Зарядное устройство для свинцово-кислотных аккумуляторов. Схема и описание
- 24.09.2014
Сенсорный выключатель показанный на рисунке имеет двухконтактный сенсорный элемент, при касании обеих контактов напряжение питания (9В) от источника питания подается в нагрузку, а при следующем касании сенсорных контактов питания отключается от нагрузки, нагрузкой может быть лампа или реле. Сенсор очень экономичен и потребляет малый ток в режиме ожидания. В момент …
- 08.10.2016
MAX9710/MAX9711 — стерео/моно УМЗЧ с выходной мозностью 3 Вт имеющие режим пониженного потребления. Технические характеристики: Выходная мощность 3 Вт на нагрузке 3 Ом (при КНИ до 1%) Выходная мощность 2,6 Вт на нагрузке 4 Ом (при КНИ до 1%) Выходная мощность 1,4 Вт на нагрузке 8 Ом (при КНИ до 1%) Коэффициент подавления шумов …
- 30.09.2014
Характеристики: Диапазон воспроизводимых частот 88…108 МГц Реальная чувствительность 3 мкВ Выходная мощность УНЧ 2*2Вт Диапазон воспроизводимых частот 40…16000Гц Напряжение питания 3…9В Приемник построен на 2-х микросхемах CXA1238S и TEA2025B. CXA1238S содержит универсальный АМ\ЧМ радиоприемный тракт, выбор режима работы определяет лог. уровень на 15-ом выводе микросхемы. В состав ЧМ входит — …
- 22.04.2015
На рисунке № 1 показана схема простого индикатора сетевого напряжения. R1 ограничивает прямой ток через светодиод HL1. С1 используется в качестве балластного элемента, что позволило улучшить тепловой режим уст-ва индикации. При отрицательной полуволне сетевого напряжения стабилитрон VD1 работает как обычный диод, предохраняя светодиод от пробоя в обратным смещением. При положительной …
- 21.09.2014
В наше время, когда многие обзавелись дачей или домом в селе, где сварка является необходимостью, возникает проблема с ее приобретением. Покупка заводского аппарата осложняется его высокой стоимостью. Самая трудоемкая часть — изготовление самого сварочного трансформатора. При этом изготовитель сталкивается с проблемой приобретения магнитопровода. К магнитопроводу предъявляют следующие требования: достаточная площадь …
СХЕМЫ ЗАРЯДНЫХ УСТРОЙСТВ
ДЛЯ (герметичных, необслуживаемых) АККУМУЛЯТОРОВ.
АККУМУЛЯТОРНЫЕ БАТАРЕИ ТЕХНОЛОГИИ AGM
(Absorbent Glass Mat) - отличие этих батарей от
классических в том, что в них содержится не жидкий, а абсорбированный
электролит, это даёт ряд изменений в свойствах аккумулятора.
Герметичные,
необслуживаемые аккумуляторы, производимые с использованием технологии
AGM, прекрасно работают в буферном режиме, т.е. в режиме подзарядки, в
таком режиме они служат до 10-15 лет (АКБ-12V). Если же их использовать
в циклическом режиме (т.е. постоянно заряжать-разряжать хотя бы на
30%-40% от емкости), то их срок службы сокращается. Почти все
герметичные аккумуляторы могут устанавливаться на боку, однако
производитель обычно рекомендует устанавливать батареи в "нормальной",
вертикальной позиции.
AGM батареи общего назначения обычно
используются в недорогих UPS (бесперебойниках), и резервных системах
электроснабжения, то есть там, где батареи в основном находятся в
режиме подзарядки, а иногда, во время перебоев в электроснабжении,
отдают запасенную энергию.
AGM аккумуляторы обычно имеют максимальный разрешенный ток заряда 0,3С, и конечное напряжение заряда 14,8-15V.
Недостатки:
Не должны храниться в разряженном состоянии, напряжение не должно упасть ниже 1,8V;
Крайне чувствительны к превышению напряжения заряда;
Аккумуляторы, изготовленные по этой технологии, часто путают с аккумуляторами, изготовленными по технологии GEL (у которых электролит желеобразный, которые имеют ряд преимуществ).
АККУМУЛЯТОРНЫЕ БАТАРЕИ ТЕХНОЛОГИИ GEL
(Gel Electrolite) – содержат электролит, загущенный в
желеобразное состояние, этот гель не дает электролиту улетучиваться,
пары кислорода и водорода удерживаются внутри геля, реагируют и
превращаются в воду, которая впитывается гелем. Почти все испарения,
таким образом, возвращаются обратно в аккумулятор, и это называется
рекомбинацией газа. Такая технология позволяет использовать постоянное
количество электролита без добавки воды на весь срок службы
аккумуляторной батареи, а его повышенное сопротивление разрядным токам
не даёт образовываться «вредным» неразрушаемым сульфатам свинца.
Гелевые
аккумуляторы имеют примерно на 10-30% больший срок службы, чем AGM
аккумуляторы и лучше выдерживают циклические режимы заряда-разряда,
также, они менее болезненно переносят глубокий разряд. Такие
аккумуляторы рекомендуется применять там, где требуется обеспечить
долгий срок службы при более глубоких режимах разряда.
За счёт
своих характеристик гелевые аккумуляторы могут долго находиться
разряженными, имеют низкий саморазряд, их можно эксплуатировать в жилом
помещении и почти в любом положении.
Чаще всего такие аккумуляторы
на напряжение 6V или 12V используют в блоках резервного питания
компьютеров (UPS), охранных и измерительных системах, фонарях и других
приборах, требующих автономного питания. К недостаткам можно отнести необходимость строгого соблюдения режимов заряда.
Как
правило при зарядке таких аккумуляторов ток заряда устанавливают на
уровне 0,1С, где С - это ёмкость аккумулятора, причем, зарядный ток
ограничивают а напряжение стабилизируют и устанавливают в пределах
14-15 вольт. В процессе заряда напряжение остается практически
неизменным, а ток уменьшаться от установленного, до значения 20-30мА в
конце заряда. Подобные
аккумуляторные батареи выпускаются многими производителями, и их
параметры могут отличаться и, прежде всего, по максимально допустимому
зарядному току, поэтому перед использованием желательно изучить
документацию конкретного экземпляра АКБ.
Для заряда батарей изготовленных по технологии GEL и AGM, необходимо использовать специальное зарядное устройство с соответствующими параметрами заряда, отличными от заряда классических аккумуляторов с жидким электролитом.
Далее предлагается подборка различных схем для заряда таких аккумуляторных батарей и если принять за правило заряжать АКБ зарядным током около 0,1 от его емкости, то можно сказать, что предлагаемыми зарядными устройствами можно заряжать аккумуляторы практически любых производителей.
Рис.1 Фото аккумулятора 12V (7.2А/ч).
Схема
зарядного устройства на
микросхеме L200C
представляющей собой стабилизатор напряжения с
программируемым ограничителем выходного тока. 
Рис.2 Схема зарядного устройства.
Мощность резисторов R3-R7 задающих ток заряда должна быть не меньше указанной на схеме, а лучше больше.
Микросхему, надо установить на радиатор, причем, чем легче будет её тепловой режим, тем лучше.
Резистор R2 нужен для подстройки выходного напряжения в пределах 14-15 вольт.
Напряжение на вторичной обмотке трансформатора 15-16 вольт.
Все работает так – в начале заряда ток большой, а к концу опускается до минимального, как правило, производители для сохранения ёмкости АКБ рекомендует как раз такой, незначительный ток в течение длительного времени.
Рис.3 Плата готового устройства.
Схема зарядного устройства, основу которого составляют интегральные
стабилизаторы напряжения КР142ЕН22
, использует "заряд постоянным
напряжением с ограничением тока” и рассчитана на зарядку различных
типов аккумуляторных батарей. 
Работает схема так:
сначала на разряженный аккумулятор подается номинальный ток, а потом по
мере зарядки напряжение на АКБ растет, а ток остается неизменным, при
достижении установленного порога напряжения, его дальнейший рост
прекращается, а ток начинает снижаться.
К моменту окончания
зарядки, зарядный ток равен току саморазряда, в таком состоянии АКБ
может находиться в зарядном устройстве сколько угодно долго без
перезаряда.
Зарядное устройство создано как универсальное и предназначено для зарядки 6 и 12-вольтовых аккумуляторов наиболее распространенных емкостей. В устройстве использованы интегральные стабилизаторы КР142ЕН22, главное достоинство которых заключается в низкой разности напряжений вход/выход (для КР142ЕН22 это напряжение равно 1,1V).
Функционально устройство можно разделить на
две части, узел ограничения максимального тока (DA1.R1-R6) и
стабилизатор напряжения (DA2, R7-R9). Обе эти части выполнены по
типовым схемам.
Переключателем SB1 выбирают максимальный зарядный ток, а переключателем SB2 конечное напряжение на АКБ.
При этом, при зарядке 6V АКБ секция SB2. 1 переключает вторичную обмотку трансформатора, снижая напряжение.
Для
уменьшения времени заряда величина начального зарядного тока может
достигать 0.25С, (некоторые производители АКБ допускают максимальный
зарядный ток до 0,4С).
Детали:
Так как устройство
рассчитано на длительную непрерывную работу, то на мощности
токозадающих резисторов R1- R6, экономить не следует, и вообще все
элементы желательно выбирать с запасом. Помимо увеличения надежности,
это позволит улучшить тепловой режим всего устройства.
Подстроечные резисторы желательно взять многооборотные СП5-2, СП5-3 или их аналоги.
Конденсаторы:
С1 - К50-16, К50-35 или импортный аналог, С2, СЗ можно применить
металлопленочные типа К73 или, керамические К10-17, КМ-6. Импортные
диоды 1N5400 (3А, 50V), при наличии в корпусе свободного места,
желательно заменить отечественными в металлических корпусах типа Д231,
Д242, КД203 и т. п.
Эти диоды довольно хорошо рассеивают тепло своими корпусами, и при работе в данном устройстве их нагрев практически незаметен.
Понижающий
трансформатор должен обеспечивать максимальный зарядный ток длительное
время без перегрева. Напряжение на обмотке II составляет 12V (заряд
6-вольтовых АКБ). Напряжение на обмотке III, включаемой последовательно
с обмоткой II при заряде 12-вольтовых АКБ - 8V.
При отсутствии
микросхем КР142ЕН22 можно установить КР142ЕН12, но при этом надо
учесть, что выходные напряжения на вторичных обмотках трансформатора
придется увеличить на 5V. Кроме того, придется установить диоды,
защищающие микросхемы от обратных токов.
Налаживание устройства следует начать с установки резисторами R7 и R8 необходимых напряжений на выходных клеммах устройства без подключения нагрузки. Резистором R7 устанавливается напряжение в пределах 14,5…14,9V для заряда 12-вольтовых батарей, и R8-7,25…7,45V для 6-вольтовых. Затем, подключив нагрузочный резистор сопротивлением 4,7 Ом и мощностью не менее 10W в режиме заряда 6-вольтовых батарей, проверяют по амперметру выходной ток при всех положениях переключателя SB1.
ВАРИАНТ УСТРОЙСТВА ДЛЯ ЗАРЯДА АКБ12V-7.2AH,
схема
такая же, как предыдущая, только из неё исключены переключатели SB1,
SB2 с дополнительными резисторами и применен трансформатор без отводов
. 
Настраиваем так
же, как описано выше: Сначала резистором R3 без подключения нагрузки
устанавливают напряжение на выходе в пределах 14,5...14,9V, а затем при
подключенной нагрузке, подбором резистора R2, выставляют выходной ток,
равный 0,7… 0,8А.
Для других типов АКБ понадобиться подбирать
резисторы R2, R3 и трансформатор в соответствии с напряжением и
емкостью заряжаемого аккумулятора.
Параметры зарядки следует
выбирать исходя из условия I = 0,1С, где С – емкость аккумулятора, и
напряжение 14,5…14,9V (для 12-вольтовых АКБ).
При работе с этими устройствами сначала устанавливают необходимые величины зарядного тока и напряжения, затем подключают АКБ и устройство включают в сеть. В некоторых случаях возможность выбора зарядного тока позволяет ускорить заряд, установив ток более 0.1С. Так, например АКБ емкостью 7,2А/ч можно заряжать током 1,5А не превышая при этом максимально допустимый зарядный ток 0,25С.
Интегральный стабилизатор напряжения КР142ЕН12 (LM317)
позволяет создать простой источник стабильного тока,
микросхема
в таком включении, представляет собой стабилизатор тока и не зависимо
от подключённого аккумулятора выдает только расчётный ток - напряжение
устанавливается "автоматически".
Достоинства предложенного устройства.
Не
боится коротких замыканий; неважно количество элементов в заряжаемом
аккумуляторе и их тип – можно заряжать и кислотный герметичный 12,6V и
литиевый 3,6V и щелочной 7,2V. Переключатель тока следует включать так,
как показано на схеме – чтобы при любых манипуляциях резистор R1
оставался подключенным.
Зарядный ток рассчитывается так: I (в
амперах) = 1,2V/R1 (в Омах). Для индикации тока использован транзистор
(германиевый), позволяющий визуально наблюдать токи до 50 мА.
Максимальное
напряжение заряжаемого аккумулятора должно быть меньше, чем напряжение
питания (зарядки), на 4V; в случае заряда максимальным током 1А,
микросхему 142ЕН12 следует установить на радиатор, рассеивающий не менее 20W.
Зарядный
ток 0,1 от емкости подходит для любых видов аккумуляторов. Чтобы
полностью зарядить аккумулятор, ему надо дать 120% номинального заряда,
но перед этим он должен быть полностью разряжен. Следовательно, время
зарядки в рекомендованном режиме – 12 часов.
Детали:
Диод
D1 и предохранитель F2 защищают ЗУ от неправильного включения
аккумулятора. Емкость С1 выбирается из соотношения: на 1 Ампер надо
2000 мкФ.
Выпрямительный мост - на ток не менее 1А и напряжение
более 50V. Транзистор – германиевый из-за малого открывающего
напряжения Б-Э. Номиналами резисторов R3-R6 определяется ток.
Микросхема КР142ЕН12 заменима на любые аналоги, выдерживающие заданный
ток. Мощность трансформатора - не менее 20W.
ПРОСТОЕ ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО НА LM317
, схема как в описании (Datasheet), добавляем только некоторые элементы, и получаем зарядное устройство.
Диод
VD1 добавлен для того что бы заряжаемый АКБ ни разряжался в случае
потери сетевого питания, еще добавлен переключатель напряжения. Ток
заряда выставлен в районе 0,4А, транзистор VT1- 2N2222 можно заменить
КТ3102, переключатель S1 любой на два положения, трансформатор 15V,
диодный мост на 1N4007
Ток заряда выставляется (1/10 от емкости АКБ) с помощью резистора R7, рассчитываемый по формуле R=0.6/I зар.
На этом примере это R7=0.6/0.4=1.5Ом. Мощность 2 W.
Настройка.
Подключаем
в сеть, выставляем нужные напряжения, для АКБ-6V напряжение заряда
7.2V-7.5V, для АКБ-12V – 14,4-15V, выставляется резисторами R3, R5
соответственно.
ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО С АВТОМАТИЧЕСКИМ ОТКЛЮЧЕНИЕМ
для зарядки 6V герметичной свинцовой батареи, с
минимальными изменениями можно применить и для зарядки других типов
аккумуляторных батарей, с любым напряжением, для которых условием
окончания заряда является достижение определённого уровня напряжения.
В
данном устройстве заряд батареи прекращается при достижении напряжения
на клеммах 7.3V. Заряд ведётся не стабилизированным током, ограниченным
на уровне 0,1С резистором R5. Уровень напряжения, при котором
устройство прекратит заряд, задаётся стабилитроном VD1 с точностью до
десятых долей вольта.
Основой схемы является операционный
усилитель (ОУ), включённый как компаратор, и подключённый инвертирующим
входом к источнику образцового напряжения (R1-VD1), а не инвертирующим
к АКБ. Как только напряжение на АКБ превысит образцовое напряжение,
компаратор переключится в единичное состояние, транзистор Т1 откроется
и реле К1 отключит АКБ от источника напряжения, одновременно подаст
положительное напряжение на базу транзистора T1. Таким образом Т1
окажется открытым и его состояние уже не будет зависеть от уровня
напряжения на выходе компаратора. Сам компаратор охвачен положительной
обратной связью (R2), что создаёт гистерезис и приводит к резкому,
скачкообразному переключению выхода и открыванию транзистора. Благодаря
этому схема избавлена от недостатка подобных устройств с механическим
реле, при котором реле издаёт неприятный дребезжащий звук из-за того,
что контакты балансируют на границе переключения, но включение ещё не
происходит. В случае отключения сетевого напряжения устройство
возобновит работу, как только оно появится и не допустит перезаряда АКБ.
Устройство,
собранное из исправных деталей начинает работать сразу, и в настройке
не нуждается. Операционный усилитель, указанный на схеме, может
работать в диапазоне питающих напряжений от 3-х до 30 вольт. Напряжение
отключения зависит только от параметров стабилитрона. При подключении
аккумулятора с другим напряжением, например 12V, стабилитрон VD1
необходимо подобрать по напряжению стабилизации, (на напряжение
заряженной АКБ - 14,4…15V).
ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ СВИНЦОВО КИСЛОТНЫХ ГЕРМЕТИЧНЫХ АККУМУЛЯТОРОВ.
Стабилизатор
тока содержит всего три детали: интегральный стабилизатор напряжения
DA1 типа КР142ЕН5А (7805), светодиод HL1 и резистор R1.
Светодиод, кроме работы в стабилизаторе тока, выполняет также функцию
индикатора режима заряда аккумулятора. Заряд аккумулятора производится
постоянным током.
Переменное напряжение с трансформатора Тр1 поступает на диодный мостик VD1, стабилизатор тока (DA1, R1, VD2).
Настройка
схемы сводится к регулировке тока заряда аккумулятора. Зарядный ток (в
амперах) обычно выбирают в десять раз меньше численного значения
емкости аккумулятора (в ампер-часах).
Для настройки вместо
аккумулятора нужно подключить амперметр на ток 2…5А и подбором
резистора R1 установить по нему нужный ток заряда.
Микросхема DA1 нужно установить на радиатор.
Резистор R1 состоит из двух последовательно соединенных проволочных резисторов мощностью 12W.
ДВУХРЕЖИМНОЕ ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО.
Предлагаемая
схема зарядного устройства для аккумуляторных батарей напряжением 6V,
объединяет в себе достоинства двух основных типов зарядных устройств:
постоянного напряжения и постоянного тока, каждое из которых имеет свои
преимущества.
Основу схемы составляет регулятор напряжения на LM317T и управляемый стабилитрон TL431.
В
режиме постоянного тока резистор R3 устанавливает ток 370 мА, диод D4
предотвращает разряд батареи через LМ317Т при исчезновении сетевого
напряжения, резистор R4 обеспечивает отпирание транзистора VT1 при
подаче напряжения сети.
Управляемый стабилитрон TL431, резисторы
R7, R8 и потенциометр R6 формируют цепь, определяющую заряд батареи до
заданного напряжения. Светодиод VD2 - индикатор сети, светодиод VD3
загорается в режиме постоянного напряжения.
ПРОСТОЕ АВТОМАТИЧЕСКОЕ ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО
, предназначено для зарядки
аккумуляторных батарей напряжением 12 вольт, рассчитано на непрерывную
круглосуточную работу с питанием от сети напряжением 220V, заряд
осуществляется малым импульсным током (0.1-0.15 А).
При
правильном подключении аккумулятора должен загореться зеленый индикатор
устройства. Отсутствие свечения зеленого светодиода говорит о полном
заряде аккумуляторной батареи или об обрыве линии. При этом загорается
красный индикатор устройства (светодиод).
В устройстве предусмотрена защита от:
Короткого замыкания в линии;
Короткого замыкания в самом аккумуляторе.
Неправильного подключения полярности аккумулятора;
Наладка
заключается в подборе сопротивлений R2(1.8к) и R4(1.2к) до исчезновения
свечения зеленого светодиода, при напряжении на аккумуляторе 14,4V.
ЗАРЯДНОЕ
УСТРОЙСТВО
обеспечивает стабилизированный ток нагрузки и предназначено
для зарядки мотоциклетных аккумуляторных батарей с номинальным
напряжением 6-7V. Ток заряда плавно регулируется в пределах 0-2А,
переменным резистором R1.
Стабилизатор собран на составном
транзисторе VT1, VT2, стабилитрон VD5 фиксирует напряжение между базой
и эмиттером составного транзистора, в результате чего транзистор VT1,
соединенный последовательно с нагрузкой, поддерживает практически
постоянный ток заряда, независимо от изменения ЭДС батареи в процессе
заряда.
Устройство представляет собой генератор тока с
большим внутренним сопротивлением, поэтому оно не боится коротких
замыканий, с резистора R4 снимается напряжение обратной связи по току,
ограничивающее ток через транзистор VT1 при коротком замыкании в цепи
нагрузки.
ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО С УПРАВЛЕНИЕМ ЗАРЯДНЫМ ТОКОМ
на основе титисторного фазоимпульсного регулятора мощности, не содержит
дефицитных деталей, и при заведомо исправных элементах не требует
наладки.
Зарядный ток по форме близок к импульсному, который, как считается, способствует продлению срока службы батареи.
Недостаток
устройства - колебания зарядного тока при нестабильном напряжении
электроосветительной сети, и как все подобные тиристорные
фазоимпульсные регуляторы, устройство создает помехи радиоприему. Для
борьбы с ними следует предусмотреть сетевой LC-фильтр, аналогичный тем,
которые применяют в сетевых импульсных блоках питания.
Схема
представляет собой традиционный тиристорный регулятор мощности с
фазоимпульсным управлением, питаемый от обмотки II понижающего
трансформатора через диодный мост VD1-VD4. Узел управления тиристором
выполнен на аналоге однопереходного транзистора VT1,VT2. Время, в
течение которого конденсатор С2 заряжается до переключения
однопереходного транзистора, можно регулировать переменным резистором
R1. При крайнем правом по схеме положении его движка зарядный ток будет
максимальным и наоборот. Диод VD5 защищает управляющую цепь от
обратного напряжения, возникающего при включении тиристора VS1.
Детали
устройства кроме трансформатора, диодов выпрямителя, переменного
резистора, предохранителя и тиристора, размещены на печатной плате.
Конденсатор
С1-К73-11 емкостью от 0,47 до 1 мкФ или К73-16, К73-17, К42У-2, МБГП.
Диоды VD1-VD4 любые на прямой ток 10А и обратное напряжение не менее
50V. Вместо тиристора КУ202В подойдут КУ202Г-КУ202Е, будут нормально
работать и мощные Т-160, Т-250.
Транзистор КТ361А заменим на
КТ361В КТ361Е, КТ3107А КТ502В КТ502Г КТ501Ж, а КТ315А на КТ315Б-КТ315Д
КТ312Б КТ3102А КТ503В-КТ503Г. Вместо КД105Б подойдут КД105В КД105Г или
Д226 с любым буквенным индексом.
Переменный резистор R1 - СГМ, СПЗ-30а или СПО-1.
Сетевой понижающий трансформатор необходимой мощности с напряжением вторичной обмотки от 18 до 22V.
Если
напряжение у трансформатора на вторичной обмотке более 18V резистор R5
следует заменить другим большего сопротивления (при 24-26V до 200 Ом).
В случае, когда вторичная обмотка трансформатора имеет отвод от
середины или две одинаковые обмотки, то выпрямитель лучше выполнить на
двух диодах по стандартной двуполупериодиой схеме.
При напряжении
вторичной обмотки 28...36V можно вообще отказаться от выпрямителя - его
роль будет одновременно выполнять тиристор VS1 (выпрямление -
однополупериодное). Для такого варианта необходимо между выводом 2
платы и плюсовым проводом включить разделительный диод КД105Б или Д226
с любым буквенным индексом (катодом к плате).
В этом случае в
качестве тиристора можно использовать только те, которые допускают
работу с обратным напряжением, например, КУ202Е.
ЗАЩИТА АККУМУЛЯТОРА ОТ ГЛУБОКОГО РАЗРЯДА.
Такое устройство
при уменьшении напряжения на АКБ до минимально допустимого значения,
автоматически отключает нагрузку. Устройства можно использовать там,
где используются аккумуляторные батареи, и где отсутствует постоянный
контроль состояния АКБ, то есть там, где важно обеспечить
предотвращение процессов, связанных с их глубоким разрядом.
Немного измененная схема первоисточника:
Имеющиеся в схеме сервисные функции:
1. При снижении напряжения до 10,4V происходит полное отключение нагрузки и схемы контроля от аккумулятора.
2. Напряжения срабатывания компаратора можно регулировать для конкретного типа аккумулятора.
3. После аварийного отключения повторное включение возможно при напряжении выше 11V, нажатием на кнопку "ON".
4. Если есть необходимость отключить нагрузку вручную, достаточно нажать кнопку "OFF".
5.
В случае не соблюдения полярности при подключении к аккумулятору
(переполюсовки), устройство контроля и подключенная нагрузка не
включаются.
В качестве подстроечного резистора допускается использование резисторов любого номинала от 10 кОм до 100 кОм.
В схеме используется операционный усилитель LM358N, отечественным аналогом которого является КР1040УД1.
Стабилизатор напряжения 78L05 на напряжение 5V, можно заменить любым аналогичным, например, КР142ЕН5А.
Реле JZC-20F на 10А 12V, возможно применение других аналогичных реле.
Транзистор КТ817 можно заменить на КТ815 или другой аналогичный соответствующей проводимости.
Диод можно использовать любой маломощный, способный выдержать ток обмотки реле.
Кнопки без фиксации разных цветов, зеленая на включение, красная - на отключение.
Наладка заключается в установке нужного порога напряжения отключения реле, собранное без ошибок и из исправных деталей устройство начинает работать сразу.
СЛЕДУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО для защиты 12v
аккумуляторов емкостью до 7.5А/Ч от глубокого разряда и короткого
замыкания с автоматическим отключением его выхода от нагрузки.
ХАРАКТЕРИСТИКИ
Напряжение на аккумуляторе, при котором происходит отключение - 10± 0.5V.
Ток, потребляемый устройством от аккумулятора во включенном состоянии, не более - 1мА
Ток, потребляемый устройством от аккумулятора в выключенном состоянии, не более - 10мкА
Максимально допустимый постоянный ток через устройство - 5А.
Максимально допустимый кратковременный (5 сек) ток через устройство - 10А
Время выключения при коротком замыкании на выходе устройства, не более - 100 мкс
ПОРЯДОК РАБОТЫ УСТРОЙСТВА
Подключите устройство между аккумулятором и нагрузкой в следующей последовательности:
- подключите клеммы на проводах, соблюдая полярность (красный провод +), к аккумулятору,
- подключите к устройству, соблюдая полярность (плюсовая клемма помечена значком +), клеммы нагрузки.
Для
того чтобы на выходе устройства появилось напряжение нужно
кратковременно замкнуть минусовой выход на минусовой вход. Если
нагрузку кроме аккумулятора питает другой источник, то этого делать не
надо.
УСТРОЙСТВО РАБОТАЕТ СЛЕДУЮЩИМ ОБРАЗОМ;
При
переходе на питание от аккумулятора, нагрузка разряжает его до
напряжения срабатывания устройства защиты (10± 0.5V). При достижении
этой величины, устройство отключает аккумулятор от нагрузки,
предотвращая дальнейший его разряд. Включение устройства произойдет
автоматически при подаче со стороны нагрузки напряжения для заряда
аккумулятора.
При коротком замыкании в нагрузке устройство также
отключает аккумулятор от нагрузки, Включение его произойдет
автоматически, если со стороны нагрузки подать напряжение больше 9,5V.
Если такого напряжения нет, то надо кратковременно перемкнуть выходную
минусовую клемму устройства и минус аккумулятора. Резисторами R3 и R4
устанавливается порог срабатывания.
1. ПЕЧАТНЫЕ ПЛАТЫ В ФОРМАТЕ LAY (Sprint Layout) -
Необходимость зарядного устройства для свинцово -кислотных аккумуляторных батарей возникла давно. Первое зарядное было сделано еще для автомобильного аккумулятора на 55А.Ч. Со временем в хозяйстве появились необслуживаемые гелиевые батареи различных номиналов, тоже нуждающиеся в зарядке. Городить для каждой батареи отдельное зарядное устройство, по крайней мере, неразумно. Поэтому пришлось взять в руки карандаш, проштудировать доступную литературу, в основном журнал "Радио", и совместно с товарищами родить концепцию универсального автоматического зарядного устройства (УАЗУ) для 12-ти вольтовых аккумуляторов от 7АЧ до 60АЧ. Получившуюся конструкцию выношу на ваш суд. Сделано в железе более 10 шт. с различными вариациями. Все устройства работают без нареканий. Схема легко повторяется с минимальными настройками.
За основу сразу был взят блок питания от старого ПК формата АТ, поскольку обладает целым комплексом положительных качеств: малые размеры и вес, хорошая стабилизация, мощность с большим запасом, ну и самое главное уже готовая силовая часть, к которой осталось прикрутить блок управления. Идею БУ подсказал С. Голов в своей статье "Автоматическое зарядное устройство для свинцово-кислотной аккумуляторной батареи", журнал "Радио" №12 2004г., спасибо ему отдельное.
Коротко повторю алгоритм зарядки батареи. Весь процесс состоит из трех этапов. На первом этапе, когда батарея полностью или частично разряжена, допустимо проводить зарядку большим током, достигающим 0,1:.0,2С, где С - емкость аккумулятора в ампер-часах. Зарядный ток должен быть ограничен сверху указанным значением или стабилизирован. По мере накопления заряда растет напряжение на клеммах батареи. Это напряжение контролируем. По достижению уровня 14,4 - 14,6 вольта первый этап завершен. На втором этапе необходимо поддерживать постоянным достигнутое напряжение и контролировать зарядный ток, который будет снижаться. Когда ток заряда упадет до 0,02С, батарея наберет заряд не менее 80%, переходим к третьему этапу заключительному. Уменьшаем напряжение заряда до 13,8 в. и поддерживаем его на этом уровне. Ток заряда постепенно снизится до 0,002:.0,001С и стабилизируется на этом значении. Такой ток для батареи не опасен, в этом режиме батарея может находиться долго, без вреда для себя и всегда готова к применению.
Теперь собственно поговорим о том как это все сделано. БП от компьютера был выбран из соображения наибольшего распространения схемного решения, т.е. узел управления выполнен на микросхеме TL494 и ее аналогах (MB3759, КА7500, КР1114ЕУ4) и слегка переделан:
Демонтированы схемы выходных напряжений 5в, -5в, -12в, отпаяны резисторы обратной связи по 5 и 12в, отключена схема защиты от перенапряжения. На фрагменте схемы отмечено крестиком места разрыва цепей. Оставлена только выходная часть 12в, можно еще заменить диодную сборку в цепи 12в на сборку снятую с 5-ти вольтовой цепи, она помощней, хотя не обязательно. Убраны все лишние провода, оставили только по 4 провода черного и желтого цвета длинной сантиметров по10, выход силовой части. К 1-й ноге микросхемы припаиваем проводок длинной 10 см это будет управление. На этом доработка закончена.
В блоке управления дополнительно, по просьбам многочисленных желающих иметь такую штуку, реализован режим тренировки и схема защиты от переполюсовки батареи для особо невнимательных. И так БУ:
Основные узлы:
параметрический стабилизатор опорного напряжения 14,6в VD6-VD11, R21
Блок компараторов и индикаторов, реализующих три этапа зарядки батареи DA1.2, VD2 первый этап, DA1.3, VD5 второй, DA1.4, VD3 третий.
Стабилизатор VD1, R1, C1 и делители R4, R8, R5, R9, R6, R7 формирующие опорное напряжение компараторов. Переключатель SA1 и резисторы обеспечивают изменение режима зарядки для различных аккумуляторов.
Блок тренировки DD К561ЛЕ5, VT3, VT4, VT5, VT1, DA1.1.
Защита VS1, DA5, VD13.
Как это работает. Предположим что мы заряжаем автомобильный аккумулятор 55АЧ. Компараторы отслеживают падение напряжения на резисторе R31. На первом этапе схема работает как стабилизатор тока, при включении ток заряда будет около 5А, горят все 3 светодиода. DA1.2 будет держать ток заряда пока напряжение на батарее не достигнет 14,6в., DA1.2 закроется, погаснет VD2 красный. Начался второй этап.
На этом этапе напряжение 14,6в на батарее поддерживается стабилизаторомVD6-VD11, R21, т.е. ЗУ работает в режиме стабилизации напряжения. По мере увеличения заряда батареи, ток падает и как только он опустится до 0,02С, сработает DA1.3. Погаснет желтый VD5 и откроется транзистор VT2. Шунтируются VD6, VD7, напряжение стабилизации скачком снижается до 13,8 в. Перешли к третьему этапу.
Дальше идет дозаряд батареи очень маленьким током. Поскольку к этому моменту батарея набрала примерно 95-97% заряда, ток снижается постепенно до 0,002С и стабилизируется. На хороших батареях может снизится до 0,001С. На этот порог и настроен DA1.4. Светодиод VD3 может погаснуть, хотя на практике он продолжает слабо светить. На этом процесс можно считать завершенным и использовать аккумулятор по назначению.
Режим тренировка.
При длительном хранении аккумулятора, его периодически рекомендуется тренировать, так как это может продлить жизнь старых батарей. Поскольку аккумулятор штука весьма инерционная, заряд-разряд должны длиться по несколько секунд. В литературе встречаются устройства которые тренируют батареи с частотой 50ГЦ, что печально сказывается на ее здоровье. Ток разряда составляет примерно десятую часть тока заряда. На схеме переключатель SA2 показан в положении тренировка, SA2.1 разомкнут SA2.2 замкнут. Включена схема разряда VT3, VT4, VT5, R24, SA2.2, R31 и взведен триггер DA1.1, VT1. На элементах DD1.1 и DD1.2 микросхемы К561ЛЕ5 собран мультивибратор. Он выдает меандр с периодом 10-12 секунд. Триггер взведен, элемент DD1.3 открыт, импульсы с мультивибратора открывают и закрывают транзисторы VT4 и VT3. Транзистор VT3 в открытом состоянии шунтирует диоды VD6-VD8 блокируя зарядку. Ток разряда батареи идет через R24, VT4, SA2.2, R31. Батарея 5-6 секунд получает заряд и такое же время разряжается малым током. Этот процесс длится первый и второй этап зарядки, затем срабатывает триггер, закрывается DD1.3, закрываются VT4 и VT3. Третий этап проходит в обычном режиме. В дополнительной индикации режима тренировки нет необходимости, поскольку мигают светодиоды VD2, VD3 и VD5. После первого этапа мигают VD3 и VD5. На третьем этапе VD5 светит не мигая. В режиме тренировки заряд батареи длится почти в 2 раза дольше.
Защита.
В первых конструкциях вместо тиристора стоял диод, который защищал ЗУ от обратного тока. Работает очень просто, при правильном включении оптрон открывает тиристор, можно включать зарядку. При неправильном, загорается светодиод VD13, меняй местами клеммы. Между анодом и катодом тиристора нужно припаять неполярный конденсатор 50 мкф 50 вольт или 2 встречно спаянных электролита 100мкф 50в.
Конструкция и детали.
ЗУ собрано в корпусе БП от компьютера. БУ изготовлен по лазерно-утюжной технологии. Рисунок печатной платы прилагается в архивном файле, выполнен в SL4. Резисторы МЛТ-025, резистор R31 - кусок медного провода. Измерительную головку РА1 можно и не ставить. Просто валялась и ее приспособили. Поэтому значения R30 и R33 зависят от миллиамперметра. Тиристор КУ202 в пластмассовом исполнении. Собственно исполнение видно на прилагаемых фото. Разъем и кабель для подключения питания монитора использовали для включения батареи. Переключатель выбора тока зарядки малогабаритный на 11 положений, резисторы припаяны к нему. Если ЗУ будет заряжать только автомобильные аккумуляторы переключатель можно не ставить, впаяв просто перемычку. DA1 - LM339. Диоды КД521 или аналогичные. Оптрон PC817 можно поставить другой с транзисторной исполнительной частью. Платка БУ прикручена к алюминиевой пластине толщиной 4 мм. Она служит радиатором для тиристора и КТ829, на ней же в отверстия вставлены светодиоды. Получившийся блок прикручен к передней стенке БП. ЗУ не греется, поэтому вентилятор подключен к БП через стабилизатор КР140ен8б, напряжение ограничено до 9в. Вентилятор вращается помедленней и практически его не слышно.
Регулировка.
Первоначально устанавливаем вместо тиристора VS1 мощный диод, не впаивая VD4 и R20, подбираем стабилитроны VD8-VD10 так чтобы напряжение на выходе, без нагрузки, было 14,6вольта. Далее запаиваем VD4 и R20 и подбором R8, R9, R6 выставить пороги срабатывания компараторов. Вместо батареи подключаем проволочный переменный резистор 10 Ом, устанавливаем ток 5 ампер, впаиваем переменный резистор вместо R8, крутим его при напряжении 14,6в должен погаснуть светодиод VD2, мереям введенную часть переменного резистора и впаиваем постоянный. Впаиваем переменный резистор вместо R9, выставив примерно 150 Ом. Включаем ЗУ, увеличиваем ток нагрузки пока не сработает DA1.2, затем начинаем уменьшать ток до значения 0,1 ампера. Затем уменьшаем R9 пока не сработает компаратор DA1,3. Напряжение на нагрузке должно упасть до 13,8в и погаснет желтый светодиод VD5. Снижаем ток до 0,05 ампера, подбором R6 гасим VD3. Но лучше всего наладку проводить на хорошем разряженном аккумуляторе. Впаиваем переменные резисторы, выставляем их чуть больше указанных на схеме, подключаем амперметр и вольтметр к клеммам аккумулятора и делаем это за один раз. Батарею не сильно разряженную используем, тогда будет быстрее и точнее. Практика показала, что регулировка практически не требуется, если точно подобрать R31. Добавочные резисторы подбираются тоже легко: при соответствующем токе нагрузки, падение напряжения на R31 должно составлять 0,5в, 0,4в, 0,3в, 0,2в, 0,15в, 0,1в и 0,07в.
Вот, собственно и все. Да, еще, если дополнительным двухполюсным тумблером, одной половиной закоротить диод VD6, а другой стабилитрон VD9, то получится ЗУ для 6-ти вольтовых гелиевых батарей. Ток заряда надо выбрать наименьший переключателем SA1. На одном из собранных эта операция была успешно осуществлена.
Со временем тратят свой заряд, и его необходимо периодически восстанавливать. Аспекты этого процесса и будут рассмотрены в рамках статьи.
Что называют зарядкой
Так называют процесс, который является обратным разрядке. Во время зарядки свинцово-кислотных герметичных аккумуляторов они запасаются энергией, питаясь при этом от внешнего источника тока. В конечном результате накапливается заряд, что равен емкости. А как выглядят зарядные устройства для герметичных свинцовых кислотных аккумуляторов? Они представляют собой преобразователь энергии и два вывода, каждый из которых подключается к Герметичный необслуживаемый свинцово-кислотный аккумулятор при подключении в сеть начнёт процесс восстановления и превращения электрической энергии (подаваемой из сети) в химическую. Чтобы в последующем, как только возникнет необходимость, он мог проводить обратный процесс и обеспечивать энергоснабжение различных устройств и приборов.
Заряжаем просто и безопасно
Для этого необходимо воспользоваться методом «ток-напряжение». В чем он заключается? Первоначально аккумулятор заряжается постоянным током. Когда необходимые показатели достигаются, начинает идти поддержка постоянного напряжения. Чтобы узнать начальный ток зарядки, обычно достаточно внимательно осмотреть корпус - там указывается данный параметр. Обычно эта величина составляет до 0,3 Чтобы было более понятно, представим, что у нас есть устройство с параметром в 100 А/час. Тогда ток заряда не должен превышать 30А. Но это безопасный максимум, многие производители в своих зарядных устройствах используют правило десяти процентов. Это позволяет заряжать аккумуляторы без наименьшей боязни сделать что-то не так и вывести его из строя. А сколько же нужно заряжать? Если начальный ток равен 20% емкости, то резерв аккумулятора будет восстановлен на 90% примерно за 5-6 часов. На оставшиеся 10% понадобится примерно сутки. Вот такие особенности своего функционирования имеет зарядное для герметичных свинцово-кислотных аккумуляторов. Можно ли как-то ускорить этот процесс? Да, и мы сейчас рассмотрим, как.
Быстрая зарядка свинцово-кислотных герметичных аккумуляторов
Нормой считается зарядка постоянным током при напряжении в 13,8. Больше этого не рекомендуется из-за возможных негативных последствий. Но если они вас не страшат, то можете повысить напряжение к 14,5 В (это для аккумуляторов на 12 В). В результате аккумулятор при 20% показателе зарядится за 6 часов. Применяется такой способ исключительно при работе в циклическом режиме.
Влияние температуры
Всё, что было написано выше, относится только к случаю, когда температура составляет 20 градусов Цельсия. При других показателях необходимо вводить компенсацию зарядного напряжения. Заряжать свинцово-кислотные аккумуляторы можно в диапазоне от -15 до 40 градусов. Чем большая температура, тем меньшим должно быть напряжение для избегания перезарядки. В противоположном случае данный показатель, наоборот, следует увеличить, чтобы избежать недозарядки. Герметичный необслуживаемый свинцово-кислотный аккумулятор из-за этого желательно заряжать именно в условиях 20 градусов Цельсия плюс-минус несколько. Конечно, можно и высчитывать каждый раз, но это не всегда удобно. В качестве идеального места по температурному параметру часто выбирают свои жилища, но тогда необходимо позаботиться о качественном проветривании места зарядки как во время этого процесса, так и через несколько часов после его окончания.
Последствия при несоблюдении техники безопасности
Описанные выше способы нацелены на быструю и безопасную зарядку. При этом ставится задача максимального сохранения ресурса свинцово-кислотного аккумулятора путём минимизации факторов его старения. А теперь давайте осмотрим отклонения. Что будет, если использовать ток больший, чем максимально допустимый? Первоначально следует отметить, что герметичные свинцово-кислотные аккумуляторы не смогут полностью зарядиться. Также из-за уменьшения эффективности механизма рекомбинации газов электролит будет терять воду. Поэтому даже разовой зарядки хватит, чтобы сократить ресурс работы.
А что будет, если уменьшить ток к 0,5 проценту от емкости? Герметичные свинцово-кислотные аккумуляторы зарядятся и в таком случае, но продолжаться данный процесс будет несколько недель. К тому же устройство будет находиться в состоянии, что эквивалентно разряженному. А это приводит к сульфатации и ускоренному старению. Конечно, одной зарядки с малым током недостаточно для серьезных повреждений, но ими лучше не пользоваться. Также необходимо следить и за конечным напряжением, чтобы не произошло недозаряда устройства и уменьшения его ресурса.
А почему свинцово-кислотные аккумуляторы имеют такой диапазон температур для зарядки? Дело в том, что при выходе из них прекращается работа механизма рекомбинации газов, и электролит теряет свою воду.
Всё ли хорошо было сделано
Чтобы получить хороший результат, необходимо соблюдать требуемые параметры в необходимых рамках. Главное место в этом вопросе должны занимать ток и напряжение (учитывайте температуру). Тогда герметичные свинцово-кислотные аккумуляторы будут заряжаться успешно и смогут прослужить длительное время. Если же вокруг есть электролит, белый налёт или пузырьки, то восстановление характеристик устройства было совершено неправильно. Для определения состояния можно использовать тестер. Восстановление герметичных свинцово-кислотных аккумуляторов осуществляется с помощью специальных зарядных устройств (которым может потребоваться несколько суток) или дополнительных механических действий (как-то подлить электролит).
Заключение
Как видите, процесс зарядки свинцово-кислотных аккумуляторов нельзя назвать сложным. При соблюдении техники безопасности непросто будет получить что-то не то. Но напоследок хочется порекомендовать заряжать их в отдельных помещениях, а если устройства восстанавливают в условиях жилого дома, то необходимо позаботиться о качественном проветривании во время процесса, а также нескольких часов после него. Эти меры безопасности необходимы из-за того, что, пускай и в микроскопических дозах, но свинец может попадать в воздух, а через него и в организм, откуда он очень медленно выводится и постоянно оказывает отравляющее воздействие.
ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО
ДЛЯ КИСЛОТНО - СВИНЦОВЫХНЕОБСЛУЖИВАЕМЫХ SLA АККУМУЛЯТОРОВ ЁМКОСТЬЮ 4 ... 17 А/час
Необслуживаемые кислотно-свинцовые аккумуляторы в настоящее время очень широко используются в различных источниках бесперебойного питания компьютерной техники, системах охранной сигнализации, источниках питания электроинструмента и даже в детских игрушках. Достоинством их является простота эксплуатации, отсутствие жидкого электролита и, соответственно, нет нужды следить за его уровнем и плотностью. Для сокращения времени на восстановление электрической ёмкости зарядку этих аккумуляторов обычно производят большим током (режим быстрой зарядки), численно достигающим номинальной ёмкости. Из-за отсутствия возможности произвести доливку выкипевшего электролита при его перезарядке, требования к зарядному току этих аккумуляторов очень жёсткие - фирмы производители аккумуляторов требуют, чтобы пульсации зарядного тока не превышали 2,5% от максимального тока, а зарядный ток изменялся во времени строго определённым образом. Эти условия практически всегда выполняются в источниках бесперебойного питания, содержащих сложные импульсные блоки питания. Этим же требованиям удовлетворяют ранее описанные в этом разделе импульсные зарядные устройства с ключевыми транзисторами и накопительным дросселем. Рассмотренные схемы достаточно сложны для повторения, а в быту часто требуются простейшие малогабаритные зарядные устройства, не самые оптимальные с точки обеспечения выработки максимального ресурса аккумуляторов, но зато имеющие небольшие габариты и высокий КПД. Ниже приводится схема такого устройства. Зарядный ток аккумулятора поддерживается стабильным на уровне 10% от численного значения номинальной ёмкости, что уменьшает отрицательное действие импульсного характера этого тока, а прекращение зарядки происходит при достижении напряжения на клеммах аккумулятора примерно 15В.
Требуемое значение зарядного тока достигается подбором сопротивления резистора R8 . Значения пороговых напряжений отключения процесса зарядки определяются соотношением резисторов R12/R6 и R12/R6||R2 . При расчёте номиналов резисторов исходят из того, что при достижении максимального напряжения на аккумуляторе напряжение на выводе 16 микросхемы DA1 должно составлять 5,00В. В процессе зарядки яркость свечения светодиода HL1 изменяется, а при полной зарядке светодиод начинает мигать, привлекая внимание.
Схема является модификацией ранее описанного
устройства. В качестве регулирующего элемента используется тиристор,
что позволяет упростить схему, исключив конденсаторы большой ёмкости
и дроссели. Все элементы устройства, кроме силового трансформатора
располагаются на небольшой печатной плате 45 х 45 мм.
КПД устройства очень высок и элементы схемы, включая тиристор, не требуют для охлаждения радиатор.
Предлагаемое устройство можно использовать и для зарядки иных типов аккумуляторов, скорректировав зарядный ток и пороговое напряжение отключения. Заменив силовые диоды и трансформатор на более мощные и установив тиристор на небольшой радиатор схему можно использовать и для зарядки автомобильных аккумуляторов. Сопротивление резистора R8 при этом уменьшают в 5 -10 раз. При отсутствии ошибок в монтаже и исправности элементов схема начинает работать сразу. Необходимо лишь скорректировать зарядный ток и пороговое напряжение.