02.04.21

[Домашняя]

Сейчас существует множество автоматических, импульсных зарядных устройств для 12-вольтовых свинцовых аккумуляторных батарей. Однако многие продолжают пользоваться простыми устройствами на основе силового трансформатора с переключателем отводов и амперметра. Конечно, такие простые устройства тоже имеют ряд преимуществ, например, величину зарядного тока вы можете менять по своему желанию, выбирая наиболее оптимальный, именно на ваш взгляд, режим зарядки. Ниже проводится проверенная схема контрольного устройства, которое отключает зарядное устройство от электросети при достижении напряжения на аккумуляторе некоторой заданной величины, и подключает ЗУ к сети, если напряжение на аккумуляторе упадет ниже другого - мини­мального порогового значения. Таким образом, данная схема не только может отключить ЗУ автоматически, когда аккумулятор будет полностью заряжен, но и может использоваться при хранении аккумулятора периодически его, подзаряжая, поддерживая его в рабочем и всегда готовом к эксплуатации состоянии. Это особенно важно, если речь идет не об автомобильном аккумуляторе (он постоянно подзаряжается при движении автомобиля), а о аналогичном аккумуляторе, используемом для питания электрооборудования на лодке или катере, который как понятно, зимой не эксплуатируется, либо для нечастого использования для питания оборудования в полевых условиях. Принципиальная схема устройства вместе с зарядным устройством показана на рисунке.

Зарядное устройство показано прямоугольником с надписью «ЗУ». Имеется в виду простое «электротехническое» зарядное устройство на основе низкочастотного силового трансформатора. Обычно вилку такого ЗУ включают в сеть 220V, а к выходным клеммам подсоединяют провода с мощными «крокодилами» и ими подключают заряжаемый аккумулятор. Устанавливают ток зарядки по амперметру, а встроенный в ЗУ вольтметр показывает напряжение на батарее (если он там имеется, если его нет - обходятся без контроля напряжения вообще). Устройство на компараторе А1 представляет собой двухпороговый вольтметр с реле на выходе. Одним «концом» его подключаем к клеммам аккумулятора, а вторым «концом» - в разрыв сетевого провода (или параллельно выключенному выключателю). Устройство можно собрать как внутри ЗУ (места там более чем достаточно), так и в виде отдельной коробочки с розеткой для питания ЗУ и проводами с «крокодилами» для подключения, аккумулятора. Теперь подробности схемы. Схема питается от того что измеряет, то есть от подконтрольного аккумулятора. Есть компаратор А1 на микросхеме LM311 (можно заменить и каким-то нашим). На положительный вход компаратора подается стабильное напряжение 6,8V от стабилитрона VD1. А на отрицательный - напряжение от регулируемого делителя R1-R2-R3 или R4-R5-R6. Делитель выбирается контактной группой реле К1.2. На рисунке положение контактов реле соответствует его обесточенному состоянию обмотки. В таком положении напряжение на аккумуляторе соответствует полностью заряженному состоянию. При постановке на зарядку разряженного аккумулятора напряжение на нем ниже порогового значения, установленного как одним, так и другим делителем. При этом выходит, что напряжение на отрицательном входе компаратора ниже напряжения на его положительном входе. На выходе компаратора появляется напряжение, открывающее транзистор VT1. Реле К1 переключается и контактами К1.1 включает зарядное устройство (ЗУ) в сеть, а контактами К1.2 меняет делитель R4-R5- R6 на делитель R1-R2-R3. Хочу заметить, что резистором R2 настраивают схему на максимальное напряжение заряженного аккумулятора, а резистором R5 - на номинальное. Зачем это нужно поясню чуть ниже. И так, начинается зарядка аккумулятора. Напряжение на нем постепенно растет, и когда он уже заряжен, достигает максимального значения, установленного резистором R2. При этом напряжение на отрицательном входе компаратора становится больше напряжения на его положительном входе. На выходе А1 напряжение падает, и транзистор VT1 закрывается. Реле К1 отключает от сети ЗУ и переключает отрицательный вход А1 на делитель R4-R5-R6. Зачем нужно переключать делитель? Интересный вопрос. Казалось бы, аккумулятор достиг заряженного напряжения, и все, можно схему выключить и ни о чем не беспокоиться. Но, на самом деле при отключении зарядного устройства происходит некоторое снижение напряжения на аккумуляторе. Затем напряжение на нем еще плавно может снижаться до некоторого номинального значения. В таком случае, если будет только один порог схема перейдет в режим автогенерации, и толку от неё будет немного, - только вред. А вот переключение отрицательного входа А1 на делитель, на котором задано номинальное аккумулятора, то есть напряжение несколько ниже, чем на только что заряженном аккумуляторе, приведет к тому, что ЗУ будет оставаться выключенным до тех пор, пока напряжение на аккумуляторе не понизится ниже порога номинального значения, заданного резистором R5. Детали. Компаратор можно заменить отечественным аналогом или вообще операционным усилителем. Транзистор VT1 зависит от сопротивления обмотки реле (то есть тока через неё). Стабилитрон может быть по напряжению в преде­лах от 5,6 до 8V, но на крайних пределах может понадобиться подбор ограничительных сопротивлений R1, R3, R4, R5, ограничивающих пределы установки. Впрочем, от них можно и вообще отказаться, заменив перемычками, но тогда регулировка резисторами R2 и R5 будет очень резкая. Светодиод - любого типа, индикаторный. Диод VD2, который защищает транзистор от ЭДС самоиндукции на обмотке реле можно заменить практически любым диодом или стабилитроном, но при условии, что его напряжение стабилизации выше максимального напряжения на аккумуляторе. К выбору реле следует подойти тщательно. Реле должно быть с двумя контактными группами, переключающими (или одной переключающей, одной замыкающей). Причем мощность замыкающей группы должна быть достаточной для включения-выключения ЗУ в сеть. Обмотка должна быть на 12V номинальное значение, и нормально срабатывать уже где-то при 9-10V. В общем, подходят автомобильные реле, но у них по одной контактной паре. А этого недостаточно. Так что нужно искать другое реле. Очень большой выбор импортных реле сейчас обычно имеется в магазинах радиотоваров, так что найти то, что нужно обычно не сложно. Либо взять два автомобильных и их обмотки подключить параллельно, - одно реле будет включать ЗУ, а другое - переключать резисторы. О налаживании. Нужно подключить эту схему к лабораторному блоку питания и устанавливая на нем максимальное и номинальное напряжения аккумулятора соответственно подстроить резисторы R2 и R5. При этом можно ориентироваться на светодиод HL1, который светится когда зарядное устройство подключено. То есть, устанавливаем сначала оба резистора в крайне нижнее по схеме положение. Светодиод HL1 включается. Затем устанавливаем резистор R5 в верхнее по схеме положение. Затем увеличиваем напряжение на блоке питания до величины максимального напряжения заряженного аккумулятора. И очень не торопясь поворачиваем R2 до тех пор, пока светодиод не погаснет. Затем устанавливаем на выходе блока напряжение немного ниже номинального, и так же не торопясь поворачиваем R5, пока светодиод не зажжется снова. И еще одно возможное применение данной схемы, - бесперебойный источник питания потребителя рассчитанного на напряжение питания 12V. В этом случае на потребитель подают напряжение прямо с аккумулятора. Несмотря на то, что напряжение на выходе ЗУ имеет пульсирующий характер, на аккумуляторе оно будет постоянным, так как аккумулятор, действуя как конденсатор большой емкости, при зарядке будет весьма эффективно сглаживать эти пульсации. При отключении же напряжения в сети потребитель будет питаться от аккумулятора. В отличие от простой схемы, где резервный аккумулятор и выход сетевого источника подключены параллельно, и напряжение на аккумулятор, поступает всегда, пока есть напряжение в сети, здесь имеется схема ограничения зарядки аккумулятора, защищающая его от перезаряда.

Радиоконструктор №12 2012г стр. 20