02.04.21

[Домашняя]

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.

Параметры устройства

Напряжение питания, В                                   220

Ток заряда (средний), А, не более                   8

Ток заряда (максимальный), А, не более         20

Ток разряда, А                                                0,2…1

Буферный ток подзаряда, А                            0,14

Время зарядного цикла, мкс                            5…10

Время разрядного цикла, мкс                          0,5…5

Время полного заряда, час                             3…5

Кратность снижения зарядного тока                1:20

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 по 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 и VT2. В отличие 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=0,44/(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 импульсов, что приводит к снижению тока заряда на данной ступени зарядно-разрядного 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 цепи 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 ∙ C5. 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 периодомT2=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 типа ТС-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 50 В, На транзисторы для защиты от перегрева необходимо установить алюминиевые радиаторы размерами,60x58x40 мм. Микросхемы в устройстве — серий К561 или К176,

—         КР142ЕН19А, управляемый стабилитрон

—         КР1006ВИ1. аналоговый таймер

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 нажатия кнопки SB1 «Пуск» счет запустится, о чем укажет индикатор HL1. Перед проверкой работы таймера DA2 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 (lmax-0,05C, где С — емкость аккумулятора). Цепь обратной связи с аккумулятора на резистор R9 через R8 позволяет автоматически снижать зарядный ток при росте напряжения на аккумуляторе.

Радиомир №7 2009г стр. 8