Зарядное устройство предназначено для заряда любых типов аккумуляторов -
кислотных и щелочных аккумуляторных батарей напряжением от 1,5 до 15
вольт, током заряда от 50 миллиампер до 10 ампер. Возможен заряд как
маленьких пальчиковых, так и больших свинцовых стартерных аккумуляторных
батарей.
Устройство имеет схему стабилизации зарядного тока. По мере заряда аккумуляторной батареи, ток заряда не падает как у обычных зарядных устройств, а поддерживается на установленном уровне, что позволяет качественно заряжать аккумуляторную батарею.
Кроме того, устройство имеет схему разряда - «тренажа» аккумуляторной батареи, предназначенную для предотвращения процесса сульфатации (химического разложения) пластин аккумуляторной батареи. В отдельных случаях, возможно восстановление аккумуляторных батарей, которые уже подвержены сульфатации.
Заряд аккумуляторной батареи производится прямоугольными импульсами частотой 50 Герц (положительной полуволной сетевого напряжения). В случае необходимости тренировки АКБ от сульфатации, включается схема «тренажа», которая используется во время действия отрицательной полуволны сетевого напряжения. Для кислотных аккумуляторных батарей ток разряда выбирается приблизительно в десять раз меньше тока заряда, ступенчато, с помощью тумблеров S2 (0,1А) и S3 (0,25А). При включении обоих тумблеров, ток разряда соответственно будет равен 0,35А. Таким образом, заряд кислотной аккумуляторной батареи с одновременным использованием схемы разряда должен производиться токами 1А, 2,5А и 3,5А соответственно. При выключенных переключателях схема разряда не действует.
Схема стабилизации тока заряда работает следующим образом: На резисторе R6, с помощью транзистора VT3 через делитель напряжения R3, R4 измеряется падение напряжения, которое прямо пропорционально протекающему через резистор току. Транзистор VT3 в свою очередь управляет силовыми транзисторами VT1 и VT2. При увеличении тока, протекающего через резистор R6, ток, протекающий по пути коллектор – эмиттер транзистора VT3 увеличивается, что приводит к уменьшению тока, протекающего по пути база VT2 – эмиттер VT1 и как следствие – к уменьшению тока коллектор – эмиттер транзисторов VT1 и VT2 – тока заряда АКБ. При уменьшении тока происходит противоположный процесс. Фактически схема, в любой момент времени стремится поддерживать на каждом из p-n переходов база - эмиттер транзисторов VT1 и VT2 разность потенциалов приблизительно равную 0,6 вольта. Это позволяет заряжать аккумуляторы не синусоидальным током, а импульсами прямоугольной формы.
Схема разряда - «тренажа» аккумуляторной батареи, предназначенная для предотвращения процесса сульфатации пластин аккумуляторной батареи собрана на транзисторе VT4. Принцип её работы следующий: Во время действия отрицательной полуволны сетевого напряжения, что соответствует отсутствию тока заряда, ток, протекающий по пути - верхний вывод вторичной обмотки трансформатора (11), стабилитроны VD2 и VD3, резистор R2, база-эмиттер транзистора VT4, открывает этот транзистор. Происходит разряд аккумуляторной батареи по пути: +АКБ, коллектор-эмиттер VT4, резисторы R10 и R11, -АКБ. Ток разряда, как было написано ранее определяется значением сопротивления резисторов R10 и R11. При изменении полуволны питающего напряжения, транзистор закрывается и происходит заряд аккумуляторной батареи от схемы заряда.
Стабилитроны VD2 и VD3 предназначены для предотвращения разряда АКБ по вышеописанной цепи в случае пропадания напряжения сети. Это связано с тем, что в таком случае транзистор может оказаться открытым током, проходящим от +АКБ, через вторичную обмотку трансформатора.
Следует учесть, что значения тока разряда через резисторы R10 и R11, соответствуют аккумуляторной батареи с напряжением 12 вольт (по закону Ома).
В качестве амперметра возможно применение любого микро-миллиамперметра со шкалой кратной десяти (максимальное показание будет равно – 10 ампер). На приведённой схеме используется прибор на 1 миллиампер. В связи с тем, что ток заряда импульсный, резистор R13 подбирается экспериментальным путём при помощи поверенного и откалиброванного осциллографа. Осциллографом измеряется амплитуда зарядных импульсов на резисторе R6. При амплитуде 0,5 вольт, прибор должен показывать зарядный ток в 5 ампер. Резистор R12 должен быть в 10 раз меньше резистора R13, и предназначен для увеличения чувствительности амперметра в 10 раз (при измерении малых токов заряда – до 1 ампер). Переключение на большую чувствительность производится с помощью кнопки Кн1.
В качестве вольтметра может использоваться любой вольтметр или микро-миллиамперметр со шкалой до 15 – 20 единиц. На приведённой схеме используется прибор на 200 микроампер. Резистор R14 подбирается в соответствии с выбранным прибором по принципу делителя напряжения (как расчитать делитель в статье - Делитель напряжения>>>). В случае использования стандартного вольтметра на 15 – 20 вольт, резистор из схемы исключается.
В качестве трансформатора возможно применение любого силового трансформатора обеспечивающего ток нагрузки до 12 ампер, с выходным напряжением 20 – 25 вольт. Это может быть двухкатушечный силовой трансформатор мощностью не менее 180 ватт от старого черно-белого телевизора с перемотанной вторичной обмоткой (Как расчитать и перемотать трансформатор в статье - Силовой трансформатор, расчёт трансформатора>>>). Диоды VD4 и VD5 – силовые, рассчитанные на прямой ток до 15 ампер, устанавливаются на радиатор (корпус устройства) с изоляцией от корпуса устройства. Лучший вариант – использовать силовой выпрямительный мост типа КЦ419 (импортный аналог – МВ5010) с соединёнными вместе нейтральными выводами, как результат – не нужна изоляция, компактность и запас по току до 25 ампер.
Схема разработана так, что силовые транзисторы VT1 и VT2 можно крепить непосредственно на металлический корпус зарядного устройства без использования радиаторов охлаждения и дополнительной изоляции коллекторов. В ходе эксплуатации выяснилось, что при токах более 5 Ампер, силовые транзисторы без радиаторов значительно греются. Для того, чтобы не нагромождать конструкцию радиаторами и повысить надёжность, вместо двух силовых транзисторов 2Т908А я использовал два составных транзистора КТ827А. Транзисторы VT3 и VT4 – типа КТ815 с любым буквенным индексом, крепятся на корпус устройства через слюдяную прокладку. Не плохо было бы для лучшего охлаждения силовых транзисторов использовать теплопроводную пасту (Что такое "Теплопроводная паста" в статье "Инструменты радиолюбителя">>>).
В качестве резистора R6 применяются десять параллельно соединённых резисторов типа ПЭВ-10 на 10 Ом. Возможны и другие варианты, например нихромовый провод, но этот вариант достаточно неудобный - необходима тепло- и электроизоляция, подбор длины и диаметра таким, чтобы не было излишнего нагрева.
Монтаж устройства навесной, для резисторов типа МЛТ и стабилитронов может использоваться гетинаксовая монтажная панель от любого другого радиоустройства. Все соединения выполняются многожильным монтажным проводом.
Устройство компактно монтируется в металлическом корпусе размером 130х150х210 мм от маломощного блока питания,можно и больших размеров,корпус может быть любой.
В случае отключения питания, или пропадания сети, заряжаемая аккумуляторная батарея напряжением 12 вольт разряжается через резистор R8 током 6 миллиампер, а батарея напряжением 1,5 вольта – током 500 микроампер. Это очень слабый ток для стартерных аккумуляторов, но для исключения нежелательного разряда, особенно для таких батарей, как батареи «пальчиковых» аккумуляторов, после зарядки необходимо отсоединить клеммы от аккумуляторов.
Многие «глупые» автолюбители проверяют зарядные устройства путем «добывания искры» замыкая между собой выходные клеммы, а это часто приводит к выходу зарядных устройств из строя. Данное зарядное устройство защищено от подобной глупости за счет схемы стабилизации зарядного тока. При замыкании клемм, искра появляется, но в доли микросекунд (определяется быстродействием P-N перехода транзисторов) схема ограничивает ток, протекающий через элементы схемы до значения, установленного регулятором. Фактически устройству без разницы, ток течёт через аккумулятор или через замкнутые клеммы, его значение будет одинаковым в обоих случаях. Но долго держать замкнутые клеммы не надо, силовые транзисторы будут сильно греться от падения почти всего отдаваемого трансформатором напряжения на их переходах.
И не забывайте правило опытных автолюбителей: «Чем меньше ток заряда, тем дольше, но главное - качественнее зарядится аккумулятор!».
По материалам http://www.meanders.ru/zaraydnoe.shtm
Устройство имеет схему стабилизации зарядного тока. По мере заряда аккумуляторной батареи, ток заряда не падает как у обычных зарядных устройств, а поддерживается на установленном уровне, что позволяет качественно заряжать аккумуляторную батарею.
Кроме того, устройство имеет схему разряда - «тренажа» аккумуляторной батареи, предназначенную для предотвращения процесса сульфатации (химического разложения) пластин аккумуляторной батареи. В отдельных случаях, возможно восстановление аккумуляторных батарей, которые уже подвержены сульфатации.
Заряд аккумуляторной батареи производится прямоугольными импульсами частотой 50 Герц (положительной полуволной сетевого напряжения). В случае необходимости тренировки АКБ от сульфатации, включается схема «тренажа», которая используется во время действия отрицательной полуволны сетевого напряжения. Для кислотных аккумуляторных батарей ток разряда выбирается приблизительно в десять раз меньше тока заряда, ступенчато, с помощью тумблеров S2 (0,1А) и S3 (0,25А). При включении обоих тумблеров, ток разряда соответственно будет равен 0,35А. Таким образом, заряд кислотной аккумуляторной батареи с одновременным использованием схемы разряда должен производиться токами 1А, 2,5А и 3,5А соответственно. При выключенных переключателях схема разряда не действует.
Схема стабилизации тока заряда работает следующим образом: На резисторе R6, с помощью транзистора VT3 через делитель напряжения R3, R4 измеряется падение напряжения, которое прямо пропорционально протекающему через резистор току. Транзистор VT3 в свою очередь управляет силовыми транзисторами VT1 и VT2. При увеличении тока, протекающего через резистор R6, ток, протекающий по пути коллектор – эмиттер транзистора VT3 увеличивается, что приводит к уменьшению тока, протекающего по пути база VT2 – эмиттер VT1 и как следствие – к уменьшению тока коллектор – эмиттер транзисторов VT1 и VT2 – тока заряда АКБ. При уменьшении тока происходит противоположный процесс. Фактически схема, в любой момент времени стремится поддерживать на каждом из p-n переходов база - эмиттер транзисторов VT1 и VT2 разность потенциалов приблизительно равную 0,6 вольта. Это позволяет заряжать аккумуляторы не синусоидальным током, а импульсами прямоугольной формы.
Схема разряда - «тренажа» аккумуляторной батареи, предназначенная для предотвращения процесса сульфатации пластин аккумуляторной батареи собрана на транзисторе VT4. Принцип её работы следующий: Во время действия отрицательной полуволны сетевого напряжения, что соответствует отсутствию тока заряда, ток, протекающий по пути - верхний вывод вторичной обмотки трансформатора (11), стабилитроны VD2 и VD3, резистор R2, база-эмиттер транзистора VT4, открывает этот транзистор. Происходит разряд аккумуляторной батареи по пути: +АКБ, коллектор-эмиттер VT4, резисторы R10 и R11, -АКБ. Ток разряда, как было написано ранее определяется значением сопротивления резисторов R10 и R11. При изменении полуволны питающего напряжения, транзистор закрывается и происходит заряд аккумуляторной батареи от схемы заряда.
Стабилитроны VD2 и VD3 предназначены для предотвращения разряда АКБ по вышеописанной цепи в случае пропадания напряжения сети. Это связано с тем, что в таком случае транзистор может оказаться открытым током, проходящим от +АКБ, через вторичную обмотку трансформатора.
Следует учесть, что значения тока разряда через резисторы R10 и R11, соответствуют аккумуляторной батареи с напряжением 12 вольт (по закону Ома).
В качестве амперметра возможно применение любого микро-миллиамперметра со шкалой кратной десяти (максимальное показание будет равно – 10 ампер). На приведённой схеме используется прибор на 1 миллиампер. В связи с тем, что ток заряда импульсный, резистор R13 подбирается экспериментальным путём при помощи поверенного и откалиброванного осциллографа. Осциллографом измеряется амплитуда зарядных импульсов на резисторе R6. При амплитуде 0,5 вольт, прибор должен показывать зарядный ток в 5 ампер. Резистор R12 должен быть в 10 раз меньше резистора R13, и предназначен для увеличения чувствительности амперметра в 10 раз (при измерении малых токов заряда – до 1 ампер). Переключение на большую чувствительность производится с помощью кнопки Кн1.
В качестве вольтметра может использоваться любой вольтметр или микро-миллиамперметр со шкалой до 15 – 20 единиц. На приведённой схеме используется прибор на 200 микроампер. Резистор R14 подбирается в соответствии с выбранным прибором по принципу делителя напряжения (как расчитать делитель в статье - Делитель напряжения>>>). В случае использования стандартного вольтметра на 15 – 20 вольт, резистор из схемы исключается.
В качестве трансформатора возможно применение любого силового трансформатора обеспечивающего ток нагрузки до 12 ампер, с выходным напряжением 20 – 25 вольт. Это может быть двухкатушечный силовой трансформатор мощностью не менее 180 ватт от старого черно-белого телевизора с перемотанной вторичной обмоткой (Как расчитать и перемотать трансформатор в статье - Силовой трансформатор, расчёт трансформатора>>>). Диоды VD4 и VD5 – силовые, рассчитанные на прямой ток до 15 ампер, устанавливаются на радиатор (корпус устройства) с изоляцией от корпуса устройства. Лучший вариант – использовать силовой выпрямительный мост типа КЦ419 (импортный аналог – МВ5010) с соединёнными вместе нейтральными выводами, как результат – не нужна изоляция, компактность и запас по току до 25 ампер.
Схема разработана так, что силовые транзисторы VT1 и VT2 можно крепить непосредственно на металлический корпус зарядного устройства без использования радиаторов охлаждения и дополнительной изоляции коллекторов. В ходе эксплуатации выяснилось, что при токах более 5 Ампер, силовые транзисторы без радиаторов значительно греются. Для того, чтобы не нагромождать конструкцию радиаторами и повысить надёжность, вместо двух силовых транзисторов 2Т908А я использовал два составных транзистора КТ827А. Транзисторы VT3 и VT4 – типа КТ815 с любым буквенным индексом, крепятся на корпус устройства через слюдяную прокладку. Не плохо было бы для лучшего охлаждения силовых транзисторов использовать теплопроводную пасту (Что такое "Теплопроводная паста" в статье "Инструменты радиолюбителя">>>).
В качестве резистора R6 применяются десять параллельно соединённых резисторов типа ПЭВ-10 на 10 Ом. Возможны и другие варианты, например нихромовый провод, но этот вариант достаточно неудобный - необходима тепло- и электроизоляция, подбор длины и диаметра таким, чтобы не было излишнего нагрева.
Монтаж устройства навесной, для резисторов типа МЛТ и стабилитронов может использоваться гетинаксовая монтажная панель от любого другого радиоустройства. Все соединения выполняются многожильным монтажным проводом.
Устройство компактно монтируется в металлическом корпусе размером 130х150х210 мм от маломощного блока питания,можно и больших размеров,корпус может быть любой.
В случае отключения питания, или пропадания сети, заряжаемая аккумуляторная батарея напряжением 12 вольт разряжается через резистор R8 током 6 миллиампер, а батарея напряжением 1,5 вольта – током 500 микроампер. Это очень слабый ток для стартерных аккумуляторов, но для исключения нежелательного разряда, особенно для таких батарей, как батареи «пальчиковых» аккумуляторов, после зарядки необходимо отсоединить клеммы от аккумуляторов.
Многие «глупые» автолюбители проверяют зарядные устройства путем «добывания искры» замыкая между собой выходные клеммы, а это часто приводит к выходу зарядных устройств из строя. Данное зарядное устройство защищено от подобной глупости за счет схемы стабилизации зарядного тока. При замыкании клемм, искра появляется, но в доли микросекунд (определяется быстродействием P-N перехода транзисторов) схема ограничивает ток, протекающий через элементы схемы до значения, установленного регулятором. Фактически устройству без разницы, ток течёт через аккумулятор или через замкнутые клеммы, его значение будет одинаковым в обоих случаях. Но долго держать замкнутые клеммы не надо, силовые транзисторы будут сильно греться от падения почти всего отдаваемого трансформатором напряжения на их переходах.
И не забывайте правило опытных автолюбителей: «Чем меньше ток заряда, тем дольше, но главное - качественнее зарядится аккумулятор!».
По материалам http://www.meanders.ru/zaraydnoe.shtm
Комментариев нет:
Отправить комментарий