02.04.21

[Домашняя]

Описывается модернизированное зарядное устройство, прототипом которого послужила конструкция А. Сорокина, опубликованная в журнале «Радиолюбитель» № 10 1998 г, с. 30—31 (Заряднo-дecyльфaтиpyющий автомат для автомобильных аккумуляторов). Модернизация коснулась электронной схемы - с целью улучшения повторяемости она выполнена на интегральной микросхеме компаратора. Для повышения надежности зарядного устройства введен ключ, позволяющий исключить разрядку аккумуляторной батареи при отключении питающей сети в режиме «Сульфатация». Дополнительно расширены возможности зарядного устройства — установлен переключатель, позволяющий кроме 12-вольтовых автомобильных заряжать мотоциклетные аккумуляторные батареи напряжением 6 В. Принципиальная схема приведена на рис. 1.5.

Как и в исходной схеме, в ней реализован широко используемый способ заряда аккумуляторных батарей «асимметричным» током, позволяющий не только восстанавливать засульфатированные АВ, но и проводить профилактическую обработку исправных. Заряд АБ таким способом уменьшает газовыделение в процессе зарядки и способствует уменьшению времени зарядки батарея до величины полной емкости по сравнению с традиционными способами заряда. Заряд аккумулятора производится в течение положительного периода сетевого напряжения, импульсами тока величиной 5 А. В течение другого периода диод VD 4 закрыт и аккумулятор разряжается через нагрузочный резистор R13 (предполагается, что тумблер SA3 включен). Сопротивления резисторов R9 и R13 выбраны таким образом, что соотношение зарядного и разрядного токов наиболее оптимально и составляет 10 : 1. Ключи на транзисторах VТ1 и VT2 выполняют две функции. Во-первых, исключают протекание части тока при зарядке батареи по цепи VD4. R9. R13, подключая резистор R13 к общему проводу (минусу аккумуляторной батареи) только в течение отрицательного периода сетевого напряжения, Во-вторых, защищают аккумуляторную батарею от неконтролируемого разряда в случае исчезновения сетевого напряжения, что особенно важно при заряде АБ в отсутствие непосредственного контроля человеком. На элементах VD2, VD3, СЗ выполнен выпрямитель, а HL1, R7, R10 служат для индикации напряжения сети. Параметры цепочки резисторов R7, R10 выбраны таким образом, что ключ на транзисторе VT2 открыт, а ключ VT1 закрывает VT2 в течение положительных периодов сетевого напряжения, когда происходит зарядка АБ через цепь, VD4, R9. Эпюры напряжения в точках 1, 2 и 3, пояснявшие работу схемы, приведены на рис. 1.6.

При пропадании сети напряжение на конденсаторе СЗ отсутствует, ключи VT1 и VT2 закрыты. Базо-эмиттерные переходы транзисторов VT1, VТ2 шунтированы резисторами сравнительно небольшого сопротивления (R5 и R10 соответственно), тем самым устранен нежелательный режим работы транзисторов с оборванной базой. Как видно из принципиальной схемы рис. 1.5, устройство имеет два режима работы — ручной («ручн») и автоматический («Авт»)» выбираемые переключателем SA1. В ручном режиме, используемом для восстановления засульфатированных батарей, контроль за напряжением на аккумуляторной батарее не производится. Тумблер SA1 включен, в результате управляющий электрод симистора VS1 через резистор R1 соединен с анодом и симистор находится в открытом состоянии. В автоматическом режиме управление устройством бесконтактное, посредством симистора VS1 и схемы контроля напряжения на батарее. Развязка по сети осуществляется посредством тиристорного оптрона U1. Резистор R1 ограничивает ток через динистор оптрона и управляющий электрод симистора VS1 в момент включения. Резистор R3 определяет ток через светодиод оптрона U1. На компараторе DA1 выполнено устройство контроля напряжения на батарее. Напряжение с выхода аккумуляторной батареи поступает на делитель R16—R18 и со среднего вывода резистора R17 на неинвертирующий вход компаратора DA1. На второй вход компаратора (инвертирующий) поступает опорное напряжение со стабилитрона VD7, питаемого через источник тока VT3, VD5, VD6, R8, R11. Пока напряжение на инвертирующем входе компаратора (вывод 4) превышает напряжение на выходе делителя, на выходе компаратора поддерживается напряжение логического нуля. Через выход 9 компаратора потечет ток, открывающий динистор оптрона U1. В свою очередь через диодный мост VD2 и резистор R1 протекает ток, открывающий симистор VS1. Происходит заряд АБ, и напряжение на ней постепенно повышается, в результате по­вышается напряжение на делителе R16—R18. Резистором R17 устанавливают верхний уровень напряжения на АБ в пределах от 14 до 15 В (рекомендуемое значе­ние 14,5 ±0,2 В). Через резистор R6 компаратор охвачен положительной обратной связью, приводящей к гистерезису, величина которого зависит от сопротивления резистора R6. Чем больше сопротивление резистора R6, тем меньше величина напряжения гистерезиса. Целесообразно выбирать нижний порог срабатывания компаратора в диапазоне 12,6... 13 В (рекомендуемое значение 12,8+0.2 В). Конденсатор С2 шунтирует питания компаратора, диод VD8 предотвращает выход из строя электронной схемы при неправильном подключении аккумуляторной батареи. Конденсатор С4 предотвращает проникновение помех на ход компаратора, которые могут привести к его самовозбуждению. Цепь С1, R2, включенная параллельно первичной обмотке трансформатора, гасит переходные процессы в трансформаторе питания при выключении и способствует повышению надежности работы схемы. В схеме зарядного устройства отсутствует вольтметр, подключаемый обычно параллельно АБ (гнездам ХТ1, ХТ2) для контроля за процессом зарядки батареи. Вместо вольтметра установлен своеобразный индикатор зарядки АБ — цепь HL2, R9, подключенная параллельно токоограничивающему резистору R9. По мере зарядки АБ яркость свечения светодиода постепенно снижается, что позволяет визуально контролировать степень заряженности. Конечно, при желании можно снабдить зарядное устройство вольтметром магнитоэлектрической системы или дискретным, описания которых имеются в литературе. Цепочка из светодиода HL3 и резистора R15, вклю­ченная параллельно резистору R13, выполняет функцию индикации режима «Сульфатация», выбираемого тумблером SA3. Основная часть зарядного устройства размещена на печатной плате из одностороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 2 мм (рис. 1,7).

Монтаж выполнен с использованием  следующих деталей. В качестве компаратора DA1, помимо указанного схеме, можно использовать микросхемы типа K521CA3, K521CA5. Транзистор VT1 типа КТ3102 с любыми буквенными индексами; КТ342А, Б, а также KT315 с индексами А-Д или И. Транзистор VT2 может быть заменен на КТ829А. Транзистор VT3 — типа КТ3107 с любыми буквенными индексами. Диоды VD2, VD3, VD5, VD6, VD8 могут быть КД521 с индексами А-Г, КД522А, Д220, Д223, КД102, КД10ЗА, Б. Диод VD4 может быть заменён на КД213Б; КД2997, КД2998В. Стабилитрон VD7 может быть в пластмассовом или металлическом корпусе. Тиристорный оптрон U1 типа АОУ115Д может быть с индексами В, Д, а также заменен на АОУ103Б, В или АОУ434Б, однако следует учесть различие последних приборов и цоколёвке, изменив соответствующим образом разводку печатной платы. В качестве симистора VS1 может быть использован КУ208В, Г, а также любой из серии ТС112, ТС122, TC132, ТС142 с допустимым импульсным напряжением в закрытом состоянии не менее 400 В. Развязку по питающей сети можно упростить, если выполнить на паре тиристорных оптронов ТО-125 (рис. 1.8,а) или на симисторном оптроне ТСО-125 (рис. 1.8, б).

Элементы R1. VD1 и U1 в этом случае исключаются из схемы. Оксидные конденсаторы С2, СЗ могут быть типов К50-35, К50-38; С1 - К78-2 на рабочее напряжение 1000 В, С4 — К10-17, К73-17. Подстроенный резистор R17 типа СП4-1. Резистор R9 самодельный из нихромовой проволоки толщиной 0,7—1 мм, R13 составлен из четырех включенных параллельно резисторов МЛТ-2 сопротивлением по 100 Ом. Можно использовать резисторы типа ПЭВ, ПЭНР соответствующей мощности, составить из нескольких резисторов типа С5-5, С5-16 мощностью 5, 8 или 10 Вт. Остальные резисторы типа МЛТ мощностью указанной на принципиальной схеме. Гнездо XP1 от компьютерной техники, тумблеры SA1, SA3 типа МТ1, SA2 - МТЗ. Трансформатор Т1 должен иметь две обмотки на напряжение 10,5—12 В при токе 5 А. Можно взять готовый трансформатор ТН61 или изготовить самостоятельно на базе силового трансформатора ТС-180. ТС-200 от отслуживших телевизоров. Диод VD4 и транзистор VT2 размещены на радиаторе — пластине из дюралюминия толщиной 2—3 мм, закрепленной на печатной плате винтами МЗ. Развертка радиатора показана на рис. 1.9.

Диод VD4 закреплен на платине винтом МЗ с гайкой, а транзистор VT2 изолирован от корпуса радиатора теплопроводящей прокладкой. Для улучшения теплопередачи при закреплении этих элементов на радиаторе желательно использовать теплопроводящую кремнеорганическую пасту КПТ-8 или аналогичную. Цепочка из элементов С1, R2 монтируется непосредственно у выводов трансформатора Т1. При монтаже устройства уделите внимание технике безопасности, используйте провода с качественной изоляцией, тщательно изолируйте, выводи деталей, находящихся под напряжением сети. Учтите, что часть элементов на печатной плате также находится пол сетевым напряжением. Налаживание следует начинать с ручного режима работы зарядного устройства. Понадобятся исправные аккумуляторные батареи напряжением 12 и 6 В, вольтметр, амперметр. Тумблером SA1 включают зарядное устройство в ручной режим работы. Тумблер SA2 устанавливают в положение «12 В». Следует отметить, что переключение типа АБ тумблером SA2 нужно производить заранее при выключенном зарядном устройстве из сети и отсоединенном от зарядного устройства аккумуляторе. Далее к зарядному устройству с соблюдением полярности подключают автомобильный кислотный аккумулятор напряжением 12 В и емкостью 40—60 А ч. Причем параллельно  аккумулятору включают вольтметр, а в разрыв цепи, соединяемой с гнездом ХТ1, включают амперметр на ток 5 А (плюсом к ХТ1). После включения устройства в сеть убеждаются, что при напряжении на АБ около 14 В ток через аккумуляторную батарею равен 2,5 А. Если это не так, проверяют напряжение на вторичной обмотке трансформатора Т1 (выводы 2, 6), которое должно быть равным 21—24 В. Возможно, придется подобрать величину сопротивления токоограничивающего резистора R9. Светодиод HL1 должен светиться, а при включении тумблера SA3 («Сульф») ток через амперметр уменьшается на величину 0,35 А. Аналогичным образом проверяют работ) зарядного устройства с 6-вольтовой АБ, при этом значения напряжений и токов, указанные ранее, должны быть уменьшены вдвое. Перед налаживанием переключатель SA2 устанавливают в положение «6 В». Потом налаживают работу зарядного устройства в автоматическом режиме. Для налаживания понадобится регулируемый источник питания напряжением 15 В, который подключают (c соблюдением полярности) к клеммам XT1, ХТ2. Тумблер SA2 — в положение «12 В», SA3 — «выкл». Временно отпаивают один из выводов резистора R3 и в разрыв получившийся цепи включают светодиод АЛ307, анодом в сторону оптрона U1. Предварительно выставляют выходное напряжение источника питания, равным 12 В. Зарядное устройство в сеть не включают. После включения регулируемого источника питания в сеть, плавно увеличивают выходное напряжение и регулировкой подстроечного резистора R17 добиваются срабатывания компаратора DA1 (погасания светодиода в цепи резистора R3) при напряжении 14,5 В. Затем, медленно уменьшая напряжение на выходе источника питания, контролируют нижний порог срабатывания компаратора, который должен находиться в диапазоне 12,8—13 В. При необходимости значение порога срабатывания можно подкорректировать подбором величины сопротивления резистора R6. При настройке автоматического режима работы с 6 вольтовыми аккумуляторными батареями переключатель SA2 устанавливают в положение «6 В». Значение верхнего порога выставляют подбором сопротивления резистора R14. На время налаживания полезно составить его из двух резисторов: постоянного 3,3 кОм и подстроечного 6,8—10 кОм. Последней операцией является уточнение порогов срабатывании схемы контроля напряжении на батарее с подключенным аккумулятором и с подводящими проводами (сечением не менее 2,5 мм2), которые будут использоваться при эксплуатации зарядного устройства. После восстановления всех временных соединений настройку устройства можно считать законченной. Устройство способно длительное время работать в автоматическом режиме, включая АБ на заряд при снижении напряжения до 12,8 В и отключая от сети при достижении напряжения на батарее 14,5 В. Потребляемый ток в режиме саморазряда АБ — около 10 мА.