Приставка для зарядного устройства на электромагнитном реле. Электронный сигнализатор зарядки аккумуляторной батареи

Эта приставка, схема которой изображена на рисунке, выполнена на мощном составном транзисторе и предназначена для зарядки автомобильной аккумуляторной батареи напряжением 12 В переменным асимметричным током. При этом обеспечивается автоматическая тренировка батареи, что уменьшает склонность ее к сульфатации и продляет срок службы. Приставка может работать совместно практически с любым двуполупериодным импульсным зарядным устройством, обеспечивающим необходимый ток зарядки, например, с промышленным Рассвет-2.

При соединении выхода приставки с батареей (зарядное устройство не подключено), когда конденсатор С1 еще разряжен, начинает течь начальный зарядный ток конденсатора через резистор R1, эмиттерный переход транзистора VT1 и резистор R2. Транзистор VT1 открывается, и через него протекает значительный разрядный ток батареи, быстро заряжающий конденсатор С1. С увеличением напряжения на конденсаторе ток разрядки батареи уменьшается практически до нуля.

После подключения зарядного устройства к входу приставки появляется зарядный ток батареи, а также небольшой ток через резистор R1 и диод VD1. При этом транзистор VT1 закрыт, поскольку падения напряжения на открытом диоде VD1 недостаточно для открывания транзистора. Диод VD3 также закрыт, так как к нему через диод VD2 приложено обратное напряжение заряженного конденсатора С1.

В начале полупериода выходное напряжение зарядного устройства складывается с напряжением на конденсаторе, и зарядка батареи происходит через диод VD2, что приводит к возврату энергии, накопленной конденсатором, в батарею. Далее конденсатор полностью разряжается и открывается диод VD3, через который теперь продолжается зарядка батареи. Снижение выходного напряжения зарядного устройства в конце полупериода до уровня ЭДС батареи и ниже приводит к смене полярности напряжения на диоде VD3, его закрыванию и прекращению зарядного тока.

При этом вновь открывается транзистор VT1 и происходит новый импульс разрядки батареи и зарядки конденсатора. С началом нового полупериода выходного напряжения зарядного устройства начинается очередной цикл зарядки батареи.

Амплитуда и длительность разрядного импульса батареи зависят от номиналов резистора R2 и конденсатора С1. Они выбраны в соответствии с рекомендациями, данными в [Л].

Транзистор и диоды размещают на отдельных теплоотводах площадью не менее 120 см 2 каждый. В приставке применен конденсатор К50-15 на максимально допустимую рабочую температуру +125 °С; его можно заменить конденсаторами больших размеров на номинальное напряжение не менее 160 В, например, К50-22, К50-27 или К50-7 (емкостью 500 мкФ). Резистор R1 -МЛТ-0,5, a R2 - С5-15 или изготовленный самостоятельно.

Кроме указанного на схеме транзистора КТ827 А, можно использовать КТ827Б, КТ827В. В приставке могут быть применены транзисторы КТ825Г - КТ825Е и диоды КД206А, но при этом полярность включения диодов, конденсатора, а также входных и выходных зажимов приставки нужно изменить на противоположную.

Рассказать в:

Представляем несложную схему приставки-автомата для автомобильного зарядного устройства. Простые промышленные и самодельные ЗУ для автоаккумуляторов рекомендуется дополнить этим автоматом, включающим его при понижении напряжения на аккумуляторной батарее до минимально допустимого значения и отключающим после полной зарядки. Тем более что далеко не каждое бюджетное ЗУ обладает такими функциями.
Электрическая схема

Максимальным напряжением для автомобильных аккумуляторов является величина 14,2...14,5 В, минимально допустимое - 10,8 В. Минимум желательно ограничить для большей надежности величиной 11,5...12 В. Работа схемы. После подключения АКБ и включения сети нажимают кнопку SB1 "Пуск". Транзисторы VT1 и VT2 закрываются, открывая ключ VT3, VT4, включающий реле К1. Оно своими нормально замкнутыми контактами К1.2 отключает реле К2, нормально замкнутые контакты которого (К2.1), замыкаясь, подключают зарядное устройство к сети. Такая сложная схема коммутаций используется по двум причинам: во-первых, обеспечивается развязка высоковольтной цепи от низковольтной; во-вторых, чтобы реле К2 включалось при максимальном напряжении АБ и отключалось при минимальном. Контакты К1.1 реле К1 переключаются в нижнее по схема положение. В процессе зарядки АБ напряжение на резисторах R1 и R2 возрастает, и при достижении на базе VT1 отпирающего напряжения, транзисторы VT1 и VT2 открываются, закрывая ключ VT3, VT4.

Реле К1 отключается, включая К2. Нормально замкнутые контакты К2.1 размыкаются и обесточивают зарядное устройство. Контакты К1.1 переходят в верхнее по схеме положение. Теперь напряжение на базе составного транзистора VT1, VT2 определяется падением напряжения на резисторах R1 и R2. По мере разряда АБ напряжение на базе VT1 снижается, и в какой-то момент VT1, VT2 закрываются, открывая ключ VT3, VT4. Снова начинается цикл зарядки. Конденсатор С1 служит для устранения помех от дребезга контактов К1.1 в момент переключения.

Настройка приставки к зарядному
Регулировку проводят без аккумулятора и зарядного устройства. Нужен регулируемый БП постоянного напряжения с пределами плавной регулировки до 20 В. Его подключают к выводам схемы вместо GB1. Движок резистора R1 переводят в верхнее положение, а движок R5 - в нижнее. Напряжение источника устанавливают равным минимальному напряжению батареи (11,5...12 В). Перемещением движка R5 добиваются включения реле К1 и светодиода VD7. Затем, поднимая напряжение источника до 14,2...14,5 В, перемещением движка R1 достигают отключения К1 и светодиода. Изменяя напряжение источника в обе стороны, убеждаются, что включение устройства происходит при напряжении 11,5...12 В, а отключение - при 14,2...14,5 В. Настройка готова - можно проводить испытания. Только первую зарядку обязательно контролируйте, находясь рядом.

Готовое устройство-автомат можно разместить в корпусе самого зарядного (если позволяет место), а можно в виде отдельного блока.

Раздел:

Дополнив имеющееся в вашем распоряжении зарядное устройство для автомобильной аккумуляторной батареи предлагаемым автоматом, можете быть спокойны за режим зарядки батареи - как только напряжение на её выводах достигнет 14,5 ± 0,2 В, зарядка прекратится. При снижении напряжения до 12,8 ÷ 13 В зарядка возобновится.

Приставка может быть выполнена в виде отдельного блока либо встроена в зарядное устройство. В любом случае необходимым условием для ее работы будет наличие пульсирующего напряжения на выходе зарядного устройства. Такое напряжение получается, скажем, при установке в устройстве двухполупериодного выпрямителя без сглаживающего конденсатора.

Схема приставки-автомата для зарядного устройства приведена на рис. 2.91. Она состоит из тиристора VS1, узла управления тиристором, выключателя автомата SA1 и двух цепей индикации - на светодиодах HL1 и HL2. Первая цепь индицирует режим зарядки, вторая - контролирует надежность подключения аккумуляторной батареи к зажимам приставки-автомата. Если в зарядном устройстве есть стрелочный индикатор - амперметр, первая цепь индикации не обязательна.

Рис. 2.91. Принципиальная схема приставки-автомата для зарядного устройства .

Узел управления содержит триггер на транзисторах VT2, VT3 и усилитель тока на транзисторе VT1. База транзистора VT3 подключена к движку подстроечного резистора R9, которым устанавливают порог переключения триггера, т. е. напряжение включения зарядного тока. «Гистерезис» переключения (разность между верхним и нижним порогами переключения) зависит в основном от резистора R7 и при указанном на схеме сопротивлении его составляет около 1,5 В.

Триггер подключен к проводникам, соединенным с выводами аккумуляторной батареи, и переключается в зависимости от напряжения на них.

Транзистор VT1 подключен базовой цепью к триггеру и работает в режиме электронного ключа. Коллекторная же цепь транзистора соединена через резисторы R2, R3 и участок управляющий электрод - катод тиристора с минусовым выводом зарядного устройства. Таким образом, базовая и коллекторная цепи транзистора VT1 питаются от разных источников: базовая - от аккумуляторной батареи, а коллекторная -от зарядного устройства.

Тиристор VS1 выполняет роль коммутирующего элемента. Использование его вместо контактов электромагнитного реле, которое иногда применяют в этих случаях, обеспечивает большое число включений - выключений зарядного тока, необходимых для подзарядки аккумуляторной батареи во время длительного хранения.

Как видно из схемы, тиристор VS1 подключен катодом к минусовому проводу зарядного устройства, а анодом - к минусовому выводу аккумуляторной батареи. При таком варианте упрощается управление тиристором: при возрастании мгновенного значения пульсирующего напряжения на выходе зарядного устройства через управляющий электрод тиристора сразу начинает протекать ток (если, конечно, открыт транзистор VT1). А когда на аноде тиристора появится положительное (относительно катода) напряжение, тиристор окажется надежно открытым. Кроме того, подобное включение выгодно тем, что тиристор можно крепить непосредственно к металлическому корпусу приставки-автомата или корпусу зарядного устройства (в случае размещения приставки внутри его) как к теплоотводу.

Выключателем SA1 можно отключить приставку, поставив его в положение «РУЧН». Тогда контакты выключателя будут замкнуты, и через резистор R2 управляющий электрод тиристора окажется подключенным непосредственно к выводам зарядного устройства. Такой режим нужен, например, для быстрой зарядки аккумулятора перед установкой его на автомобиль.

Настройка узла управления заключается в проверке его работоспособности и определении положения движка подстроенного резистора R9. Для этого к выходным клеммам приставки, подключают выпрямитель постоянного тока с регулируемым выходным напряжением до 15 В. Движок подстроечного резистора R9 устанавливают в нижнее по схеме положение и подают на узел управления напряжение около 13 В. Светодиоды HL1 и HL2 должны гореть. Перемещением движка подстроечного резистора R9 вверх по схеме добиваются погасания светодиода HL1. Плавно увеличивая напряжение питания узла управления до 15 В и уменьшая до 12 В, добиваются подстроенным резистором, чтобы светодиод HL1 зажигался при напряжении 12,8 ÷ 13 В и погасал при 14,2 ÷14,7В.

Детали приставки-автомат для зарядного устройства

Транзистор VT1 может быть указанной на схеме серии с буквенными индексами А÷Г; VT2 и VT3 - КТ603А ÷ КТ603Г.

Диод VD1 - любой из серий Д219, Д220 либо другой кремниевый.

Стабилитрон VD2 - Д814А, Д814Б, Д808, Д809.

Светодиоды - любые из серий АЛ102, АЛ307 (ограничительными резисторами R1 и R11 устанавливают нужный прямой ток используемых светодиодов).

Постоянные резисторы - МЛТ-2 (R2), МЛТ-1 (R6), МЛТ-0,5 (R1, R3, R8, R11), МЛТ-0,25 (остальные). Подстроечный резистор R9 - СП5-16Б, но подойдет другой, сопротивлением 330 Ом 1,5 кОм. Если сопротивление резистора больше указанного на схеме, параллельно его выводам подключают постоянный резистор такого сопротивления, чтобы общее сопротивление составило 330 Ом.

Тиристор - серии КУ202 с буквенными индексами Г, Е, И, Л, Н, а также Д238Г, Д238Е.

Для установки тиристора можно изготовить теплоотвод общей площадью около 200 см 2 . Подойдет, например, пластина дюралюминия толщиной 3 мм и размерами 100x100 мм. Теплоотвод прикрепляют к одной из стенок корпуса (скажем, задней) на расстоянии около 10 мм - для обеспечения конвекции воздуха.

Зарядные устройства аккумуляторов автомобилей рекомендуется оснащать автоматом, подключающего его при снижении напряж. на аккумуляторе до минимального значения и выключающего по завершению заряда. В особенности это необходимо при применении в роли запасного источника питания или при продолжительном хранении батареи без эксплуатирования — для предупреждения саморазряда.

Описание работы автомата для отключения зарядного устройства

Описываемая электрическая автомата для отключения зарядного устройства вкл аккумулятор на зарядку при снижении на нем напряж. до заданного уровня и выключает при достижении максимума. Предельным напряжением для кислотных аккумуляторов автомобиля служит напряжение 14,2-14,5 вольт, а минимальным разрешенным при разряде — 10,8 вольт. Минимальное рекомендуется лимитировать для пущей надежности напряжением 11,5…12 вольт.

Приведенная электрическая схема содержит компаратор на транзисторах VT1, VT2 и ключ на VT3, VT4. Функционирует электрическая схема следующим образом. Вслед за подсоединением АБ и и подачи напряжения электросети необходимо нажать кнопку SB1 «Пуск». Транзисторы VT1 и VT2 запираются, отпирая ключ VT3, VT4, который активирует электрореле К1.

Реле своими нормально замкнутыми выводами К1.2 выключает электрореле К2, нормально замкнутые выводы которого (К2.1), подсоединяют зарядное устройство (ЗУ) к сети. Такая сложная электрическая схема подключений применяется по 2-м причинам:

• во-первых, создается гальваническая развязка высоковольтной электроцепи от низковольтной;
• во-вторых, для того чтобы электрореле К2 активировалось при максимальном напряж. аккумулятора и отключалось при минимальном, т.к. используемое электрореле РЭС22 (паспорт РФ 4500163) имеет рабочее напряжение равное 12…12,5 В.

Контакты К1.1 электрореле К1 переводятся в нижнее по схеме положение. В течении заряда аккумулятора потенциал на сопротивлениях R1 и R2 увеличивается, и при достижении на базе VT1 открывающего напряжения, транзисторы VT1 и VT2 отпираются, запирая ключ VT3, VT4.

Реле К1 выключается, включая К2. Нормально замкнутые выводы К2.1 размыкаются и отключают зарядное устройство. Выводы К1.1 переключаются в верхнее по схеме положение. Сейчас потенциал на базе составного транзистора VT1, VT2 обусловливается падением напряж. на сопротивлениях R1 и R2. В ходе разряда АБ потенциал на базе VT1 уменьшается, и в определенный момент VT1, VT2 закрываются, открывая ключ VT3, VT4. Вновь осуществляется цикл заряда. Емкость С1 предназначена для ликвидации помех от дребезга контактов К1.1 в время переключения.

Настройка автомата для отключения зарядного устройства

Настройку прибора делают без аккумулятора и зарядного устройства. Нужен регулируемый блок питания с пределами регулировки 10…20 В. Его подсоединяют к контактам электрической схемы взамен GB1. Движок сопротивления R1 переводят в верхнее положение, а движок R5 — в нижнее. Напряжение источника делают равным мин напряжению аккумулятора (11.5…12 В).

Двигая движок R5 добиваются включения электрореле К1 и светодиода VD7. Потом, увеличивая напряжение блока питания до 14,2…14,5 вольт, перемещением движка потенциометра R1 добиваются выключения К1 и светодиода. Меняя напряжение блока питания в обе стороны, убеждаются, что подключение автомата совершается при напряж. 11,5…12 В, а выключение — при 14,2…14,5 В. На этом настройка заканчивается. В роли R1 и R5 рекомендуется применять многооборотные переменные резисторы марки СП5-3 или похожие.

К.Селюгин, г.Новороссийск