Автоматическое зарядное устройство.

В. СОРОКОУМОВ, г. Сергиев Посад

Как известно, свинцовые аккумуляторные батареи служат существенно дольше, если находятся постоянно в заряженном виде. Для этой цели промышленность выпускает несколько моделей несложных бытовых зарядных устройств, однако их стоимость «не по карману» многим из читателей. Ниже описано самодельное зарядное устройство, изготовление которого вполне под силу радиолюбителям средней квалификации.

В большинстве случаев зарядное ус­тройство представляет собой источник постоянного или пульсирующего тока, состоящий из сетевого трансформато­ра, выпрямителя и балластного элемента, ограничивающего ток зарядки батареи. На балластном элементе (ча­ще всего его роль выполняет реостат, лампа накаливания или мощный тран­зистор) теряется значительная мощность, выделяющаяся в виде тепла.

В процессе зарядки необходимо постоянно контролировать и подстра­ивать зарядный ток, изменяющийся вследствие изменения напряжения на батарее, нестабильности напряжения сети и прочих причин, что крайне не­удобно.

На страницах радиолюбительской литературы описано довольно много разнообразных конструкций зарядных

14,6...14,9 В при  плотности электро­лита 1,27...1,29 г/см3.

Зарядное устройство состоит из сетевого трансформатора Т2 (см. принципиальную схему), мощно­го выпрямителя на диодах VD8, VD9 и тринисторах VS1, VS2, маломощного источника, выполненного на элементах VD6, VD7, R17, VD5, VD4, С4, С5 и пи­тающего электронный узел. В элек­тронный узел, в свою очередь, входят устройство управления тринисторами, собранное на однопереходном тран­зисторе VT2 и импульсном трансфор­маторе Т1, стабилизатор зарядного тока на ОУ DA2, система автоматичес­кого контроля напряжения батареи на компараторе DA1 и устройство защиты от ошибочного подключения нагрузки в обратной полярности, выполненное на реле К1.

для задания начального смещения и компенсации технологического раз­броса параметров операционного усилителя, что необходимо при однополярном его питании. Это позволяет использовать в узле практически любые ОУ.

Резистором R9 устанавливают не­обходимое значение тока зарядки.

Благодаря   конденсатору  СЗ,   ОУ DA2,  кроме сравнения сигналов на f входах, выполняет еще и функцию интегрирования их разности с большой постоянной времени. Дело в том, что } напряжение, падающее на резисторе R18, не постоянное, а пульсирующее. При увеличении по какой-либо причи­не зарядного тока возрастает напря­жение на резисторе R18, а значит, и на инвертирующем входе ОУ DA2. Напряжение на его выходе уменьшается, за­медляется зарядка конденсатора СЗ  и запаздывает открывание тринисторов выпрямителя. В результате ток зарядки возвращается к первоначально­му значению.

За напряжением на выводах заря­жаемой батареи следит система авто­матического контроля, собранная на компараторе DA1. Напряжение посту­пает на его инвертирующий вход с де­лителя R2R3. Как только оно превысит пороговый уровень, установленный де­лителем R1R4R5, на выходе с откры­тым эмиттером (вывод 2) компаратора появится высокий уровень. Транзис­тор VT1 откроется и зашунтирует конденсатор Сб. По этой причине по-

устройств. Тем не менее хотелось бы предложить вниманию читателей еще один вариант автоматизированного зарядного устройства, свободного от перечисленных недостатков и позволяю­щего заряжать свинцовые аккумулятор­ные батареи емкостью от 10 до 160 А-ч.

Оно обеспечивает стабильный пульсирующий ток, равный (среднее значение в амперах) 5...10 % от значе­ния емкости батареи (в ампер-часах). Зарядка длится 10... 12 ч до достиже­ния напряжения на батарее.

Благодаря использованию уст­ройств автоматики, стабилизирующих зарядный ток и контролирующих сте­пень заряженности батареи по напря­жению на ней, полностью отпадает необходимость постоянного наблюдения за процессом зарядки.

С токоизмерительного резистора R18 на инвертирующий вход ОУ DA2 через резистор R14 поступает напря­жение, пропорциональное зарядному току. С делителя R12R13 на тот же вход подано напряжение, требуемое

отупление импульсов управления на тринисторы VS1, VS2 прекратится, и они закроются, а включившийся «зе­леный» светодиод HL1 просигнализи­рует об окончании зарядки.

Если же через некоторое время на­пряжение на батарее уменьшится до 11...11,5 В, компаратор переключится в первоначальное состояние, транзис­тор VT1 закроется и вновь начнется про­цесс зарядки. Пороговое напряжение, соответствующее прекращению заряд­ки, устанавливают резистором R1. Цепь C1R7VD2 позволяет более точно изме­рить напряжение на выводах батареи, поскольку исключает влияние выходно­го напряжения зарядного устройства.

При ошибочном подключении бата­реи к зарядному устройству в обратной полярности диод VD11 откроется, сработает реле К1 и зашунтирует сво­ими контактами К1.1 конденсатор Сб. Поэтому тринисторы не будут откры­ваться при включении питания уст­ройства. Ошибку проиндицирует включившийся светодиод HL2.

Следует отметить, что такая защи­та эффективна только тогда, когда ба­тарею подключают к выключенному зарядному устройству — это следует помнить при его эксплуатации. Если использовать более мощное автомо­бильное реле К1, следует включить его размыкающие контакты в разрыв минусовой цепи в точке Б (см. схе­му) — защита будет более надежной.

Предохранитель FU2 служит для размыкания зарядной цепи при ава­рийных ситуациях. Так как зарядное устройство является, по сути, источ­ником стабильного тока, оно выдер­живает кратковременные замыкания выхода, но длительное пребывание его в таком режиме недопустимо из-за перегрева элементов большим им­пульсным током.

Конструктивно зарядное устройст­во выполнено в металлическом кожухе подходящих размеров (который при эксплуатации прибора должен быть заземлен), хотя может быть вмонтиро­вано непосредственно в распредели­тельный электрощит гаража или мас­терской. Элементы выпрямителя VS1 и VD8, VS2 и VD9 устанавливают по­парно на два теплоотвода. Резистор R18 выполнен из провода диаметром 0,5...0,8 мм с высоким удельным со­противлением (константан, манганин, нихром).

Замена тринисторов КУ202Е и дио­дов Д231 наТ122-16 и Д112-16 соот­ветственно увеличит максимально допустимый зарядный ток и надеж­ность устройства. При этом сетевой трансформатор Т2 нужно тоже подо­брать более мощный. Вместо К553УД1 подойдут практически лю­бые ОУ общего назначения, к примеру, из серии К140 или 153. В качестве компаратора DA1 также можно при­менить ОУ.

Реле К1 — РЭС10, паспорт РС4.529.031-08. Амперметр РА1 — любой магнитоэлектрический с током полного отклонения 10 А.

Трансформатор Т1 — серийный ТИ-4 или самодельный, намотанный на кольце типоразмера К20х12х6 из феррита МЗОООНМ. Первичная об­мотка содержит 60, а вторичные — по 40 витков провода ПЭЛШО диамет­ром 0,1 мм. Обмотки следует надежно изолировать одну от другой и от магнитопровода лакотканью.

Сетевой трансформатор Т2 — про­мышленный или самодельный мощно­стью не менее 180 Вт с напряжением на вторичной обмотке 18...20 Вэфф при токе не менее 10 А. В случае са­мостоятельного изготовления транс­форматора его проще переделать из

сетевого ТС-180 или ТС-200 от лам­пового телевизора. Все вторичные обмотки с него следует удалить и на­мотать новую — 65 витков провода ПЭВ-21,5.

Провода от зарядного устройства к батарее должны иметь двойную изо­ляцию, сечение не менее 2,5 мм2, и заканчиваться зажимами, обеспе­чивающими надежный контакте выво­дами батареи.

Если при повторении зарядного ус­тройства возникли трудности с при­обретением однопереходного тран­зистора КТ117А или сомнения в его работоспособности, задачу проще всего решить заменой этого прибора аналогом, собранным из двух бипо­лярных транзисторов (см. статью Б. Ерофеева «Экономичный сенсор­ный выключатель освещения» в «Ра­дио», 2001, № 10, с. 29, 30).

Устройство не критично к разбросу параметров элементов, но требует налаживания. Для этого потребуются исправная заряженная аккумулятор­ная батарея, эквиваленты нагрузки — два проволочных резистора сопро­тивлением 1 и 3 Ом с мощностью рас­сеивания не менее 100 Вт (отрезки нихромовой спирали, проволочные резисторы и т. п.), а также кислотный ареометр для измерения плотности электролита.

Сначала налаживают систему ста­билизации зарядного тока. К выходу устройства подключают нагрузку со­противлением 3 Ом. Отключают диод VD3 от коллекторной цепи транзисто­ра VT1 и подают питание устройства. Резистором R12 при верхнем по схе­ме положении движка резистора R9 добиваются тока в нагрузке, равного 1 А.

Далее к выходу устройства под­ключают нагрузку сопротивлением 1 Ом и, подбирая резисторы R10, R11 и R13 (осторожно, чтобы не перегру­зить зарядное устройство!), добива­ются изменения тока через нагрузку в пределах 1...10 А при вращении движка резистора R9.

Затем налаживают систему авто­матического контроля напряжения на батарее. Припаивают на место вывод диода VD3. Присоединяют к выходу устройства батарею аккумуляторов и включают питание. При достижении плотности    электролита

1,27...1,29 г/см3 медленно вращают движок резистора R1 до зажигания светодиода HL1 и выключения заряд­ного тока. Подстраивая резистор R5, добиваются повторного включения за­рядного тока при снижении напряже­ния на выводах батареи до 11... 11,5 В (батарею для этого необ­ходимо разрядить).

Если для переменного резистора R9 изготовить шкалу и при налажива­нии проградуировать ее, можно отка­заться от амперметра РА1.

В заключение — совет: ни в коем случае не следует заряжать кислот­ные свинцовые батареи в условиях городской квартиры по причине выде­ления в процессе зарядки агрессив­ных токсичных газов и невозможности заземления устройства.

 

 

Сайт создан в системе uCoz