|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ Автоматична зарядка гальванічних елементів та акумуляторів асиметричним струмом. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Зарядні пристрої, акумулятори, гальванічні елементи До уваги читачів представляються дві конструкції зарядних пристроїв, що відрізняються величиною зарядного струму, але мають єдиний спосіб відновлення – асиметричним струмом. Як відомо, відновлення гальванічних елементів та акумуляторів найкраще дає заряджання асиметричним струмом. Зарядний струм при цьому в 10 разів більший за розрядний струм, а тривалість менше вдвічі [1, 2]. Пристрої допускають заряджання з тривалими перервами, наприклад, через зникнення напруги. При подачі напруги заряджання автоматично відновиться. Пристрої не бояться випадкових коротких замикань вихідних гнізд. При тривалому зберіганні акумуляторів пристрій може використовуватись для їх підтримки в зарядженому стані. Припинення заряджання відбувається автоматично після досягнення встановленої напруги на елементі, що заряджається. Пристрої дозволяють встановлювати в широких межах без приладів (з достатньою для практики точністю) зарядний та розрядний струм, а також напруга припинення заряджання. Перша конструкція призначена для заряджання окремих малогабаритних акумуляторів типу Д-0,1; Д-0,25; Д-0,55; ЦНК-0,45; НГКЦ-1,8 або їх імпортних аналогів та батарей, складених з них, а також гальванічних елементів типу 316, 322, 343, 373, батарей, складених з них, та батарей 3336, "Крона", "Корунд" тощо . Кількість одночасно заряджуваних гальванічних елементів - 7 шт., а акумуляторів, що заряджаються, - 9 шт. Принципова схема пристрою наведено на рис.1. До його складу входять блок живлення на трансформаторі Т1, випрямний міст на діодах VD1-VD4 і конденсаторі С1, що фільтрує.
Стабілізатор струму зарядки виконаний на транзисторах VT2, VT4, разом зі стабілітроном VD9 і резистором R22 є джерелом струму. Розмір струму регулюється резистором R18. Стабілізатор струму розрядки виконаний на транзисторах VT1, VT5 і світлодіоді HL2, який одночасно є джерелом опорної напруги, що подається на базу транзистора VT5, і індикатором струму розрядки. Розмір струму розрядки встановлюється резистором R23. Струм зарядки (в амперах) зазвичай відповідає 0,1, а розрядки - 0,01 від ємності в ампер-годинниках. Наприклад, для елементів 316, 332 або батарей з них зарядний струм становить 60 мА, а розрядний - 6 мА, для елементів 343, 373 або батарей з них - 200 і 20 мА відповідно. Генератор прямокутних імпульсів, що формує імпульси зарядного та розрядного струмів, зібраний на елементах DD1.2 та DD1.3, резисторах R9, R10, діодах VD7, VD8. Співвідношення значень тривалості імпульсів високого рівня та пауз між ними дорівнює 1:2. Тривалість імпульсів визначається резистором R9, а тривалість паузи залежить від резистора R10. Частота коливань становить близько 100 Гц (залежить від конденсатора С5). Генератор запускається за наявності на виході елемента DD1.1 високого рівня сигналу. На інтегральному компараторі DA1 виконаний вузол автоматичного відключення та включення зарядки (АОЗ та АВЗ). Він порівнює опорну напругу (знімається з движка R4) параметричного стабілізатора VD5R2 або VD6R3, що подається на інвертуючий вхід з змінною напругою на дільнику R20, R21, пропорційним напруги заряджається гальванічного елемента або акумулятора, яке. Оскільки опорна напруга береться від іншого параметричного стабілізатора VD5R2, то для першого діапазону (1...6) це забезпечує високу стабільність, а значить, точність установки вузлів АОЗ і АВЗ. Напруга АОЗ встановлюється резистором R4. Для зручності межі вузла автоматики розбиті на два діапазони: 1...6 і 6...13 В. Діапазон вибирається перемикачем SA1. Робота пристрою. При підключенні розрядженого гальванічного елемента або акумулятора напруга на вході DA1, що не інвертує, менше опорного на інвертуючому, яке задається резистором R4. Тому на виході з відкритим колектором (виведення 9) компаратора встановлюється напруга низького рівня, а на виході інвертора DD1.1 - напруга високого рівня, що дозволяє роботу імпульсного генератора. При цьому на виході елемента DD1.3 з'являється сигнал високого рівня, що відкриває ключові транзистори VT2 та VT3. Відкриття транзистора VT2 призведе до появи напруги на стабілітроні VD9, а значить, відкриється транзистор VT4, і через елемент, що заряджається, потече заздалегідь встановлений зарядний струм. Одночасно сигнал низького рівня з виходу DD1.2 надійде нижній за схемою вхід елемента DD1.4. На верхньому за схемою вході елемента DD1.4 є сигнал високого рівня, який зберігається до закінчення зарядки. У результаті виході елемента DD1.4 з'являється сигнал високого рівня, який закриє транзистор VT1. Відповідно закриється і транзистор VT5, що унеможливлює протікання розрядного струму. З появою на виході DD1.3 елемента сигналу низького рівня транзистори VT2 і VT3 закриються. Зарядний струм припиниться. У цей час з виходу елемента DD1.2 на нижній за схемою вхід елемента DD1.4 надійде сигнал високого рівня (на верхній вхід продовжує надходити сигнал високого рівня), який відкриє транзистори VT1 і VT5. Це дозволяє протікати розрядному струму. Прихід наступного позитивного імпульсу з виходу генератора уможливить перебіг зарядного струму і неможливість розрядки. Таким чином процес зарядка-розрядка буде продовжуватися доти, поки напруга на елементі, що заряджається, не досягне величини спрацьовування вузла АОЗ. В результаті відбудеться перемикання компаратора, і на виході напруга низького рівня зміниться на високий. На виході інвертора DD1.1 з'явиться низький сигнал. Генератор припинить роботу. Тому на виході DD1.3 встановиться сигнал низького рівня. Транзистори VT2 та VT4 закриються, і зарядка припиниться. Внаслідок спрацьовування вузла АОЗ і зупинки генератора на виході елемента DD1.2, отже, і нижнього за схемою елемента DD1.4 встановлюється сигнал високого рівня. Оскільки на виході елемента DD1.1, а значить, і на верхньому за схемою вході елемента DD1.4 є сигнал низького рівня, то на виході елемента DD1.4 буде сигнал високого рівня. VT1 та VT5 будуть закриті. Розрядка припиниться. При протіканні імпульсного зарядного струму напруга на гальванічному елементі або акумуляторі підвищується до значення, що перевищує поріг спрацьовування вузла АТЗ, що призведе до передчасного відключення зарядного пристрою. Це може спричинити значну недозарядку. Щоб цього не відбувалося, порівняння напруги на елементі, що заряджається, з опорним відбувається за відсутності зарядного струму, що дозволяє вести зарядку до повної ємності. На час зарядки транзистор VT3 відкривається та шунтує резистор R21, чим підвищується поріг перемикання компаратора. Коли відбувається розрядка, транзистори VT2 та VT3 закриті. Компаратор порівнює реальну напругу на елементі, що заряджається, з опорним. При досягненні встановленого значення напруги АТЗ зарядний струм повністю припиниться. Струм розрядки через дільник R20, R21, VT3 і транзистор VT5 незначний і для одного елемента 1,5 становить всього 10 мкА, а для 7 елементів - 200 мкА. Однак у міру завершення хімічних процесів напруга на гальванічному елементі, що заряджається, або акумуляторі повільно знижується, що викликає спрацювання компаратора, так як опорна напруга перевищить напругу на виході. Щоб унеможливити таке включення зарядного пристрою, введено резистор R7, який служить для створення гістерезису - різниці напруг АОЗ і АВЗ. Гістерезис забезпечує повторне включення зарядного пристрою за більш глибокої розрядки. Слід взяти до уваги при виборі номіналу R7, що коли напруга на розрядженому елементі менше напруги АВЗ, то генератор запускається при включенні зарядного пристрою в мережу незалежно від підключений елемент до або після включення пристрою в мережу. Коли напруга на розрядженому елементі більша за напругу АВЗ, то генератор запускається лише при включенні пристрою в мережу з наступним підключенням елемента або акумулятора. Для стійкої роботи компаратора та генератора їхнє харчування стабілізовано параметричним стабілізатором VD5R2. Діод VD10 запобігає розрядці через зарядний пристрій у разі зникнення напруги в ланцюгу живлення. Конденсатори С3 і С4 захищають пристрій від помилкового спрацьовування у разі виникнення в мережі імпульсних перешкод. Пристрій зібрано на друкованій платі із фольгованого склотекстоліту товщиною 1,5 мм. Креслення плати показано на рис.2.
На лицьовій панелі закріплені світлодіоди HL1-HL3 та змінні резистори R4, R18 та R23 з нанесеними на них шкалами, а також перемикач SA1. Транзистор VT4 встановлений на тепловідвідну пластину розміром 40×25 мм і товщиною 6 мм. Як мережевий трансформатор використаний ТС-10-ЗМ1, підійде також будь-який інший, що забезпечує на вторинній обмотці напруга 16...18 при струмі не менше 250 мА. Деталі. Пристрій не містить саморобних чи дефіцитних деталей. Перемикач SA1 може бути будь-якого типу. Конденсатори С1, С2 типу К50-6; С3-С5 типу КМ. Постійні резистори типу МЛТ, змінні ПП3-11 групи А. Мікросхема DD1 замінна на К561ЛЕ5, компаратор DA1 - К521СА3. Замість світлодіода АЛ307В зеленого свічення підійде АЛ307Г, АЛ307НМ, а замість АЛ307Б червоного свічення – АЛ307К, АЛ307БМ. Діоди Д9Б можна замінити на Д220, Д311, КД503, КД509 з будь-яким буквеним індексом. Замість стабілітрону КС512А можна використовувати два послідовно включених КС156А. Транзистор КТ3102Б замінимо КТ315Г або КТ3117 з будь-яким буквеним індексом, а замість транзистора КТ3107Б можна використовувати КТ361 з будь-яким буквеним індексом, крім А. КТ814Б можна замінити КТ814В Г, КТ816Б Г. Налагодження. Якщо монтаж виконаний без помилок, при включенні пристрою в мережу повинні горіти світлодіоди HL1, HL2, HL3. Спостерігати імпульси можна, підключивши до виходу генератора DD1.3 осцилограф. Тимчасово збільшивши значення конденсатора С5 до 1...2 мкФ, зменшують частоту генератора і можна побачити коливання миготіння світлодіодів. Потім налагоджують АТЗ. Для цього буде потрібний стабілізований блок живлення зі струмом навантаження не менше 0,2 А і напругою 0...15 В. Вихідна напруга контролюється вольтметром постійного струму. Насамперед встановлюють межі регулювання напруги автоматики в діапазоні I (6 B) та II (13 В). Для цього відпаюють катод діода VD10. Резистор R15 відпаюють від R14 і DD1.3, а резистор R12 - від елемента DD1.4 і з'єднують з мінусовим виведенням живлення. VT5 при цьому відкривається, а VT3 закривається, що відповідає режиму розрядки, коли відбувається контроль елемента, що заряджається. Двигун резистора R23 встановлюють нижнє за схемою положення, щоб зменшити навантаження на стабілізований блок. Подаємо напругу від допоміжного джерела на гнізда XS1, XS2. Резистор R4 ставлять спочатку у крайнє верхнє положення, а потім у крайнє нижнє за схемою положення і, подаючи напругу від джерела, переконуються, що межі регулювання напруги автоматики знаходяться в межах 1...6 (I діапазон) і 6...13 (II діапазон). Нижню межу напруги АОЗ уточнюють добіркою резисторів R5 і R6 (залежно від I та II діапазонів відповідно), а верхню - за допомогою VD5 та VD6. Перемикання компаратора відповідають тому значення напруги, при якому світлодіод HL3 гасне (світлодіод HL2 під час налагодження горить постійно). Далі градуюють шкалу резистора R4 "Напруга закінчення зарядки" в обох діапазонах шляхом подачі від допоміжного блоку живлення різних напруг. Для цього двигун резистора R4 переводять у верхнє за схемою положення. Встановлюють на виході допоміжного джерела напругу, відповідне значення установки, і повільно переводять двигун резистора R4 в нижнє за схемою положення. Напруга АОЗ відповідає тому положенню движка резистора R4, при якому світлодіод HL3 гасне. Дещо збільшивши напругу, а потім плавно зменшуючи його, перевіряють фактичний поріг перемикання компаратора. Якщо потрібно, ці операції повторюють. Плавно зменшуючи напругу джерела, перевіряють напругу АВЗ із загоряння світлодіода HL3. У разі потреби підбирають резистор R7. Після цього переходять до градуювання шкали резистора R23 "Струм розрядки". Підключивши в розрив гнізда XS1 і плюсового виведення допоміжного джерела живлення міліамперметр з межею виміру не менше 20 мА, подають напругу і, змінюючи опір резистора R23, шкалу градуюють за значенням струму через прилад. Потім градуюють шкалу резистора R18 "Струм зарядки". Для цього відпаюють R14 від DD1.3 і з'єднують з плюсовим виведенням стабілізатора (+12). Підключають до катода діода VD10 і гнізда XS2 міліамперметр з межею не менше 200 мА і змінюючи величину резистора R18 за значенням струму через прилад градуюють шкалу. Після цього резистори R12, R14, R15, а також діод VD10 впаюють на місце. У процесі експлуатації напруга АОЗ встановлюють з розрахунку 1,7...1,9 на один заряджається гальванічний елемент і 1,35...1,45 на один акумулятор. Друга конструкція призначена для заряджання автомобільних акумуляторних батарей. Її відмінність полягає у застосуванні потужного стабілізатора струму зарядки та струму розрядки. Принципова схема показано на рис.3. Зупинимося лише на деяких особливостях. Резистор R4 підвищує гістерезис. Як стабілізатор струму заряджання використовується простий потужний джерело струму [3]. Однак живлення на операційний підсилювач подається через VT2, оскільки при Uвх = 0 на виході DA2 залишається невелика вихідна напруга, що призводить до відкриття транзистора VT4.
Електронний пристрій зібрано на друкованій платі із одностороннього склотекстоліту товщиною 1,5 мм. Креслення плати показано на рис.4. Діоди VD1-VD4 та транзистор VT6 встановлені на тепловідведення площею не менше 100 см2, транзистор VT4 встановлений на тепловідведення площею не менше 200 см2.
Трансформатор Т1 серійний ТН-61220/127-50 або інший з напругою на вторинній обмотці 15...18 при струмі 7...8 А. Трансформатор Т1, конденсатор С1, резистори R18, R23, діоди VD1-VD4, VD5, а також транзистори VT4 та VT6 змонтовані окремо. Змінні резистори R15, R19 та R22, а також світлодіоди HL1, HL3 винесені на лицьову панель. Деталі. Діоди Д231 можна замінити Д243, Д245, КД213А та іншими струм не менше 5 А. Конденсатори С1, С2 типу К50-6, К50-16. Замість стабілітрону Д818Е можна використовувати стабілітрон КС191 з будь-яким буквеним індексом. Резистор R18 типу С5-16МВ, R20 типу ПЕВ15. Операційний підсилювач К553УД2 замінимо на К153УД2 або КР140УД18. Важливо, щоб діапазон вхідної напруги був до напруги позитивного живлення. Силові ланцюги виконують мідним дротом перерізом щонайменше 0,75 мм2. Налагодження аналогічне першій конструкції. Починають із вузла автоматики (АОЗ та АВЗ). Для цього катод діода VD10 резистор R10 відпаюють від елемента DD1.4 і резистор R13 - від резистора R12 і елемента DD1.3. Резистори R10 та R13 з'єднують з мінусовим проводом живлення. Резистор R22 ставлять у нижнє, а резистор R19 - у верхнє за схемою положення. Підключають до вихідних затискачів стабілізоване джерело зі струмом навантаження не менше 0,5 А та напругою на виході 10...15 В. Вихідна напруга контролюється вольтметром постійного струму. Подають необхідне значення напруги (14,2...14,8) і повільно обертають двигун R19 в нижнє за схемою положення до моменту згасання світлодіода HL3. Це значення відзначають на шкалі R19 "Напруга закінчення зарядки". Потім, плавно зменшуючи напругу джерела, перевіряють, що включення пристрою відбувається при 12,4...12,8 (при необхідності підбирають R4, R5). Після цього градуюють шкалу резистора R22 "Струм розрядки". Для цього в розрив плюсового затиску та допоміжного джерела живлення включають міліамперметр на струм 0...500 мА і, змінюючи величину резистора R22, встановлюють необхідний струм і градуюють шкалу. Далі градуюють шкалу резистора R15 "Струм зарядки". Для цього резистор R12 відпаюють від елемента DD1.3 і з'єднують з плюсовим проводом стабілізатора напруги +12 В. Акумулятор підключають мінусовим виводом до мінуса зарядного пристрою. Амперметр з межею вимірювання не менше 5 А підключають до катода діода VD10 і плюсового проводу акумулятора. Включають пристрій і змінюючи величину резистора R15, встановлюють необхідний струм і градуюють шкалу. Після цього відновлюють діод VD10, резистори R10, R12 та R13. Розряджений акумулятор підключають до пристрою. Потім встановлюють необхідний струм зарядки та розрядки, а також напруга АОЗ і після цього включають пристрій у мережу. За бажанням можна ввести світлодіод неправильного підключення акумулятора. література:
Автор: Н.І. Мазепа
Машина для проріджування квітів у садах
02.05.2024 Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону
02.05.2024 Пастка для комах
01.05.2024
▪ Електрокросовер Lucid Gravity ▪ Samsung Gear VR Innovator Edition – окуляри віруальної реальності для смарфонів
▪ розділ сайту Чудеса природи. Добірка статей ▪ стаття Джон Кейнс. Знамениті афоризми ▪ стаття Десмодіум кручений. Легенди, вирощування, способи застосування ▪ стаття М'яке світло. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки ▪ стаття Переліт двох карт. Секрет фокусу
Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт
www.diagram.com.ua |
Дивіться інші статті розділу 
Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:
All languages of this page