02.04.21

[Домашняя]

При длительном хранении и неправильной эксплуатации на пластинах аккумуляторов появляются крупные нерастворимые кристаллы сульфата свинца. Большинство современных зарядных устройств выполнены по простой схеме, в которую входит трансформатор и выпрямитель. Их использование рассчитано на снятие рабочей сульфитации с поверхности пластин аккумулятора, но застарелую крупнокристаллическую сульфатацию они убрать не в состоянии. Кристаллы сульфата свинца обладают большим сопротивлением, что препятствует прохождению зарядного и разрядного тока. Напряжение на аккумуляторе во время зарядки растет, ток заряда падает, а обильное выделение смеси кислорода и водорода может привести к взрыву. Разработанные импульсные зарядные устройства [1-3] способны во время зарядки перевести сульфат свинца в аморфный свинец с последующим его осаждением на поверхность очищенных от кристаллизации пластин. Перед зарядкой и восстановлением аккумулятора необходимо провести диагностику его технического состояния, прежде всего, определить внутреннее сопротивление (степень сульфатации). Простейшим прибором диагностики является нагрузочная вилка, состоящая из низкоомного разрядного резистора и вольтметра. Ток разряда, проходя через резистор, снижает напряжение на аккумуляторе. По напряжению холостого хода Е и напряжению под нагрузкой U, зная ток разряда Iр, определяют внутреннее сопротивление аккумулятора Rвн.

Rвн=Е-U

        Iр

Сложность выполнения диагностики аккумулятора в том, что требуются дополнительные приборы и проведение арифметических расчетов. Фирменные диагностические приборы с автоматическим определением параметров аккумуляторов (напряжения под нагрузкой, внутреннего сопротивления, емкости) имеют большие габариты из-за применения мощного разрядного сопротивления и релейной схемой подключения нагрузки. Предлагаемый электронный прибор позволяет приводить прямой отсчет внутреннего сопротивления аккумулятора с определением степени сульфатации пластин. Диагностика аккумулятора при импульсном токе разряда позволяет уменьшить габариты прибора (практически на порядок), облегчить тепловой режим разрядных цепей и ускорить диагностику с минут до секунд. Прямоугольная форма разрядного тока наиболее близка по форме к пусковому току стартерных устройств автомобилей.

Характеристики устройства

Напряжение аккумулятора, В                                      12

Емкость, Ач                                                                12…120

Время измерения, с                                                    5

Импульсный ток измерения, А                                    10

Диагностируемая степень сульфатации, %                 30…100

Масса устройства, г                                                   240

Рабочая температура воздуха,                                   ±27°С

В приборе отсутствует сетевое питание, что позволяет проводить измерения степени сульфатации аккумулятора непосредственно на автомобиле. В состав электронной схемы прибора (рис.1) входят:

-           генератор прямоугольных импульсов на аналоговом таймере DA1;

-           ключевой транзистор VT2;

-           усилитель импульсов сульфатации VU1.

Режим работы генератора стабилизирован отрицательной обратной связью с нагрузки ключевого усилителя на вход 5 таймера и схемой компенсации изменения внешней температуры с датчиком R1. Питание устройства стабилизировано электронным стабилизатором DA2. Генератор прямоугольных импульсов на таймере DA1 позволяет при минимальном количестве дополнительных радиодеталей формировать прямоугольные импульсы с частотой и скважностью, изменяющимися в широких пределах. В состав микросхемы входят два компаратора, входы которых подключены к выводам 6 и 2 DA1, с уровнями переключения 2/3 Uп и 1/3 Uп соответственно. Внутренний триггер таймера позволяет изменять состояние выхода (вывода 3) DА1 в зависимости от уровня напряжения на зарядном конденсаторе С1. При подаче питания конденсатор С1 заряжается до уровня 2/3 Uп в течение времени, зависящего от номиналов R1 и С1. При достижении этого напряжения внутренний триггер переключается, на выходе 3 появляется низкий уровень, включается внутренний разрядный транзистор, подключенный к выводу 7 DA1. Конденсатор С1 разряжается через резисторы R2 и R3, по достижении уровня 1/3 Uп происходит повторное переключение триггера, на выходе 3 появляется высокий уровень, внутренний транзистор закрывается, и наминается повторный заряд С1, т.е. цикл повторяется. Резистором R2 устанавливается время разряда конденсатора С1. С увеличением сопротивления R2 время разряда увеличивается, а мощность на нагрузке R9 уменьшается. В зарядной цепи конденсатора С1 установлен терморезистор R1, который при пониженной температуре увеличивает время заряда С1 и продолжительность импульса тока в разрядной цепи аккумулятора. Частота генератора снижается, что ведет к повышению напряжения на микроамперметре РА1. С выхода 3 DA1 прямоугольные импульсы через ограничительный резистор R6 поступают на базу усилителя мощности, на транзисторе VT2. Открытый очередным импульсом транзистор VT2 разряжает на короткое время аккумулятор GB1 на резистор R9. Вход 5 DA1 используется для стабилизации разрядного тока нагрузки. При повышении напряжения на нагрузке R9 оно через установочный резистор R8 и ограничительный R7 поступает на базу транзистора VT1. Снижение напряжения на входе 5 DA1 при открытом транзисторе VT1 позволяет автоматически повысить частоту выходных импульсов таймера, что приводит к уменьшению напряжения на нагрузке. Таким образом, осуществляется стабилизация тока. Конденсатор СЗ устраняет импульсные помехи на базе VT1, резистор R4 ограничивает ток замыкания по входу 5 DA1 при открытом VT1. Импульсное напряжение с аккумулятора GB1 через резистор R10 и разделительный конденсатор С4 поступает на вход усилителя на оптопаре (оптроне) VU1. Резистором R11 устанавливается режим усиления оптопары по постоянному току. Нагрузкой оптоусилителя является резистор R13, сигнал с которого через разделительный конденсатор С5 поступает на выпрямитель с удвоением напряжения на диодах VD2, VD3. После выпрямления он воздействует на показания микроамперметра РА1. Резистором R14 осуществляется установка максимальных показаний прибора РА1. При рабочей сульфатации внутреннее сопротивление аккумулятора не превышает паспортное значение, и импульсное напряжение на клеммах аккумулятора незначительно по амплитуде. При крупнокристаллической сульфатации, когда внутреннее сопротивление аккумулятора превышает рабочее в десятки раз, импульсы разрядного тока создают на клеммах аккумулятора импульсы напряжения, амплитуда которых линейно зависит от степени сульфатации. С повышением амплитуды импульсов увеличивается отклонение стрелки микроамперметра, указывая на рост сульфатации, снижение емкости аккумулятора и его стартового тока. Показания микроамперметра соответствуют максимальной сульфатации в процентах. Основные элементы устройства размещены на односторонней печатной плате размерами 102x31 мм, чертеж которой показан на рис.2.

Устройство выполнено в корпусе БП-1. Регулятор R8 (тип АБ) и микроамперметр РА1 установлены на передней панели прибора. Исходя из значения напряжения под нагрузкой, резистором R14 устанавливается соответствующее значение сульфатации в процентах на шкале прибора РА1 при среднем положении движков резисторов R2, R8 и R11. Показания прибора корректируются резистором R11 в соответствии с данными, приведенными в таблице.

Среднее положение движка резистора R8 (тип аккумулятора) примерно соответствует емкости аккумулятора 60 Ач, нижнее —120 Ач, верхнее — 12 Ач. Возможное несоответствие типа аккумулятора и положения движка R8 из-за разброса элементов схемы корректируется резистором R2 (регулирует длительность паузы между импульсами), что вносит поправку в величину импульсного тока разряда аккумулятора. Отсчет показаний сульфатации аккумулятора выполняется после кратковременного подключения разъема XT и минусовой шины к аккумулятору по прибору РА1. Предварительно резистор R8 устанавливают в положение, соответствующее проверяемому типу аккумулятора. Пульсирующее свечение контрольного светодиода HL1 указывает на правильную полярность подключения аккумулятора во время тестирования и исправную работу генератора прямоугольных импульсов на DA1.

Радиомир №7 2008г стр. 15