Информационно-познавательный сайт     Радиоэлектроника 

Зарядные устройства

Автомат для дозарядки аккумуляторных батарей


 

Меню разделов:
Аквариумистика
Биология
Материаловедение
Менеджмент
Радиоэлектроника
Фармация

 

 

 

Устройство не боится кратковременных замыканий в цепи нагрузки и обрывов в ней. Приняты меры для защиты устройства при ошибочном подключении аккумуляторной батареи в обратной полярности. При достижении заданного порога напряжения на аккумуляторных батареях, устройство автоматически отключится через 2 часа, что обеспечивает полный заряд аккумулятора.

Предложенный вариант устройства предназначен для работы с аккумуляторной батареей 6СТ-60, поэтому зарядный ток выбран равным 3 А Для использования устройства с наиболее распространенной батареей 6СТ-55, достаточно снизить величину тока зарядки до 2,75 А.

Схема зарядного устройства приведена на рис. 2.131.

Устройство содержит блок питания, выполненный по простой и хорошо зарекомендовавшей себя схеме с гасящим конденсатором.

Микросхемный стабилизатор напряжения DA1 обеспечивает питанием цифровую часть устройства. На элементах DD1.1 и DDL2 собран формирователь прямоугольных импульсов частотой 50 Гц. Счетчики DD3.1. DD4 совместно с элементами DD1.3, DD1.4 образуют таймер, определяющий периодичность контроля за ростом напряжения на заряжаемой аккумуляторной батарее. Двоичные счетчики DD2.1 и DD2.2 совместно с резистивной матрицей (R6 ÷ R13, R15, R16) образуют управляемый генератор ступенчато возрастающего напряжения, используемого в качестве опорного для определения с помощью компаратора DA2 прекращения роста напряжения на аккумуляторной батарее. Двоичный счетчик DD3.2 вырабатывает сигнал на выключение устройства при постоянстве напряжения на батарее в течение заданного времени. На транзисторах VT1, VT2 собран узел управления реле К1.

Светодиод HL2 зеленого цвета индицирует включение устройства. Светодиод HL3 красного цвета зажигается при ошибочном подключении батареи в обратной полярности. После исправления ошибки потребуется сменить предохранитель F2.

 

Работа устройства

Перед включением устройства в сеть необходимо подключить к зажимам X1 и Х2 аккумуляторную батарею. Далее нажимают кнопку SB1. Через замкнутые контакты кнопки и конденсатор С1 на трансформатор Т1 подается напряжение сети. Ко вторичной обмотке трансформатора подключен выпрямительный мост на диодах VD2 ÷ VD5, с которого снимается пульсирующее напряжение, создающее ток зарядки аккумуляторной батареи. Два диода этого моста совместно с диодами VD6, VD7 образуют второй выпрямительный мост, постоянное напряжение с которого после сглаживания конденсатором С3 подается для питания узла на транзисторах VT1, VT2.

Цифровая часть устройства запитана от микросхемного стабилизатора DA1, обеспечивающего высокую стабильность и низ кий уровень пульсаций выходного напряжения.

Начинается зарядка аккумуляторной батареи. Через диод VD8 пульсирующее напряжение поступает на фильтр низких частот R16, С6, снижающий пульсации до уровня, при котором они не оказывают заметного влияния на работу компаратора DA2. С конденсатора С6 постоянное напряжение, пропорциональное напряжение на клеммах заряжаемой батареи, через резистивный делитель напряжения R17, R18 поступает на неинвертирующий вход компаратора DA2 (вывод 3). На инвертирующий вход компаратора (вывод 4) поступает напряжение с резистивной матрицы (R6 ÷ R13, R15, R16). В момент включения устройства дифференцирующая цепь С2, R14 формирует импульс положительной полярности, который обнуляет все счетчики, за исключением DD3.2.

 

Принципиальная схема автомата для дозарядки аккумуляторных батарей

Рис. 2.131. Принципиальная схема автомата для дозарядки аккумуляторных батарей.

 

Поэтому напряжение на выходе резистивной матрицы минимально и заведомо меньше напряжения, поступающего на вывод 3 DA2. На выходе компаратора (вывод 9) при этом высокий уровень, который через резистор R26 поступает на вход  R (вывод 7) счетчика DD3.2, обнуляя также и его. Напряжение низкого уровня с выхода DD3.2 (вывод 4) через резистор R24 поступает на базу транзистора VT1, закрывая его. Транзистор VT2 при этом открывается, срабатывает реле К1 и своими контактами блокирует контакты кнопки SB1.

Через резистивный делитель R4, R5 на формирователь прямоугольных импульсов, выполненный на элементах DD1.1 и DD1.1, поступает пульсирующее напряжение частотой 50 Гц. С выхода формирователя импульсы подаются на входы счетчиков DD2.1 и DD3.1. Счетчик DD3.1 совместно со счетчиком DD4 и элементами DD1.3. DD1.4 образуют таймер, отсчитывающий часовые промежутки времени. С целью некоторого упрощения схемы, цикл выбран равным примерно 65 минутам, что практически не влияет на режим заряда аккумуляторной батареи.

Пока таймер не отсчитал заданный интервал времени, на выходе элемента DD1.4 будет присутствовать логический "0" и, следовательно, на выходе элемента DD5.2 и входе CN (вывод 1) счетчика DD2.1 будет логическая "1", запрещающая работу счетчика. Через час на выходе элемента DD1.4 появится напряжение высокого уровня. Элемент DD5.2 переключится и разрешит работу счетчика DD2.1, а также связанного с ним счетчика DD2.2. На выходе резистивной матрицы начнет формироваться ступенчато возрастающее (в такт входным импульсам) напряжение. Его минимальная величина (при логическом "О" на всех выходах счетчиков) выставляется резистором R16 в процессе регулировки, а максимальная - практически равна напряжению питания счетчиков DD2.1, DD2.2. Весь диапазон выходного напряжения матрицы разбит на 256 ступеней по 16 ÷ 18 мВ.

Компаратор DA2 сравнивает напряжение на своем неинвертирующем входе, которое пропорционально напряжению на аккумуляторной батарее, с напряжением на выходе матрицы. Как только эти напряжения сравняются, компаратор переключится, и на его выходе появится напряжение низкого уровня. Элемент DD5.2 также переключится, и логическая " 1" с его выхода запретит работу счетчика DD2.1. Таким образом, на инвертирующем входе компаратора зафиксируется напряжение, пропорциональное напряжению на заряжаемой аккумуляторной батарее на данный момент времени.

При переключении компаратора переключится логический элемент DD5.3. Логическая "1" с его выхода поступит на вход (вывод 6) элемента DD5.1. на втором входе которого (вывод 5) также присутствует логическая "1". Элементы DD5.1, DD5.4 переключатся, высокий уровень напряжения с выхода DD5.4 через диод VD9 обнулит счетчики DD3.1 и DD4, возвращая их и связанные с ними логические элементы DD1.3. DD1.4, DD5.1, DD5.4 в исходное состояние.

Импульс положительной полярности с выхода элемента DD5.4 поступит также на вход СР счетчика DD3.2 (вывод 2), однако счетчик не изменит своего состояния, поскольку на его входе R (вывод 7) в течение некоторого времени, определяемого постоянной разряда конденсатора С7 через резистор R25, поддерживается высокий уровень напряжения.

По мере зарядки аккумуляторной батареи напряжение на ней постепенно увеличивается. Пропорционально увеличивается напряжение на неинвертирующем входе компаратора DA2. Когда оно превысит напряжение на инвертирующем входе, компаратор переключится, на его выходе вновь появится напряжение низкого уровня, и при появлении на выходе элементе DD1.4 логической ”1" описанный выше процесс повторится вновь.

Так будет продолжаться до тех пор. пока рост напряжения на аккумуляторной батарее не прекратится (строго говоря - пока изменение напряжения на неинвертирующем входе компаратора не выйдет за пределы текущей "ступеньки" на выходе резистивной матрицы - R6 ÷ R13, R15, R16). В этом случае появление на выходе элемента DD1.4 напряжения логической " 1" не вызовет переключения элемента DD5.2.

Счетчики DD2.1, DD2.2 и компаратор останутся в прежнем состоянии, конденсатор С7 разряжен. Поэтому импульс положительной полярности, поступивший с выхода элемента DD5.4 на выход СР счетчика DD3.2, будет им "учтен". При повторении (через час), той же ситуации, не выходе 2 (вывод 4) счетчика появится напряжение высокого уровня, которое поступит через резистор R24 на базу транзисторе VT1, что вызовет отпускание якоря реле К1 и отключение устройства от сети.

Если в течение второго часа напряжение на аккумуляторной батарее увеличится настолько, что это вызовет переключение компаратора DA2, то появившееся на его выходе напряжение высокого уровня через резистор R25 обнулит счетчик DD3.2. Таким образом, выполняется требуемое инструкцией по эксплуатации батарей условие неизменности напряжения на заряжаемой аккумуляторной батарее в течение двух часов подряд.

Положительная обратная связь, введенная в компаратор через делитель R18, R20, создает небольшой гистерезис, что способствует более четкому переключению компаратора в условиях медленно меняющегося входного напряжения и обеспечивает защиту от помех, вызываемых небольшими пульсациями напряжения на его входах.

При случайном отключении клемм зарядного устройства от аккумуляторной батареи, напряжение на вторичной обмотке трансформатора Т1 и выходе моста VD2÷VD5 резко возрастает. Открывается стабилитрон VD10, что приводит к открыванию транзистора VT1 и выключению устройства.

С целью защиты диодов VD2÷VD5 при случайном подключении аккумуляторной батареи в обратной полярности, в устройство введен предохранитель F2.

 

Наладка автомата для дозарядки аккумуляторных батарей

Правильно собранное устройство налаживания не требует. Следует лишь установить необходимые уровни напряжений на входах компаратора. Для этого устанавливают движки резисторов R16 и R18 в нижнее по схеме положение. Подключают к клеммам X1 и Х2 аккумуляторную батарею, включают устройство в сеть нажимают кнопку SB1 и убеждаются в срабатывании реле К1. Измеряют напряжение на клемме X1. Затем, подключив вольтметр к верхнему по схеме выводу резистора R18, передвигают его движок до тех пор, пока вольтметр не покажет величину напряжения, равную 0,45 напряжения на X1. После этого вольтметр подключают к выходу резистивной матрицы (общей точке соединения резисторов R6 ÷ R13) и резистором R16 устанавливают напряжение 5,0 В.

При такой регулировке диапазон контролируемого напряжений на заряжаемой аккумуляторной батарее составляет (с учетом допустимых соотношений входных напряжений компаратора и напряжения питания) от 11,1 до 17,3 В, что вполне достаточно для выбранной величины зарядного тока. Следует иметь в виду, что падение напряжения на проводах, соединяющих устройство с аккумуляторной батареей, не должно превышать величины 1 В.

В заключение производят, в случае необходимости, регулировку зарядного тока подбором ёмкости конденсатора С1, которую выполняют подключением к его выводам подходящих по номинальному напряжению конденсаторов ёмкостью 0,5 ÷ 1 мкФ.

 

Детали

Все постоянные резисторы, используемые в зарядном устройстве - МЛТ, а подстроечные (R16, R18) - СПЗ-38. Резисторы матрицы (R6÷R13) желательно подобрать так, чтобы сопротивления двух соседних резисторов отличались друг от друга ровно в два раза. Если такой возможности нет, можно обойтись и без подбора резисторов, однако в этом случае, возможно, не будет обеспечена равномерность изменения напряжения на выходе матрицы, что, впрочем, мало повлияет на работу устройства в целом. Резисторы с сопротивлениями, выходящими из стандартного ряда (R8, R11, R13), можно составить из двух резисторов стандартных номиналов.

Конденсатор С1 - типа МБГЧ с номинальным напряжением 250 В. При использовании металлобумажных конденсаторов других типов (МБГО, МБГП и др.) их номинальное напряжение должно быть не менее 400 500 В. Конденсатор С3 - К50-29, С6 - К52-1Б, С4 - К53-4, остальные конденсаторы - КМ-5 или КМ-6. Вообще, в качестве С3, С4, С6 могут быть использованы оксидные конденсаторы любых типов, подходящие по ёмкости и номинальному напряжению.

Стабилизатор напряжения 78L09 ( DA1) можно заменить любым отечественным микросхемным стабилизатором напряжения на 9 В, например - КР1157ЕН902.

В качестве DA2 можно использовать компаратор К521СА3, однако это потребует изменения трассировки печатной платы.

Чертеж монтажной платы можно посмотреть в журнале "Радиолюбитель", 2000, №9, С13.

Диоды выпрямительного моста VD2 VD5 должны допускать прямой ток не менее 2 А. В случае, когда не исключаются ошибочные подключения аккумуляторной батареи в обратной полярности, лучше применить диоды с некоторым запасом по допускаемому прямому току, особенно в импульсе. Можно порекомендовать диоды серии КД206, КД213.

Диоды VD2 ÷ VD5 следует разместить на отдельных небольших радиаторах с поверхностью охлаждения каждого 10 cм2

Диоды КД106А (VD6, VD7) можно заменить диодами серий КД105, Д226, Д237; остальные - диодами серий Д220, Д223, Д311, Д312.

Вместо стабилитрона КС522А (VD10) можно применить КС220Ж или два последовательно включенных стабилитрона Д814В.

В качестве VT1 можно применить любой маломощный n-p-n транзистор с постоянным напряжением коллектор-эмиттер не менее 30 В и коэффициентом передачи тока базы более 40. Подойдут транзисторы указанной на схеме серии КТ3102 с любым буквенным индексом кроме Г и Е, КТ315 Г, КТ312В.

Вместо КТ608Б можно применить транзисторы из серий КТ503, КТ807.

В устройстве использовано реле РКМП, паспорт РС3. 259. 038 - РС4. 500. 853 с сопротивлением обмотки 600 Ом и током срабатывания 20 мА.

Можно использовать любое реле с одной группой нормально разомкнутых контактов, допускающих коммутаций переменного напряжения 220 В, с коммутируемым током не менее 0,3 А. Реле должно надёжно срабатывать при напряжении не белое 12 В и токе 20 40 мА. Подойдут реле РЭС22, паспорт РФ4. 523.023-00; РЭС32, паспорт РФ4 500. 335-02. Применимы реле РЭС6 с паспортами: РФ0.452. 114, РФО. 452.124, РФО.452.134, у которых неиспользуемую группу контактов желательно немного отогнуть для уменьшения тока срабатывания.

Кнопка SB 1-КМ 1,КМ2-1.

В качестве предохранителей F1, F2 желательно использовать быстродействующие плавкие вставки ВПЗТ-2, которые можно заменить на ВП1.

В зарядом устройстве применен унифицированный трансформатор ТПП277-127/220-50 с номинальной мощностью 72 Вт и током вторичных обмоток 3,2 А. Можно применить и другие унифицированные трансформаторы, рассчитанные на работу от сети частотой 50 Гц и напряжением 127/220 В: ТПП280, ТПП281, ТПП282, ТН52. ТН53. ТН54, ТН56, ТН57. Если устройство предназначается только для работы с аккумуляторной батареей 6СТ-55, то при зарядном токе 2,75 А подойдет также трансформатор ТН49-127/220-50.

Схемы включений трансформаторов приведены на рис. 2.132-а ÷ г.

 

Рис. 2.132-а. Схема включения трансформаторов типа ТН 49, 52, 53, 56, 57.

 

Рис. 2.132-б. Схема включения трансформатора типа ТПП 280-127/220-50.

 

Рис. 2.132-в. Схема включения трансформатора типа ТПП 281-127/220-50.

 

Рис. 2.132-г. Схема включения трансформатора типа ТПП 282-127/220-50.

 

 

Предыдущая страница Следующая страница

 

 


© Сайт защищён авторскими правами.

E-mail: portal.inform@gmail.com

 

Рейтинг@Mail.ru