Ступенчатое зарядное-разрядное устройство

Эксплуатация свинцовых аккумуляторов всегда сопряжена с ростом сульфатации пластин. Аккумулятор в автомобиле со временем приходит в негодность и не в состоянии отдать стартовый ток. поскольку сульфат свинца, создавая высокое внутреннее сопротивление, препятствует его выходу из внутренних слоев пластин.

Увеличение емкости аккумулятора для компенсации потерь приводит к увеличению его массы и габаритов. Хороший результат для электрохимического восстановления застарелой сульфатации достигается применением циклического зарядно-разрядного метода с "падающей"характеристикой зарядного тока. Использование зарядно-разрядных циклов с соотношением токов 1:10.. .1:20 позволяет восстановить аккумулятор до рабочего состояния за 3...5 часов.

Диагностика аккумуляторов в ходе восстановления указывает на резкое снижение их внутреннего сопротивления уже через час. Недостаток такой технологии состоит в том, что необходимо постоянно контролировать ток заряда, который растет ло мере снижения внутреннего сопротивления аккумуляторов, и по необходимости его снижать. Автоматическое снижение зарядного тока приводит к качественному восстановлению аккумуляторов и упрощает зарядку. Для такого процесса разработано устройство, схема которого представлена на рисунке. Устройства конструктивно состоит из нескольких блоков:

- мультивибратора на логической микросхеме DD1;

таймера временных интервалов на 14-разрядном счетчике DD2:

- аналогового таймера-компаратора на микросхеме DA2.

Ступенчатое снижение тока заряда зависит от прошедшего времени с начала процесса и кода на выходах счетчика DD2. Коммутация цепей, обеспечивающих токи заряда и разряда, выполняется ключами на полевых транзисторах VT1 иVТ2.Вотпичие от ключей на биполярных транзисторах, они меньше нагреваются из-за низкого сопротивления канала. Единственное условие — напряжение на затворе не должно превышать напряжение питания. Ключ VT1 разряжает аккумулятор на нагрузку в виде мощного резистора R17, VT2 подает зарядный ток с сетевого выпрямителя в аккумулятор. Очередность переключения режимов, длительность импульсов, их скважность и частота зависят от параметров частотозадающих цепей таймера DA2. Параллельный стабилизатор на "регулируемом стабилитроне'' DA1 задает напряжение на входе 5 DA2 в зависимости от текущего времени заряда и поддерживает заданный уровень зарядно-разрядного тока.

Индикация режимов выполнена на светодиодах разного цвета, а контроль суммарного тока осуществляется измерительным прибором Р1. Тактовый генератор выполнен на элементах 2ИЛИ НЕ DD1.1, DD1.2, С1 и R1. Частота импульсов мультивибратора рассчитывается по приближенной формуле f=O,44/(R1 С1). Она устанавливается около 1 Гц. Светодиод HL1, мигая, индицирует ход процесса Время заряда аккумулятора задается резистором R1. После появления высокого уровня на выходе 3 DD2 генератор на микросхеме DD1 прекращает работу.

Импульсы счета с мультивибратора поступают на вход С счетчика DD2 и изменяют состояние его выходов. Уровни с выходов счетчика через резисторы R4...R7 и диоды VD1...VD4 суммируются на резисторе R9. Чем больше прошло времени с начала цикла, тем больше получается напряжение на R9. При максимальном напряжении на R9 регулируемый стабилитрон DA1 открывается управляющим напряжением по входу 1, и напряжение на входе 5 DA2 снижается до нижнего уровня стабилизации DA1 (2,5 В). Это ниже 1/3 напряжения питания DA2. поэтому на его выходе устанавливается низкий уровень, и зарядка аккумулятора прекращается.

Снижение опорного напряжения на входе 5 DA2 увеличивает частоту генерации таймера DA2 без изменения скважности импупьсов, что приводит к снижению тока заряда на данной ступени зарядно-рэзрядного цикла. Максимальные токи заряда и разряда устанавливаются с помощью регуляторов R11 "Заряд" и R13 "Разряд". Резистором R9 устанавливается буферный ток подзаряда аккумулятора при высоких уровнях на всех выходах счетчика и в цели обратной связи (R8) В устройстве можно предусмотреть также снижение тока заряда при повышении окружающей температуры, заменив резистор R10 терморезистором (типа ММТ-1).

Диод VD5 в цепи разряда конденсатора С5 установлен для разделения зарядной (R10-R11) и разрядной (R13) цепей. При зарядке конденсатора С5 до уровня в 2/3 Un внутренний триггер таймера переключает верхний компаратор по входу 6 DA2 на разряд конденсатора, и напряжение на выводе 7 DA2 снижается до нуля. Транзистор VT1 открывается, и аккумулятор GB1 разряжается через резистор R17 с периодом времени T1=0.69R13 С5. Светодиод HL2 индицирует наличие разрядного тока. По окончании цикла разрядки внутренний транзистор таймера закрывается, и возобновляется цикл зарядки конденсатора С5 с ростом напряжения от 1/3Un до 2/3Un. В это время на выходе 3 DA2 — высокий уровень, транзистор VT2 открыт, и происходит зарядка аккумулятора GB1 от сетевого источника питания с периодом T2=0.69C5(R10+R11). Перегрузка в цепи зарядного тока индицируется светодиодом HL3.

Питание микросхем устройства выполнено от аккумулятора GB1 через стабилизатор напряжения DA3. При отсутствии аккумулятора или неправильной его коммутации схема остается без питания и не включается.

Для зарядки аккумуляторов емкостью до 180 А ч достаточно тока 5.. .8 А Мощность трансформатора Т1 должна быть при этом 150...200 Вт. Можно использовать трансформаторы типаТС-180. ТН-55. ТН-61. Полевой транзистор VT1 должен быть рассчитан на ток до 5 А при напряжении 100 В. VT2 — на ток не менее 20 А

при напряжении 150 В. На транзисторы для защиты от перегрева необходимо установить алюминиевые радиаторы размерами 60x58x40 мм. Микросхемы в устройстве — серий К561 или К176. управляемый стабилитрон

— КР142ЕН19А. аналоговый таймер— КР1006ВИ1.

Наладка устройства начинается с проверки напряжений питания. Следует учесть, что микросхемы и разрядный транзистор VT1 питаются от аккумулятора GB1, зарядная цепь на транзисторе VT2 — от сетевого источника на Т1. Для ускорения проверки емкость конденсатора С1 можно временно уменьшить до 0.01 мкФ. После нажатая кнопки SB1 "Пуск" счет запустится, о чем укажет индикатор HL1.

Перед проверкой работы таймера DА2 движок резистора R9 переводится в нижнее по схеме положение. При этом напряжение на выводе 5 DA2 — максимально. Резистором R11 устанавливается максимальный ток заряда по амперметру Р1 в соответствии с емкостью аккумулятора GB1 (1тзх=0,05С, где С — емкость аккумулятора). Цепь обратной связи с аккумулятора на резистор R9 через R8 позволяет автоматически снижать зарядный ток при росте напряжения на аккумуляторе

Источник: Журнал Радиомир № 7 за 2009

Ступенчатое зарядное-разрядное устройство

Массовый ежемесячный научно-технический журнал

——

Схемы источники питания
Журнал Радиомир № 7 за 2009
Ступенчатое зарядное-разрядное устройство
Ступенчатое зарядное-разрядное устройство

Ступенчатое зарядное-разрядное устройство

Рейтинг@Mail.ru
Яндекс.Метрика

Схема ступенчатое зарядное-разрядное устройство