Описываемый прибор предназначен для обслуживания кислотных аккумуляторных батарей с номинальным напряжением 12 В и ёмкостью от 40 до 100 Ач. Прибор питается от сети переменного тока напряжением 220 В и потребляет не более 25 Вт при отсутствии зарядки и не более 180 Вт при максимальном зарядном токе.

В предлагаемом приборе использован псевдокомбинированный способ, при котором производится разрядка до напряжения на каждом аккумуляторе 1,7-1,8В, а затем последующая зарядка циклами. Критерием, используемым при управлении процессом зарядки, является напряжение на аккумуляторной батарее, функционально связанное со степенью её заряженности. Зарядка в каждом цикле заканчивается при достижении на клеммах батареи напряжения 14,8 - 15 В, а возобновляется при снижении его до 12,8-13 В.

Для автоматической тренировки аккумулятора, прибор проводит разрядку батареи до напряжения 10,5 - 10,8 В, автоматически переключается на режим зарядки и осуществляет ее циклами, как указано выше.

Прибор может работать в одном из трех режимов:

• в первом режиме «Щ» возможны два варианта: либо зарядка циклами, либо разрядка до напряжения 10,5 - 10,8В, а затем зарядка циклами;
• во втором режиме «NЦ» происходит многократный переход от зарядки к разрядке при достижении на клеммах аккумуляторной батареи напряжения 14,8 - 15В и от разрядки к зарядке при напряжении на клеммах 10,5 - 10,8В;
• ручной режим «РЗ» соответствует работе обычного зарядного устройства без автоматики.

Разряжается батарея током 2 - 1,7А, а заряжается током 2 или 5А (в первом случае он изменяется от 2 до 1,5А, во втором - от 5,8 до 4,5А).

Работа узлов прибора

Понижающий трансформатор Т1 обеспечивает на вторичной обмотке переменное напряжение около 19 В. С помощью диодов VD1 - VD4 получается пульсирующее напряжение амплитудой около 27 В, а после диода VD6 на конденсаторе С1 образуется постоянное напряжение около 26 В, необходимое для питания узла автоматики. Пульсирующее напряжение подается на анод тиристора VS1. Если на управляющий электрод тиристора подать соответствующее напряжение, тиристор откроется и пропустит ток для зарядки аккумуляторной батареи через лампы HL2 - HL6 и выключатель SA3.

Ток зарядки ограничивается лампами накаливания HL2 (в режиме «2А») или HL2 - HL4 (в режиме «5А»). Разряжается батарея через транзистор VT13 и резисторы R25, R26.

Управляются тиристор и транзистор VT13 узлом автоматики. Он содержит источник образцового напряжения (резистор R17, стабилитроны VD10, VD11), пороговый выключатель разрядки (транзисторы VT6, VT7, резисторы R19 - R21), усилитель сигнала разрядного тока (транзисторы VT9, VT11, VT12), пороговый переключатель зарядки (транзисторы VT2 + VT5 с соответствующими резисторами, включая R12, R16), усилитель сигнала зарядного тока (транзисторы VT1, VT8) и элементы запрета сигнала зарядки (диод VD12, транзистор VT10).

Пороговый переключатель разрядки подключен к выходным зажимам прибора X1 и Х2, предназначенным для подключения аккумуляторной батареи. Имеющееся на них напряжение является одновременно и питающим и контролируемым напряжением выключателя.

Радиолюбителям известен аналог тиристора, состоящий из двух транзисторов разной структуры. Аналог способен по внешнему сигналу переходить в открытое состояние и сохранять его, пока хотя бы один из транзисторов находится в насыщении. Выключение наступает при снижений тока до порогового значения, когда оба транзистора выходят из насыщения.

Пороговый выключатель выполнен с аналогичными связями, но не непосредственными, а через резисторы, причем эмиттер одного из транзисторов подключен к образцовому напряжению, а база - к делителю напряжения. Благодаря этому пороговый выключатель обладает температурной стабильностью напряжения порога выключения. Настраивают выключатель на пороговое напряжение 10,5-10,8В подстроечным резистором R19.

Усилитель сигнала разрядного тока состоит из цепочки транзисторов с чередующейся структурой. Транзисторы работают в ключевом режиме. Работа одного из них (VT11) поставлена в зависимость от наличия напряжения 26 В. Это сделано для прекращения разрядки, батареи в случае аварийного выключения сетевого напряжения.

Пороговый переключатель зарядки состоит из транзисторного усилителя (VT5), триггера Шмитта (VT2, VTЗ) и ключевого транзистора (VT4). Последний предназначен для устранения влияния нижнего порога переключения (резистор R12) на верхний (резистор R16).

Усилитель зарядного тока, как и разрядного, состоит из цепочки транзисторов разной структуры, работающих в ключевом режиме. При этом коллекторный ток транзистора VT1 может протекать через базовую цепь транзистора VT8, когда закрыт транзистор VT10 (т. е. нет разрядки).

Диод VD12 повышает надежность закрывания транзистора VT8 при открывании транзистора VT10 (когда идет разрядка батареи и ток через управляющий электрод тиристора не должен протекать). Диод VD7 защищает управляющий электрод тиристора от обратного тока, который мог бы быть при выключении сети и подключенной аккумуляторной батарее.

Цепочка С2, R15, VD9 нужна для случая зарядки глубоко разряженной или сульфатированной батареи, когда на ее клеммах может возникнуть пульсирующее напряжение. Благодаря диоду VD9 на конденсаторе С2 оказывается сглаженное напряжение, Без этой цепочки выбросы напряжения могли бы раньше времени вывести пороговый выключатель из режима зарядки.

Рис. 1. Принципиальная схема прибора для автоматической тренировки аккумуляторов.

Конденсатор С3 играет роль своеобразного аккумулятора и используется для контроля исправности прибора. В положении «КОНТРОЛЬ» выключателя SA3 он может заряжаться только через диод VD12 и резистор R34, а разряжаться через узел автоматики. Поскольку в режимах «1Ц» и «NЦ» процессы зарядки и разрядки происходят с периодом повторения около 1 секунды, то на вольтметре РV1 будут наблюдаются колебания стрелки, отражающие напряжения порогов переключения и управляемость всех цепей зарядки и порогового выключателя.

Клеммы Х3 и Х4 с напряжением 12,6 В предназначены для подключения вулканизатора, лампы подсветки, малогабаритного паяльника и другой нагрузки мощностью до 100 Вт.

Рассмотрим более подробно работу прибора в различных режимах при установке выключателя SA3 в положение «КОНТРОЛЬ» (аккумуляторная батарея не подключена).

В режиме «1Ц» после подачи на блок сетевого напряжения на конденсаторе С3 напряжение не повышается, потому что отсутствует ток базы транзистора VT1. Чтобы обеспечить начальные условия работы, переключателем SA4 кратковременно устанавливают режим «Р3» и возвращают в положение «1Ц». После этого пороговый переключатель начинает работать, запрещая зарядку при повышении напряжения на конденсаторе выше установленного максимума (14,8-15В) и разрешая, если оно стало ниже установленного минимума(12,8-13В).

При переводе переключателя SA4 в режим «NЦ» на коллектор транзистора VT7 подается через диод VD8 напряжение, и пороговый выключатель срабатывает, разрешая разрядку. При этом открытый транзистор VT10 запрещает зарядку, и конденсатор С3 разряжается через узел автоматики до напряжения 10,5 4- 10,8 В.

После опрокидывания порогового выключателя транзистор VT10 закрывается, коллекторный ток транзистора VT1 протекает через диод VD12 и базовую цепь транзистора VT8. Этот транзистор, а вслед за ним и тиристор открываются. Через конденсатор С3 протекает зарядный ток, и напряжение на конденсаторе повышается до 14.8-15В.

Во время указанного контроля остаются непроверенными элементы разрядки, поскольку такие дефекты, как обрыв в цепях транзисторов VT11 - VT13, никак не отразятся на показаниях вольтметра PV1. Для контроля работы этих элементов выключатель SA3 устанавливают в положение «ЗАРЯД» - тогда в режиме «NЦ» конденсатор С3 будет разряжаться в основном через транзистор VT13. В результате начнет мигать лампа HL7 «РАЗРЯД», свидетельствуя об исправности цепей разрядки.

Аналогично работает прибор с подключенной аккумуляторной батареей. В режиме «1Ц» сразу начинается зарядка циклами (имеется в виду, что напряжение батареи не превышает порогового напряжения 12,8-13В).

Лампа HL6 горит при зарядном токе 2 А или HL5 при токе 5А. Нажатием кнопочного выключателя SB1 «РАЗРЯД» на запускающий вход порогового выключателя подается напряжение, в результате чего он срабатывает. Разрядка индицируется лампой HL7.

В режиме «NЦ» при подключении аккумуляторной батареи работа может начаться как с зарядки, так и с разрядки - в зависимости от того, в каком режиме в момент включения находился пороговый выключатель. При желании установить какой-то конкретный режим, переключатель SA1 сначала устанавливают в положение «1Ц», а после этого - в положение «NЦ».

В режиме ручной зарядки «Р3» контакты переключателя блокируют пороговый выключатель, и тиристор управляется непосредственно от источника постоянного тока.

Настройка устройства

Для налаживания прибора понадобятся регулируемый источник постоянного тока с максимальным напряжением 15 В и током нагрузки не менее 0,2 А, контрольный вольтметр или сигнальная лампа на напряжение 27 В.

Перед налаживанием движки подстроечных резисторов устанавливают в положение максимального сопротивления, контрольный вольтметр или сигнальную лампу подключают между коллектором VT8 и общим проводом (зажим Х2), а источник питания подключают (с соблюдением полярности) к выходным зажимам прибора. Переключатель SA4 устанавливают в положение «1Ц», выключатель SA3 - в положение «КОНТРОЛЬ». Выходное напряжение источника постоянного тока должно быть 14.8 - 15В.

После включения прибора в сеть на контрольном вольтметре должно быть напряжение около 26 В. Плавно перемещая движок подстроечного резистора R16, добиться, чтобы контрольное напряжение упало скачком до нуля.

Устанавливают на источнике напряжение 12,8 - 13В и плавно перемещают движок резистора R12 до появления на контрольном вольтметре скачком напряжения 26 В. Нажимают кнопку SB1 - контролируемое напряжение вновь должно упасть до нуля. Установив на источнике напряжение 10,5-10,8В, перемещают движок резистора R21 до появления на контрольном вольтметре напряжения 26В.

После этого следует проверить и при необходимости подобрать точнее уровни срабатывания автомата при изменении напряжения источника питания.

Установка верхнего порога 15 В не вызывает выкипания электролита после полной зарядки батареи, потому что батарея в этом случае включается автоматом на зарядку на 8 - 10 минут и отключается примерно на 2 часа. Наблюдения показали, что при работе в таком режиме даже в течение нескольких месяцев уровень электролита в банках аккумуляторов не понижается.

Детали

Постоянные резисторы: R33 - остеклованное проволочное типа ПЭВ-20 или два резистора (включенных параллельно) по 15 Ом (типа ПЭВ-10), остальные - МЛТ указанной на схеме мощности, подстроечные резисторы R12, R16, R21 - типа ППЗ или другие.

Кроме указанных на схеме, транзисторы VT1 VT5 VT6, VT9 могут быть П307, П307В, П309: VT8 - ГТ403А, ГТ403В - ГТ403Ю; VT2, VTЗ, VT7, VT10, VT11 - МП20, МП20А, МП20Б, МП21, МП21А - МП21Е; VT4, VT12 - КТ603А, КТ608А, КТ608Б; VT13 - любой из серий П214 - П217.

Диоды VD1 - VD4 могут быть, кроме указанных на схеме, Д242, Д243, Д243А, Д245, Д245А, Д246, Д246А, Д247; VD5, VD7, VD9 - Д226В + Д226Д, Д206 - Д211; VD6 - КД202Б КД202С; VD8, VD12 - Д223А, Д223Б, Д219А, Д220. Вместо стабилитронов Д808 подойдут Д809 -к Д813, Д814А -г Д814Д.

Тиристор может быть КУ202А -к КУ202Н. Конденсаторы С1, С3 - К50-6; С2 - К50-15. Лампы HL1 т HL3, HL7 - СМ28, HL4 HL6 - автомобильные на напряжение 12 В и мощность 50+40 Вт (используется нить на 50 Вт).

Выключатель SA1 - тумблер ТВ (ТП), выключатели SA2, SA3 - тумблеры ВБТ, кнопочный выключатель SB 1 - КМ-1, переключатель SА - типа ПКГ (ЗПЗН). Трансформатор Т1 - готовый, ТН-61 -220/127-50 (номинальная мощность 190 Вт). Вольтметр постоянного тока - типа М4200 со шкалой на 30 В.

Описываемый прибор предназначен для обслуживания кислотных аккумуляторных батарей с номинальным напряжением 12 В и емкостью от 40 до 100 А*ч. Основное <заболевание> таких батарей — сульфатация, вызывающая повышение внутреннего сопротивления и снижение емкости батареи. Один из наиболее известных методов борьбы с сульфатацией заключается в периодической (1 — 2 раза в год) разрядке батареи малым током (не более 0,05 ее емкости) и последующей зарядке ее таким же током.

Менее известен способ десульфатации, предусматривающий зарядку аккумуляторной батареи циклами: 6… 8 ч зарядки током 0,04…0,06 от значения емкости с перерывом не менее 8 ч. В течение перерыва электродные потенциалы на поверхности и в глубине активной массы пластин аккумуляторов выравниваются, более плотный электролит из пор пластин диффундирует в межэлектродное пространство, при этом напряжение аккумулятора понижается, а плотность электролита увеличивается.

Рис. 1. Схема прибора для автоматической тренировки аккумуляторов

В предлагаемом приборе использован псевдо-комбинированный способ, при котором,производится разрядка до напряжения на каждом аккумуляторе 1,7…1,8 В, а затем последующая зарядка циклами. Критерием, используемым при управлении процессом зарядки, является напряжение на аккумуляторной батарее, функционально связанное со степенью заряженности ее. Зарядка в каждом цикле заканчивается при достижении на клеммах батареи напряжения 14,8… 15 В, а возобновляется при снижении его до 12,8…13 В. О таком способе зарядки рассказано в статье.

Прибор для автоматической тренировки аккумуляторов (ПАТА) проводит разрядку батареи до напряжения 10,5…10,8 В, автоматически переключается на режим зарядки и осуществляет ее циклами, как указано выше. Прибор работает в трех режимах. В первом режиме (<Щ>) возможны два варианта: либо зарядка циклами, либо разрядка до напряжения 10,5…10,8 В, а затем зарядка циклами. В следующем режиме () происходит многократный переход от зарядки к разрядке при достижении на клеммах аккумуляторной батареи напряжения 14,8…15 В и от разрядки к зарядке при напряжении на клеммах 10,5…10,8 В. Третий режим (<НЗ>) соответствует работе обычного зарядного устройства без автоматики.

Разряжается батарея током 2…1,7 А, а заряжается током 2 или 5 А (в первом случае он изменяется от 2 до 1,5 А, во втором — от 5,8 до 4,5 А).

Прибор питается от сети переменного тока напряжением 220 В и потребляет не более 25 Вт при отсутствии зарядки и не более 180 Вт при максимальном зарядном токе.

Принципиальная схема прибора приведена на рис. 1. Понижающий трансформатор Т1 обеспечивает на вторичной обмотке переменное напряжение около 19 В. С помощью диодов VD1 — VD4 получается пульсирующее напряжение амплитудой около 27 В, а после диода VD5 на конденсаторе С1 образуется постоянное напряжение около 26 В, необходимое для питания узла автоматики. Пульсирующее напряжение подается на анод тринистора VS1. Если на управляющий электрод тринистора подать соответствующее напряжение, тринистор откроется и пропустит ток для зарядки аккумуляторной батареи через лампы HL2 — HL6 и выключатель SA3. Ток зарядки ограничивается лампами накаливания HL6 (в режиме <2А>) или HL4 — HL6 (в режиме <5А>). Разряжается батарея через транзистор VT13 и резисторы R25, R26.

Управляются тринистор и транзистор VT13 узлом автоматики. Он содержит источник образцового напряжения (резистор R15, диоды VD9, VD10), пороговый выключатель разрядки (транзисторы VT7, VT8, резисторы R17 — R20), усилитель сигнала разрядного тока (транзисторы VT10 — VT12), пороговый переключатель зарядки (транзисторы VT3 — VT6 с соответствующими резисторами, включая R13, R16), усилитель.сигнала за-рядного тока (транзисторы VT1, VT2) и элементы запрета сигнала зарядки (диод VD7, транзистор VT9). Рассмотрим работу этих каскадов.

Пороговый переключатель разрядки подключен к выходным зажимам прибора ХТЗ, ХТ4, предназначенным для подключения аккумуляторной батареи. Имеющееся на них напряжение является одновременно и питающим и контролируемым напряжением выключателя.

Радиолюбителям известен аналог тринистора, состоящий из двух транзисторов разной структуры. Аналог способен по внешнему сигналу переходить в открытое состояние и сохранять его, пока хотя бы один из транзисторов находится в насыщении. Выключение наступает при снижении тока до порогового значения, когда оба транзистора выходят из насыщения. Пороговый выключатель выполнен с аналогичными связями, но не непосредственными, а через резисторы, причем эмиттер одного из транзисторов подключен к образцовому напряжению, а база — к делителю напряжения. Благодаря этому пороговый выключатель обладает температурной стабильностью напряжения порога выключения. Настраивают выключатель на пороговое напряжение (10,5… 10,8 В) подстроечным резистором R19.

Усилитель сигнала разрядного тока состоит из цепочки транзисторов с чередующейся структурой. Транзисторы работают в ключевом режиме. Работа одного из них (VT11) поставлена в зависимость от наличия напряжения 26 В. Это сделано для прекращения разрядки батареи в случае аварийного выключения сетевого напряжения.

Пороговый переключатель зарядки состоит из транзисторного усилителя (VT6), триггера Шмитта (VT3, VT4) и ключевого транзистора (VT5). Последний пред-назначен для устранения влияния нижнего порога переключения (резистор R13) на верхний (резистор R16).

Усилитель зарядного тока, как и разрядного,-состоит из цепочки транзисторов разной структуры, работающих в ключевом режиме. При этом коллекторный ток транзистора VT1 может протекать через базовую цепь транзистора VT2, когда закрыт транзистор VT9 (т. е. нет разрядки). Диод VD7 повышает надежность закрывания транзистора VT2 при открывании транзистора VT9 (когда идет разрядка батареи и ток через управляющий электрод тринистора не должен протекать).

Диод VD8 защищает управляющий электрод тринистора от обратного тока, который мог бы быть при выключении сети и подключенной аккумуляторной батарее.

Цепочка С2, R29, VD11 нужна для случая зарядки глубоко разряженной или сульфатированной батареи, когда на ее клеммах может возникнуть пульсирующее напряжение. Благодаря диоду VD11 на конденсаторе С2 оказывается сглаженное напряжение. Без этой цепочки выбросы напряжения могли бы раньше времени вывести пороговый выключатель из режима зарядки.

Конденсатор СЗ играет роль своеобразного аккумулятора и используется для контроля исправности при-бора. В положении <Контроль>, выключателя SA3 он мо-жет наряжаться только через диод VD12 и резистор R34, а разряжаться через узел автоматики. Поскольку в режимах <1Ц> и процессы зарядки и разрядки происходят с периодом повторения около 1 с, на вольтметре PU1 наблюдаются колебания стрелки, отражающие напряжения порогов переключения и управляемость всех цепей зарядки и порогового выключателя.

Зажимы ХТ1 и ХТ2 с напряжением 12,6 В предназначены для подключения вулканизатора, лампы подсветки, малогабаритного паяльника и другой нагрузки мощностью до 100 Вт.

Рассмотрим более подробно работу прибора в раз-личных режимах при установке выключателя SA3 в положение <Контроль> (аккумуляторная батарея не подключена) .

В режиме <1Ц> после подачи на блок сетевого напряжения на конденсаторе СЗ напряжение не повышается, потому что отсутствует ток базы транзистора VT1. Чтобы обеспечить начальные условия работы, переключателем SA1 кратковременно устанавливают режим <НЗ> и возвращают в положение <1Ц>. После этого пороговый переключатель начинает работать, запрещая зарядку при повышении напряжения на конденсаторе выше установленного максимума (14,8…15 В) и разрешая, если оно стало ниже установленного минимума (12Д..13В).

При переводе переключателя SA1 в режим <МЦ> на коллектор транзистора VT8 подается через диод VD6 напряжение, и пороговый выключатель срабатывает, разрешая разрядку. При.этом открытый транзистор VT9 запрещает зарядку, и конденсатор СЗ разряжается че-рез узел автоматики до напряжения 10,5…10,8 В.

После опрокидывания порогового выключателя транзистор VT9 закрывается, коллекторный ток транзистора VT1 протекает через диод VD7 и базовую цепь транзистора VT2. Этот транзистор, а вслед за ним и тринистор открываются. Через конденсатор СЗ протекает за-рядный ток, и напряжение на конденсаторе повышается до 14,8…15 В.

Во время указанного контроля остаются непроверенными элементы разрядки, поскольку такие дефекты, как обрыв в цепях транзисторов VT11 — VT13, никак не отразятся на показаниях вольтметра PU1. Для контроля работы этих элементов выключатель SA3 устанавливают в положение <Работа> — тогда в режиме конденсатор СЗ будет разряжаться в основном через транзистор VT13. В результате начнет мигать лампа HL7 <Разрядка>, свидетельствуя об исправности цепей разрядки.

Аналогично работает прибор с подключенной аккумуляторной батареей. В режиме <1Ц> сразу начинается зарядка циклами (имеется в виду, что напряжение батареи не превышает порогового напряжения 12,8…13 В). Горит лампа HL2 при зарядном токе 2 А или HL3 при токе 5 А. Нажатием кнопочного выключателя SB1 <Разрядка> на запускающий вход порогового выключателя подается напряжение, в результате чего он срабатывает. Разрядка индицируется лампой HL7.

В режиме при подключении аккумуляторной батареи работа может начаться как с зарядки, так и с разрядки — в зависимости от того, в каком режиме в момент включения находился пороговый выключатель. При желании установить какой-то конкретный режим, переключатель SA1 сначала устанавливают в положение <1Ц>, а после этого — в положение <МЦ>.

В режиме не автоматической зарядки (<НЗ>) контакты переключателя блокируют пороговый выключатель, и тринистор управляется непосредственно от источника постоянного тока.

Какие детали использованы в приборе:

Постоянные резисторы R25, R26 - остеклованные проволочные типа ПЭВ-10, остальные - МЛТ указанной на схеме мощно­сти, подстроечные резисторы R13, R16, R19 - типа ППЗ или другие. Кроме указанных на схеме, транзисторы VT1, VT6, VT7, VT10 могут быть П307, П307В П309-VT2 - ГТ403А, ГТ403В - ГТ403Ю; VT3, VT4, VT8 VT9, VT11 - МП20, МП20А, МП20Б, МП2.1, МП21А - МП21Е; VT5, VT12 - КТ603А, КТ608А, КТ608Б; VT13 - любой из серий П214 - П217. Диоды VD1 - VD4 могут быть, кроме указанных на схеме, Д242, Д243 Д243А Д245, Д245А, Д246, Д246А, Д247; VD5 - КД202Б - КД202С; VD6, VD7 - Д223А, Д223Б, Д219А, Д220- VD8, VD11, УШ2 - Д226В - Д226Д, Д206-Д211; вместо стабилитронов Д808 подойдут Д809 - Д813, Д814А - Д814Д. Тринистор может быть КУ202А - КУ202Н.

Конденсаторы С1, СЗ - К50-6; С2 - К50-15. Лампы HL1-HL3, Н17-СШ8, HL4-HL6 — автомобильные на напряжение 12 В и мощность 50 + 40 Вт (использует­ся нить на 50 Вт). Выключатель Q1 - тумблер ТВ (ТП), выключатели.SA2, SA3 - тумблеры ВБТ, кнопочный выключатель SB1 - КМ-1, переключатель SA1 - типа ПКГ (ЗПЗН). Трансформатор 77 - готовый, ТН-61-220/127-50 (номинальная мощность 190 Вт). Вольтметр постоянного тока - типа М4200 со шкалой на 30 В.

Конструкция прибора показана на рис. 2 и 3. Осно­вой его является основание размерами 240×225 мм из дюралюминия толщиной 3 мм. К основанию прикрепле­ны лицевая панель, монтажная плата с деталями узла автоматики, конденсаторы С1, СЗ, трансформатор пи­тания, задняя и боковая монтажные платы.

На лицевой панели расположены органы управления и индикации, а также зажимы ХТ1, ХТ2. На задней монтажной плате, изготовленной из стеклотекстолита толщиной 3 мм (размеры платы 105×215 мм), смонти­рованы диоды VD1 - VD4 (на ребристых радиаторах), диод VD5, тринистор (на ребристом радиаторе), тран­зистор VT13 (на П-образном радиаторе), резисторы R25, R26, лампы HL4HL6. На боковой монтажной плате, установленной рядом с трансформатором, смон­тированы резисторы Rll, R29, R32 - R34, диоды VD8, VD11, VD12, конденсатор С2, подстроечные резисторы. -

Для подключения аккумуляторной батареи через отверстие в лицевой панели выведен шланг с двумя тол­стыми, проводами и маркированными (знаками « + » и « - ») зажимами на концах. Сверху блок прикрыт ко­жухом, изготовленным из листового алюминия.

Чертеж платы узла автоматики приведен на рис. 4. К основанию ее крепят с помощью двух Г-образных уголков-кронштейнов.

Для налаживания прибора понадобятся регулируе­мый источник постоянного тока с максимальным напря­жением 15 В и током нагрузки не менее 0,2 А, контроль­ный вольтметр или сигнальная лампа на напряжение 27 В.

Рис. 4. Печатная плата (а) узла автоматики и расположение деталей на ней (б)

Перед налаживанием движки подстроечных резисто­ров устанавливают в положение максимального сопро­тивления, контрольный вольтметр или сигнальную лампу подключают между выводом 2 платы узла автоматики и общим проводом (зажим ХТ4), а источник питания подключают (с соблюдением полярности) к выходным зажимам прибора. Переключатель SA1 устанавливают в положение «1Ц», выключатель SA3 - в положение «Контроль». Выходное напряжение источника постоян­ного тока должно быть 14,8…15 В.

После включения прибора в сеть на контрольном вольтметре должно быть напряжение около 26 В. Плав­но перемещая движок подстроечного резистора R16, добиваются, чтобы контрольное напряжение упало скач­ком, до нуля.

Устанавливают на источнике напряжение 12,8…13 В и плавно перемещают движок резистора R13 до появ­ления на контрольном вольтметре скачком напряжения 26 В. Нажимают кнопку SB1 - контролируемое напря­жение вновь должно упасть до нуля. Установив на источнике напряжение 10,5…10,8 В, перемещают движок резистора R19 до появления на контрольном вольтметре напряжения 26 В.

После этого следует проверить и при необходимости подобрать точнее уровни срабатывания автомата при изменении напряжения источника питания.

Установка.верхнего порога 15 В не вызывает выки­пания электролита после полной зарядки батареи, по­тому что батарея в этом случае включается автоматом на зарядку на 8…10 мин и отключается примерно на 2 ч. Наблюдения показали, что при работе в таком режиме даже в течение нескольких месяцев уровень электролита в банках аккумуляторов не понижается.
Литература

• В помощь радиолюбителю: Сборник. Вып. 100/ С80 Сост. Б. С. Иванов. -М.: ДОСААФ\А.Коробков

ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ

А. Коробков

прибор для АВТОМАТИЧЕСКОЙ ТРЕНИРОВКИ АККУМУЛЯТОРОВ

Описываемый прибор предназначен для обслуживания кислотных аккумуляторных батарей с номинальным напряжением 12 В и емкостью от 40 до 100 А*ч. Основ­ное «заболевание» таких батарей - сульфатация, вы­зывающая повышение внутреннего сопротивления и сни­жение емкости батареи . Один из наиболее изве­стных методов борьбы с сульфатацией заключается в периодической (1 - 2 раза в год) разрядке батареи ма­лым током (не более 0,05 ее емкости) и последующей зарядке ее таким же током .

Менее известен способ десульфатации, предусматривающий зарядку аккумуляторной батареи циклами: 6... 8 ч зарядки током 0,04...0,06 от значения емкости с пе­рерывом не менее 8 ч. В течение перерыва электродные потенциалы на поверхности и в глубине активной массы пластин аккумуляторов выравниваются, более плотный электролит из пор пластин диффундирует в межэлек­тродное пространство, при этом напряжение аккумуля­тора понижается, а плотность электролита увеличи­вается.

Рис. 1. Схема прибора для автоматической тренировки аккумуляторов

В предлагаемом приборе использован псевдокомби­нированный способ, при котором, производится разрядка до напряжения на каждом аккумуляторе 1,7...1,8 В, а за­тем последующая зарядка циклами. Критерием, исполь­зуемым при управлении процессом зарядки, является напряжение на аккумуляторной батарее, функционально связанное со степенью заряженности ее . Зарядка в каждом цикле заканчивается при достижении на клем­мах батареи напряжения 14,8В, а возобновляется при снижении его до 12,8...13 В. О таком способе заряд­ки рассказано в статье .

Прибор для автоматической тренировки аккумуля­торов (ПАТА) проводит разрядку батареи до напря­жения 10,5...10,8 В, автоматически переключается на режим зарядки и осуществляет ее циклами, как указа­но выше. Прибор работает в трех режимах. В первом режиме («Щ») возможны два варианта: либо зарядка циклами, либо разрядка до напряжения 10,5...10,8 В, а затем зарядка циклами. В следующем режиме («NU») происходит многократный переход от зарядки к разряд­ке при достижении на клеммах аккумуляторной бата­реи напряжения 14,8...15 В и от разрядки к зарядке при напряжении на клеммах 10,5...10,8 В. Третий режим («НЗ») соответствует работе обычного зарядного устрой­ства без автоматики.

Разряжается батарея током 2...1,7 А, а заряжается током 2 или 5 А (в первом случае он изменяется от 2 до 1,5 А, во втором - от 5,8 до 4,5 А).

Прибор питается от сети переменного тока напряже­нием 220 В и потребляет не более 25 Вт при отсутствии зарядки и не более 180 Вт при максимальном зарядном токе.

Принципиальная схема прибора приведена на рис. 1. Понижающий трансформатор Т1 обеспечивает на вто­ричной обмотке переменное напряжение около 19 В. С помощью диодов VD 1 - VD 4 получается пульсирую­щее напряжение амплитудой около 27 В, а после диода VD 5 на конденсаторе С1 образуется постоянное напря­жение около 26 В, необходимое для питания узла авто­матики. Пульсирующее напряжение подается на анод тринистора VS 1. Если на управляющий электрод три-нистора подать соответствующее напряжение, тринистор откроется и пропустит ток для зарядки аккумуляторной батареи через лампы HL 2 - HL 6 и выключатель SA 3. Ток зарядки ограничивается лампами накаливания HL 6 (в режиме «2А») или HL 4 - HL 6 (в режиме «5А»). Раз­ряжается батарея через транзистор VT 13 и резисторы R 25, R 26.

Управляются тринистор и транзистор VT 13 узлом автоматики. Он содержит источник образцового напря­жения (резистор R 15, диоды VD 9, VD 10), пороговый выключатель разрядки (транзисторы V - T 7, VT 8, рези­сторы R 17 - R 20), усилитель сигнала разрядного тока (транзисторы VT 10 - VT 12), пороговый переключатель зарядки (транзисторы VT 3 - VT 6 с соответствующими резисторами, включая R 13, R 16), усилитель. сигнала за­рядного тока (транзисторы VT 1, VT 2) и элементы за­прета сигнала зарядки (диод VD 7, транзистор VT 9). Рассмотрим работу этих каскадов.

Пороговый переключатель разрядки подключен к вы­ходным зажимам прибора ХТЗ, ХТ4, предназначенным для подключения аккумуляторной батареи. Имеющееся на них напряжение является одновременно и питающим и контролируемым напряжением выключателя.

Радиолюбителям известен аналог тринистора, состоя­щий из двух транзисторов разной структуры. Аналог способен по внешнему сигналу переходить в открытое состояние и сохранять его, пока хотя бы один из тран­зисторов находится в насыщении. Выключение насту­пает при снижении тока до порогового значения, когда оба транзистора выходят из насыщения. Пороговый вы­ключатель выполнен с аналогичными связями, но не непосредственными, а через резисторы, причем эмиттер одного из транзисторов подключен к образцовому на­пряжению, а база - к делителю напряжения. Благодаря этому пороговый выключатель обладает температурной стабильностью напряжения порога выключения. Наст­раивают выключатель на пороговое напряжение (10,5... 10,8 В) подстроечным резистором R 19.

Усилитель сигнала разрядного тока состоит из це­почки транзисторов с чередующейся структурой. Тран­зисторы работают в ключевом режиме. Работа одного из них (VT 11) поставлена в зависимость от наличия на­пряжения 26 В. Это сделано для прекращения разрядки батареи в случае аварийного выключения сетевого на­пряжения.

Пороговый переключатель зарядки состоит из тран­зисторного усилителя (VT 6), триггера Шмитта (VT 3, VT 4) и ключевого транзистора (VT 5). Последний пред­назначен для устранения влияния нижнего порога пере­ключения (резистор R 13) на верхний (резистор R 16).

Усилитель зарядного тока, как и разрядного,-состоит из цепочки транзисторов разной структуры, работающих в ключевом режиме. При этом коллекторный ток тран­зистора VT 1 может протекать через базовую цепь тран­зистора VT 2, когда закрыт транзистор VT 9 (т. е. нет разрядки). Диод VD 7 повышает надежность закрыва­ния транзистора VT 2 при открывании транзистора VT 9 (когда идет разрядка батареи и ток через управляющий электрод тринистора не должен протекать).

Диод VD 8 защищает управляющий электрод трини­стора от обратного тока, который мог бы быть при вы­ключении сети и подключенной аккумуляторной батарее.

Цепочка С2, R 29, VD 11 нужна для случая зарядки глубоко разряженной или сульфатированной батареи, когда на ее клеммах может возникнуть пульсирующее напряжение. Благодаря диоду VD 11 на конденсаторе С2 оказывается сглаженное напряжение. Без этой цепочки выбросы напряжения могли бы раньше времени вывести пороговый выключатель из режима зарядки.

Конденсатор СЗ играет роль своеобразного аккуму­лятора и используется для контроля исправности при­бора. В положении «Контроль», выключателя SA 3 он мо­жет наряжаться только через диод VD 12 и резистор R 34, а разряжаться через узел автоматики. Поскольку в режимах «1Ц» и «NЦ.» процессы зарядки и разрядки происходят с периодом повторения около 1 с, на вольт­метре PU 1 наблюдаются колебания стрелки, отражаю­щие напряжения порогов переключения и управляемость всех цепей зарядки и порогового выключателя.

Зажимы ХТ1 и ХТ2 с напряжением 12,6 В предна­значены для подключения вулканизатора, лампы под-светки, малогабаритного паяльника и другой нагрузки мощностью до 100 Вт.

Рассмотрим более подробно работу прибора в раз­личных режимах при установке выключателя SA 3 в по­ложение «Контроль» (аккумуляторная батарея не под­ключена) .

В режиме «1Ц» после подачи на блок сетевого на­пряжения на конденсаторе СЗ напряжение не повыша­ется, потому что отсутствует ток базы транзистора VT 1. Чтобы обеспечить начальные условия работы, переклю­чателем SA 1 кратковременно устанавливают режим «НЗ» и возвращают в положение «1Ц». После этого по­роговый переключатель начинает работать, запрещая зарядку при повышении напряжения на конденсаторе выше установленного максимума (14,8...15 В) и разре­шая, если оно стало ниже установленного минимума (12Д..13В).

При переводе переключателя SA 1 в режим «МЦ» на коллектор транзистора VT 8 подается через диод VD 6 напряжение, и пороговый выключатель срабатывает, разрешая разрядку. При. этом открытый транзистор VT 9 запрещает зарядку, и конденсатор СЗ разряжается че­рез узел автоматики до напряжения 10,5...10,8 В.

После опрокидывания порогового выключателя тран­зистор VT 9 закрывается, коллекторный ток транзисто­ра VT 1 протекает через диод VD 7 и базовую цепь тран­зистора VT 2. Этот транзистор, а вслед за ним и трини-стор открываются. Через конденсатор СЗ протекает за­рядный ток, и напряжение на конденсаторе повышается до 14,8...15 В.

Во время указанного контроля остаются непроверен­ными элементы разрядки, поскольку такие дефекты, как обрыв в цепях транзисторов VT 11 - VT 13, никак не отразятся на показаниях вольтметра PU 1. Для контро­ля работы этих элементов выключатель SA 3 устанавли­вают в положение «Работа» - тогда в режиме «NIJ,» конденсатор СЗ будет разряжаться в основном через транзистор VT 13. В результате начнет мигать лампа HL 7 «Разрядка», свидетельствуя об исправности цепей разрядки.

Аналогично работает прибор с подключенной акку­муляторной батареей. В режиме «1Ц» сразу начинается зарядка циклами (имеется в виду, что напряжение ба­тареи не превышает порогового напряжения 12,8...13 В). Горит лампа HL 2 при зарядном токе 2 А или HL 3 при токе 5 А. Нажатием кнопочного выключателя SB 1 «Раз­рядка» на запускающий вход порогового выключателя подается напряжение, в результате чего он срабатывает. Разрядка индицируется лампой HL 7.

В режиме «NU» при подключении аккумуляторной батареи работа может начаться как с зарядки, так и с разрядки - в зависимости от того, в каком режиме в момент включения находился пороговый выключатель. При желании установить какой-то конкретный режим, переключатель SA 1 сначала устанавливают в положе­ние «1Ц», а после этого - в положение «МЦ».

В режиме неавтоматической зарядки («НЗ») контак­ты переключателя блокируют пороговый выключатель, и тринистор управляется непосредственно от источника постоянного тока.

Рис. 2. Внешний вид прибора

Какие детали использованы в приборе? Постоянные резисторы R 25, R 26 - остеклованные проволочные типа ПЭВ-10, остальные - МЛТ указанной на схеме мощно­сти, подстроечные резисторы R 13, R 16, R 19 - типа ППЗ или другие. Кроме указанных на схеме, транзисторы VT 1, VT 6, VT 7, VT 10 могут быть П307, П307В П309-VT 2 - ГТ403А, ГТ403В - ГТ403Ю; VT 3, VT 4, VT 8 VT 9, VT 11 - МП20, МП20А, МП20Б, МП2.1, МП21А - МП21Е; VT 5, VT 12 - КТ603А, КТ608А, КТ608Б; VT 13 - любой из серий П214 - П217. Диоды VD 1 - VD 4 могут быть, кроме указанных на схеме, Д242, Д243 Д243А Д245, Д245А, Д246, Д246А, Д247; VD 5 - КД202Б - КД202С; VD 6, VD 7 - Д223А, Д223Б, Д219А, Д220- VD 8, VD 11, УШ2 - Д226В - Д226Д, Д206-Д211; вместо стабилитронов Д808 подойдут Д809 - Д813, Д814А - Д814Д. Тринистор может быть КУ202А - КУ202Н.

Конденсаторы С1, СЗ - К50-6; С2 - К50-15. Лампы HL 1- HL 3, Н17-СШ8, HL 4- HL 6 - автомобильные на напряжение 12 В и мощность 50 + 40 Вт (использует­ся нить на 50 Вт). Выключатель Q1 - тумблер ТВ (ТП), выключатели . SA 2, SA 3 - тумблеры ВБТ, кнопочный выключатель SB 1 - КМ-1, переключатель SA 1 - типа ПКГ (ЗПЗН). Трансформатор 77 - готовый, ТН-61-220/127-50 (номинальная мощность 190 Вт). Вольтметр постоянного тока - типа М4200 со шкалой на 30 В.

Конструкция прибора показана на рис. 2 и 3. Осно­вой его является основание размерами 240x225 мм из дюралюминия толщиной 3 мм. К основанию прикрепле­ны лицевая панель, монтажная плата с деталями узла автоматики, конденсаторы С1, СЗ, трансформатор пи­тания, задняя и боковая монтажные платы.

На лицевой панели расположены органы управления и индикации, а также зажимы ХТ1, ХТ2. На задней монтажной плате, изготовленной из стеклотекстолита толщиной 3 мм (размеры платы 105x215 мм), смонти­рованы диоды VD 1 - VD 4 (на ребристых радиаторах), диод VD 5, тринистор (на ребристом радиаторе), тран­зистор VT 13 (на П-образном радиаторе), резисторы R 25, R 26, лампы HL 4 - HL 6. На боковой монтажной плате, установленной рядом с трансформатором, смон­тированы резисторы Rll , R 29, R 32 - R 34, диоды VD 8, VD 11, VD 12, конденсатор С2, подстроечные резисторы.

Для подключения аккумуляторной батареи через отверстие в лицевой панели выведен шланг с двумя тол­стыми, проводами и маркированными (знаками « + » и « - ») зажимами на концах. Сверху блок прикрыт ко­жухом, изготовленным из листового алюминия .

Чертеж платы узла автоматики приведен на рис. 4. К основанию ее крепят с помощью двух Г-образных уголков-кронштейнов.

Рис. 3. Вид на монтаж прибора

Для налаживания прибора понадобятся регулируе­мый источник постоянного тока с максимальным напря­жением 15 В и током нагрузки не менее 0,2 А, контроль­ный вольтметр или сигнальная лампа на напряжение 27 В.

Рис. 4. Печатная плата (а) узла автоматики и расположение деталей на ней (б)

Перед налаживанием движки подстроечных резисто­ров устанавливают в положение максимального сопро­тивления, контрольный вольтметр или сигнальную лампу подключают между выводом 2 платы узла автоматики и общим проводом (зажим ХТ4), а источник питания подключают (с соблюдением полярности) к выходным зажимам прибора. Переключатель SA 1 устанавливают в положение «1Ц», выключатель SA 3 - в положение «Контроль». Выходное напряжение источника постоян­ного тока должно быть 14,8...15 В.

После включения прибора в сеть на контрольном вольтметре должно быть напряжение около 26 В. Плав­но перемещая движок подстроечного резистора R 16, добиваются, чтобы контрольное напряжение упало скач­ком, до нуля.

Устанавливают на источнике напряжение 12,8...13 В и плавно перемещают движок резистора R 13 до появ­ления на контрольном вольтметре скачком напряжения 26 В. Нажимают кнопку SB 1 - контролируемое напря­жение вновь должно упасть до нуля. Установив на источнике напряжение 10,5...10,8 В, перемещают движок резистора R 19 до появления на контрольном вольтметре напряжения 26 В.

После этого следует проверить и при необходимости подобрать точнее уровни срабатывания автомата при изменении напряжения источника питания.

Установка.верхнего порога 15 В не вызывает выки­пания электролита после полной зарядки батареи, по­тому что батарея в этом случае включается автоматом на зарядку на 8...10 мин и отключается примерно на 2 ч. Наблюдения показали, что при работе в таком режиме даже в течение нескольких месяцев уровень электролита в банках аккумуляторов не понижается.

Метод базируется на восстановлении аккумуляторов "ассимметричным" током. При этом соотношение тока заряда и разряда выбрано 10:1 (оптимальный вариант). Этот режим позволяет с легкостью восстановить засульфатированные аккумуляторные батареи, но и осуществить профилактическую процедуру исправным АКБ.

Для восстановления и тренировки аккумуляторных батарей лучше всего задавать импульсный ток заряда на уровне 5 А. При этом разрядный ток составит около 0,5 А. Он в первую очередь определен номиналом сопротивления резистора R4. Схема построена так, что заряд АКБ происходит токовыми импульсами в течение одной половины периода сетевого напряжения, в тот момент, когда напряжение на выходе устройства превысит уровень потенциала на аккумуляторе. В течение другого полупериода диоды VD1, VD2 заперты и батарея разряжается через сопротивление нагрузки R4.

Значение тока заряда настраивается переменным резистором R2 по аналоговому амперметру. Учитывая, что во время заряда часть тока идет и через сопротивление R4 (10%), то показания амперметра должны быть 1,8 А (для импульсного зарядного тока в районе 5 А), так как аналоговый амперметр показывает среднее значение тока за период времени, а заряд происходит в течение половины периода.

В схеме имеется защита батареи от неконтролируемого разряда в случае случайного пропадания сетевого напряжения. В этом варианте развития события, реле К1 своими контактами разорвет цепь подсоединения аккумуляторной батареи.

Реле К1 взял старое советское типа РПУ-0 с рабочим напряжением обмотки на 24 В, последовательно с обмоткой включил ограничительное сопротивление. Для этой схемы подойдет практически любой трансформатор мощностью не ниже 150 Вт с напряжением во вторичной обмотке примерно 22-25 В.

Технология восстановления автомобильных аккумуляторов переменным током позволяет достаточно быстро снизить внутреннее сопротивление практически до заводского уровня, при минимальном нагреве электролита. Положительный полупериод тока задействован полностью при зарядке автомобильных батарей с минимальной рабочей сульфатацией, когда мощности импульсного тока заряда хватает для восстановления пластин АКБ.

При восстановлении АКБ с длительным сроком эксплуатации рекомендуется использовать оба полупериода переменного тока в соизмеримых величинах: при зарядном токе величиной в 0,05С (С - емкость), ток разряда выбирается в диапазоне 1/10-1/20 оттока заряда. Интервал времени тока заряда не должен быть более 5 мс, т. о процесс восстановление должен происходить на максимальном уровне напряжения положительной части синусоиды, при которой энергии импульса хватает для химического перехода сульфата свинца в аморфное состояние. Освободившийся остаток SO4 повышает плотность электролита до тех пор, пока все кристаллы сульфата свинца не восстановятся, при этом из-за происходящего электролиза напряжение на аккумуляторной батареи возрастет.

При зарядно-восстановительных процедурах требуется использовать максимальную токовую амплитуду при минимуме времени его действия. Крутой передний фронт токового импульса расплавляет кристаллы сульфата, когда другие методы не приносят ощутимых результатов. Время между зарядом и разрядом требуется также для охлаждения пластин и рекомбинацию электронов в кислотном электролите. Плавное падение тока во второй полуволне синусоиды создает необходимые условия для торможения электронов при переходе тока в отрицательную полуволну синусоиды через точку нуля. Для создания необходимых условий восстановления используется тиристорно-диодная схема регулирования тока. Тиристор во время своего переключения вырабатывает достаточно крутой передний токовый фронт и практически не подвержен нагреву во время работы, в отличии от возможного транзисторного исполнения. Синхронизация импульса тока заряда с питающим напряжением снижает вероятный уровень помех.

Момент роста уровня напряжения на батареи контролируется добавлением в схему отрицательной обратной связи по напряжению, с батареи на ждущий мультивибратор на микросхеме таймере DA1. Также в конструкции используется температурный датчик для защиты от перегрева основных силовых компонентов. Токовый регулятор заряда позволяет задать начальный уровень тока восстановления, исходя от параметров емкости аккумулятора. Контроль среднего тока заряда осуществляется по аналоговому амперметру с линейной шкалой и внутренним шунтом. В его оказаниях токи суммируются, поэтому показания среднего зарядного тока будут занижены.

Не следует долгое время подавать на батарею только отрицательную токовую полуволну - это приводит к разряду батареи с переполюсовкой пластин. В заряженной батареи всегда идет саморазряд из-за разного уровня плотности верхнего и нижнего уровня электролита в банке и других факторов.

В состав принципиальной схемы входит ждущий мультивибратор - генератор синхронизированных импульсов на широко распространенном таймере КР1006ВИ1, усилитель амплитуды токового импульса выполнен на биполярном транзисторе VT1, температурный датчик и усилитель напряжения отрицательной обратной связи на VT2 Напряжение синхронизации идет с двухполупериодного выпрямителя на диодах VD3, VD4 и поступает через резисторный делитель напряжения R13, R14 на второй вход нижнего компаратора микросборки DA1.

Частота импульсов ждущего мультивибратора определяется параметрами резисторов R1, R2 и емкости С1. В начальный момент на третьем выходе DA1 имеется высокий уровень напряжения при отсутствии на втором входе DA1 напряжения выше 1/3 U п, после его появления микросборка срабатывает с порогом, заданным резистором R14, на выходе генерируется импульс с периодом 10 мс и длительностью, зависящей от положения регулятора переменного сопротивления R2, - времени заряда емкости конденсатора С1. Сопротивление R1 задает минимальную длительность импульсов на выходе. Пятый вывод микросборки имеет прямой доступ к точке 2/3 U n внутреннего делителя напряжения. С ростом напряжения на батареи в конце заряда отпирается биполярный транзистор VT2 цепи отрицательной обратной связи и падает напряжение на пятом выводе DA1, с длительность импульса сокращается, время работы открытого тиристора падает. Импульс с третьего пина таймера через резистор R5 следует на вход усилителя на VT1.

Усиленный импульс через оптопару поступает на управляющий электрод тиристора, тиристор открывается и подает в цепь восстановления автомобильного аккумулятора импульс двухполупериодного тока заряда с продолжительностью, зависящей от положения движка переменного сопротивления R2. Резисторы R9, R10 защищают оптопару от возможных перегрузок. Температура силовых компонентов контролируется терморезистором R11, установленного в делителе цепи отрицательной ОС. С ростом температуры сопротивления терморезистора падает и шунтирование транзистором VT2 пятого вывода микросхемы, длительность импульса падает - ток тоже.

Питание таймера в схеме стабилизировано стабилитроном VD1. Электронная конструкция питается от вторичной обмотки трансформатора через VD2-VD4, пульсации сглаживаются емкостью С3. Тиристор питается от двухполупериодного пульсирующего напряжением и выполняет функцию ключа с регулируемым временем включения положительных токовых импульсов, отрицательный импульс следует в автомобильный аккумулятор с однополупериодного выпрямителя VD5.

В гелевых аккумуляторах нет газа – гелия, в них электролит просто находится в состоянии геля. Поэтому, не стоит опасаться за разгерметизацию, данный тип необслуживаемых аккумуляторов вполне можно открыть, при условии, что его не получается зарядить, и напряжение на нём просело ниже уровня в 10 В.

В гелевых аккумуляторах обязательно имеется электролит на основе воды, которая является типовым расходным материалом АКБ, так как она, при восстановлении с помощью электролиза разрушается на гидроксильную группу и водород. А утечку самого легкого элемента в окружающий воздух, прекратить практически невозможно, т.к водород просачивается через резиновые колпачки-клапаны, находящиеся под внешней пластмассовой крышкой.

Для восстановления гелевого аккумулятора необхожимо сорвать приклеенную верхнюю крышку, и вытащить все колпачки-клапаны. Воды надо долить совсем немного – залитая жидкость будет впитываться в фильтровальную бумагу, поэтому через полчаса проверьте – сколько дистиллированной воды осталось в каждой секции батареи. Ее уровень должен слегка покрывать поверхность пластин, поэтому лишнюю воду рекомендуется откачать с помощью резиновой груши.

Для этого закрываем все отсеки АКБ на колпачки-клапаны. А также не забываем накрыть их внешней крышкой, и придавливаем ее грузом (приклеим чуть позже). Во время заряда через колпачки будет скидываться избыточное давление, из-за образования водорода, а крышка будет служить для них препятствием.

Потерявшая ёмкость батарея из-за высыхания электролита, н начальный момент заряда не будет потреблять ток от ЗУ, поэтому напряжение следует выбрать в районе 15 В.

Заряжать придётся довольно долго – пока батарея не начнёт потреблять ток. Но если через 15 часов она не "кушает Амперы", то не ждите от моря погоды, а повышайте напряжение зарядного устройства до 20 В и не оставляйте аккумулятор без присмотра, до момента начала потребления тока.

Хорошо «раскачивает» нежелающий заряжаться аккумулятор метод, при котором сначала дают АКБ зарядиться, а потом разряжают её – и так поочерёдно, небольшими временными интервалами. Первые циклы, должны осуществляться под высоким напряжением – в районе 30 В, а в последующих напряжение зарядки нужно плавно снижать до 14 В.

Разряжать подзарядившейся аккумулятор нужно совсем маленькой нагрузкой например лампочкой или резистором на 5 или 10 Вт при этом следите за напряжением на АКБ, чтобы оно не стало ниже 10,5 В.

После того как вам удалось заставить «проблемный» аккумулятор потреблять ток, продолжайте восстанавливать его до полного заряда длительным заряжанием малым током где-то на уровне 0,05 от ёмкости.

Автоматическое зарядное устройство предназначено для зарядки и десульфатации 12-ти вольтовых АКБ ёмкостью от 5 до 100 Ач и оценки уровня их заряда. Зарядное имеет защиту от переполюсовки и от короткого замыкания клемм. В нём применено микроконтроллерное управление, благодаря чему осуществляются безопасные и оптимальные алгоритмы зарядки: IUoU или IUIoU, с последующей дозарядкой до полного уровня зарядки. Параметры зарядки можно подстроить под конкретный аккумулятор вручную или выбрать уже заложенные в управляющей программе.

Основные режимы работы устройства для заложенных в программу предустановок.

>>
Режим зарядки - меню «Заряд». Для аккумуляторов емкостью от 7Ач до 12Ач по умолчанию задан алгоритм IUoU. Это значит:

- первый этап - зарядка стабильным током 0.1С до достижения напряжения14.6В

- второй этап -зарядка стабильным напряжением 14.6В, пока ток не упадет до 0,02С

- третий этап - поддержание стабильного напряжения 13.8В, пока ток не упадет до 0.01С. Здесь С - ёмкость батареи в Ач.

- четвёртый этап - дозарядка. На этом этапе отслеживается напряжение на АКБ. Если оно падает ниже 12.7В, включается заряд с самого начала.

Для стартерных АКБ применяем алгоритм IUIoU. Вместо третьего этапа включается стабилизация тока на уровне 0.02C до достижения напряжения на АКБ 16В или по прошествии времени около 2-х часов. По окончанию этого этапа зарядка прекращается и начинается дозарядка.

>> Режим десульфатации - меню «Тренировка». Здесь осуществляется тренировочный цикл: 10 секунд - разряд током 0,01С, 5 секунд - заряд током 0.1С. Зарядно-разрядный цикл продолжается, пока напряжение на АКБ не поднимется до 14.6В. Далее - обычный заряд.

>>
Режим теста батареи позволяет оценить степень разряда АКБ. Батарея нагружается током 0,01С на 15 секунд, затем включается режим измерения напряжения на АКБ.

>> Контрольно-тренировочный цикл. Если предварительно подключить дополнительную нагрузку и включить режим «Заряд» или «Тренировка», то в этом случае, сначала будет выполнена разрядка АКБ до напряжения 10.8В, а затем включится соответствующий выбранный режим. При этом измеряются ток и время разряда, таким образом, подсчитывается примерная емкость АКБ. Эти параметры отображаются на дисплее после окончания зарядки (когда появится надпись «Батарея заряжена») при нажатии на кнопку «выбор». В качестве дополнительной нагрузки можно применить автомобильную лампу накаливания. Ее мощность выбирается, исходя из требуемого тока разряда. Обычно его задают равным 0.1С - 0.05С (ток 10-ти или 20-ти часового разряда).

Схема зарядного автомата для 12В АКБ

Принципиальная схема автоматического автомобильного ЗУ

Рисунок платы автоматического автомобильного ЗУ

Основа схемы - микроконтроллер AtMega16. Перемещение по меню осуществляется кнопками «влево », «вправо », «выбор ». Кнопкой «ресет» осуществляется выход из любого режима работы ЗУ в главное меню. Основные параметры зарядных алгоритмов можно настроить под конкретный аккумулятор, для этого в меню есть два настраиваемых профиля. Настроенные параметры сохраняются в энергонезависимой памяти.

Чтобы попасть в меню настроек нужно выбрать любой из профилей, нажать кнопку «выбор », выбрать «установки », «параметры профиля », профиль П1 или П2. Выбрав нужный параметр, нажимаем «выбор ». Стрелки «влево » или «вправо » сменятся на стрелки «вверх » или «вниз », что означает готовность параметра к изменению. Выбираем нужное значение кнопками «влево» или «вправо», подтверждаем кнопкой «выбор ». На дисплее появится надпись «Сохранено», что обозначает запись значения в EEPROM. Более подробно о настройке читайте на форуме.

Управление основными процессами возложено на микроконтроллер. В его память записывается управляющая программа , в которой и заложены все алгоритмы. Управление блоком питания осуществляется с помощью ШИМ с вывода PD7 МК и простейшего ЦАП на элементах R4, C9, R7, C11. Измерение напряжения АКБ и зарядного тока осуществляется средствами самого микроконтроллера - встроенным АЦП и управляемым дифференциальным усилителем. Напряжение АКБ на вход АЦП подается с делителя R10 R11.

Зарядный и разрядный ток измеряются следующим образом. Падение напряжения с измерительного резистора R8 через делители R5 R6 R10 R11 подается на усилительный каскад, который находится внутри МК и подключен к выводам PA2, PA3. Коэффициент его усиления устанавливается программно, в зависимости от измеряемого тока. Для токов меньше 1А коэффициент усиления (КУ) задается равным 200, для токов выше 1А КУ=10. Вся информация выводится на ЖКИ, подключенный к портам РВ1-РВ7 по четырёхпроводной шине.

Защита от переполюсовки выполнена на транзисторе Т1, сигнализация неправильного подключения - на элементах VD1, EP1, R13. При включении зарядного устройства в сеть транзистор Т1 закрыт низким уровнем с порта РС5, и АКБ отключена от зарядного устройства. Подключается она только при выборе в меню типа АКБ и режима работы ЗУ. Этим обеспечивается также отсутствие искрения при подключении батареи. При попытке подключить аккумулятор в неправильной полярности сработает зуммер ЕР1 и красный светодиод VD1, сигнализируя о возможной аварии.

В процессе заряда постоянно контролируется зарядный ток. Если он станет равным нулю (сняли клеммы с АКБ), устройство автоматически переходит в главное меню, останавливая заряд и отключая батарею. Транзистор Т2 и резистор R12 образуют разрядную цепь, которая участвует в зарядно-разрядном цикле десульфатирующего заряда и в режиме теста АКБ. Ток разряда 0.01С задается с помощью ШИМ с порта PD5. Кулер автоматически выключается, когда ток заряда падает ниже 1,8А. Управляет кулером порт PD4 и транзистор VT1.

Резистор R8 – керамический или проволочный, мощностью не менее 10 Вт, R12 - тоже 10Вт. Остальные - 0.125Вт. Резисторы R5, R6, R10 и R11 нужно применять с допустимым отклонением не хуже 0.5%. От этого будет зависеть точность измерений. Транзисторы T1 и Т1 желательно применять такие, как указаны на схеме. Но если придется подбирать замену, то необходимо учитывать, что они должны открываться напряжением на затворе 5В и, конечно же, должны выдерживать ток не ниже 10А. Подойдут, например, транзисторы с маркировкой 40N03GР , которые иногда используются в тех же БП формата АТХ, в цепи стабилизации 3.3В.

Диод Шоттки D2 можно взять из того же БП, из цепи +5В, которая у нас не используется. Элементы D2,Т1 иТ2 через изолирующие прокладки размещаются на одном радиаторе площадью 40 квадратных сантиметров. Звукоизлучатель - со встроенным генератором, на напряжение 8-12 В, громкость звучания можно подрегулировать резистором R13.

ЖКИ – WH1602 или аналогичный, на контроллере HD44780 , KS0066 или совместимых с ними. К сожалению, эти индикаторы могут иметь разное расположение выводов, так что, возможно, придется разрабатывать печатную плату под свой экземпляр

Налаживание заключается в проверке и калибровке измерительной части. Подключаем к клеммам аккумулятор, либо блок питания напряжением 12-15В и вольтметр. Заходим в меню «Калибровка». Сверяем показания напряжения на индикаторе с показаниями вольтметра, при необходимости, корректируем кнопками «<» и «>». Нажимаем «Выбор».

Далее идет калибровка по току при КУ=10. Теми же кнопками «<» и «>» нужно выставить нулевые показания тока. Нагрузка (аккумулятор) при этом автоматически отключается, так что ток заряда отсутствует. В идеальном случае там должны быть нули или очень близкие к нулю значения. Если это так, это говорит о точности резисторов R5, R6, R10, R11, R8 и хорошем качестве дифференциального усилителя. Нажимаем «Выбор». Аналогично - калибровка для КУ=200. «Выбор». На дисплее отобразится «Готово» и через 3 секунды устройство перейдет в главное меню. Поправочные коэффициенты хранятся в энергонезависимой памяти. Здесь стоит отметить, что если при самой первой калибровке значение напряжения на ЖКИ сильно отличается от показаний вольтметра, а токи при каком - либо КУ сильно отличаются от нуля, нужно подобрать другие резисторы делителя R5, R6, R10, R11, R8, иначе в работе устройства возможны сбои. При точных резисторах поправочные коэффициенты равны нулю или минимальны. На этом наладка заканчивается. И в заключение. Если же напряжение или ток зарядного устройства на каком-то этапе не возрастает до положенного уровня или устройство «выскакивает» в меню, нужно ещё раз внимательно проверить правильность доработки блока питания. Возможно, срабатывает защита.

Переделка БП АТХ под зарядное устройство

Схема электрическая доработки стандартного ATX

В схеме управления лучше использовать прецизионные резисторы, как указано в описании. При использовании подстроечников параметры не стабильные. проверено на собственном опыте. При тестировании данного ЗУ проводил полный цикл разрядки и зарядки АКБ (разряд до 10,8В и заряд в режиме тренировки, потребовалось около суток). Нагревание ATX БП компьютера не более 60 градусов, а модуля МК еще меньще.

Проблем в настройке не было, запустилось сразу, только нужна подстройка под максимально точные показания. После демострации работы другу-автолюбителю этого зарядного автомата, сразу заявка поступила на изготовление еще одного экземпляра. Автор схемы - Slon , сборка и тестирование - sterc .

Обсудить статью АВТОМАТИЧЕСКОЕ ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО АВТОМОБИЛЬНОЕ