочном пропадании контакта на клеммах аккумулятора, поскольку напряжение на выходе преобразователя в режиме холостого хода возрастает до 25 В.
Топология монтажных плат I и II (масштабное изображение со стороны радиодеталей и со стороны печатных проводников)
Для улучшения эксплуатационных черт устройства (а также понижения его массы до 900 г и доведения размеров корпуса до минимальных 80x80x150 мм) рекомендуется ввод дополнительного субблока в конструкцию, с установкой малогабаритного вентилятора. Это собственного рода мини-совокупность принудительного охлаждения для данной аппаратуры, снабжающая должную надежность замечательным полупроводниковым устройствам кроме того при применении малогабаритных радиаторов: дюралюминиевой пластины 80x65x5 мм — для VD9 и VD10, а ребристого теплоотвода, укороченного до 30x22x15 мм — для VT2.
Другая «электроника» устройства, включая транзисторы VT5 и VT8, безотказно трудится в допустимых режимах и без каких бы то ни было радиаторов.
Сейчас о вторых изюминках конструкции. В преобразователе применены трансформатор и самодельные дроссели. Обмотка L1 — это 15—20 витков на феррите Н2000НМ К20х16х6 в два провода НГТФ-0,25.
В качестве магнитопровода для Т1 использован феррит Ш11,5×14,5 от дросселей строчной развертки, уже отработавших собственный в телевизорах УПИМЦТ. Обмотки, очевидно, необходимы новые. I и II выполнены в два, а III — в семь проводов. Другими словами первичная обмотка у Т1 обязана содержать в себе 91 виток (ПЭВ2-0,5х2), вторичная — четыре витка того же провода.
А в качестве последней, третьей обмотки необходимо только девять витков (ПЭВ2-0,6х7).
Качеству намотки направляться выделить особенное внимание. Витки должны быть уложены бережно, без перехлестов; между последовательностями нужно проложить бумагу. В случае если последний последовательность какой-либо обмотки угрожает появляться заполненным не до конца, то нужно распределить оставшиеся витки равномерно.
Дабы потом не появлялось путаницы, нелишне сразу же пометить конец и начало каждой из обмоток. Но возможно воспользоваться следующей, прекрасно зарекомендовавшей себя на практике методикой. Особенно, в то время, когда время для пометок, казалось бы, потеряно и трансформатор уже готов к установке в ту либо иную конструкцию.
На первичную обмотку направляться подать контрольное напряжение с низкочастотного генератора (10—15 В, 5—15 кГц).
Произвольно приняв за «начала» и «финиши» остальные выводы, цифровым вольтметром в режиме работы в цепях переменного тока находят подлинные обмотки и фиксируют значение и для каждой из них.
После этого к концу первичной обмотки временно подключают вторичную. Замеряют напряжение довольно заведомо известного начала «первички» и неприсоединенного «финиша» исследуемой пары выводов.
В случае если прибор фиксирует в данном эсперименте возросшее значение и, то временно подключенный вывод и имеется подлинное начало, а подсоединяемый (бывший ранее свободным) — финиш обмотки. И напротив, заниженное напряжение говорит о том, что принятые произвольно наименования исследуемой пары выводов нужно поменять на их антиподы. Подобным же образом определяют конец и начало третьей обмотки.
На протяжении сборки трансформатора нужно предусмотреть фиксированный зазор 1,3 мм, проложив между симбиозом и «магнитопроводом» бескаркасных обмоток кусочки картона. В качестве измерителя тока рекомендуется применять стрелочный М4761 (им оснащались когда-то катушечные магнитофоны) с самодельным шунтом R26 — отрезком нихромового провода (диаметр 2 мм, а протяженность — исходя из требуемого сопротивления 0,1 Ом).
Перед монтажом таковой прибор нужно бережно вскрыть и сместить стрелку в середину шкалы, дабы позже, на протяжении работы устройства была возможность замечать как заряд, так и разряд аккумулятора.
Самодельное устройство выглядит не хуже промышленного:
1,2 — клеммы; 3 — стрелочный индикатор разряда-заряда; 4 — кнопка включения устройства в бытовую сеть; 5 — кнопка ПУСК; 6 — тумблер ОДНОКРАТНО-МНОГОКРАТНО; 7 — тумблер ЗАРЯД-ДЕСУЛЬФАТАЦИЯ; 8 — ручка регулятора ТОК ЗАРЯДА; 9 — светодиод ИНДИК. РАЗРЯДА; 10 — светодиод ИНДИК.
ЗАРЯДА; 11 — вентилятор совокупности принудительного охлаждения; 12 — монтажная плата II; 13 — радиатор и пластина охлаждения; 14 — отсек ламп накаливания; 15 — монтажная плата I
Примененные в конструкции диоды в большинстве собственном — типа КД226 с любым буквенным индексом в конце наименования. В качестве VD8 рекомендовано применение КД206Д либо аналога, рассчитанного на напряжение 600—800 В, прямой средний ток силой 1,7 А и частоту не меньше 30 кГц. Диоды VD9, VD10 в авторском варианте — КД213А (КД213Б).
Но, как продемонстрировала практика, их для большей надежности нужно заменить диодами Шоттки КД2997А (КД2997Б) либо КД2999А (КД2999Б).
Оптроны VU1, VU2 типа АОТ127. Принципиально важно, дабы напряжение изоляции было не ниже 500 В. Вместо транзисторов КТ315, указанных на принципиальной электрической схеме, приемлемы каждые из серий КТ312, КТ316, КТ3102, рассчитанные на работу в устройствах с напряжением 30 В. Транзистор VT5 — КТ801А (КТ801Б), другие типы полупроводниковых триодов тут нежелательны.
А вот на месте VT8 приемлем КТ819 с любым буквенным индексом в конце наименования.
Вентилятор применен от IВМ компьютера: GI-486-12v. Подстроечные резисторы R31, R34 — многооборотные СП5-2, а регулировочный (R14 — типа СПЗ-4ам. В качестве постоянных резисторов приемлемы МЛТ и их бессчётные аналоги, номиналы и соответствующие мощности рассеивания условно обозначены на принципиальной электрической схеме.
В роли конденсаторов С1, С13 и С14 идеально подойдут К78-2, на месте С2, СЗ удачно сработают К15-5, рассчитанные на напряжение не ниже 600 В, С4 и С5 — по 100 мкФ с Uном = 400 В либо один 220-микрофарадный 400-вольтный К50-32. Остальные электролитические конденсаторы — обширно распространенные К50-35, а неполярные — любого типа.
Устройство собрано на двух печатных платах 111x75x2 мм из двусторонне фольгированного текстолита либо гетинакса.
Твёрдая их фиксация в корпусе достигнута при помощи алюминиевого уголка — к передней панели, а посредством радиаторов и пластины охлаждения — к стенкам прочного железного корпуса, имеющего в верхней части вентиляционные отверстия, а позади — отсек под лампы накаливания. Все находится так, дабы захваченный сверху воздушный поток обдувал радиатор транзистора VT2, резисторы R20—R22, проходил через отверстия пластины-радиатора диодов VD9, VD10, охлаждая сами вентили, а после этого — и лампы накаливания EL1, EL2, по окончании чего свободно покидал бы блок в задней его части.
В случае если монтаж выполнен в строгом соответствии с принципиальной электрической схемой и из заведомо исправных радио-подробностей, то устройство, в большинстве случаев, начинает трудиться сходу. Но пренебрегать юстировкой пороговых компараторов как правило, думается, не следует. Да и метод исполнения таковой операции достаточно несложен.
Сначала вывертывают из патронов лампы накаливания EL1 и EL2 (дабы снизить нагрузку) и подсоединяют к регулируемому блоку питания клеммы устройства, выведенные на лицевую панель. Выставив на блоке питания 10,5 В, подстроечным резистором R34 получают появления свечения HL1 — ИНДИК. ЗАРЯДА.
После этого устанавливают напряжение 14,2 В, и регулировкой «подстроечника» R31 достигают того момента, в то время, когда HL1 выключится. Затем ввинчивают в патроны лампы накаливания (EL1, EL2) и… Импульсное автоматическое разряднозарядное устройство возможно с полным основанием вычислять настроенным и готовым к надежной работе!
С.
АБРАМОВ, г. Оренбург
