Генератор тока в зарядном устройстве.
Автор: george_54
Опубликовано 01.06.2010
Есть различные способы зарядки автомобильных аккумуляторов (см. Интернет), но поскольку автор данной статьи не специалист в данной области, был выбран следующий: зарядка током постоянной величины.
За основу была принята схема из "В помощь радиолюбителю" №91, с. 53. Привожу схему и текст:
"Схема простого мощного источника тока для зарядного устройства показана на рис. 14. Здесь R4 – токо-измерительный проволочный резистор. Номинальное значение тока нагрузки Iн= dU/R4 = 5 А устанавливается примерно при среднем положении движка резистора R1. При зарядке автомобильной аккумуляторной батареи напряжение Uвх>18 В без учета пульсаций выпрямленного переменного напряжения. В таком устройстве следует применять ОУ с диапазоном входного напряжения вплоть до напряжения положительного питания. Такими возможностями обладают ОУ К553УД2, К153УД2, К153УД6, а также КР140УД18".
Замечание по схеме: после ее сборки оказалось, что выводы 4 и 5 необходимо поменять местами. Зарядный ток регулировался от 0 до 8А. Плавность и пределы регулировки зависят от величин R1, R2, R4.
Далее, в разрыв между выводом 6 и общим проводом был включен транзистор (рис. 1).
Это дает возможность управлять зарядкой по времени, подавая на базу соответствующий уровень сигнала. Для этого предназначен узел управления (рис. 2).
Это кусок схемы электронных часов. Практически схема работает так: 9 секунд на УпрА1 высокий уровень, а на УпрА2 низкий, затем 1 секунду – наоборот. Это если вывод 13 К176ИЕ8 подключен к выводам 7 и 4 К176ИЕ12. Если вывод 13 К176ИЕ8 подключить выводу 10 К176ИЕ12, тогда процесс будет измеряться в минутах. В соответствии с этим 9 единиц времени (мин. либо сек.) будет зарядка, а 1 единицу времени зарядка отсутствует. Именно в этот момент времени компаратор (схема не показана из-за простоты) сравнивает напряжение на аккумуляторе с образцовым (14.2 В) и при превышении последнего отключает зарядное устройство. Соединив между собой Упр.А1 на рис.1 и рис.2, а с Упр.А2 на рис.2 подать питание на компаратор, получим вариант зарядного устройства.
Если необходима тренировка аккумулятора, то добавив схему генератора тока разрядки (рис. 3), можно будет заряжать и разряжать аккумулятор необходимыми и регулируемыми токами.
В схеме генератора тока разрядки в качестве ОУ применен К140УД17, т.к. он допускает питание низкими напряжениями (от аккумулятора). Ток регулируется от 0 до 0.6В.
В Интернете советуют при тренировке аккумуляторов выставлять зарядный ток величиной 1/10 емкости его, а при разрядке – 1/100 емкости при соотношении длительности зарядки к разрядки как 10 : 1. Наш узел управления дает примерно такое же соотношение по времени 9 : 1.
Теперь, соединив выход генератора тока зарядки со входом генератора тока разрядки, а затем, соблюдая полярность, с клеммами аккумулятора, получим схему тренировочного устройства для аккумулятора (не забывая соединить Упр.А1 и Упр.А2 между соответствующим генератором и узлом управления). Вот собственно и все, чем хотелось поделиться.
Остался не решенный автором следующий вопрос. Во время цикла зарядки истинное значение напряжения на клеммах аккумулятора меньше приложенного, а при разрядке, соответственно меньше (имеется в виду процесс тренировки). Было бы целесообразно выделить между циклом зарядки и разрядки короткий промежуток времени, в который можно измерить на клеммах аккумулятора истинное значение напряжения и принять на основании этого решение о продолжении процесса тренировки либо его остановке. Можно это сделать, используя микросхемы серии 176, но уж больно не хочется городить огород.
Традиционные зарядные устройства прошлых лет имеют недостатки, они обладают большими габаритами и весом. В последние годы при изготовлении источников питания, радиолюбители огромное предпочтение отдают импульсникам. Это в первую очередь дешевизна, не значительный вес и габариты, причём при малых размерах импульсные устройства выдают приличный ток! Даже как то не привычно смотреть на маленькую коробочку, подключенную к автомобильному аккумулятору, способную его зарядить. Недостатком являются импульсные броски в сети, из за которых данные устройства зачастую выходят из строя, но этим можно пренебречь.
Зарядное устройство, которое будет описано в этой статье, разрабатывалось специально для зарядки аккумуляторов с выходным током до 7А. Можно так же заряжать аккумуляторы от шуруповёрта, бесперебойника, пальчиковые аккумуляторы и др., скорректировав зарядный ток. Контроль тока ведётся на встроенный амперметр. Запускается устройство с помощью пусковой кнопки. При коротком замыкании срывается генерация блокинг-генератора и устройство отключается. Повторное включение производится при помощи той же кнопки. Устройство потребляет от сети ток не более 2А и работоспособно при напряжении 170в.
Рассмотрим электрическую принципиальную схему устройства.
Состоит оно из двух половинок: это высоковольтная цепь с выпрямителем, блокинг-генератором и низковольтная – со вторичным выпрямителем и ШИМ-регулятором. Сетевое напряжение через предохранитель F1 поступает на диодный мост D1, где выпрямляется и сглаживается конденсаторами С1, С2. Постоянное напряжение в пределах 290 вольт подаётся на блокинг-генератор. Основными элементами этого генератора являются транзисторные ключи Т1 и Т2, которые открываются поочерёдно, благодаря синфазному включению обмоток II и IV обратной связи высокочастотного трансформатора. Нагружен генератор на обмотку III трансформатора. Частота генерации лежит в пределах 20-30 кГц. Резисторы R2, R3 в цепи эмиттеров этих транзисторов ограничивают ток, обеспечивая тем самым мягкий режим работы. Резисторы R4, R5 ограничивают ток базы. Диоды D2, D3 предотвращают пробой транзисторов обратным напряжением из за индуктивных выбросов в импульсном трансформаторе. Запускается генератор с помощью короткого импульса, который подаётся на обмотку I через конденсатор С3 и пусковую кнопку S1.
Вторая часть схемы, низковольтная. Переменное напряжение снимается с обмоток V и VI высокочастотного трансформатора, выпрямляется диодной сборкой D4, сглаживается конденсатором С4 и далее поступает на ШИМ регулятор. Выполнен этот регулятор на двух транзисторах Т3 и Т4. Это своеобразный мультивибратор с изменяемой симметрией. От положения движка переменного резистора R10 зависит скважность импульсов, подаваемых на затвор полевого транзистора Т5. Частота генерации ШИМа лежит в пределах 5-7 кГц и определяется ёмкостью конденсаторов С6 и С7. При работе данного зарядного устройства, при нагрузке наблюдался нагрев компонентов схемы, импульсного трансформатора, поэтому я снабдил его вентилятором. Так же имеется контрольная лампочка Н1, индицирующая работу устройства. С помощью амперметра осуществляется контроль зарядного тока.
Конструкция и детали: Все детали и их замена указаны в таблице. На ключевые транзисторы следует установить небольшие радиаторы, площадью в три раза больше, чем сами транзисторы. При использовании устройства на больших токах, до 7А, диодную сборку и полевой транзистор следует так же установить на небольшие радиаторы. Небольшие, потому что кулер создаёт поток воздуха и они сильно не перегреваются.
Трансформатор самодельный, намотан на ферритовом кольце наружным диаметром 30мм.
Обмотка III имеет 140 витков провода ПЭЛ-0,31мм, обмотки I, II и IV содержат по 2 витка и намотаны цветным компьютерным или телефонным проводом (от кабеля). Вторичные обмотки V и VI содержат по 18 витков, но количество витков при необходимости можно откорректировать. Эти обмотки я не стал мотать толстым одножильным проводом, так как это причиняет большие неудобства при намотке. Я изготовил самодельный многожильный провод. Взял 20 жил в один пучок провода ПЭЛ-0,18мм. Растянул 20 жилок вдоль комнаты, затем скрутил их с помощью шуруповёрта. Первой наматывается обмотка III и затем проматывается фторопластовой лентой.
Амперметр – головка от старого магнитофона. Шкалу в децибелах удалил, а вместо неё поставил самостоятельно отградуированную.
Всё содержимое расположено на пластмассовой основе и приклеено полимерным клеем.
А вот так выглядит печатная плата:
При изготовлении данного устройства и дальнейшего его обслуживания соблюдайте правила электробезопасности!
Всем привет, как то не давно безцельно коротая время на просторах интернета случайно наткнулся на инфу про якобы оживление полумертвых свинцовых аккумуляторов. И в отличии от других статей на эту тему эта, как то зацепила, там были графики, какие то заключения по хим-процессам в аккумуляторе. Пересказывать все не буду, в вообщем смысл в том, что акб заряжается процентов до 70, как обычно, а дальше реверсивным током. Реверсивный от слова реверс, т.е ток меняет свое направление. Весь процесс разбит на циклы зарядка, разрядка. Так же метод называется асимметричным, так как ток зарядки больше тока разрядки.
Вот график
Смотрите также
Метки: десуфатация, зарядка аккумулятора, асимметричный ток, реверсивный ток
Комментарии 34
Мне кажется, что тут даже проверять ни чего не нужно. Без отдыха что зарядный ток, что разрядный будут греть батарейку. Если Вы конечно не считаете, что при изменении направления движения электронов в пластинах температура по каким-то странным причинам тоже меняет свое направление. Если же все-таки Вы так считаете, то до кучи и частота ничтожно мала. Не говоря уже о том, что далеко не все батарейки сейчас поддадутся десульфатации. Проще купить новую, нежели бесплодно пытаться воскресить старую.
до сих пор помню заголовок в "моделист-конструктор" года так 1979 — "как устранить сульфатацию" с подобной схемой. Тогда, на фоне всеобщего нищебродства и дефицита оно имело смысл. Но сейчас?
Новый аккум стоит 2-4тр. и хватит его, если о нем не заботиться от слова совсем — на 4-6 лет.
Ага, хватит его всего на 1 разрядку до нуля а именно на 5 часов! 3а АКБ следить постоянно надо!
и как же нужно следить за необслуживаемым гелевым аккумом?
А с ними вообще полная попа! Их кроме того что заряд — разряд надо контролировать, так еще и температуру батареи. Простые зарядники их вообще в шарики надувают!
где вы такой ереси наслушались? пользуюсь ими уже более 10 лет — никаких особых условий, зарядников и прочего.
Это правда жизни! кстати как у вас упала емкость за эти 10 лет и как часто у вас они работают в режиме разрядки?
они используются в ежедневном городском пробочном режиме, так что до полноценной зарядки далеко. а что до емкости — без понятия, не напрягают, заводятся в мороз с полтычка, месяц стоят в отпуске не умирая. что еще надо?
В обычном состоянии машина заряжает АКБ на все 100%. я же говорю тут о нештатных ситуациях (например отказ генератора или пару суток с включеными габаритами). при нормальном эксплуатации машины я сам подзаряжаю АКБ только раз в квартал либо каждый день при морозе за окном ниже -20 градусов.
они используются в ежедневном городском пробочном режиме, так что до полноценной зарядки далеко. а что до емкости — без понятия, не напрягают, заводятся в мороз с полтычка, месяц стоят в отпуске не умирая. что еще надо?
Это потому, что ток саморазряда у них мизерный, как у литий — ионных или литий — полимерных. Вот и по несколько недель живут без дозарядки.
Старый добрый советский "Кедр" делает то же самое, пользуюсь им уже лет 25-30. Только в Вашей схеме ненадежный элемент — реле, необходимо заменить на электронное переключение (тиристор, например).
Лет 20 назад, когда было принято насиловать старые отжившие свой срок АКБ для того, чтобы протянуть ещё хоть пол сезона- мы называли такой режим мазохизма десультфатацией.
С тех пор много воды утекло, современные АКБ стали необслуживаемыми, на 3-4 года хватает большинству, а купить замену за 3-4 тыр сейчас проще и дешевле переодической еб.и с отжившим своё утилем и это не считая сборки ненужного девайса.
Всё делают к тому, чтоб почаще покупали новое)
Не нужно разряжать, нужно отключать акб, чтобы напряжение на нем упало до напряжения ЭДС, и произошли обменные процессы в обмазке пластин. И снова подключать.
Да, согласен с тем что реле не выдержит такого количества переключений. И данный метод годится только для десульфатации. После этого цикла все равно придется зарядить акб нормальным током. Несколько лет занимаюсь различными типами аккумуляторов и пришел к одному заключению — аккумулятор подлежит восстановлению если он сам того хочет.
Точно такое делал, реле залипало после 6 часов работы и это 30А релюшки, циклы были по 15 секунд.
Три автомобильных реле залипли, в том числе и от иномарки.
Переделал на мосфете, сделал цикл в 1 секунду, и ни чего не щелкает, и не залипает.
Даже есть запись в сообществе про аккумуляторы…
Но прошареные поцаны говорят, что это всё хрень…
В итоге оставил эту приставку без разрядного тока, только заряд/пауза и т.д.
Почитайте вот эту тему, очень приличная зарядка, сам такой пользуюсь несколько лет, читать много.www.oka-nsk.ru/forum/view…424a702fa58f1eba9f9f111be
Оппа, спасибо за схемку)
Я купил себе АИДА-11 умеющая десульфатацию.
Смотрел схемы в инете, обычно попадаются "сложные", всмысле, много рассыпухи. А тут очень даже компактная и на офигенном таймере.
сам делаю зарядки по этому принцину лет 20 отзывы только положительные ви1 управляет мсточником тока на операционнике может все это старо зато нормально работает
Ага только сыинцовых акк больше не выпускают, везде с кальцием итд
Не, немного не так. Кальций это просто добавка для улучшения параметров свинцовой батарейки. А так почти все АКБ которые стоят на авто есть свинцовыми. Даже новомодные популярные в оффроуде гелевые АКБ и то тоже свинцовые.
Как то развлекался, аккум в утиль надо было но решил подключить сварочный аппарат к нему тот что из СССР, Это транс кило на 50. Я его через однополупериодный (через диод В-250) выпрямитель ткнул. Ну ожил, правда % на 60. Искры, гудение транса как при сварке, опасно. 15 сек держал, 30 сек отпускал и так раз 20. Потом зарядил и ездил летом .
Как разработчик импульсных ИБП и кучи всякой силовой электронщик, хотел бы дать одно замечание.
Такая установка имеет право на жизнь ТОЛЬКО приличным током. То что пишут в заряд импульс на 5 ампер а разряд импульс на 0.5 ампера -ДО ЖОПЫ !
Другими словами если вы хотите "очистить" пластины то нужны токи приличные. Т.е.Заряд к примеру 10 , Разряд 7-8 ампер !
Огромное значение будет иметь время импульса на заряд и разряд. И опять зависит от АКБ и ряда его параметров.
И такими установка ни в коем случае нельзя пользоваться постоянно. Пластинам очень "плохо" от таких скачков.
По поводу реле — оно не подходит ни по точности временных тактов ни по надежности. Так как реле это все же контактный прибор и он от таких количеств циклов и тока рано или поздно "залипнет", ну или нужно ставить "чушку" с самовар.
Не обязательно ИГБТ, полно полевиков или даже биполярников сильных. Тех же в ИБП компов серии 13ххх.