Зарядное устройство для свинцово кислотных аккумуляторов 12в

Эта история началась когда мы решили отправиться в лес в ночь с субботы на воскресение – у брата был день варенья, и мы его решили отметить на свежем воздухе под шашлычек и водочку. Стали собираться. Для освещения взяли пару фонарей, для наведения музыкального фона небольшую магнитолку-бумбокс. Разумеется, для всего этого купили батарейки, что обошлось нам в кругленькую сумму. С рожами счастливых идиотов мы вломились в лес и бойко приступили к сборке дров, трезво (пока еще) рассудив, что было бы неплохо наломать этих самых дров пока не стемнело. А дров надо было на два костра – для шашлыков и для обогрева – освещения места празднования. Ну что я вам хочу сказать. на следующий день мне с трудом удавалось разогнуться, поскольку для того, чтобы от костра света было достаточно туда надо постоянно подбрасывать дрова, которые надо рубить в лесу, в котором после захода солнца стало темно, как сами знаете где и батареи в фонарях приходилось экономить и освещать место пьянства костром, для которого надо рубить дрова. Я повторяюсь, да? Ну вот той ночью у меня таких повторений было очень много. В связи с чем на следующий день возникло два вопроса – "я отдыхал?" Или "где и как сделать, чтобы такого больше не случалось?"

Прежде всего батареи – ясно, что нужны аккумуляторы, но посмотрев на цены современных никель-кадмиевых аккумуляторов моя жаба категорически отказалась их покупать. Тут я вспомнил про УПС-ы – ну знаете, такие бандуры для того, чтобы ваш комп не вырубился в самый неподходящий момент, когда вы заканчиваете проходить сапера 100х100, а добрый сосед уже подключил самопальный сварочный агрегат в розетку и радостно ухмыльнувшись включил его, обесточивая, таким образом пол-дома.

Так вот, в этих бандурах применяются герметичные свинцовые аккумуляторы – их еще называют гелевыми. По стоимости они не сравнимы с Ni-Cd аккумуляторами – первые стоят значительно меньше последних. Поехал я в магазинчик и прикупил себе вполне даже средненький аккумулятор с напряжением 12 вольт и ёмкостью 7,2 ампер-часа.

Рис.1 Фото аккумулятора.

Далее все было просто – берем 10-ти ваттную автомобильную лампочку, вешаем её на длинном проводе на дерево и подключаем к сабжу – свет готов. А для подключение магнитолы ваяем простенький стабилизатор на КРЕН8А или её буржуйском аналоге LM7809, прикручиваем провода к клемам в батарейном отсеке – e voila – имеем свет и музыку. Должен вам сказать, что подобная схема уже испытывалась – хватает на всю ночь непрерывной работы и аккумулятор до конца не разряжается.

Но вы же понимаете, что все хорошо до конца не бывает – должна быть где то капелька отходов чловеческого метаболизма, которая должна отравить всю идиллию. В данном случае засада в том, что эти аккумуляторы нельзя заряжать обычными зарядными устройствами для автомобильных аккумуляторов. Обычные кислотно-свинцовые аккумуляторы заряжаются постоянным по величине током, при этом напряжение на клеммах все время растет и когда оно достигает определенной величины – электролит в аккумуляторе закипает, что свидетельствуе об окончании заряда. Давайте себе представим, что будет, когда закипит герметичный аккумулятор. Я так полагаю, что жертв и разрушений вряд ли удасться избежать. Посему эти ящики заряжают по-другому: ток заряда устанавливают равным 0,1С, где С – это ёмкость аккумулятора, причем, зарядный ток ограничивают, поскольку этот товарищ "неудовлетворенный желудочно" и готов сожрать все, что ему дают, напряжение стабилизируют и устанавливают в пределах 14-15 вольт. В процессе заряда напряжение остается практически неизменным, а ток будет уменьшаться от установленного, до 20-30мА в самом конце заряда. То есть, нужно было собрать зарядное устройство.

Возиться ужасно не хотелось, но тут выручили буржуи – ST Microelectronics – у них, оказывается есть почти готовое решение – микросхема L200C. Эта микросхема представляет собой стабилизатор напряжения с программируемым ограничителем выходного тока. Документация на эту микросхему лежит тут: www.st.com/stonline/products/literature/ds/1318.pdf Схема зарядного устроства на рисунке 2 – это практически типовая схема включения

Рис.2

Особо описывать в общем то и нечего, остановлюсь только на паре моментов. Прежде всего – токозадающие резисторы R2-R6. Их мощность должна быть не меньше указанной на схеме, а лучше больше. Ну если вы, конечно, не фанат дымовых спецэффектов и не тащитесь от вида почерневших резисторов.

Рис 3.1 Устройство на макетной плате

Микросхему, разумеется, надо установить на радиатор, причем, тоже не жадничать – все это хозяйство расчитано на долговременную работу, поэтому, чем легче будет тепловой режим элементов, тем лучше для них, а значит и для вас. Резистором R7 подстраивается выходное напряжение в пределах 14-15 вольт. Диоды лучше брать наши, отечественные в металлических корпусах, тогда их не надо устанавливать на радиаторы. Напряжение на вторичной обмотке трансформатора 15-16 вольт. Лично я никакой платы не делал, не так уж много тут деталей – собрал все на макетке. Что получилось видно на фотке.

Рис 3.2 Все в сборе, только без корпуса

Работает все, как и предсказано в теории – ток, по началу, большой, к концу заряда опустился до незначительного и в таком состоянии живет уже несколько дней. Кстати, фирма производитель рекомендует как раз такой, незначительный ток в течении длительного времени для сохранения ёмкости батареи.

Рис 4.1 Еще один вариант сборки

Рис 4.2 Собранное устройство на плате

Скачать печатную плату в форматах LAY и Corel для плоттерной резки на пленке вы можете ниже

В радиолюбительской практике зачастую сталкиваешься с проблемой питания переносных устройств. Благо всё давно за нас уже придумано и создано, остается лишь воспользоваться подходящим аккумулятором, к примеру герметичными свинцово-кислотными АКБ которые получили оргомную популярность и при этом вполне доступны по деньгам.

Но тут появляется еще одна проблема, как их заряжать? С этой проблемой столкнулся и я, но поскольку и этот вопрос уже давно решен, хочу поделится своей конструкцией зарядного устройства.

В поисках подходящей схемы наткнулся на статью С.Малахова с двумя вариантами универсальных зарядных устройств, одна на паре КР142ЕН22, а вторая на одной микросхеме L200C, её и решил повторить. Почему именно на L200C ? Да плюсов полно: в целях экономии места, печатной платы, проще разводить плату, нужен только один радиатор, есть защита от перегрева, от переполюсовки, от короткого замыкания, да и по стоимости выходит дешевле двух КР142ЕН22.

В схему изменений практически не вносил, тут всё просто и вполне работоспособно, спасибо автору.

Зарядное устройство для свинцово-кислотных аккумуляторов состоит из регулируемого контроллера напряжения и тока выполненного в корпусе TO-220-5 (Pentawatt), выпрямителя и набора резисторов в токозадающей цепи.

В качестве трансформатора сначала применил накальный ТН36-127/220-50, но учитывая его недостаточный выходной ток в 1,2А позже заменил на ТН46- 127/220-50 с выходным током 2,3А.

Эти трансформаторы удобны набором обмоток в 6,3В, комбинируя которые можно получить необходимое напряжение. Причем у третьей и четвертой вторичной обмотки есть отвод 5В (12 и 15 выводы). Автор рекомендует для режима заряда 6 вольтовых АКБ подключать обмотку на 12 В, а для режима заряда 12 вольтовых аккумуляторов еще одну дополнительно на 8 В. В таком режиме падение напряжения будет примерно равно 5 – 6 Вольтам. Я решил это падение немного уменьшить и подключил для шестивольтового режима обмотки на 10в, а для двенадцатвольтового дополнительную на 6,3в тем самым уменьшив падение напряжения до 2-3 Вольт. Меньшее падение напряжения облегчает тепловой режим, но при этом нельзя это падение делать слишком маленьким, надо учитывать падение напряжения на микросхеме. Если вдруг зарядное устройство будет работать нестабильно, можно переключить обмотки и подать большее напряжение.

Зарядное устройство для свинцово-кислотных аккумуляторов в авторском варианте оснащается амперметром и вольтметром, но, раз мы живем в эпоху современных технологий я решил поставить современную панель с ампервольтметром. Такие панели можно приобрести в радиомагазинах, я заказал у наших китайских братьев всего за 5 американских рублей. Панель позволяет измерять ток от 0,01 до 9,99 Ампер и напряжение от 0,1 до 99,9 Вольт, выполнен на микроконтроллере STM8, правда требует дополнительного питания, которое я взял прямо с выхода диодного моста. Следует принять во внимание, что замер тока производится по минусовой шине.

Переключение зарядного тока в авторском варианте выполняется галетным переключателем, но подобные переключатели достаточно дороги и труднодоступны, поэтому я решил применить дешевые кнопочные переключатели PS22F11, что удешевило конструкцию и дало одно преимущество, кнопками можно комбиниривать токоограничительные резисторы подбирая оптимальный ток заряда. При всех отключенных переключателях ток заряда составляет 0,15А.

Печатную плату сделал малогабаритную, под ЛУТ, все элементы зарядного устройства расположены плотно, но в принципе, можете переделать под свой вкус.

Радиатор охлаждения автор рекомендует ставить с размерами 90х60мм, мне же под руку попался радиатор от компьютерного кулера, с размерами 60х80мм и очень развитыми ребрами. Микросхему к радатору закрепил с помощью пластикового изолятора через теплопроводную диэлектрическую подложку.

Затем остается все собрать и подключить. Для соединения использовал провода от того же компьютерного блока питания.