充電器への自動プレフィックス。スキーム、説明

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充電器への自動プレフィックス。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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この雑誌は常に自動車バッテリーの適切なメンテナンスの問題に多くの注意を払ってきました。たとえば、このトピックに関する以前の記事は昨年公開されました (I. Herzen. 「充電器への自動接続」、「Radio」、1997 年、No. 7、45、46 ページ)。以下の作業は、この方向へのもう XNUMX つのステップです。

カーバッテリーを長期（数か月）保管すると自然放電するため、少なくとも月に1回はバッテリーを充電することをお勧めします。しかし、従来の充電では極板の硫化を防ぐことができず、徐々に電池容量が低下し、寿命が短くなります[1]。したがって、バッテリーは、アンペア時で表される公称容量の 20/10,5 に等しいアンペア単位の電流で、電圧 14,2 V まで定期的に放電され、その後、電圧 14,5...XNUMX まで充電されます。 V. 電池の硫酸化が激しい場合や半放電状態が長時間続いた場合は、充放電を数回繰り返す必要があります。

以下で説明するアタッチメントは、必要な充電電流を供給し、出力で脈動充電電圧を発生する充電器と連携して動作するように設計されています。たとえば、工業的に生産されたデバイス UZ-A-6/12 (Vyborg)、UZR-P-12-6,3 (Yuryev-Polsky)、および [2、3] に記載されているアマチュアデバイスが適しています。セットトップボックスを使用すると、バッテリーを 10,5 V の電圧まで放電し、放電が完了すると、放電成分 (充電成分と放電成分の比率が 10:1) を含む電流で自動的に充電を開始できます。バッテリー端子の電圧が 14,2 ～ 14,5 V (100% 充電に相当) に達すると、デバイスは充電を停止します。充電電流がないときの電圧を制御します。主電源電圧に障害が発生すると、デバイスはバッテリーの放電を停止します。放電と充電のサイクルは XNUMX 回でも複数回でも可能です。

プレフィックスマシンの概略図を図 1 に示します。 XNUMX。

（クリックして拡大）

セットトップボックスの電源は、主電源、充電器、およびフォトカプラディニスタU1が閉じている間、充電バッテリーGB3から結合されます。

分圧器 R14,2R14,5 および R10,5R1 を備えたタイマーコンパレータ DA4 [7] は、バッテリーの 10 つの電圧値 (充電時 8...11 V、放電時 2 V) で信号を生成するしきい値要素として使用されました。入力 R および S では、充電または放電中のバッテリーの電圧が、タイマーの電源電圧、タイマーの内部分圧器の抵抗の抵抗値、およびタイマーによって決定される上記のしきい値と比較されます。入力 UR の電圧 (ツェナーダイオード VD10 から除去されます)。コンパレータの下限および上限の応答しきい値は、トリミング抵抗 R11 および R3 を使用して変更できます。タイマーは VD9RXNUMX パラメトリックスタビライザーによって駆動されます。

あまり強く放電されていない 12 ボルトバッテリの電圧は、通常 12,6 ～ 1 V です。バッテリが接続された状態でデバイスがネットワークに接続されている場合、タイマーは高レベル電圧に対応する状態に設定されます。その出力では、トランジスタ VT3 が開きます。フォトカプラ U1 のディジスタが開き、バッテリの充電が開始されます。これは、HLXNUMX LED の点灯によって示されます。

ただし、原則として、接続されたバッテリーの充電状態は不明であるため、充電を開始する前に、10,5 V の電圧まで放電することをお勧めします。放電モードをオンにするには、バッテリーを接続した後、SB1 ボタンを短く押します。 "スタートボタン。接点 SB1.1 を介して、タイマーの入力 R は出力に接続されたバッテリーから電圧を受け取り、それを反対の状態 (出力のローレベル) に切り替え、トランジスタ VT1 が閉じて LED HL1 をオフにします。

同時に、閉じた接点 SB1.2 を介して、要素 DD1.1、DD2.2 に組み込まれた RS トリガーの上部入力にローレベルが入力されます。トリガーは、要素 DD1.1 の出力に高レベル電圧が現れるときに状態に設定されます。

スイッチSA1の接点位置が図に示されている場合、低レベル電圧がインバータによってスイッチオンされる要素DD1.3、DD1.4の出力で動作します。フォトカプラ U2 のフォトトランジスタが開いているため (コンソールに主電源が供給されている間は常に開いています)、このトランジスタを飽和させるのに十分な電流が、トランジスタ VT4 のベース、抵抗 R23、フォトカプラのフォトトランジスタを通って流れます。フォトカプラと論理要素 DD1.3 および DD1.4 の出力。

バッテリーの放電電流は EL1 白熱灯に流れます (約 2,5 A)。これは 20ST6 バッテリーの 55 時間放電モードに相当します。異なる容量のバッテリーを保守する場合は、適切な電力のランプを使用する必要があります。

主電源電圧はダンピング抵抗 R1 を介してダイオードブリッジ VD1 に供給され、整流後、フォトカプラ U1 と U2 の直列接続された LED に電力を供給します。コンデンサ C1 と抵抗 R2 は、フォトカプラ U2 の LED の平滑フィルタを形成します。主電源電圧が失われると、このフォトカプラのフォトトランジスタが閉じます。これにより、VT4 トランジスタが閉じ、バッテリの放電が停止します。

バッテリーが放電すると、その端子の電圧が低下します。 10,5 V に達すると、タイマーが切り替わり、トランジスタ VT1 と VT2 が開きます。トランジスタ VT1 を開くと、デバイスは充電モードに入り、RS トリガを切り替えてトランジスタ VT4 を閉じ、トランジスタ VT3 を開きます。

充電電流は、バッテリーの取扱説明書に従って充電器を使用して設定されます。つまり、バッテリー容量の 1/10 または 1/20 に等しくなります。オペレータの制御なしに充電が実行される場合は、主電源電圧の変動による充電電流の変動が確実に制限されるようにする必要があります。電流を安定させる最も簡単な方法は、電力 40 ～ 50 W の 5 つまたは 220 つの並列接続された自動車用ランプのチェーンを充電器の出力ワイヤの 200 つの切れ目に接続することです [300]。電力 XNUMX ～ XNUMX W の XNUMX V ランプを充電器の入力 (主) 線の XNUMX つに接続しても、同じ効果が得られます。

充電電流には投与された放電成分が含まれており、これはバッテリー内の電気化学プロセスの流れに有益な効果をもたらします [1]。放電成分の電流は抵抗R19(約0,5A)で決まります。

充電プロセス中、バッテリーの極端子の電圧は徐々に増加します。完全に充電されたバッテリーの電圧は 14,2...14,5 V であることが知られています [1]。この電圧は、充電電流がない状態で測定されます。これは、充電パルスにより、バッテリの放電の程度に応じて、その端子の瞬間電圧値が 1 ～ 3 V 増加するためです。

この測定モードを保証するために、デバイスは要素 U1、R4、VT2 を使用します。充電モードでは、トランジスタ VT2 は開いています。図では、図 2 は、フォトカプラ U1 および U2 の動作を説明する電圧および電流の図を示しています。主電源電圧はダイオードブリッジ (図 1) によって整流され、フォトカプラ U1 および U2 の LED に供給されます。

充電器への自動接続

フォトカプラ U1 の LED を流れる電流 (図 1) がフォトトランジスタの開放電流を超えた瞬間に、フォトカプラ U2 のフォトトランジスタが開きます。この場合、抵抗器 R4 はトリミング抵抗器 R11 をバイパスし、タイマー DA1 の上限閾値が増加します。主電源電圧がゼロを超えると、フォトトランジスタが閉じ、タイマーのしきい値が 14,2 ～ 14,5 V に減少します。この時点では、バッテリーに充電電流は流れません。測定はネットワークの半サイクルごとに、つまり 100 秒あたり 1 回発生します。測定期間 - 3 ～ XNUMX ミリ秒。

セットトップボックスに主電源電圧が印加されている限り、フォトカプラ U2 の LED に電流が流れます。これにより、フォトカプラ U2 のフォトトランジスタがオープンになります。

充電電流がない状態でバッテリーの電圧が 14,2 ～ 14,5 V に達するとすぐに、タイマー DA1 が切り替わり (出力に低レベルが表示されます)、充電が停止します。 RS フリップフロップの出力は依然として High のままであるため、デバイスは最長数日間までこの状態を維持する可能性があります。バッテリーから消費される電流は小さい (20...30 mA) ため、重大な放電を引き起こすことはありません。

放電 - 充電サイクルによるバッテリーの繰り返しトレーニングが必要な場合は、スイッチ SA1 の接点を図に従って下の位置に移動します。この場合、RS トリガーは無効になり、主電源電圧があり、充電中のバッテリーが接続されている限り、充電と放電が交互に行われます。

コンデンサ C2、C3 はタイマーのノイズ耐性を高めます。抵抗 R19、R22 は、ベース電流がない場合に閉じたトランジスタ VT3、VT4 を確実に保持することを保証します。

KT608B の代わりに、デバイスは KT603、KT608、KT3117、KT815 シリーズの任意のトランジスタを使用できます。 KT503B - KT315、KT501、KT503、KT3117; KT814B - KT814、KT816、KT818、KT837、および KT825G の代わりに - このシリーズのいずれか。フォトカプラディニスタ TO125-10 は、T0125-12.5、TO2-10、TO2-40、TSO-10 と置き換えることができます。

KTs407A ダイオードブリッジを、文字インデックス A、B、V を持つ KTs402、KTs405 に置き換えます。小さな安定化 TKN を備えた VD3 ツェナーダイオードを使用することをお勧めします。D818 シリーズのツェナーダイオードであればどれでも適しています。

酸化物コンデンサ C1 - K50-16、K50-35 または K50-29; C2、C3 - KM-66、K10-23、K73-17 など。トリマー抵抗器 R10、R11 - マルチターン、たとえば SP5-2。抵抗 R20 - 電力 10 または 15 W (極端な場合は 7,5 W) の PEV。残りはMLT、OMLT、S2-23です。ボタン SB1 とスイッチ SA1 - 任意 (たとえば、それぞれ KM2-1 と MT1)。

デバイスのほとんどの要素は、厚さ 2 mm のフォイルでコーティングされたグラスファイバー積層板で作られたプリント基板に実装されています (図 3)。

充電器への自動接続

フォトカプラディニスタ U3 とトランジスタ VT4 は、冷却面が 100 ～ 150 cm2 のヒートシンクに取り付けられています。ボードは適切な寸法 (著者のバージョンでは 260X100X70 mm) で取り付けられます。充放電電流が流れる接続は、断面積が少なくとも 2 mm2 のワイヤで行う必要があります。デバイスをバッテリーに接続する柔軟なワイヤーを選択することをお勧めします。

デバイスをセットアップするには、少なくとも 9 A の負荷電流で電圧を 15 ～ 0,6 V に調整できる実験用 DC 電源と電圧計が必要です。まず、充電器とランプ EL1 を一時的に取り外し、充電中のバッテリーを実験室用電流源に置き換えます。

電圧計を使用して電源電圧を10,5 Vに設定した後、トリミング抵抗R10を使用してコンパレータの下限しきい値を設定してLED HL1をオンにし、電圧を14,2...14,5 Vに設定して、トリマ抵抗R11を使用して設定します。 LED HL2 をオンにする上限しきい値。

組み立てたコンソールの外観を図 4 に示します。四。

充電器への自動接続

充電設備全体の電気的安全性を全体として確保するには、負荷 (バッテリー) を供給ネットワークから電気的に絶縁 (分離) する必要があります。セットトップボックスのデカップリング要素の役割は、フォトカプラ (U1 および U2) によって果たされます。残念ながら、著者が選択した AOT110 シリーズのフォトカプラは、定格絶縁電圧が低いため、感電の危険を排除できません。セットトップボックスに適しているのは、絶縁電圧が 100 V 以上で、フォトトランジスタが複合材料である (これは、AOT500 シリーズなどのフォトカプラ U2 に特に当てはまります) ようなフォトカプラのみです。

文学

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著者：A。Evseev、Tula

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