Зарядно разрядное устройствоЗАРЯДНО-РАЗРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО | В этой статье речь пойдёт о разрядно-зарядном устройстве (РЗУ). Так как у моих детей много радиоуправляемых устройств, в виде разных машин, танка и вертолёта, то соответственно такое же количество простых зарядок к ним. Постоянно приходилось выбирать из кучи ту, которая нужна была на данный момент. Причём разъёмы для подключения аккумулятора у большинства, были одинаковые и различались лишь по напряжению. Логично, что перепутать их не составляло труда, что и было сделано по неосторожности. Итог - расплавившийся блок зарядки! Это натолкнуло меня на создание данного устройства, выполненного в корпусе неисправной автомагнитолы. Функционально зарядно-разрядное устройство можно разделить на 8 узлов. Первый узел - блок питания. Так как он промышленного производства, останавливаться особо на его конструкции не будем. Для данной конструкции подойдёт как импульсный, так и обычный сетевой трансформатор с напряжением на вторичных обмотках 12-13 вольт. Главное он должен иметь две вторичные независимые обмотки. Для чего это нужно, будет сказано далее. В моём первом варианте, как я уже говорил, использован импульсный блок питания от старого компьютерного периферийного устройства, с двумя независимыми обмотками. Напряжение на обмотке III (рис. 1) стабилизировано с помощью параллельного стабилизатора и оптопары, управляющей силовым транзистором блока питания. Обмотка IV не стабилизирована, и имеет напряжение 11 вольт.Второй узел - высокостабильный источник напряжения с питанием параметрического стабилизатора R4, VD1 выходным напряжением от этого же источника. За основу его была взята схема из журнала «Радио» № 1 за 1997г. автора С. Алексеева (зарядные устройство для Ni-Cd аккумуляторов и батарей). Во втором экземпляре такого же устройства, сделанного знакомому, по его просьбе, этот модуль был собран иначе (рис.2), но принцип действия его тот же. С выхода источника, эмиттер VT1 (рис.1), стабилизированное напряжение поступает на делитель, состоящий из R5-R12, и через переключатель SA1 на повторитель напряжения. С точек соединения (1-8) снимается опорное напряжение от 1,4v до 11,2v. На схеме обозначение 1,2v., 2,4v, 3,6v….11,2v, соответствует 1,2,3….8 аккумуляторам. В радиоуправляемых игрушках используются аккумуляторы, состоящие из нескольких одиночных элементов (рис.3). Напряжение заряженного аккумулятора должно быть на 17-20% больше номинального, т.е. 1,4v-1,44v. Для 8 отдельных аккумуляторов номинальное напряжение 9,6v (1,2х8), а 11,2v (1,4х8) соответствует полностью заряженному аккумулятору. Обозначение 1,2v., 2,4v и т.д. на панели управления, указано для удобства пользования, так как на аккумуляторах пишут именно номинальное напряжение. Третий узел зарядно-разрядного устройства – точный повторитель напряжения снимаемого с SA1, с большой нагрузочной способностью, который тоже взят из указанной статьи. В его состав входят элементы R13,R14,DA1.2,VT2,C5,C6. Подбором конденсатора С6 устраняют высокочастотную генерацию узла. В первом варианте VT2 КТ972А, во втором КТ817А. Разницы в работе не замечено. Четвертый узел – стабилизатор тока, собранный на микросхеме DA2.1 и транзисторе VT3. В цепи истока стоит мощный резистор R26 сопротивлением 1ом и мощностью 5Вт, являющийся датчиком тока. Напряжение с него поступает на инвертирующий вход микросхемы DA2.1. Особенностью данного стабилизатора тока является линейная зависимость напряжения на неинвертирующем входе и тока на стоке транзистора, т.е. проще говоря, напряжение равно току. При Uвх=1mV, ток в цепи стока будет 1mA, при Uвх=1V, ток соответственно 1А. Применение транзистора VT3 типа IRF1010N, обусловлено весьма малым сопротивлением открытого канала - 0,01ома. Иные значения тока подбираются резисторами R16-R24. Минимальное значение подбирают резистором R24 в положении «1» SA2, следующее значение тока резистором R23 в положении «2» SA2, и так далее. Если использовать опорное напряжение +1,2V, снятое с точки «Е» (рис.1), то максимальный ток разряда-заряда будет около 1,2А. Но при этом, следует заменить транзистор VT2 более мощным. Пятый узел – разрядный. Он используется для предварительного разряда аккумулятора. Известно что, если аккумулятор не разряжать до значения 1 вольт на 1 элемент, начинает проявляться так называемый «эффект памяти», соответственно ёмкость аккумулятора со временем уменьшается. Особенно это характерно для NI-Cd аккумуляторов. Узел состоит из компаратора на микросхеме DA2.2, транзистора VT4,реле К1 и кнопки включения режима разрядки SA4, имеющей не фиксированное положение в нажатом состоянии. При кратковременном нажатии на SA4,если напряжение на одном элементе аккумулятора более 1V, включается реле К1 и своими контактами К1.3, подключает узел к шине питания +15V, контакты реле К1.2 подключают (-) аккумулятора к общем минусовому проводу (земле) устройства, а (+) аккумулятора через К1.1 к стоку VT3.Начнётся разрядка. От положения SA2 (ток АКБ), зависит ток разряда. После предварительной разрядки аккумулятора, компаратор наDA2.2 отключает реле, и (-) аккумулятора контактами реле К1.2 подключает к стоку VT3, (+) контактами К1.1 к эмиттеру VT2. Начнётся зарядка тем же током. Нормальным током заряда считается ток 1/10 от ёмкости аккумулятора. При ёмкости аккумулятора 1000mAh, ток заряда-100mA. Работа узла зависит от количества и напряжения аккумуляторов, подключенных к устройству и положения SA1. Напряжение на инвертирующем входе DA2.2 (т. Г), должно быть 1V (подбирается резистором R32) в положении «1» переключателя SA1, и с каждым переключением увеличиваться на 1V. В положении «8» SA1, соответственно 8V. Шестой узел - стабилизатор образцового напряжения с выходным напряжением +0,5 вольта. Изменить его можно подбором резисторов R28,R29. Он собран на DA3. Опорное напряжение необходимо для работы стабилизатора тока DA2.1, VT3. В первом варианте он выполнен на одном из четырёх ОУ входящих в состав DA2 и транзисторе для поверхностного монтажа. Опорное напряжение такое же и составляет +0,5v. Следует отметить, что этот узел на КР142ЕН22 имеет более простое решение. Седьмой узел РА1 - это цифровой измеритель тока. В данном варианте использован модуль ЕК3488М фирмы ЕКITS, включенный в режим измерения напряжения до 1V. Напряжение питания модуля по паспорту 6-20V, ток потребления около 0,08А. Измерительный вход ЕК3488М подключен к резистору R26. Напряжение на нём равно току разряда-заряда. Питается модуль, как и всё устройство от обмотки III трансформатора блока питания. Восьмой узел РА2. В первом варианте РА2 отсутствует, однако с его установкой нет никаких проблем. Второй вариант (для знакомого) имеет РА2. В начале статьи, рассказывая о блоке питания, я сказал о дополнительной независимой вторичной обмотке трансформатора. Она нужна для питания вольтметра на модуле EK-2501, той же фирмы. Измерительный вход модуля всегда подключен к плюсовому выводу разъёма ХР1, к которому подключается аккумулятор, через первую группу контактов SA3,замкнутых при включении устройства. Общий провод модуля подключается к минусовому выводу ХР1. Это схемное решение позволяет контролировать напряжение на аккумуляторе, как во время заряда, так и во время разряда, а минус аккумулятора связан с «землёй» устройства только во время режима разрядки. Если же (-) вольтметра подключить к «земле» устройства, то не будет контролироваться изменение напряжения на аккумуляторе. Вот именно по этой причине и нужна обмотка IV в блоке питания. В принципе можно обойтись без вольтметра и дополнительной обмотки, контролируя лишь ток. Нулевым показаниям миллиамперметра РА1, соответствует полная зарядка аккумулятора. Вторая группа SA3 используется для подключения блока питания к сети. Такое решение принято для исключения разрядки аккумулятора через элементы устройства, при положении SA3 в состоянии выключено, если, к примеру, нет времени разъединять разъёмы аккумулятора и разрядно-зарядного устройства. Описанное зарядно-разрядное устройство находится в эксплуатации с августа 2009 года, и не разу не подводило. Надеюсь, статья была интересной для вас. Если возникнут, какие вопросы, задавайте на форуме. Всем удачи, с вами был Сергей Крылов. (INVERTOR). | Определение остаточного срока службы автомобильной аккумуляторной батареиСтепень разряженности аккумулятора, определенная сразу после ее снятия с автомобиля, служит важным показателем технического состояния автоэлектроники. Так, если после проведения контрольно-тренировочного цикла выясняется, что аккумуляторная батарея (АКБ) поступила на сервисное обслуживание со степенью разряженности более 10% от остаточной емкости Cбр, то это говорит о том, что аккумулятор (АКК) постоянно недозаряжалась автомобильным генератором. Недозарядка, как и перезарядка, понижает срок службы автомобильной батареи. Причинами недозаряда аккумулятора чаще всего являются:
Основной причиной перезаряда аккумулятора на автомобиле является повышенное напряжение генератора. Перезаряд, полученный батареей от автомобильного генератора, проконтролирован быть не может. Экспериментально установлено, что по остаточной емкости Cбр можно ориентировочно определить ее остаточный срок службы Кост (в месяцах): Кост=Кб[(2Cбр/С20)-1]где Кб — номинальный срок службы автомобильного аккумулятора при соблюдении правил эксплуатации. Эмпирическая формула приведенная выше хорошо согласуется с практикой. Из этой формулы следует, что аккумуляторная батарея с остаточной емкостью менее 50% от номинальной емкости Cн не имеет остаточного срока службы. Однако такую батарею можно использовать на автомобиле летом до полной выработки ресурса. Практика эксплуатации автомобильных аккумуляторов показывает, что даже глубоко разряженную АКБ иногда можно привести в рабочее состояние специальными тренировками. Кроме того и нормально работающий АКК на втором-третьем году работы перед зимней эксплуатацией необходимо подвергать профилактической тренировке. Для проведения тренировок помимо зарядного устройства необходимо иметь устройство для разряда батареи. Оно включает в себя вольтметр постоянного тока, амперметр постоянного тока и ламповый реостат. Схема для разряда батареи может быть собрана совместно с зарядным выпрямителем, и тогда получается универсальное зарядно-разрядное устройство для автомобильных аккумуляторов — ЗРУ. Отечественная промышленность бюджетные зарядно-разрядное устройство для обслуживания одного аккумулятора не выпускает. ЗРУ зарубежного производства имеют высокую стоимость. Поэтому для автолюбителей и владельца частного автосервиса целесообразно изготовить зарядно-разрядное устройство своими силами. Схема зарядно-разрядного устройства для автомобильной аккумуляторной батареиРис. 1 Принципиальная электрическая схема зарядно-разрядного устройства для автомобильного аккумулятора. Для сборки схемы потребуется силовой трансформатор мощностью 300...400 ВА, например от старого лампового блока питания телевизора отечественного производства; мощный полупроводниковый выпрямительный мост, диоды которого рассчитаны на прямой ток 30...50 Ампер и на рабочее напряжение не менее 50 Вольт; четыре мощных радиатора для выпрямительных диодов; амперметр постоянного тока со шкалой 0...30 А; вольтметр постоянного тока со шкалой 0...30 В; ламповый реостат R, изготовленный по схеме приведенной ниже: Сетевой силовой трансформатор от старого телевизора надо разобрать и с его катушек смотать все вторичные обмотки, кроме сетевых, которые, как правило, расположены первыми к каркасу. На освободившееся место нужно намотать новую вторичную обмотку с 4-мя отводами, проводом (или плоской шиной) с двойной изоляцией и с сечением не менее четырех квадратных миллиметров. Число витков Wв новой обмотки следует определить экспериментально по числу витков Wн смотанной накальной обмотки: Wв = 4Wн. Отводы нужно сделать от витков, занимающих в новой обмотке места: 0,5 Wв; 0,6 Wв; 0,7 Wв; 0,8 WWв. После обратной сборки трансформатора необходимо проверить полученные выходные напряжения на отводах. Они должны быть близкими к ряду: 14,0; 16,5; 19,5; 22,5; 28,0 Вольт. Ламповый реостат можно собрать из девяти автомобильных одноконтактных электроламп 12 Вольт х 21 Ватт, каждая из которых имеет сопротивление около 7 Ом, и девяти аналогичных ламп 12В х 4Вт (11 ламп — 36 Ом). Конструктивно ламповый реостат собирается из 18-ти ламповых патронов, соединенных параллельно, и установленных на общем алюминиевом основании, которое одновременно будет являться радиатором охлаждения для ламп. Управлять таким реостатом очень просто: надо вынуть или вставить определенное количество электроламп. При этом общее сопротивление лампового реостата можно изменять в очень широком диапазоне от 0,65 до 36 Ом с большим числом промежуточных значений. Перемычкой всех ламп сопротивление реостата делается равным нулю. Переключатель П нужно изготовить из штекерных клемм К и гибкого провода с наконечником N, рассчитанных на ток не менее 15 Ампер. Все элементы схемы, кроме лампового реостата и измерительных приборов, можно собрать на общей горизонтальной плате. Ламповый реостат лучше расположить сверху над трансформатором и выпрямителем на отдельном радиаторе из листа алюминия. Измерительные приборы следует установить на отдельной вертикальной плате. Примером исполнения может служить конструкция зарядно-разрядного устройства для автомобильного аккумулятора, показанная на рисунке ниже: Самое большое неудобство при работе на таком стенде состоит в том, что приходится вынимать горячие лампы из гнезд при необходимости их отключения. Во избежание ожогов лампы следует вынимать в кожаной перчатке или с помощью деревянных щипцов с пенопластовыми губками. Такие щипцы надо изготовить. На описанном стенде можно проводить все виды зарядно-разрядных работ, в том числе и контрольно-тренировочный цикл. Выводы и рекомендации владельцу и специалисту частного автосервиса, занятому техническим обслуживанием автомобильных аккумуляторных батарей, следует иметь в виду:
|