ИМПУЛЬСНОЕ АВТОМАТИЧЕСКОЕ РАЗРЯДНО-ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО

 
В литературе уже не раз описывались радиолюбительские зарядные устройства, начиная от самых простых и заканчивая автоматическими зарядно-разрядными  устройствами. Главными недостатками пожалуй всех этих устройств являются большая масса трансформатора да и немалых размеров радиаторы. Но и не секрет, что от большой массы трансформаторов уже давно успешно избавились, например в конструкциях телевизионных блоков питания, а также блоков питания компьютеров. А вот в конструкциях  зарядных устройств я пока не встречал аналогичных разработок. Предлагаю вашему вниманию конструкцию десульфитирующего импульсного зарядно-разрядного устройства. Некоторые схемотехнические решения взяты из статей [1-5]. В процессе эксплуатации автомобильных аккумуляторных батарей необходимо время от времени делать профилактические зарядно-разрядные циклы, для того чтобы предотвратить сульфитацию пластин и тем самым увеличить срок их эксплуатации [2]. В начале зарядки необходимо разрядить аккумулятор до напряжения 10,5 вольт током 1/20 от его емкости , а затем зарядно-разрядным циклом довести напряжение на батарее до 14.2 – 14.5 вольт. Зарядно-разрядная составляющая должна быть 10:1 , а длительность импульсов заряд-разряд  3:1 .
  Предлагаемое устройство разработано на базе [2,3] и представлено на рисунке 1. 
  width=710>
Рисунок не помещается на странице и поэтому сжат!
Для того, чтобы просмотреть его полностью, щелкните здесь.


                            РИС1

 Основные характеристики:  ток заряда  регулируется от 2,5 до 7 А. переменным резистором R14 т.е. можно   установить 1:10 от емкости большинства аккумуляторов. Ток разряда  фиксированный равный 2.5А,  и зависит от примененной лампочки HL3. А ток разряда в режиме десульфитация 0.65А. зависит от лампочки HL1. Время заряда 17 секунд, время разряда 5 секунд, то есть приблизительно равен 3:1, его можно изменять подбором резисторов R35, R36 соответственно. Потребляемая мощность зависит от установленного тока заряда и равна примерно 30-90 ватт. Пороговые  компараторы настроены: нижний предел 10.5- R34 и верхний предел 14.2-14.5 вольт- R31.
Устройство питается  от аккумулятора и от сети 180-250 вольт. При показанном на схеме положении переключателя  SA2 «заряд», контроль за аккумулятором  отсутствует, разряд невозможен. В этом режиме при включенной сетевой кнопке SA1, блок работает как обычное зарядное устройство с регулировкой зарядного тока. При  установке переключателя SA2 в режим десульфитация, происходит поочередная зарядка и разрядка. При нажатии на кнопку SB1 происходит первоначальная разрядка  током  2.5А. до напряжения  10.5 вольт, а затем зарядка десульфатирующим  способом до напряжения 14.2-14.5 вольт  после чего устройство отключится. А если нажата  кнопка SA3 в режим «многократно», этот процесс повторяется бесконечно,  это необходимо для лечения  аккумулятора.
Собственно схема преобразователя  была опубликована в [3] ,  только подверглась доработке система блокировки и регулировки и применен другой трансформатор.
Напряжение 220 вольт поступает на сетевой  фильтр, необходимый для предотвращения проникновения помех в сеть. Затем оно выпрямляется диодами VD1-VD4 и сглаживается  конденсаторами С4, С5. Резистор R2 необходим для ограничения тока во время зарядки конденсаторов.  Оптрон VS1 контролирует  наличие напряжения в сети, и если оно отсутствует то происходит блокировка D4.3(9) режима разряда аккумулятора. Далее если подсоединить аккумулятор,  двух пороговый компаратор установится в 1 вывод 3 D3, транзистор VT6 открывается и загорается светодиод HL2 «заряд». Напряжение низкого уровня  с коллектора  транзистора  поступает на выводы  9 D2.3 и 13 D2.4 тем самым происходит  разблокировка низкочастотного генератора.  Скважность  заряд R36 , разряд R35 подбирается в каждом конкретном  случае, а  частота  емкостью  C18. Во время заряда на выходе 10 D2.3 устанавливается  единица которая блокирует транзистором VT3 высокий порог 14.2в компаратора D3 так как сравнение высокого порога происходит только в режиме  разряда, чтобы не допустить срабатывание компаратора с не до заряженным аккумулятором. Тот же высокий уровень  через оптрон VS2 и транзистор VT1 запустит преобразователь напряжения. Подробно преобразователь рассмотрен в [3], поэтому эту часть статьи опустим.  Заметим только, что доработана схема регулировки тока, удалены детали  R6, R7, VD2 рис. 1 [3]  и добавлены новые в рис.1  C8, R11, R13, R14 ,VS2, VT1, C6 . В момент  разряда  на выводе D2.3 низкий уровень, происходит блокировка преобразователя, а также устанавливается высокий уровень на 11 ножке D2.4 тем самым срабатывает  ключ на VT4 , VT5 и происходит разряд  через лампочку  HL1 , она выбрана с двойным запасом по напряжению,  чтобы предотвратить ее преждевременное перегорание . При нажатии на кнопку SB1 «пуск» компаратор устанавливается в 1 вывод 3 D3 тем самым  транзистор VT6 закрывается, блокируется  генератор  на D2, а также преобразователь напряжения , устанавливается в 1 RS триггер D4.1, D4.2 вывод 3 и если сетевое напряжение  присутствует  устанавливается на входе  D4.3 две единицы , на выходе D4.4 уровень 1, срабатывает  транзисторный ключ на VT7, VT8 зажигается  светодиод HL4 «разряд», а также лампочка HL3 12вольт 30 ватт и током 2.5А аккумулятор разряжается до напряжения 10.5 вольт, затем срабатывает  низкий компаратор  на R33, R34, D3 и устанавливается  вновь  1  на выходе D3 тем самым повторяется цикл заряда  по достижении напряжения  14.2 вольта срабатывает  высокий компаратор на R32, R31, D3 и если переключатель SA3 был установлен в режим однократно светодиод HL2 гаснет и устройство установится в ждущий режим , но если был выбран режим «многократно»  разряд вновь включится и цикл  будет повторяться бесконечно. Емкости C19, С20 необходимы для защиты от помехи и для некоторой задержки срабатывания компараторов при переходных процессах. Микросхема D5 необходима для защиты микросхем при кратковременном пропадании контакта  на клеммах аккумулятора так как на выходе преобразователя в режиме холостого хода  напряжение увеличивается до 25 вольт. Для уменьшения массы  и габаритов (размер 80x80x150 и весе 900г) , в авторском варианте  была добавлена схема рис. 2

 
 с установкой малогабаритного вентилятора. Он будет работать всегда, пока тепловая энергия выделяется на деталях. Благодаря вентилятору удалось установить малогабаритные радиаторы для VD9, VD10  пластину из дюралюминия 5x80x65 и VT2 ребристый 22x15x30. Транзисторы VT5 и VT8 работают в допустимых режимах  без радиаторов.
Теперь о деталях: в преобразователе применен самодельный трансформатор
от строчной развертки телевизоров УПИМЦТ,  на них намотаны дроссели.
Его габариты Ш 11.5x14.5. Моточные данные нового трансформатора.
Первичная и вторичная обмотки намотаны в два, а третья в семь проводов.
Первичная  содержит 91 виток провода ПЭВ 2  диаметром 2x0.5 мм.
Вторичная  4 витка того же провода. А третья  9 витков ПЭВ 2 диаметром
7x0.6 мм. Намотке нужно уделить особое внимание. Витки должны быть
аккуратно уложены без перехлестов, между рядами необходимо проложить
бумагу.  Если в конце намотки ряд будет заполняться не полностью, то надо
распределить оставшиеся витки равномерно по всему ряду.  Вторичная
обмотка наматывается так же распределено.  Необходимо пометить начало и
конец обмотки. Впрочем это можно и не делать а воспользоваться
следующей методикой,  в конце намотки.  На  первичную обмотку подается
напряжение с низкочастотного генератора 10-15В. 5-15Кгц, условно
помечаются  обмотки ,как начало и конец и цифровым вольтметром  в
режиме измерения переменного напряжения замеряем амплитуду.  Затем  к
концу первичной обмотки подсоединяем  вторичную,  и замеряем
напряжение относительно начала первичной обмотки и не присоединенным
концом  вторичной обмотки ,и если амплитуда возросла значит
присоединенный конец и есть начало, а свободный- конец обмотки.
 Аналогично определяем  начало и конец у третьей обмотки. Во время
сборки трансформатора  необходимо установить зазор 1.3 мм.  проложив
кусочки из картона. В качестве шунта R26 использован нихром диаметром
2мм.  Его сопротивление 0.1Ом. Индикатором служит прибор М4761,
устанавливался    в  старых магнитофонах.  Его необходимо аккуратно
вскрыть и сместить стрелку в середину шкалы, чтобы была возможность
наблюдать как заряд так и разряд . Автором был разработан еще один
вариант индикатора на светодиодах с градацией 0.5А. [4,5] , что вполне
достаточно для наблюдения заряда. Его схема изображена на рис . 3 
width=710>
Рисунок не помещается на странице и поэтому сжат!
Для того, чтобы просмотреть его полностью, щелкните здесь.


На D8, D9 собран преобразователь полярности и усилитель
амплитуды  кратный 1:10 , а собственно индикатор на D10. Правда  для
такого индикатора придется еще собрать преобразователь  для питания
микросхем  D8, D9 напряжением +15, -15 вольт. Диоды VD9, VD10
типа КД213А, Б  их желательно заменить диодами шотки  КД2997А, Б
КД2999А, Б.  Оптроны VS1,VS2 типа АОТ127 важно чтобы напряжение
изоляции было не ниже 500 В. Вместо КТ315 любые из серий КТ 312, КТ316,
КТ3102 на напряжение 30 вольт. VT5 КТ801 А,Б его желательно на другие не
менять. VT8 КТ 819 А, Б, В . С18 можно поставить электролитический . R31,
R34 многооборотистый  типа СП5-2. Вентилятор применен от IBM
компьютера типа G1-486-12v . R14 типа СП3-4ам. С1 , C13, C14  K78-2
C2,C3 K15-5 на напряжение не ниже 600 вольт. С4  С5 100.0x400в или один
220x400в- К50-32. Остальные электролитические конденсаторы типа К50-35 .
Диод VD8 на напряжение 600-800в. и ток 2-3А. на частоту не менее 30 Кгц.
 Конструкция собрана на двух печатных платах размерами 75x111мм. С
одной стороны платы через уголки закреплены за переднюю панель прибора,
с другой с помощью винтов прикручены к пластине радиаторов.
Расположение  деталей и разводка печатного монтажа приведены  на рис. 4, 5

РИС4

РИС5

Если все детали исправны, устройство начинает работать сразу. Необходимо
только отрегулировать пороговые компараторы. Для этого отключают лампочки HL1, HL3 чтобы снизить нагрузку, и подключить к регулируемому блоку питания клеммы KL1, KL2. Выставить напряжение 10,5 вольт и регулировкой резистора R34 добиться включения HL2, затем выставить напряжение 14.2 вольта  и регулировкой R31 добиться выключения HL2. Затем лампочки подключить и прибор готов к работе.

Автор: Абрамов Сергей г.Оренбург