АВТОМАТИЧНЕ розрядно-зарядні

Відомо, що в процесі експлуатації автомобільних акумуляторних батарей необхідно час від часу робити профілактичні зарядно-розрядні цикли, щоб запобігати сульфатацію пластин і тим самим збільшувати термін їх служби. Існує і чимало пристроїв, в тому числі саморобних ( див. журнал "Моделист-конструктор" № 9 – 11, 2001 ), За допомогою яких акумулятор спочатку розряджається до 10,5 В струмом 1 / 20 від його ємності, а потім напруга на його клемах доводиться в ході зарядно-розрядного циклу до 14,2-14,5 В. І співвідношення зарядно-розрядної складових струму тут в більшості своїй підтримується чи не ідеальне – як 10:1, а тривалостей імпульсів заряд-розряд – як 3:1, але …

Мене (та, напевно, і багатьох інших автолюбителів, не кажучи вже про професіоналів) не можуть задовольняти масивність трансформаторів і великогабаритних радіаторів, притаманних конструкціям даних пристроїв. Схоже, що мініатюризація та інші риси прогресу, бурхливо що виявляються, скажімо, в телевізійній та комп'ютерної техніки, майже не вгадуються в тій апаратурі, яку вітчизняний ринок видає за "сучасну розрядно-зарядну, десульфатізірующую ".

Зневірившись знайти готову розробку з потрібними мені параметрами, створив свою. Її основні характеристики: струм заряду регулюється змінним резистором, виведеним на лицьову панель, в інтервалі від 2,5 до 7 А. Значить, необхідна зарядно-розрядна складова 1:10 може легко встановлюватися для більшості з експлуатованих акумуляторів. Ток розряду фіксований, рівний 2.5 А (визначається електричними параметрами лампи EL2). Ну а струм розряду в режимі десульфатаціі становить 0,65 А (залежить від лампи EL1).


Рис. 1.

Час заряду одно 17 с, а розряду – 5 с. Тобто, співвідношення тривалості імпульсів заряд-розряд приблизно відповідає рекомендованим 3:1. Однак цей параметр можна змінювати підбором резисторів R35 і, відповідно, R36. Споживана потужність залежить від встановленого струму заряду і дорівнює приблизно 30-90 Вт Юстирування порогових компараторів здійснюється підлаштування резисторами: R34-нижній межа (10,5 В) і R31 – верхня межа (14,5 В). Пристрій живиться від акумулятора і від побутової енергомережі напругою 180-250 В.

Коли перемикач SB2 знаходиться в положенні заряд (див. принципову електричну схему), контроль за акумулятором відсутній, розряд неможливий. У цьому режимі при включеній мережевий кнопці SB1 блок працює як звичайне зарядний пристрій з регулюванням зарядного струму. З установкою перемикача SB2 в режим ДЕСУЛЬФАТАЦІЯ здійснюються почергова зарядка і розрядка акумулятора.

При натисканні на кнопку ПУСК (SB3) відбувається первинна розрядка струмом 2,5 А до напруги 10,5 В, а потім – зарядка десульфатірующім способом до напруги 14,2-14,5 В, після чого пристрій, перебуваючи в режимі один раз, автоматично вимикається. Якщо ж кнопковий перемикач SB4 знаходиться в положенні БАГАТОРАЗОВИЙ, процес розрядки-зарядки повторюється як завгодно, що є необхідною умовою для "лікування" акумулятора.

"Стандартне" електроживлення (220 В, 50 Гц) пристрою здійснюється через плавкий запобіжник FU1 і фільтр L1C1C2, що запобігає від проникнення радіозавад у мережу. Надходить змінна напруга випрямляється доданими мостом VD1-VD4 і згладжується конденсаторами С4, С5. Присутність резистора R2 диктується необхідністю обмежувати струм під час зарядки конденсаторів. Оптрон VU1 контролюється наявність напруги в мережі або, коли воно відсутнє, забезпечується блокування (за вив.9 логічного елемента DD2.3) режиму розряду акумулятора.

Далі. Якщо приєднати акумулятор, то на вив.3 двухпорогового компаратора DA2 встановиться напруга високого рівня (логічна "одиниця"). Значить, відкриється напівпровідниковий тріод VT6 і засяє світлодіод HL1 індикац. ЗАРЯДУ. А низький рівень (логічний "нуль"), що з'явився на колекторі цього транзистора, надійде на висновки вересня DD1.3 і 13 DD1.4 і забезпечить тим самим розблокування низькочастотного генератора. Шпаруватості імпульсів зумовлять величини опорів резисторів R36 (заряд) і R35 (розряд), а частоту – номінал ємності С18.

На вив.10 логічного елемента DD1.3 під час заряду акумулятора встановлюється лог.1, блокуючи транзистором VT3 високий поріг (14,2 В) компаратора DA2. Використання даного алгоритму обумовлюється тим, що порівняння з пойменованим вище порогом має відбуватися тільки в режимі розряду, щоб не допускати спрацьовування компаратора з недоза-ряджений акумулятором. Той же високий рівень через Оптрон VU2 і транзистор VT1 запускає перетворювач напруги.

У момент розряду з'являється на вив. 10 DD1.3 напруга низького логічного рівня. Це створює сприятливі умови для блокування перетворювача, а також для встановлення лог.1 на вив.11 DD1.4. У результаті спрацьовує електронний ключ, зібраний на транзисторах VT4, VT5, і відбувається розряд акумулятора через лампу розжарювання EL1. Завищені електричні параметри останньої (24 В, 21 Вт) запобігають її передчасне перегорання.

Натискання на кнопку SB3 ПУСК призводить до встановлення напруги низького логічного рівня на виході компаратора (вив.З DA2). Транзистор VT6 при цьому закривається; блокується генератор, зібраний на ІМС DD1, а також електронний перетворювач напруги; встановлюється лог.1 на вив.З RS-тригера, що включає в себе осередку DD2.1, DD2.2 мікросхеми К561ЛА7. І якщо мережеве напруга присутня, то на входах логічного елемента DD2.3-лог. 1 і, відповідно, на виході DD2.4 – напруга високого рівня. Останнє викликає спрацьовування транзисторного ключа (VT7, VT8). У результаті починають світитися напівпровідниковий HL2 індикац. РОЗРЯДУ і лампа розжарювання EL2 (12 В, 30 Вт); акумулятор розряджається до напруги 10,5 В. Потім спрацьовує "низький" компаратор (DA2 з резисторами R33, R34), на виході якого встановлюється знову лог.1, повторюючи тим самим цикл заряду.

При досягненні напруги 14,2 В спрацьовує "високий" компаратор (DA2 з резисторами R31, R32). І якщо кнопковий перемикач SB4 знаходиться в положенні одноразово, то світлодіод HL2 гасне, а пристрій встановлюється і працює в режим очікування. Але коли SB4-в положенні багато разів, тоді акумулятор знову включиться на заряд і контрольно-тренувальний цикл буде повторюватися як завгодно кількість разів.

Ємності С19, З20 необхідні для захисту від перешкод, а також для деякої затримки спрацьовування компараторів при перехідних процесах. Електронний стабілізатор DA3 необхідний для захисту мікросхем при короткочасному пропажі контакту на клемах акумулятора, так як напруга на виході перетворювача в режимі холостого ходу збільшується до 25 В.

Для поліпшення експлуатаційних характеристик пристрою (у тому числі зниження його маси до 900 г і доведення розмірів корпусу до мінімальних 80x80x150 мм) рекомендується введення додаткового субблока в конструкцію, з установкою малогабаритного вентилятора. Це свого роду міні-система примусового охолодження для даної апаратури, що забезпечує належну надійність потужним напівпровідниковим приладам навіть при використанні малогабаритних радіаторів: дюралюмінієвий пластини 80x65x5 мм – для VD9 і VD10, а ребристого тепловідводу, вкороченого до 30x22x15 мм-для VT2. Решта «електроніка» пристрою, включаючи транзистори VT5 і VT8, безвідмовно працює в допустимих режимах і без яких би то не було радіаторів.

Топологія монтажних плат I і II (масштабне зображення з боку радіодеталей і з боку друкованих провідників)


Рис. 2.


Рис. 3.

Тепер про інші особливості конструкції. У перетворювачі застосовані саморобні дроселі та трансформатор. Обмотка L1 – це 15-20 витків на ферит Н2000НМ К20х16х6 в два дроти НГТФ-0, 25. В якості магнітопровода для Т1 використаний ферит Ш 11,5 x14, 5 від дроселів рядкової розгортки, вже відробили своє в телевізорах УПІМЦТ. Обмотки, зрозуміло, потрібні нові. I і II виконані в два, a III – в сім проводів. Тобто первинна обмотка у Т1 повинна містити в собі 91 виток (ПЕВ2-0, 5х2), вторинна – чотири витка того ж дроту. А в якості останньої, третьої обмотки потрібно лише дев'ять витків (ПЕВ2-0, 6х7).

Якості намотування слід приділити особливу увагу. Витки повинні бути укладені акуратно, без перехлестом; між рядами необхідно прокласти папір. Якщо останній ряд будь-якої обмотки загрожує виявитися заповненим не до кінця, то треба розподілити залишилися витки рівномірно.

Щоб згодом не виникало плутанини, не зайве відразу ж помітити початок і кінець кожної з обмоток. Але можна скористатися наступною, добре зарекомендувала себе на практиці методикою. Особливо, коли час для позначок, здавалося б, упущений і трансформатор вже готовий до встановлення в ту чи іншу конструкцію.

На первинну обмотку слід подати контрольне напругу з низькочастотного генератора (10-15 В, 5-15 кГц). Довільно прийнявши за "початку" і "кінці" інші висновки, цифровим вольтметром в режимі роботи в ланцюгах змінного струму знаходять справжні обмотки і фіксують значення U для кожної з них.

Потім до кінця первинної обмотки тимчасово підключають вторинну. Заміряють напруга щодо заздалегідь відомого початку "первинки" і неприєднання "кінця" досліджуваної пари висновків.

Якщо прилад фіксує в даному есперіменте зросле значення U, то тимчасово підключений висновок і є справжнє початок, а що приєднується (колишній раніше вільним) – кінець обмотки. І навпаки, занижене напруга свідчить про те, що прийняті довільно найменування досліджуваної пари висновків необхідно поміняти на їх антиподи. Аналогічним же чином визначають початок і кінець третьої обмотки. Під компонування трансформатора треба передбачити фіксований зазор 1,3 мм, проклавши між магнітопроводів і "симбіозом" безкаркасних обмоток шматочки картону. В якості вимірювача струму рекомендується використовувати стрілочний М4761 (їм оснащувалися колись котушкові магнітофони) з саморобним шунтом R26 – відрізком ніхромового проводу (діаметр 2 мм, а довжина – виходячи з необхідного опору 0,1 Ом). Перед монтажем такий прилад необхідно акуратно розкрити і змістити стрілку в середину шкали, щоб потім, в ході роботи пристрою була можливість спостерігати як заряд, так і розряд акумулятора.

Застосовані в конструкції діоди в більшості своїй – типу КД226 з будь-яким буквеним індексом в кінці найменування. Як VD8 рекомендовано використання КД206Д або аналога, розрахованого на напругу 600-800 В, прямий середній струм силою 1,7 А і частоту не менше 30 кГц. Діоди VD9, VD10 в авторському варіанті – КД213А (КД213Б). Але, як показала практика, їх для більшої надійності бажано замінити діодами Шотткі КД2997А (КД2997Б) або КД2999А (КД2999Б).

Оптрони VU1, VU2 типу АОТ127. Важливо, щоб напруга ізоляції було не нижче 500 В. Замість транзисторів КТ315, зазначених на принциповій електричній схемі, прийнятні будь-які з серій КТ312, КТ316, КТ3102, розраховані на роботу в пристроях з напругою 30 В. Транзистор VT5 – КТ801А (КТ801Б), інші види напівпровідникових тріодів тут небажані. А от на місці VT8 прийнятний КТ819 з будь-яким буквеним індексом в кінці найменування.


Саморобний пристрій виглядає не гірше промислового:
1,2 – клеми; 3 – стрілочний індикатор розряду-заряду; 4 – кнопка включення пристрою в побутову мережу; 5 – кнопка ПУСК; 6 – перемикач Лише один раз-БАГАТОРАЗОВИЙ; 7 – перемикач заряду-ДЕСУЛЬФАТАЦІЯ; 8-ручка регулятора ТОК ЗАРЯДУ; 9 – світлодіод ІНДІК.РАЗРЯДА; 10 – світлодіод ІНДІК.ЗАРЯДА; 11-вентилятор системи примусового охолодження; 12 – монтажна плата II; 13 – пластина охолодження і радіатор; 14 – відсік ламп розжарювання; 15 – монтажна плата I

Вентилятор застосований від IBM комп'ютера: GI-486-12v. Підлаштування резистори R31, R34 – багатооборотні СП5-2, а регулювальний R14-типу СПЗ-4ам. В якості постійних резисторів МЛТ прийнятні та їхні численні аналоги, відповідні потужності розсіювання і номінали умовно позначено на принциповій електричній схемі. У ролі конденсаторів С1, С13 і С14 як не можна краще підійдуть К78-2, на місці С2, СЗ успішно спрацюють К15-5, розраховані на напругу не нижче 600 В, С4 і С5 – по 100 мкФ з UHOU = 400 В або один 220-мікрофарадний 400-вольтні К50-32. Решта електролітичні конденсатори – широко поширені К50-35, а неполярні – будь-якого типу.

Пристрій зібрано на двох друкованих платах 111x75x2 мм з двосторонньо фольгованого текстоліту або гетинаксу. Жорстка їх фіксація в корпусі досягнута за допомогою алюмінієвого куточка – до передньої панелі, а за допомогою пластини охолодження і радіаторів – до стінок міцного металевого корпусу, що має у верхній частині вентиляційні отвори, а ззаду – відсік під лампи розжарювання. Всі розташовується так, щоб захоплений зверху повітряний потік обдував радіатор транзистора VT2, резистори R20-R22, проходив через отвори пластини-радіатора діодів VD9, VD10, охолоджуючи самі вентилі, а потім – і лампи розжарювання EL1, EL2, після чого безперешкодно залишав би блок в задній його частині.

Якщо монтаж виконаний у строгій відповідності з принциповою електричної схемою і зі свідомо справних радіодеталей, то пристрій, як правило, починає працювати відразу. Проте нехтувати юстування порогових компараторів в більшості випадків, думається, не варто. Та й алгоритм виконання такої операції досить простий.

Спочатку вивертивают з набоїв лампи розжарювання EL1 і EL2 (щоб знизити навантаження) і під'єднують до регульованого блоку живлення клеми пристрої, виведені на лицьову панель. Виставивши на блоці живлення 10,5 В, підлаштування резистором R34 добиваються появи світіння HL1 – індик. ЗАРЯДУ. Потім встановлюють напругу 14,2 В, і регулюванням "подстроечніка" R31 досягають того моменту, коли HL1 вимкнеться. Після цього угвинчують в патрони лампи розжарювання (EL1, EL2) і … Імпульсне автоматичне розрядно-зарядний пристрій можна з повною підставою вважати налаштованим і готовим до надійній роботі!

С. АБРАМОВ, м. Оренбург

"Моделист-конструктор" № 11, 2002, с.14-17