Зарядное устройство 21 век

В журнале "Радио Любитель" 2011 №7 размещены следующие статьи:

• Микроконтроллерный программируемый таймер-терморегулятор МПТТ-1. Продолжение.
• Термостабилизатор для бытового инкубатора.
• Схема управления лифтом.
• ЗДДУ-21 век (зарядно-диагностическое десульфатационное устройство).
• Запуск одной кнопкой. Убийца торрента.
• Охранная система.
• Стабилизатор с малым выходным напряжением.
• Собираем сами FM радиоприемник – радиоконструктор – раскраска ЧУДО КИТ ЕК-001Р.
• USB инфракрасный приемник МР708N.
• Акустический дозатор освещения – 2.
• "Электронная техника. Начало."
• Антенна T2FD на радиостанции US5NGH.
• Как за неделю стать телефонным оператором: знакомство с IP-ATC Asterisk.
• Многоголосный ЭМИ из неликвидов.
• Полупроводниковые магнитоуправляемые интегральные схемы СССР. Серия К1116КП. Справочные данные.

Скачать журнал "Радио Любитель" 2011 №7 можно здесь…

Кратко опишу процессы, происходящие в аккумуляторах при разряде и заряде новым методом, который не понятен многим инженерам и отрицаем ими.

ЗДДУ-21 век (зарядно-диагностическое десульфатационное устройство)

1) Процессы, происходящие при заряде и разряде.

Коротко рассмотрим процессы, происходящие при заряде и разряде в автомобильных свинцовых акку­муляторах САБ): при полном заряде, или новая АБ. По­ложительная пластина состоит из окиси свинца, нахо­дящейся на решетке из сплава свинца стойкого к элек­трохимическим процессам или из окиси свинца, полученного при перезаряде губчатого свинца отрицатель­ная — из губчатого свинца.

При разряде окись свинца (положительная пластина) превращается в губчатый свинец . А губчатый сви­нец отрицательчых пластин превращается в сернистокислый свинец (падает плотность электролита), и если его сразу не превращать в губчатый, он превращается в сульфат свинца который предыдущими ме­тодами заряда трудно превратить в губчатый без раз­рушения пластин.

Сульфат свинца белого цвета и изолятор. Для пре­вращения сульфата в губчатый свинец требуется боль­шой ток и повышенное напряжение, что приводит к сильному нагреву и газовыделению. (Молекулы воды микровзрывами распадаются на кислород и водород, образующих взрывоопасную смесь и отрыв частичек окиси свинца (мы видим эти последствия — мутный электролит и коричневый налет на пробках.)

2) Процесс протекания заряда от ЗДДУ-21век.

Заряд АБ до 14 В протекает как обычно, малейшее превышение на несколько милливольт вызывает прекращение подачи тока от ЗУ, напряжение на АБ уменьшается и 3У включает заряд до следующего пре­вышения. Ток и напряжение каждой порции тока постоянной величины (ранее нами установленные), а количе­ством зарядной энергии управляет сама АБ. Каждая порция большого тока (до 10 А и напряжением 17 В) раз­рушает сульфат (восстанавливается активная масса пластин (губчатый свинец отрицательных и окись свинца положительных). Пока частота порций заряд­ного тока зависит и от саморазряда.

По мере восстановления активной массы пластин частота порций зарядного тока уменьшается и напряжение включения следующих порций зарядного тока уменьшается. Сульфат свинца-изолятор, и для его разложения требуются частые порции большого тока и на­пряжения.

Для ускорения десульфатации применяем разрядную нагрузку для быстрого снижения напряжения между пластинами ( для 3У стоком заряда 10 А — 2 А лампа 24 В 21 Вт, при токе 15-20 А разрядная нагрузка 5 А) и включаем ее при колебаниях стрелки амперметра ниже 5 А. После ее выключения смотрим на частоту колебаний стрелки амперметра от нуля и плотность электролита. При малой плотности продолжаем десульфелацию до нормы. Редкие порции тока компен­сируют саморазряд. Заряд разряженной АБ до 14 В — это 80% емкости если нет сульфата, и заряд с ограничением напряжения — разрушение сульфата (востановление емкости).

3) Отличие от аналогов.

От аналогов зарядных устройств ЗДДУ-21век от­личается тем, что при заряде нет вредных факторов при 100% заряде:

а) Количеством электроэнергии и процессом заря­да управляет сама АБ, и поэтому возможно параллельное включение на заряд нескольких АБ (соединенных параллельно), мы только устанавливаем величину за­рядного тока в зависимости от мощности ЗУ. но не менее 0,1 емкости и для ускорения заряда — 0,5 и более.

б) Заряд прекращается после восстановления ак­тивной массы пластин (восстанавливается плотность электролита), и потребляемый ток АБ от ЗУ снижается до компенсации саморазряда.

в) Заряд при напряжении ниже порога нагрева и газовыделения (при 14,0 В).

г) Заряжать можно на любой стадии разряда — чем раньше, тем лучше (предовоатить образование суль­фата).

д) Нет необходимости снимать АБ с автомобиля и выкручивать пробки.

е) Диагностирует состояние бортовой сети автомо­биля и неисправности АБ.

ж) В подключенном состоянии может находиться бесконечно долго (нужно помнить, что при отключении сети ЗУ потребляет от АБ ток до 0,018 А).

Уже есть первые результаты. 10 лет службы АБ на машинах и тракторе и, главное, нет проблем при ис­пользовании в зимнее время, удобно и в тех случаях, когда АБ подключены в дежурных режимах и находящиеся на хранении. При глубоком полном разряде и при отсутствии напряжения на выводах АБ ЗДДУ-21век 100% восстанавливает АБ.

Пример: неделю простояла машина в гараже с включенной магнитолой и была полностью посажена АБ, к ней была подключена исправная и ЗДДУ, через 2 часа исправную отключили и через 4 дня плотность электролита в АБ норма.

Не нужно проводить контрольные разряды, основ­ной критерий 100% заряда — востановление плотнос­ти электролита. Не удивляйтесь, когда плотность элек­тролита повышается до 1,30-1,32: АБ изготовлены или для севера или продавцы перед продажей увеличили у частично разряженных.

Структурная схема устройства ЗДДУ-21 век приве­дена на рис. 1.

Аккумуляторная батарея (АБ) подключается к узлу управления зарядом и температурного контроля (УУЗ и ТК), который при правильном подключении к АБ, при напряжении на АБ менее 14 В и при температуре си­лового блока (СБ) ниже 60 градусов выдает блоку фор­мирования импульсов для запуска токовых ключей в СБ, который выдает зарядные токовые импульсы АБ. СБ можно делать на любую мощность и 3-х фазный.

Схема УУЗ и ТК приведена на рис. 2.

Схемы узлов собраны на сдвоенном операционном усилителе К157УД2. DA1.1 контролирует напряжение на АБ. Диод VD1 — защита от "дурака", защищает от неправильного подключения к АБ, который нужно уста­навливать на напряжение не ниже 100 В и ток 300 мА (1N400). R1 и VD2 формируют опорное дифференци­альное напряжение. Делитель R2, R3, R4 — для уста­новки величины напряжения на АБ. R3 и R4 с винто­вой многооборотной настройкой, тип сопротивления 3296 (импорт). Уменьшая сопротивление верхних плечей при подаче на выводы напряжения 13-14 В, доби­ваемся свечения HL1 и HL2. R3 настраиваем при за­ряде под контролем вольтметра — HL1 (зеленого све­чения) начинает при 14,2 В мигать и быстро уходит стрелка вольтметра к уровню 14 В, и при редких коле­баниях стрелки амперметра от нуля — напряжение на АБ должно уменьшиться приблизительно до 13,36 В. Узел ТК собран на DA1.2, HL2 (красного свечения), его настраивают — вначале гасят и, вращая в сторону зажи­гания и после зажигания еще на два оборота, и точно устанавливают под контролем термометра. Если нет данного термосопротивления 2,2 кОм с отрицатель­ной динамикой, можно поставить четыре диода, со­единенных последовательно (1N400 или КД522) и за­менить R10 на 5,1 или 6,8 кОм (сбоку от схемы пунк­тиром нарисовано, как их подключить). DA1.1 для оптопар АОТ127 или LTV4N35 выдает минус, a DA1.2 выдает плюс и при превышении 14 В или температуры . трансформатора (больше 60 градусов) прекращется подача сигнала на выработку запускающих импуль­сов для открывания токовых ключей в силовом блоке. Узел температурного контроля был установлен в пер­вых образцах ЗУ, когда не было нужного диаметра провода для вторичной оомотки силового трансфор­матора (был только 1.56 мм в хлопчатобумажной изо­ляции, и при нагреве трансформатора перегрева не отмечалось, а при режиме десульфатации средняя мощность уменьшалась, что позволяло импульсами большого тока проводить десульфатацию. В настоящее время блок ТК в ЗУ оставлен, в целях повышения безопасности — у нас в обычае ставить на максималь­ный ток или нечаянно закрыть зарядное курткой или тряпкой, но зарядное не выключается и заряд продол­жается током прежней величины, но порционно.

Схема УФИ приведена на рис 3.

Узел формирования импульсов собран на двух биполярных транзисторах и оптопары АОТ127А или LTV4N35, которые разделяют токовые связи. Начало открывания тиристоров (величина зарядного тока) ре­гулируется подстроечным резистором R4.

Схема СБ приведена на рис 4.

Трансформатор на 180 Вt от старых ламповых те­левизоров с сохраненной сетевой обмоткой (их два вида): с двумя обмотками на 110 В и с двумя обмотка­ми 110/127 В. При изготовлении второго типа сетевую делаем на 254 В и в режиме десульфатации электро­механический электросчетчик такое ЗУ не фиксиру­ет. Между сетевой и вторичной обмотками сохраняем экранную обмотку с пропиткой изоляционной бумаги парафином и не менее 4 слоя от сетевой. Вторичные обмотки по 28 витков по две на каждом стержне (две обмотки по 8,5 В). Обмотки с одного стержня спаива­ем с другого с образованием двух обмоток по 17 В и их спаиваем с образованием обмотки на 34 В со средней точкой. В настоящее время в электротоварах можно купить провод для домашней электропроводки (2×2,5 мм2), одну из жил обматываем конденсаторной бумагой и мотаем обмотки сразу двумя проводами. Этот провод в каждом плече силового выпрямителя выдерживает без нагрева 6 А. Общий ток двух плечей выпрямителя до12 А, а в режиме десульфатации 15 А импульсы. В данном ЗУ хорошо работают дешевые ти­ристоры BT152600R. Второй двуполупериодный выпря­митель на диодах 1N4007 запитывает светодиод подсветки шкалы амперметра и он же сигнализирует о включении сети, и через выключатель напряжение подается на токовый кпюч десульфатации. В данном ЗУ для десульфатации используется лампа 24 В 21 Вт для уменьшения нагрева ЗУ. Для сильно сульфатированных АБ устанавливается большая нагруз­ка на выводыАБ. При отключении от сети десульфа- тационная нагрузка отключается, и от АБ потребляе­мый ток не превышает 0,018 А. Чтобы полностью от­ключить нагрузку на АБ, можно установить, для при мера поляризованное реле или электронный ключ (это в основном нужно для ЗУ в складах дпя хранения АБ зимой в сельхозпредприятиях, и можно параллельно включать до10-15 АБ на одно зарядное. Только выво­ды АБ допжны быть чистыми и смазаны литолом и иметь винтовые наконечники (контакты должны быть надежны), АБ протереть нашатырным спиртом, На каждую АБ можно завести памятку и вести учет — ког­да заряжалась и степень саморазряда.

Если применять амперметры с выводами на М4 необходима тщательная пропайка выводов (большая aмплитуда токовых импульсов быстро разрушает кон­такт). Очень хорошо в ЗУ работают микроамперметры от магнитофонов (переносных), занимают мало места, светодиод включения сети освещает шкалу, шунт к нему изготавливается из нихрома не менее 2 мм/d на ток 5 А, при 15 А в шунте три отрезка, шунт устанавли­вается под радиатором для тиристоров. Размер шунта зависит от сопротивления нихрома и микроамперметpa (М476 более чувствителен).

Как изготовить радиатор для тиристоров, можно посмотреть в [1]. В [1, рис. 6] изображены импульсы тока не той формы, что я подавал в пе­чать. На рис. 5 токовые импульсы более правильной формы. В настоя­щее время напряжение сети стабильно и коррекции не нужно делать. За­ряд щелочных АБ: количество полупериодов в пачке (ЗАРЯДНОГО ИМ­ПУЛЬСА) — не более 6 (ШЕСТИ). Так же и с другими накопителями элект- роэнергии — алколиновые элементы (востановление) и серебрянно-цинковые 1,4 В на элемент, литиевые при напряжении отсечки 3,8 В на эле­мент, но в каждом случае должна быть и разрядная составляющая.

Очень хорошо сочетаются АБ, разрядно-защитное (РЗ) устройство [1, рис. 5] и ЗУ в накопителях электроэнергии для аварийного освещения дома и в гараже, в медицине и аварийной сигнализации. АБ из строя никогда не выйдет, будет всегда 100% заряжена, упрощается уход. По­требление электроэнергии незначительно. В РЗ устанавливаем вместо R1 10 кОм — 20 кОм, вместо R2 -470 Ом — 1 кОм, напряжение отключения 11,8 В.

Описанным ЗДДУ-21век можно заряжать и литиевые аккумуляторы от электроинструментов на 12 В. При 18-вольтовых небходимо выпрями­тель изготовить на 24 В и установить ограничение зарядки на 21 В (при исправных аккумуляторах). При установке на заряд кадмиево-никилевых аккумуляторов при включенном режиме десульфатации подключают их к выводам и при свечении зеленого светодиода и регулятором тока увеличиваем ток зарядки до мигания зеленого светодиода.

В ЗДДУ должна быть установлена автомобильная лампа на 24 В 21 Вт для десульфатации, которая должна при включении режима "десульфа- тация" светиться при исправых аккумуляторах. Если свечения нет (долго лежали и были списаны в брак), подключить к выводам исправную АБ и убедиться, что нет короткого замыкания, установить зарядный ток до мигания зеленого светодиода, ток должен быть немного больше 2 А, и при отключении исправной АБ заряд должен продолжаться и регулятор тока на несколько градусов поворачиваем в сторону увеличения. Воста- навливаемая АБ не должна нагреваться, и только через несколько часов отмечается небольшой нагрев, который ощущаем тыльной частью кисти — АБ заряжена.

Заряжать можно на любой стадии разряда, тут как и с автомобильны­ми АБ, заряжать после малейшего разряда, и это продляет жизнь акку­муляторов. Не оставляйте аккумуляторы без присмотра и чаще ставьте на контрольный заряд, постепенно приспособитесь к тому, чтобы они всегда были заряжены и всегда не подводили Вас.

Для 18-вольтовых питание операционного усилителя можно и от акку­мулятора и обмотки Тр, добавив стабилизатор на 12 В.

Это всем в подарок! Делайте ЗУ себе и друзьям автолюбителям! И сельхоз-автохозяйствам. В списанных АБ автохозяйств часто попадают­ся годные к эксплуатации (сильно сульфатированные) и после десульфа­тации они работают как новые. Из 4-5 АБ получается сварочный аппа­рат, не мешающий другим приборам в гаражах и позволяющий проводить сварку в поле, только при малейших признаках разряда устанавливать на зарядку.

Удачи всем и здоровья!

1. Шрам В. Восстановление емкости герметичных никель-кадмиевых аккумуляторов. — Радиолюбитель, №6, 2008, стр. 29-31.

Изобретение. Патент РБ №11193

Инструкция к ЗДДУ-21 век

При эксплуатации аккуму­ляторной батареи (АБ) на авто­мобиле отмечается постепен­ное снижение емкости и, как следствие, снижение плотнос­ти электролита. При напряже­нии от генератора 14,2 В пол­ного заряда нет, но и нет раз­рушающих факторов. При 14,5 В восстановлении газовыделе­ние активной массы несколько больше, но отмечаются нагрев и повышение саморазряда из- за разрушения положительных пластин, особенно при заряде зарядными устройствами ста­рого образца.

От аналогов зарядных уст­ройств ЗДДУ-21 век (зарядно- диагностическое десульфатационное устройство) (ЗУ) отли­чается тем, что зарядом управ­ляет сама АБ (мы только вклю­чаем ЗУ и устанавливаем же­лаемую величину тока) — заряд прекращается после восста­новления активной массы пла­стин; заряд происходит при на­пряжении на АБ ниже порога газовыделения и нагрева; за­ряжать можно на любой стадии разряда (чем раньше, тем луч­ше — не дать возможности об­разования сульфата; нет необ­ходимости контролировать время и ток заряда; заряд до 100% без газовыделения и на­грева; нет необходимости сни­мать АБ с автомобиля и выкру­чивать пробки; диагностирует состояние бортовой сети и не­исправности АБ.

ВНИМАНИЕ! При установке на заряд неизвестной АБ необ­ходимо выкрутить пробки и контролировать на газовыде­ление и нагрев. Если начинает нагреваться АБ и ток самосто­ятельно возрастает — АБ неис­правна; и если стрелка ам­перметра не опускаеся ниже уровня 2 А или 4 А (к 0 не стре­мится) — неисправны 1 или 2 эле­мента АБ (возможно, замыкание или повышенный саморазряд), если нет нагрева — идет процесс десульфатации. При колебаниях стрелки амперметра от 0 — прове­рить плотность электролита. При плотности ниже нормы подклю­чить при заряде нагрузку 2-3 А (десульфатация). Время для вос­становления плотности зависит от глубины залегания сульфата свин­ца и его количества.

ПРИ ПОДКЛЮЧЕНОМ ЗУ НЕ ЗАПУСКАТЬ ДВИГАТЕЛЬ! От­дельные.модели ЗУ рассчитаны на запуск. Выводы АБ и ЗУ дол­жны быть без окисления и сма­заны смазкой ВТВ или литолом. Выводы ЗУ не удлинять и не за­менять на выводы с меньшим се­чением меди.

При правильном подключении выводов ЗУ к АБ загорается зе­леный светодиод. В некоторых вариантах ЗУ, при неправильном подключении, загорается раз­рядная лампа внутри корпуса для проведения десульфатации, сиг­нализирующая о наличии напря­жения на выводах АБ и об ошиб­ке подключения. При разряжен­ной АБ свечения зеленого светодиода не будет и нет разрешения на заряд. Ручное управление ус­танавливается по желанию вла­дельца (автоэлектрика).

СЕТЕВАЯ РОЗЕТКА С ЗА­ЗЕМЛЕНИЕМ В ГАРАЖНЫХ УС­ЛОВИЯХ ОБЯЗАТЕЛЬНА! При наличии корректора сети пере­ключатель устанавливаем в по­ложение 1. Включаем сеть — за­горается подсветка амперметра, плавно вращаем регулятор тока вправо, контролируя ток заряда. Включаем сеть и устанавливаем нужный ток. Если зеленый свето­диод начинает сразу мигать и стрелка амперметра колеблется на уровне меньше 0,1 емкости АБ, можно думать о перезаряде или неисправности (обрыв в од­ной из банок). В норме, после по­ездки (при напряжении от гене­ратора 14,2 В), стрелка ампер­метра должна выйти на ток 0,1 емкости и медленно смещаться к 0. В подключенном состоянии АБ может находиться бесконечно долго. При 100% заряде АБ потреб­ляет ток для компенсации самораз­ряда (редкие вспышки зеленого све- тодиода от 1 -2 в секунду до 1 в не­сколько минут при отключении десульфатационой нагрузки). Необхо­димо помнить, что при отключении сети ЗУ потребляет от АБ ток менее 0,018 А (за 100 часов 0,18 А/час). При необходимости устанавливает­ся дополнение в схему — при отключении сети АБ отключается от ЗУ (и обратно включается при включении сети).

Длительность опускания стрел­ки амперметра к 0 зависит от сте­пени сульфатации и саморазряда. Глубокая сульфатация при разря­де АБ ниже 11,8 В. При разряде большим током (стартерный ре­жим) происходит перезаряд плас­тин в наиболее разряженном эле­менте. Ниже 11,8 В разряжать нельзя (раньше считалось 10,2 В) — из шести элементов 12 В АБ все­гда будет один меньшей емкости, который мы можем разрядить больше нормы, что приводит к ко­роблению положительных пластин, поломке и замыканию. Самораз­ряд увеличивается при перезаря­дах из-за оседания окиси свинца, при разрушении оголенных (от электролита) частей пластин и ко­робления. При редких колебаниях стрелки амперметра от 0 (при выключенной сульфатации) заряд можно считать законченным. Про­веряем плотность электролита. При плотности меньше нормы (если не было потерь электролита) подключаем нагрузку (десульфатационную) 2-3 А и доводим плот­ность до нормы (контролируя через 6-12 часов).

Свечение красного светодиода сигнализирует о исправности теп­ловой защиты, при повышении температуры силового трансфор­матора до 60 градусов (ток ЗУ больше нормы или нарушение вен­тиляции) происходит снижение средней величины зарядного тока до достижения равновесия между температурой и зарядом (опти­мальный ток ЗУ). При переходе в импульсный дозаряд температу­ра снижается до нормы. При двух ЗУ в одном корпусе можно их подключать на две АБ, не разъе­диняя их, или на одну параллель­но (большой емкости), при уста­новке токов больше нормы или нарушении вентиляции одно ЗУ временно отключается (у которо­го ниже температура отключе­ния) и включается после заряда подключенного, когда он перехо­дит в режим десульфатации. В режиме десульфатации потреб­ление тока от сети резко падает.

Проверка АБ на саморазряд: заряжаем с десульфатацией до редких колебаний стрелки ам­перметра от нуля и ставим АБ на неделю без подключения нагруз­ки, затем подключаем зарядное и, если стрелка амперметра ко­леблется от нуля, — НОРМА.

Можно заряжать сразу 2-4 АБ меньшей емкости, соединенных параллельно, ток рассчитываем из суммы емкостей. Данным ме­тодом можно устанавливать ток от 0,1 до 0,5 емкости, если позво­ляет мощность ЗУ, время заря­да сокращается обратно пропор­ционально зарядному току.

В пускозарядном варианте ПЗУ2 два выхода поключаются к АБ, левый тумблер в положение ПУСК, включаем сеть, регулято­ры тока устанавливаются на вто­рую белую метку. Запускаем дви­гатель — светодиоды гаснут (на­пряжение от генератора больше 14 В), отключаем сеть и ЗУ от АБ. Пусковой ток зависит от сопро­тивления кабеля сети 220 В, се­чение меди не менее 2,5 мм2, длина не более 5 м.

В очередной раз заряд аккумулятора неуклонно уменьшается, и заводиться с каждым утром становится все труднее? Надо подзарядить батарею, точнее дать денег тем, кто может это сделать в силу наличия специализированного оборудования. Сколько можно это терпеть?! Пора приобрести себе такую же оснастку и взять сей аспект работы автомобиля под контроль.

В нашем интернет-автомаркете вы можете купить зарядные устройства по действительно низким ценам. Мы осуществляем продажу соответствующей продукции от BERKUT, CARSTEL, AGM АВТОТОРГ, ЗАВОДИЛА и др.

Очевидно, что покупка зарядного устройства является достаточно серьезной инвестицией, поэтому стоит уделить достаточное время процессу выбора. Во-первых, следует обратить внимание на напряжение (6/12/24 В) и емкость имеющихся аккумуляторных батарей. Скорость восстановления заряда зависит от максимального тока зарядки, кроме того отдельные модели имеют режим ускоренной работы (BOOST). По принципу действия все приспособления данного типа делятся на два вида – трансформаторные и импульсные. Первые имеют достаточно большие габариты из-за наличия трансформатора, однако обладают высокой мощностью и непревзойденной надежностью. Вторые получили большее распространение по той банальной причине, что их куда проще транспортировать.