Приставка-контроллер к зарядному устройству аккумулятора 12В
Приставка позволяет регулировать верхний пороговый уровень напряжения в пределах 14 - 16 В, а нижний - 10-13В. Потребляемая приставкой мощность не превышает 8 Вт. Режим работы - длительный.
Погрешность установки выбранных порогов определяется, в основном, точностью градуировки шкал регуляторов.
Принцип действия приставки основан на автоматическом срабатывании при достижении на аккумуляторной батарее заданных верхнего и нижнего пороговых значений напряжения при зарядке и разрядке соответственно. В приставке использовано только одно пороговое устройство - компаратор напряжения, выполненный на ОУ и позволяющий точно устанавливать необходимые пороги на пряжения. Приставку подключают к зарядному устройству (промышленного или любительского изготовления) кабелем с шестиконтактным разъёмом (ХР2).
Принципиальная схема
Компаратор напряжения выполнен на ОУ DA1. Образцовое напряжение, подаваемое на его инвертирующий вход, снимается со стабилитрона VD8. Для повышения стабильности образцового напряжения цепь стабилитрона VD8 подключена ко второму параметрическому стабилизатору R9, VD7 на несколько большее напряжение.
Проследим работу приставки в режиме периодической подзарядки батареи аккумуляторов в период зимнего хранения. Батарею при этом рекомендуется поместить в холодное место (например на балкон), а приставку и зарядное устройство надо оставить в комнате. На зарядном устройстве устанавливают ток подзарядки, например, 0,4 -0,4 - 1 А (в зависимости от ёмкости батареи), а на приставке ручками резисторов R17 и R14 - нижний и верхний пороги напряжения соответственно (рекомендуемые значения - 12,9 и 14,5 В).
В начале процесса напряжение на батарее обычно ниже верхнего уровня, поэтому после включения в сеть 220 В вилки ХР1 зарядное устройство контактами К3.1 реле КЗ оказывается включенным. Светодиод HL2 "СЕТЬ" - горит. Обмотки всех реле обесточены. Батарея подзаряжается установленным током, протекающим через замкнутые контакты К3.3.
К неинвертирующему входу компаратора контактами К3.2 подключен движок резистора R14 "ВЕРХНИЙ ПОРОГ", входящего в резистивный делитель напряжения R13 - R16. Как только напряжение на этом входе, повышаясь по мере подзарядки батареи, достигнет верхнего порога, компаратор переключится и откроется транзистор VT2.
При этом включится светодиод HL3 "САМОРАЗРЯДКА" и сработает реле КЗ. Контактами КЗ.2 вход компаратора будет переключен на "НИЖНИЙ ПОРОГ", контактами К3.3 батарея отключится от зарядного устройства, а контакты К3.1 его обесточат.
В этом состоянии приставка может находиться долго, но батарея постепенно саморазряжается, из-за чего напряжение на ней уменьшается. Как только оно достигнет нижнего порога, установленного резистором R17, компаратор вернется в исходное состояние, транзистор VT2 закроется, светодиод HL3 погаснет, реле КЗ отпустит якорь и контактами К3.2 снова переключит вход компаратора к движку резистора R14, контактами К3.3 подключит батарею к зарядному устройству, а К3.1 -устройство к сети.
Батарея опять начнет подзаряжаться. Далее циклы саморазрядки и подзарядки будут повторяться, в результате чего батарея всю зиму останется заряженной.
Для автоматизации процесса контрольной разрядки-зарядки аккумуляторной батареи на зарядном устройстве устанавливают номинальный зарядный ток (в соответствии с инструкцией), а на приставке - минимальное напряжение разряженной и максимальное заряженной батареи, например, 10,3 и 14,5 В. Кратковременно нажимают на кнопку SB1 "КОНТРОЛЬНЫЙ ЦИКЛ", включается светодиод HL1 "КОНТРОЛЬНЫЙ ЦИКЛ". Одновременно с этим срабатывает реле К1 и контактами К1.1 блокирует себя, контакты К1.2 замыкаются.
Поскольку цикл контрольной разрядки-зарядки принято начинать при полностью заряженной батарее, приставка её сначала дозаряжает до установленного верхнего порога. Затем срабатывает реле КЗ, и через контакты К3.3, К1.2 и мощный нагрузочный резистор R3 начинает протекать разрядный ток батареи.
Одновременно на базу транзистора VT1 поступает открывающее напряжение, поэтому срабатывает реле К2. Контакты К2.1 обесточивают обмотку реле К1, а контакты К2.2 дублируют контакты К1.2 реле К1. Светодиод HL1 гаснет.
Как только напряжение батареи уменьшится до нижнего порога, реле КЗ отпустит якорь, контакты К3.3 отключат нагрузку R3, а контакты К3.1 подключат зарядное устройство к сети. Начнется зарядка батареи до верхнего порогового напряжения. Так как реле К1 обесточено, повторной контрольной разрядки не происходит, а если она нужна, еще раз нажимают на кнопку SB1.
Рис. 1. Принципиальная схема приставки к зарядному устройству.
Рис. 2. Переходный узел для наладки устройства.
Наладка
Для налаживания приставки удобно изготовить переходный узел по схеме на рис. 2, позволяющий включать приставку в сеть без зарядного устройства.
Источником напряжения в переходном узле могут служить, например, четыре последовательно включенные батареи 3336. Состыковывают части разъема ХР2 приставки и переходного узла, включают вилку ХР1 в сеть и, изменяя напряжение переменным резистором Rh, определяют по включению и выключению светодиода HL2 границы перестройки верхнего и нижнего порогов приставки. Если эти границы существенно отличаются от требуемых, их корректируют подборкой резисторов R16, R18 и R13,R15.
Затем градуируют шкалы резисторов R14 и R17.
Для проверки работы приставки в режиме контрольного цикла устанавливают движок переменного резистора Rh переходного узла в нижнее по схеме положение, а движки резисторов R14 и R17 приставки - соответственно на 14,4 и 10,2В. После этого кратковременно нажимают на кнопку SB1 - должен включиться светодиод HL1. Увеличивая напряжение резистором Rh переходного узла до 14,4 В, фиксируют вольтметром появление напряжения на нагрузке R3. Затем напряжение уменьшают до 10,2 В и отмечают отсутствие напряжения на нагрузке.
При использовании зарядного устройства без приставки в гнездо разъема ХР2 устанавливают вставку-заглушку, у которой соединены контакты: 2 с 3 и 5 с 6, а остальные свободны.
Детали
Большинство деталей и узлов, использованных в приставке, некритично к замене.
Трансформатор Т1 - любой сетевой, обеспечивающий на вторичной обмотке 18-20 В при токе 60 мА.
Реле РЭС9 (К1 и К2), паспорт PC 4.524.200 или, по-новому, РС4.529.029-09, и импортное ОС-24 (КЗ). Из отечественных реле взамен импортного ОС-24 можно рекомендовать РП21-УХЛ4Б на 24 В (ГОСТ 17523-85). Ток срабатывания реле должен быть в пределах 20 - 40 мА.
Следует обратить внимание на то, что контакты реле К1 должны выдерживать ток контрольной разрядки аккумуляторной батареи.
Постоянные резисторы - МЛТ, переменные - ППЗ-12.
Разъем ХР2 - гнездо ШР32П8НГ22 со вставкой ШР32П8НШ22, - у которого свободные контакты, как обычно, запараллелены. Подойдут и другие разъемы, рассчитанные на максимальный ток зарядки.
Нагрузочный резистор R3 - мощный низкоомный реостат, которым устанавливают требуемый разрядный ток. Роль нагрузочного резистора может играть автомобильная лампа соответствующей мощности.
Диоды КД209А, шунтирующие обмотки реле, могут быть заменены на Д226Б, а работающие в выпрямителе - на сборку КЦ402А.
Вместо КТ603А можно использовать транзисторы из серий КТ608, КТ815, КТ817.
Операционный усилитель DA1 К140УД7 заменим на К140УД6, К153УД2.
В связи с тем, что приставке предстоит работать длительное время без присмотра, особое внимание надо обратить на повышение её надежности. Диоды, транзисторы и трансформатор лучше выбрать с запасом по мощности, следует также позаботиться, чтобы кожух обеспечивал хорошее отведение тепла от деталей приставки. Если предполагается эксплуатация конструкции в гаражных условиях, важно всесторонне продумать вопросы электробезопасности (речь идет о надёжной изоляции проводов, отсутствии открытых токоведущих деталей, разъёмов и т. п.).
Источник: Ходасевич А. Г, Ходасевич Т. И., Зарядные и пуско-зарядные устройства, Выпуск 2.