Доповнивши зарядний пристрій для автомобільної акумуляторної батареї, що є у вашому розпорядженні, запропонованим автоматом, можете бути спокійні за режим заряджання батареї - як тільки напруга на її висновках досягне 14,5 ± 0,2 В, зарядка припиниться. При зниженні напруги до 12,8 ÷ 13 В заряджання відновиться.
Приставка може бути виконана у вигляді окремого блоку або вбудована в зарядний пристрій. У будь-якому разі необхідною умовою для її роботи буде наявність пульсуючої напруги на виході зарядного пристрою. Така напруга виходить, скажімо, при встановленні в пристрої двонапівперіодного випрямляча без конденсатора, що згладжує.
Схема приставки-автомата для зарядного пристроюнаведено на рис. 2.91. Вона складається з тиристора VS1, вузла управління тиристором, вимикача автомата SA1 та двох ланцюгів індикації – на світлодіодах HL1 та HL2. Перший ланцюг індикує режим заряджання, другий - контролює надійність підключення акумуляторної батареї до затискачів приставки-автомата. Якщо в зарядному пристрої є стрілочний індикатор - амперметр, перший ланцюг індикації не є обов'язковим.
Мал. 2.91. Принципова схема приставки-автомата для зарядного пристрою.
Вузол управління містить тригер на транзисторах VT2, VT3 та підсилювач струму на транзисторі VT1. База транзистора VT3 підключена до двигуна підстроювального резистора R9, яким встановлюють поріг перемикання тригера, тобто напруга вмикання зарядного струму. «Гістерезис» перемикання (різниця між верхнім і нижнім порогами перемикання) залежить в основному від резистора R7 і при вказаному на схемі опору його становить близько 1,5 Ст.
Тригер підключений до провідників, з'єднаних із висновками акумуляторної батареї, і перемикається залежно від напруги на них.
Транзистор VT1 підключений базовим ланцюгом до тригера та працює в режимі електронного ключа. Колекторна ланцюг транзистора з'єднана через резистори R2, R3 і ділянку керуючий електрод - катод тиристора з мінусовим виведенням зарядного пристрою. Таким чином, базовий і колекторний ланцюг транзистора VT1 живляться від різних джерел: базовий - від акумуляторної батареї, а колекторний - від зарядного пристрою.
Тиристор VS1 виконує роль комутувального елемента. Використання замість контактів електромагнітного реле, яке іноді застосовують у цих випадках, забезпечує велику кількість включень - вимкнень зарядного струму, необхідних для підзарядки акумуляторної батареї під час тривалого зберігання.
Як видно зі схеми, тиристор VS1 підключений катодом до мінусового дроту зарядного пристрою, а анодом - до виведення акумуляторної батареї. При такому варіанті спрощується управління тиристором: при зростанні миттєвого значення пульсуючої напруги на виході зарядного пристрою через електрод керуючий тиристора відразу починає протікати струм (якщо, звичайно, відкритий транзистор VT1). А коли на аноді тиристора з'явиться позитивна (щодо катода) напруга, тиристор виявиться надійно відкритим. Крім того, подібне включення вигідно тим, що тиристор можна кріпити безпосередньо до металевого корпусу приставки-автомата або корпусу зарядного пристрою (у разі розміщення приставки всередині його) як тепловідведення.
Вимикачем SA1 можна вимкнути приставку, поставивши його в положення "РУЧН". Тоді контакти вимикача будуть замкнуті, і через резистор R2 керуючий електрод тиристора виявиться підключеним безпосередньо до висновків зарядного пристрою. Такий режим потрібний, наприклад, для швидкого заряджання акумулятора перед встановленням його на автомобіль.
Налаштування вузла управління полягає у перевірці його працездатності та визначенні положення двигуна підстроєного резистора R9. Для цього до вихідних клем приставки підключають випрямляч постійного струму з регульованою вихідною напругою до 15 В. Двигун підстроювального резистора R9 встановлюють в нижнє за схемою положення і подають на вузол управління напруга близько 13 В. Світлодіоди HL1 і HL2 повинні горіти. Переміщенням двигуна підстроювального резистора R9 вгору за схемою досягають згасання світлодіода HL1. Плавно збільшуючи напругу живлення вузла управління до 15 В і зменшуючи до 12 В, домагаються підстроєним резистором, щоб світлодіод HL1 запалювався при напрузі 12,8 13 В і згасав при 14,2 14,7В.
Деталі приставки-автомат для зарядного пристрою
Транзистор VT1 може бути вказаною на схемі серії з літерними індексами А÷Г; VT2 та VT3 - КТ603А ÷ КТ603Г.
Діод VD1 - кожен з серій Д219, Д220 або інший кремнієвий.
Стабілітрон VD2 – Д814А, Д814Б, Д808, Д809.
Світлодіоди - будь-які серії АЛ102, АЛ307 (обмежувальними резисторами R1 і R11 встановлюють потрібний прямий струм використовуваних світлодіодів).
Постійні резистори - МЛТ-2 (R2), МЛТ-1 (R6), МЛТ-0,5 (R1, R3, R8, R11), МЛТ-0,25 (інші). Підстроювальний резистор R9 – СП5-16Б, але підійде інший, опором 330 Ом 1,5 кОм. Якщо опір резистора більше зазначеного на схемі, паралельно до його висновків підключають постійний резистор такого опору, щоб загальний опір становив 330 Ом.
Тиристор - серії КУ202 з літерними індексами Г, Е, І, Л, Н, а також Д238Г, Д238Е.
Для встановлення тиристора можна виготовити тепловідведення загальною площею близько 200 см 2 . Підійде, наприклад, пластина дюралюмінію товщиною 3 мм та розмірами 100x100 мм. Тепловідведення прикріплюють до однієї зі стін корпусу (скажімо, задньої) на відстані близько 10 мм - для забезпечення конвекції повітря.
А. Коробков
Доповнивши наявний у вашому розпорядженні зарядний пристрій для автомобільної акумуляторної батареї пропонованим автоматом, можете бути спокійні за режим зарядки батареї - як тільки напруга на її виводах досягне (14,5±0,2), зарядка припиниться. При зниженні напруги до 12,8...13 В заряджання відновиться.
Приставка може бути виконана у вигляді окремого блоку або вбудована в зарядний пристрій. У будь-якому разі необхідною умовою для її роботи буде наявність пульсуючої напруги на виході зарядного пристрою. Така напруга виходить, скажімо, при встановленні в пристрої двонапівперіодного випрямляча без конденсатора, що згладжує.
Схему приставки-автомата наведено на рис. 1.
Вона складається з тріністора VS1, вузла управління триністором А1, вимикача автомата SА1 та двох ланцюгів індикації - на світлодіодах НL1 та НL2. Перший ланцюг індикує режим заряджання, другий - контролює надійність підключення акумуляторної батареї до затискачів приставки-автомата. Якщо в зарядному пристрої є стрілочний індикатор - амперметр, перший ланцюг індикації не є обов'язковим.
Вузол управління містить тригер на транзисторах VТ2, VТ3 та підсилювач струму на транзисторі VT1. База транзистора VТЗ підключена до двигуна підстроювального резистора R9, яким встановлюють поріг перемикання тригера, тобто напруга вмикання зарядного струму. «Гістерезис» перемикання (різниця між верхнім і нижнім порогами перемикання) залежить в основному від резистора R7 і при вказаному на схемі опору його становить близько 1,5 Ст.
Тригер підключений до провідників, з'єднаних із висновками акумуляторної батареї, і перемикається залежно від напруги на них.
Транзистор VT1 підключений базовим ланцюгом до тригера та працює в режимі електронного ключа. Колекторна ланцюг транзистора з'єднана через резистори R2, R3 і ділянку керуючий електрод - катод тріністора з мінусовим виведенням зарядного пристрою. Таким чином, базовий і колекторний ланцюг транзистора VT1 живляться від різних джерел: базовий - від акумуляторної батареї, а колекторний - від зарядного пристрою.
Триністор VS1 виконує роль комутувального елемента. Використання замість контактів електромагнітного реле, яке іноді застосовують у цих випадках, забезпечує велику кількість включень - вимкнень зарядного струму, необхідних для підзарядки акумуляторної батареї під час тривалого зберігання.
Як видно зі схеми, триністор підключений катодом до мінусового дроту зарядного пристрою, а анодом - до виведення акумуляторної батареї мінусового. При такому варіанті спрощується керування триністором: при зростанні миттєвого значення пульсуючої напруги на виході зарядного пристрою через керуючий електрод, триністор відразу починає протікати струм (якщо, звичайно, відкритий транзистор VТ1). А коли на аноді триністора з'явиться позитивна (щодо катода) напруга, триністор виявиться надійно відкритим. Крім того, подібне включення вигідно тим, що триністор можна кріпити безпосередньо до металевого корпусу приставки-автомата або корпусу зарядного пристрою (у разі розміщення приставки всередині його) як тепловідведення.
Вимикачем SА1 можна вимкнути приставку, поставивши його в положення "Ручн.". Тоді контакти вимикача будуть замкнуті, і через резистор R2 керуючий електрод тріністора виявиться підключеним безпосередньо до висновків зарядного пристрою. Такий режим потрібний, наприклад, для швидкого заряджання акумулятора перед встановленням його на автомобіль.
Транзистор VT1 може бути вказаною на схемі серії з літерними індексами А – Г; VТ2 та VТ3 - КТ603А - КТ603Г; діод VD1 -будь-який з серій Д219, Д220 або інший кремнієвий; стабілітрон VD2 - Д814А, Д814Б, Д808, Д809; триністор - серії КУ202 з літерними індексами Г, Е, І, Л, Н, а також Д238Г Д238Е; світлодіоди - будь-які серії АЛ102, АЛ307 (обмежувальними резисторами R1 і R11 встановлюють потрібний прямий струм використовуваних світлодіодів).
Постійні резистори - МЛТ-2 (R2), МЛТ-1 (R6), МЛТ-0,5 (R1, R3, R8, R11), МЛТ-0,25 (інші). Підстроювальний резистор R9 - СП5-16Б, але підійде інший, опором 330 Ом ... 1,5 кОм. Якщо опір резистора більше зазначеного на схемі, паралельно до його висновків підключають постійний резистор такого опору, щоб загальний опір становив 330 Ом.
Деталі вузла керування монтують на платі (рис. 2)
З одностороннього фольгованого склотекстоліту завтовшки 1,5 мм.
Підстроювальний резистор зміцнюють в отворі діаметром 5,2 мм так, щоб вісь виступала з боку друку.
Плату зміцнюють всередині корпусу відповідних габаритів або, як було сказано вище, всередині корпусу зарядного пристрою, але обов'язково можливо далі від деталей, що нагріваються (випрямляючих діодів, трансформатора, триністора). У будь-якому випадку навпроти осі підстроювального резистора в стінці корпусу свердлять отвір. На лицьовій стінці корпусу зміцнюють світлодіоди та вимикач SА1.
Для установки тріністора можна виготовити тепловідведення загальною площею близько 200 см2. Підійде, наприклад, пластина дюралюмінію товщиною 3 мм та розмірами 100X100 мм. Тепловідведення прикріплюють до однієї зі стін корпусу (скажімо, задньої) на відстані близько 10 мм - для забезпечення конвекції повітря. Допустимо прикріпити тепловідведення і до зовнішньої сторони стінки, вирізавши в корпусі отвір під триністор.
Перед кріпленням вузла управління його потрібно перевірити та визначити положення двигуна підстроювального резистора. До точок 1, 2 плати підключають випрямляч постійного струму з регульованою вихідною напругою до 15 В, а ланцюг індикації (резистор R1 і світлодіод НL1) -до точок 2 і 5. Двигун підстроювального резистора встановлюють в нижнє за схемою положення і близько 13 В. Світлодіод повинен горіти. Переміщенням двигуна підстроювального резистора вгору за схемою домагаються згасання світлодіода. Плавно збільшуючи напругу живлення вузла управління до 15 і зменшуючи до 12, домагаються підстроювальним резистором, щоб світлодіод запалювався при напрузі 12,8 ... 13 В і згасав при 14,2..14,7 В.
Зарядний пристрій
У збірнику «На допомогу радіоаматору» № 87 було вміщено опис автоматичного зарядного пристрою К. Кузьміна, який в умовах зберігання акумулятора в зимовий час дозволяє автоматично вмикати його на зарядку при зниженні напруги і автоматично вимикати зарядку при досягненні напруги, що відповідає повністю зарядженому акумулятору. Недоліком цієї схеми є її відносна складність, оскільки управління включенням та вимкненням зарядки здійснюється двома роздільними вузлами. На рис. 1 наведена електрична принципова схема зарядного пристрою, вільна від цього недоліку: ці функції здійснюються одним вузлом.
Схема забезпечує два режими роботи – ручний та автоматичний.
У ручному режимі роботи перемикач SА1 знаходиться у включеному стані. Після включення тумблера Q1 напруга мережі надходить на первинну обмотку трансформатора Т1 і загоряється індикаторна лампочка HL1. Перемикачем SА2 встановлюється необхідний струм заряджання, який контролюється амперметром РА1. Напруга контролюється вольтметром РU1. Робота схеми автоматики на заряджання в ручному режимі не впливає.
В автоматичному режимі тумблер SА1 розімкнуто. Якщо напруга акумуляторної батареї менше 14,5 В, напруга на виводах стабілітрона VD5 виходить менше, ніж необхідно для його відмикання, і транзистори VТ1, VТ2 замкнені. Реле К1 знеструмлено та його контакти К1.1 і К1.2 замкнуті. Первинна обмотка трансформатора Т1 підключена до мережі через контакти реле 1.1. Контакти реле До 1.2 замикають змінний резистор R3. Заряджається акумуляторна батарея. При досягненні напруги на акумуляторі 14,5 стабілітрон VD5 починає проводити струм, що призводить до відмикання транзистора VТ1, а отже, і транзистора VТ2. Спрацьовує реле та контактами К1.1 вимикає живлення випрямляча. Завдяки розмиканню контактів К1.2 ланцюг дільника напруги включається додатковий резистор R3. Це призводить до збільшення напруги на стабілітроні, який тепер залишається у провідному стані навіть після того, як напруга на акумуляторній батареї виявиться меншою за 14,5 В. Заряджання акумулятора припиняється і настає режим зберігання, в процесі якого відбувається повільний саморозряд. У цьому режимі схема автоматики отримує живлення від акумулятора. Стабілітрон VD5 перестане пропускати струм тільки після того, як напруга акумуляторної батареї знизиться до 12,9 В. Тоді знову запруть транзистори VТ1 і VТ2, реле знеструмиться і контактами К1.1 включить живлення випрямляча. Знову розпочнеться заряджання акумулятора. Контакти К1.2 також замкнуться, напруга на стабілітроні додатково знизиться, і він почне пропускати струм тільки після того, як напруга на акумуляторі збільшиться до 14,5 В, тобто коли акумулятор буде повністю заряджений.
Налаштування вузла автоматики зарядного пристрою виконується в такий спосіб. З'єднувач ХР1 до мережі не підключається. До з'єднувача ХР2 замість акумуляторної батареї приєднується стабілізоване джерело постійного струму з регульованою вихідною напругою, яке встановлюється по вольтметру, рівним 14,5 В. Двигун змінного резистора R3 встановлюється в нижнє за схемою положення - а двигун змінного рез. При цьому транзистори мають бути замкнені, а реле знеструмлено. Повільно обертаючи вісь змінного резистора R4, потрібно досягти спрацьовування реле. Потім на клемах з'єднувача Х2 встановлюється напруга 12,9 і повільним обертанням осі змінного резистора R3 потрібно домогтися відпускання реле. У зв'язку з тим, що при відпусканні реле резистор R3 замикається контактами К1.2, ці регулювання виявляються незалежними одне від одного. Опір резисторів дільника напруги R2-R5 розраховані таким чином, що спрацьовування та відпускання реле повинні відбуватися відповідно при напругах 14,5 і 12,9 В середніх положеннях змінних резисторів R3 і R4. Якщо потрібні інші значення напруг спрацьовування та відпускання реле, а меж регулювання змінними резисторами виявиться недостатньо, доведеться підібрати опори постійних резисторів R2 і R5.
У зарядному пристрої може бути застосований такий же мережевий трансформатор, як і пристрої К. Казьміна, але без обмотки III. Реле - будь-якого типу з двома групами контактів, що розмикають або перемикають, надійно працює при напрузі 12 В. Можна, наприклад, використовувати реле РСМ-3 паспорт РФ4.500.035П1 або РЕМ6 паспорт РФ0.452.125Д.
Електронний сигналізатор заряджання акумуляторної батареї.
А. КоробковЩоб продовжити термін експлуатації автомобільної акумуляторної батареї, необхідний ефективний контроль за режимом її заряджання. Цей пристрій сигналізує водію, коли напруга на акумуляторній батареї підвищена і коли вона знижена, а генератор не працює. У разі підвищеного споживання струму в бортовій мережі за малої частоти обертання ротора генератора сигналізатор не спрацьовує.
При розробці пристрою ставилася мета розмістити його в корпусі сигнального реле РС702, що є в автомобілі, що зумовило особливості конструкції сигналізатора і типи застосованих транзисторів.
Принципова схема електронного сигналізатора разом із ланцюгами зв'язку його з елементами бортової мережі наведено на рис. 1.
На транзисторах VT2, VT3 виконаний тригер Шмітта, на VT1 - вузол заборони спрацьовування. У колекторний ланцюг транзистора VT3 включена індикаторна лампа HL1, розміщена на щитку приладів. У гарячому стані нитка розжарювання має опір близько 59 Ом. Опір холодної нитки у 7...10 разів нижчий. У зв'язку з цим vтранзистор VT3 повинен витримувати кидок струму колекторного ланцюга до 2,5 А. Цю вимогу задовольняє транзистор КТ814.
Аналогічні транзистори використовуються і як VT1 і VT2. Але тут причиною їхнього вибору стало прагнення отримати малі геометричні розміри пристрою - три транзистори встановлюють один під одним і закріплюють загальним гвинтом з гайкою.
Напруга бортової мережі за вирахуванням напруги на стабілітроні VD2 через дільник R5R6 подається на базу транзистора VT2. Якщо воно вище 13,5, тригер Шмітта перемикається в стан, при якому вихідний транзистор VT3 закритий і лампа HL1 не горить.
База транзистора VT2 через стабілітрон VD1 та дільник R1R2 з'єднана також із середньою точкою обмотки генератора. При справному генераторі в ній щодо його плюсового виведення створюється пульсуюча напруга з амплітудою, що дорівнює половині напруги, що генерується. Тому, якщо навіть через велике струмове навантаження в бортовій мережі напруга впаде нижче 13,5, струм з дільника R1R2 надходить в базу транзистора VT2 і не дозволяє горіння лампи. Щоб унеможливити заборону на включення сигналізації, коли відсутній струм в обмотці збудження генератора, використовується ланцюг, що складається з дільника R1R2 і стабілітрона VD1. Вона запобігає попаданню струму витоку через випрямні діоди генератора (у гіршому випадку до 10 мА) в основу транзистора VT2.
Напруга бортової мережі за вирахуванням напруги на стабілітроні VD2 через дільник R3R4 подається також на базу транзистора VT1, ділянка колектор - емітер якого шунтує базовий ланцюг транзистора VT2. При напругі мережі вище 15 В транзистор VT1 перетворюється на режим насичення. При цьому тригер Шмітта перемикається в стан, при якому транзистор VT3 відкрито і, отже, запалюється лампа HL1.
Таким чином, лампа червоного світла на приладовому щитку загоряється, коли відсутня струм зарядки і напруга мережі нижче 13,5, а також коли воно вище 15 В.
При використанні в автомобілі електронного регулятора напруги, що не має окремого дроту до клеми акумуляторної батареї, через падіння напруги (близько 0,1...0,2 В) у ланцюзі до вхідної клеми регулятора (найчастіше в режимі холостого ходу) при вимкнених споживачах струму спостерігається короткочасне періодичне пропадання зарядного струму від генератора. Тривалість і період такого ефекту обумовлені часом спадання напруги на акумуляторній батареї на 0,1...0,2 і часом підвищення його на те ж значення і складають, залежно від стану акумуляторної батареї, близько 0,3...0, 6 с та 1...3 с відповідно. При цьому з таким же тактом спрацьовує реле сигнальне РС702, запалюючи лампу. Такий ефект небажаний. Описуваний електронний сигналізатор виключає його, так як при короткочасних зникненнях зарядного струму напруга в бортовій мережі не досягає нижнього порога 13,5 Ст.
Електронний сигналізатор виконаний на базі сигнального реле РС702, що є в автомобілі. Саме реле з гетинаксової плати видалено (після ліквідації заклепки). Крім того, видалені заклепка з контактної пелюстки «87» та Г-подібна стійка біля його основи.
Елементи сигналізатора монтують на друкованій платі (рис. 2)
З фольгованого склотекстоліту завтовшки 1,5...2 мм. Транзистори VT1-VT3 розміщені по осі центрального отвору плати: VT3 з боку друкованого монтажу колекторною пластиною від плати, а VT2, VT1 (у зазначеному порядку) - з протилежного боку плати колекторними пластинами у бік плати. Перед паянням усі три транзистори потрібно стягнути гвинтом МОЗ із гайкою. Їхні висновки з'єднують з точками плити полуженными мідними провідниками, впаяними і необхідні отвори плати. Резистори R3 і R5 припаюють не до токопропадящих доріжок, а до штирей з дроту. Це полегшує їхню заміну при налагодженні пристрою. Елементи VD1 та VD2 встановлюють вертикально жорстким виводом до плати. Також вертикально розташований конденсатор С1, поміщений в хлорвиниловую трубку по діаметру конденсатора.
У сигналізаторі слід застосовувати резистори (крім R8)-ОМЛТ (МЛТ) з номіналами та потужністю розсіювання, вказаними на схемі. Допуск по номіналам ±10%. Резистор R8 виготовляють з високоомного дроту, намотаного (1-2 витка) на резистор МЛТ-0,5. Конденсатор C1 – К50-12. Транзистори VT1 - VT3 -будь-які серії КТ814 або КТ816. Елемент VD1 – стабілітрон Д814 з будь-яким буквеним індексом, VD2 – Д814Б або Д814В.
Після закінчення монтажу друкованої плати електронний сигналізатор збирають у такій послідовності:
знімають гайку і гвинт, що стягують транзистори;
наскрізні отвори транзисторів VT1, VT2 поміщають хлорвінілову трубку діаметром 3 мм;
у звільнену від реле РС702 плату вставляють пелюстки (висновки) «30/51» (у центрі) і «87»; останній закріплюють гвинтом М3 (головкою з боку виведення) з гайкою заввишки 3 мм;
гвинт М2,7 довжиною 15...20 мм пропускають через отвір у платі від реле РС702 (з боку виведення «30/51»), потім насаджують на кінці гвинтів змонтовану плату з транзисторами;
забезпечують контакт виведення «30/51» із колекторною пластиною транзистора VT3 (шляхом її щільного прилягання до плоскої частини виведення);
перевіряють наявність з'єднання виведення «87» із друкованою платою через гайку з гвинтом;
короткі штирі висновків «85» і «86» підгинають так, щоб вони увійшли до призначених для них отворів на друкованій платі;
за допомогою гайок М2,7 та МОЗ з шайбами скріплюють обидві плати;
припаюють штирі висновків «85» і «86» до струмопровідних доріжок.
При налагодженні сигналізатора потрібні блок живлення з регульованою напругою від 12 до 16 і лампа потужністю 3 Вт на 12 В.
Спочатку при відключеному резисторі R5 підбирають резистор R3. Необхідно домогтися, щоб зі збільшенням напруги лампа загорялася в останній момент досягнення 14,5... 15 У. Потім підбирають резистор R5 те щоб лампа запалювалася, коли напруга знижується до 13,2...13,5 У.
Налагоджений сигналізатор встановлюють місце реле РС702, при цьому висновок «86» з'єднують з «масою» автомобіля коротким проводом під гвинт кріплення самого сигналізатора. До інших висновків підключають дроти електрообладнання, як це передбачено штатною схемою автомобіля з реле РС702, тобто до висновку «85» - провід від середньої точки генератора (жовтий), до «30/51» - провід від лампи індикації (чорний) , до «87» - провід «±12» (помаранчевий).
Випробування сигналізатора показали такий результат. При короткому замиканні регулятора світіння лампи спостерігається у разі підвищення частоти обертання генератора залежить від неї. При вилученні запобіжника в ланцюзі регулятора лампа загоряється приблизно за хвилину незалежно від частоти обертання. Цієї інформації достатньо, щоб встановити причину та вид несправності системи генератор – регулятор напруги.
При включенні запалення через годину і більше після зупинки двигуна індикація працює, як і з сигналізатором. Якщо воно включається через незначний час (менше 5 хв), лампа - сигналізатор зарядки не запалюється, але при пуску двигуна стартером спалахує і гасне, що свідчить про справність сигналізатора.
Установка описаного регулятора замість штатного РС702 в автомобілях «Жигулі» (ВАЗ-2101, ВАЗ-2102, ВАЗ-2103, ВАЗ-2106 та ін.) дозволить однозначно попередити водія про всі відхилення в режимі роботи акумуляторної батареї та зберегти її від згубної перезаряджання.
[email protected]
У статті описана приставка, призначена для спільної роботи із зарядним пристроєм, що не має функції відключення від мережі після закінчення заряджання акумуляторної батареї. Ця приставка повинна зацікавити насамперед тих автолюбителів, які, маючи найпростіший зарядний пристрій заводського виготовлення або саморобний, хотіли б з мінімальними витратами часу та засобів забезпечити автоматизацію зарядного процесу.
Відомо, що напруга на висновках кислотно-свинцевої акумуляторної батареї, що заряджається стабільним струмом, майже перестає збільшуватися, як тільки вона отримає повний заряд. З цього моменту практично вся енергія, що надходить на батарею, витрачається тільки на електроліз і нагрівання електроліту. Таким чином, у момент припинення збільшення зарядної напруги можна було відключати зарядний пристрій від мережі. Інструкція з експлуатації акумуляторних батарей рекомендує, щоправда, продовжувати зарядку в такому режимі ще дві години. Саме так працює автоматичний зарядний пристрій, описаний мною раніше. Однак практика показує, що ця дозарядка дійсно необхідна лише при щорічному проведенні контрольно-профілактичного зарядно-розрядного циклу з метою визначення технічного стану батареї.
У повсякденній експлуатації цілком достатньо витримати батарею під постійною напругою протягом 15...30 хв. Такий підхід дозволяє спростити автоматичний зарядний пристрій без помітного впливу на повноту зарядки батареї. Якщо ж заряджати батарею нестабілізованим струмом, то разом із плавним збільшенням зарядної напруги (вираженим слабше, ніж у першому випадку) відбувається зменшення струму зарядки. Свідченням повної зарядженості батареї служить припинення зміни напруги і струму.
Цей принцип і покладено основою роботи запропонованої приставки. Вона містить компаратор, на один із входів якого подано напругу, що пропорційно збільшується при збільшенні зарядної напруги на батареї (і зменшується при зменшенні) і одночасно зменшується, що пропорційно при збільшенні (збільшується при зменшенні) зарядного струму. На другий вхід подано ту саму напругу, що і на перший, але зі значною затримкою в часі. Інакше кажучи, поки збільшуватиметься напруга на батареї і (або) зменшуватиметься струм зарядки, значення напруги на другому вході компаратора буде менше значення напруги на першому, і ця різниця пропорційна швидкості зміни зарядної напруги і струму. Коли напруга на батареї та струм заряджання стабілізуються (що свідчить про повну зарядженість батареї), значення напруги на входах компаратора зрівняються, він перемкнеться і дасть сигнал на вимкнення зарядного пристрою. Ця ідея запозичена з .
Приставка виконана на поширених елементах. Максимальний робочий струм дорівнює 6 А, проте за необхідності можна легко збільшити.
Принципова схема приставки зображено на рис. 1.
Пристрій складається з вхідного ОУ DA1, двох компараторів напруги на ОУ DA2.1, DA2.2, двовходового електронного реле VT1 - VT3, К1 і блоку живлення, що складається з мережевого трансформатора Т1, діодів VD1-VD4, конденсатора, що згладжує напруги, і параметричного стабілізатора VD5R19. Вихід зарядного пристрою підключають до затискачів Х1, Х3, а батарею, що заряджається, - до затискачів Х2, Х3. Мережну вилку зарядного пристрою включають до розетки Х5 приставки.
При натисканні на кнопку SB1 напруга мережі надходить до зарядного пристрою і мережну обмотку I трансформатора Т1 приставки. Нестабілізованою напругою з діодного мосту VD1-VD4 живиться електронне реле, а вихідною напругою параметричного стабілізатора - мікросхема DA2 (DA1 живиться від зарядного пристрою). Починається заряджання акумулятора.
Падіння напруги, створюване струмом зарядки на резисторі R1, надходить на вхід ОУ DA1, включеного за схемою підсилювача, що інвертує. Напруга на виході при зменшенні струму зарядки буде збільшуватися. З іншого боку, вихідна напруга ОУ пропорційна його напруги живлення. А оскільки підсилювач живиться безпосередньо з батареї, що заряджається, то вихідна напруга ОУ буде функцією як напруги на затискачах заряджуваної батареї, так і струму зарядки. Така побудова приставки дала можливість використовувати її спільно з різними зарядними пристроями, у тому числі і найпростішими.
До виходу ОУ підключений ФНЧ R4C2, з якого напруга через інтегруючі кола R7C3 і R5R6R8C4 надходить на входи компаратора, виконаного на ОУ DA2.2. Ланцюг R8C4 має постійну часу, в багато разів більшу, ніж ланцюг R7C3, тому напруга на вході, що не інвертує, цього компаратора буде менше, ніж на інвертуючому, і на виході встановиться низький рівень.
Компаратор на ОУ DA2.1 являє собою звичайне порогове пристрій, на вхід, що інвертує, якого подано зразкову напругу з резистивного дільника R15R16, а на неінвертуючий - з дільника R11R12R13, підключеного до заряджуваної акумуляторної батареї. Компаратор перемикається при досягненні на батареї напруги 14,4 і служить для виключення можливості передчасного відключення зарядного пристрою в умовах незначної динаміки зміни напруги на батареї.
В результаті, поки напруга на батареї, що заряджається, не досягне зазначеного значення, приставка не відключить зарядний пристрій, навіть якщо переключився компаратор DA2.2. Така ситуація можлива при встановленні заниженого значення зарядного струму і, як наслідок, при дуже повільній зміні зарядної напруги та струму. Спочатку на виході компаратора DA2.1 діє напруга низького рівня.
Виходи обох компараторів через резистивні дільники R17R18 та R20R21 з'єднані з базами транзисторів VT2 та VT1. Таким чином, при натисканні на кнопку SB1 ці транзистори залишаються закритими, a VT3 відкривається. Спрацьовує реле К1 та контактами К1.1 блокує контакти кнопки. Приставка залишається увімкненою після відпускання кнопки.
Оскільки транзистори VT1 і VT2 включені за логічною схемою, вони відкриваються тільки при високому рівні напруги одночасно на виході компараторів DA2.1, DA2.2. Це може статися лише тоді, коли батарея буде повністю заряджена. При цьому транзистор VT3 закривається і реле К1 відпускає якір, розмикаючи ланцюг живлення приставки та зарядного пристрою.
На рис. 2 показані графіки зміни напруги на входах компаратора DA2.2, а також зарядного струму в процесі дозарядки акумуляторної батареї 6СТ-60 за допомогою найпростішого зарядного пристрою з нестабілізованим зарядним струмом. Початковий рівень зарядженості батареї - близько 75 %.
У разі коли приставка працюватиме в умовах сильних перешкод, ланцюг живлення ОУ DA2 слід шунтувати керамічним конденсатором ємністю 0,1 мкФ.
Приставка відрізняється зниженою чутливістю до коливань напруги мережі. Якщо воно, наприклад, збільшується, то збільшується і напруга на батареї, що заряджається, але одночасно збільшиться і струм зарядки. В результаті напруга на виході ОУ DA1 незначно зміниться.
Приставка змонтована у металевій коробці розмірами 140x100x70 мм. На її лицьовій панелі розміщені затискачі Х1-Х3, запобіжник FU1 та розетка Х5. Більшість деталей приставки розміщена на друкованій платі розмірами 76x60 мм, виконаною з фольгованого склотекстоліту товщиною 1,5 мм. Креслення плати зображено на рис. 3. Трансформатор Т1 та реле К1 змонтовані окремо поруч із платою. Резистор R1 припаяний безпосередньо до затискачів Х1, Х2.
Резистор R1 складається з двох паралельно з'єднаних резисторів С5-16В опором по 0,1 Ом та номінальною потужністю розсіювання 1 Вт; інші постійні – МЛТ. Підстроювальні резистори R9, R12 - СПЗ-16в.
Конденсатор С1 – КМ5, решта – К50-35. Конденсатор С4 бажано перед встановленням на плату тренувати, підключивши його на кілька годин до джерела постійної напруги 10...12 Ст.
Замість КД105Б можна використовувати діоди КД106А, а замість КД522Б – будь-який із серії КД521. Стабілітрон VD5 - будь-який малопотужний з напругою стабілізації 11... 13 ст.
Транзистори КТ3102Б замінені будь-якими малопотужними відповідної структури зі статичним коефіцієнтом передачі струму бази не менше 50, а при заміні транзистора VT3 слід орієнтуватися на струм спрацьовування наявного реле К1. При виборі заміни ОУ К553УД2 необхідно враховувати, що не всі операційні підсилювачі допускають роботу з вхідною напругою, що дорівнює живильному.
У приставці використаний готовий малопотужний мережевий трансформатор зі змінною напругою вторинної обмотки 14 при струмі навантаження до 120 мА. Реле К1 - РМУ, паспорт РС4.523.303, але підійде будь-яке з напругою спрацьовування 12...14, контакти якого розраховані на комутацію змінної напруги 220 В при струмі 0,3...0,5 А.
Для налагодження приставки будуть потрібні стабілізований джерело напруги, регульованого в межах 10... 15 В, і цифровий вольтметр з межею вимірювання 20 В. Спочатку двигун резистора R12 встановлюють в нижнє, R9 - в ліве за схемою положення. До затискачів Х1 і Х3 підключають джерело, встановлюють на його виході напругу 14,4 і включають приставку в мережу.
Натискають кнопку SB1, при цьому має спрацювати реле К1. Переконуються у цьому, що у виходах ОУ DA2.1 і DA2.2 (висновки 10 і 12) є низький рівень напруги (1,3... 1,5 У). Потім вимірюють напругу на виході ОУ DA1 (висновок 10). Воно має бути приблизно рівним напрузі підключеного джерела живлення.
Замикають на 30.. .40 з висновки резистора R8, забезпечуючи швидку зарядку конденсатора С4, а потім після десятихвилинної витримки вольтметр підключають до виходу ОУ DA2.2 і плавно обертають ручку резистора R9 до моменту перемикання напруги на компаратора, т. е. його виході до 11... 11,5 В. Потім вимірюють напругу на вході, що інвертує ОУ DA2.2 і резистором R9 зменшують його на 15...20 мВ.
Слід зазначити, що вимірювати напругу у вхідних ланцюгах компаратора потрібно цифровим вольтметром з вхідним опором щонайменше 5...10 МОм, ніж допускати розрядки конденсатора C3. Оскільки вхідний опір багатьох популярних цифрових авометрів не перевищує 1 МОм, можна включити на вході вольтметра десятимегаомний резистор, що утворює спільно з вхідним опором приладу дільник напруги з коефіцієнтом 1:10.
На закінчення обертають ручку резистора R12 до моменту перемикання ОУ DA2.1. При цьому реле К1 має відпустити якір.
Якщо у радіоаматора немає цифрового вольтметра і немає джерела живлення, налагодити приставку можна безпосередньо в процесі реальної зарядки батареї. Для цього підключають до приставки зарядний пристрій та акумуляторну батарею, вимикач зарядного пристрою встановлюють у положення "Увімкнено", а двигуни резисторів R9, R12 приставки - як зазначено вище. Натискають на кнопку SB1, переконуються у спрацьовуванні реле К1 та встановлюють зарядний струм відповідно до інструкції з експлуатації зарядного пристрою.
Коли напруга перестане збільшуватися, продовжують заряджання в такому режимі ще 20...30 хв і потім плавно обертають ручку резистора R9 до спрацювання ОУ DA2.2 та відключення приставки та зарядного пристрою від мережі. У цьому налагодження закінчують.
На закінчення слід зазначити, що для гарантії повної зарядки акумуляторної батареї бажано встановлювати максимально допустимі значення зарядного струму для того, щоб забезпечити хорошу динаміку зміни напруги на виході ОУ DA1. Особливо це стосується зарядних пристроїв з нестабілізованим вихідним струмом та сильно розряджених батарей.
Література
А. Коробков
Коробков Олександр Васильович- провідний фахівець одного з московських підприємств, народився 1936 року. Радіоаматорством зайнявся у школі, де восьмикласником зібрав детекторний приймач. Через два роки подужав супергетеродин. У 60-ті роки розробив та зібрав транзисторний магнітофон. До цього періоду відносяться перші публікації в журналі «Радіо». Трохи згодом став публікуватися і в збірці ВРЛ. Основна тематика публікацій за останнє десятиліття- автомобільної електроніки.
Доповнивши наявний у вашому розпорядженні зарядний пристрій для автомобільної акумуляторної батареї пропонованим автоматом, можете бути спокійні за режим зарядки батареї - як тільки напруга на її виводах досягне (14,5±0,2), зарядка припиниться. При зниженні напруги до 12,8…13 В заряджання відновиться.
Приставка може бути виконана у вигляді окремого блоку або вбудована в зарядний пристрій. У будь-якому разі необхідною умовою для її роботи буде наявність пульсуючої напруги на виході зарядного пристрою. Така напруга виходить, скажімо, при встановленні в пристрої двонапівперіодного випрямляча без конденсатора, що згладжує.
Схему приставки-автомата наведено на рис. 1. Вона складається з тріністора VS1, вузла управління триністо-ром А1, вимикача автомата SA1 і двох ланцюгів індикації - на світлодіодах HL1 та HL2. Перший ланцюг індикує режим заряджання, другий - контролює надійність підключення акумуляторної батареї до затискачів приставки-автомата. Якщо в зарядному пристрої є стрілочний індикатор - амперметр, перший ланцюг індикації не є обов'язковим.
Мал. 1. Принципова схема приставки-автомата
Вузол управління містить тригер на транзисторах VT2, VT3 та підсилювач струму на транзисторі VT1. База транзистора VT3 підключена до двигуна підстроювального резистора R9, яким встановлюють поріг перемикання тригера, тобто напруга вмикання зарядного струму. «Гістерезис» перемикання (різниця між верхнім і нижнім порогами перемикання) залежить в основному від резистора R7 і при вказаному на схемі опору його становить близько 1,5 Ст.
Тригер підключений до провідників, з'єднаних із висновками акумуляторної батареї, і перемикається залежно від напруги на них.
Транзистор VT1 підключений базовим ланцюгом до тригера та працює в режимі електронного ключа. Колекторна ланцюг транзистора з'єднана через резистори R2, R3 і ділянку керуючий електрод - катод тріністора з мінусовим виведенням зарядного пристрою. Таким чином, базовий і колекторний ланцюг транзистора VT1 живляться від різних джерел: базовий - від акумуляторної батареї, а колекторний - від зарядного пристрою.
Триністор VS1 виконує роль комутувального елемента. Використання замість контактів електромагнітного реле, яке іноді застосовують у цих випадках, забезпечує велику кількість включень - вимкнень зарядного струму, необхідних для підзарядки акумуляторної батареї під час тривалого зберігання.
Як видно зі схеми, триністор підключений катодом до мінусового дроту зарядного пристрою, а анодом - до виведення акумуляторної батареї мінусового. При такому варіанті спрощується управління триністо-ром: при зростанні миттєвого значення пульсуючого напруги на виході зарядного пристрою через керуючий електрод триністора відразу починає протікати струм (якщо, звичайно, відкритий транзистор VT1). А коли на аноді триністора з'явиться позитивна (щодо катода) напруга, триністор виявиться надійно відкритим. Крім того, подібне включення вигідно тим, що триністор можна кріпити безпосередньо до металевого корпусу приставки-автомата або корпусу зарядного пристрою (у разі розміщення приставки всередині його) як тепловідведення.
Вимикачем SA1 можна вимкнути приставку, поставивши його в положення "Ручн.". Тоді контакти вимикача будуть замкнуті, і через резистор R2 керуючий електрод тріністора виявиться підключеним безпосередньо до висновків зарядного пристрою. Такий режим потрібний, наприклад, для швидкого заряджання акумулятора перед встановленням його на автомобіль.
Транзистор VT1 може бути вказаною на схемі серії з літерними індексами А – Г; VT2 та VT3 - КТ603А - КТ603Г; діод VD1 - кожен із серій Д219, Д220 чи інший кремнієвий; стабілітрон VD2 - Д814А, Д814Б, Д808, Д809; триністор - серії КУ202 з літерними індексами Г, Е, І, Л, Н, а також Д238Г Д238Е; світлодіоди - будь-які серії АЛ102, АЛ307 (обмежувальними резисторами R1 і R11 встановлюють потрібний прямий струм використовуваних світлодіодів).
Постійні резистори - МЛТ-2 (R2), МЛТ-1 (R6), МЛТ-0,5 (Rl, R3, R8, R11), МЛТ-0,25 (інші). Підрядковий резистор R9 - СП5-16Б, але підійде інший, опором 330 Ом..Л,5 кОм. Якщо опір резистора більше зазначеного на схемі, паралельно до його висновків підключають постійний резистор такого опору, щоб загальний опір становив 330 Ом.
Мал. 2. Друкована плата приставки-автомата
Деталі вузла керування монтують на платі (мал. 2) з одностороннього фольгованого склотекстоліту завтовшки 1,5 мм. Підстроювальний резистор зміцнюють в отворі діаметром 5,2 мм так, щоб вісь виступала з боку друку.
Плату зміцнюють всередині корпусу відповідних габаритів або, як було сказано вище, всередині корпусу зарядного пристрою, але обов'язково можливо далі від деталей, що нагріваються (випрямляючих діодів, Трансформатора, триністора). У будь-якому випадку навпроти підстроювального резистора в стінці корпусу свердлять отвір. На лицьовій стінці корпусу зміцнюють світлодіоди та вимикач SA1.
Для установки тріністора можна виготовити тепловідведення загальною площею близько 200 см 2 . Підійде, наприклад, пластина дюралюмінію товщиною 3 мм та розмірами 100X100 мм. Тепловідведення прикріплюють до однієї зі стін корпусу (скажімо, задньої) на відстані близько 10 мм - для забезпечення конвекції повітря. Допустимо прикріпити тепловідведення і до зовнішньої сторони стінки, вирізавши в корпусі отвір під гриністор.
Перед кріпленням вузла управління його потрібно перевірити та визначити положення двигуна підстроювального резистора. До точок 1, 2 плати підключають випрямляч постійного струму з регульованою вихідною напругою до 15 В, а ланцюг індикації (резистор R1 і світлодіод HL1) - до точок 2 і 5. Двигун підстроювального резистора встановлюють в нижнє за схемою положення і близько 13 В. Світлодіод повинен горіти. Переміщенням двигуна підстроювального резистора вгору за схемою домагаються згасання світлодіода. Плавно збільшуючи напругу живлення вузла управління до 15 і зменшуючи до 12, домагаються підстроювальним резистором, щоб світлодіод запалювався при напрузі 12,8 ... 13 В і згасав при 14,2 ... 14,7 В.
Наприклад для автомобільних акумуляторів, можна значно удосконалити якщо доповнити цією приставкою - автоматом, що включає його при зниженні напруги на акумуляторній батареї до мінімуму і відключає після зарядки. Особливо це актуально при довгостроковому зберіганні акумулятора без роботи – для запобігання саморозряду. Схема приставки малюнку нижче.
Максимальною напругою для автомобільних акумуляторів у межах 14,2...14,5 В. Мінімально допустима при розряді - 10,8 В. Після підключення батареї та увімкнення мережі натискають кнопку SB1 "Пуск". Транзистори VT1 та VT2 закриваються, відкриваючи ключ VT3, VT4, що включає реле К1. Воно своїми нормально замкнутими контактами К1.2 відключає реле К2, нормально замкнуті контакти якого (К2.1), замикаючись, підключають зарядний пристрій до мережі. Така складна схема комутацій використовується з двох причин: по-перше, забезпечується розв'язка високовольтного ланцюга від низьковольтного; по-друге, щоб реле К2 включалося при максимальній напрузі АБ і відключалося за мінімальної, т.к. застосоване реле РЕМ22 має напругу включення 12 ст.
Контакти К1.1 реле К1 перемикаються в нижнє схема положення. У процесі зарядки АБ напруга на резисторах R1 і R2 зростає, і при досягненні на базі VT1 напруги, що відмикає, транзистори VT1 і VT2 відкриваються, закриваючи ключ VT3, VT4. Реле К1 відключається, включаючи К2. Нормально замкнуті контакти К2.1 розмикаються та знеструмлюють зарядний пристрій. Контакти К1.1 переходять у верхнє за схемою положення. Тепер напруга з урахуванням складеного транзистора VT1, VT2 визначається падінням напруги на резисторах R1 і R2. Принаймні розряду АБ напруга з урахуванням VT1 знижується, й у якийсь момент VT1, VT2 закриваються, відкриваючи ключ VT3, VT4. Знову починається цикл зарядки. Конденсатор С1 служить для усунення перешкод від брязкоту контактів К1.1 в момент перемикання.
Регулювання пристрою проводять без акумулятора та зарядного пристрою. Необхідне джерело постійної напруги, що регулюється, з межами регулювання 10...20 В. Його підключають до висновків схеми замість GB1. Двигун резистора R1 переводять у верхнє положення, а двигун R5 - у нижнє. Напруга джерела встановлюють рівним мінімальному напрузі батареї (11,5...12). Переміщенням двигуна R5 досягають включення реле К1 і світлодіода VD7. Потім, піднімаючи напругу джерела до 14,2...14,5, переміщенням движка R1 досягають відключення К1 і світлодіода. Змінюючи напругу джерела в обидві сторони, переконуються, що увімкнення пристрою відбувається при напрузі 11,5...12 В, а відключення - при 14,2...14,5 В. приставкою.
|
|
Цікава проста конструкція світлодіодного куба на 3х3х3 на світлодіодах та мікросхемах.|
|
У статті ми розглянемо схему найпростішого диктофона. Іноді виникає потреба запису сигналів або фрагментів мови з невеликою тривалістю. Цей пристрій призначений для запису звуку протягом тривалого часу. Мікрофон використаний електретний, його можна знайти всюди, наприклад, у китайському магнітофоні.
