Многоканальний зарядний пристрій для свинцевих акумуляторів

Зарядний пристрій для свинцевих акумуляторів, заснований на методі заряду "Постійною напругою", який є многоканальним, модульного принципу, на основі обмежників напруги, з температурною компенсацією, зворотний зв'язок, для стабілізації напруги всіх каналів, уведений в один або декілька каналів. (19) (21) u201003600 (22) 29.03.2010 (24) 25.01.2011 (46) 25.01.2011, Бюл.№ 2, 2011 р. (72) (73) ДОРОШЕНКО СЕРГІЙ ІВАНОВИЧ 3 Обмеження струму заряду приблизно 1/10 від ємності акумулятора, після його підключення до акумулятора 56567 Через, біля п'яти годин, після підключення, ріст напруги зупиниться на рівні обмеженому балансиром Підключають розряджений акумулятор до зарядного пристрою. Джерело живлення видає обмежений струм, величиною приблизно 1/10 від величини ємності акумулятора. Напруга буде плавно рости. Через, близько 5 годин, напруга досягне рівня обмеження балансира, яка для різних свинцевих акумуляторів, різних фірм може коливатися від 13,35 вольт на 12-ти вольтовій елемент, до 14 вольтів. Для цього потрібно одноразове настроювання напруги, підстроювальними резисторами, що підходить до кожного конкретного акумулятора. Далі напруга підтримується на цьому обмеженому рівні до сумарних 24 годин. Після цього, таймер, відключить подачу струму на акумулятор. Таймер улаштований так, що, якщо в процесі заряду було відключення електроенергії, а потім включено, то таймер запам'ятає час відліку, і продовжить його з моменту подачі електроенергії. У сумі, час заряду можна обмежити 18 годинами. Але, якщо акумулятори попалися поганої якості й помітне газовиділення починається вже з 13,35 вольта, то час заряду потрібно збільшити. Тому компромісним часом заряду обрано близько 24 годин. Інші настроювання не мають строго встановленої величини й можуть мінятися залежно від можливостей і потреб кожного елемента акумулятора, як напруга, так і струм заряду, який можна збільшити при бажанні до 1/3 ємності акумулятора. Таким чином, цей корисний пристрій має переваги перед аналогами: низька вартість, простота, у тому числі й простота виготовлення, менша вага, менший розмір, висока надійність, високий коефіцієнт корисної дії, можливість частини пристрою розмістити в корпус батареї, завдяки чому переносна частина, модуль живлення, вийде невеликого розміру. Завдяки температурної компенсації, пристрій автоматично налагоджує напруги у всьому діапазоні температур, і якісно заряджає акумулятори до мінус 15 градусів за Цельсієм. Тому, настроївши пристрій один раз, індивідуальною напругою, під кожний акумулятор, можна йому повністю довіритися, і воно не підведе. Не потрібно піклуватися про його відключення, воно, зарядивши батарею повністю, відключить до неї подачу напруги, і буде її втримувати в зарядженому стані. Опис роботи елементів пристрою. Головною частиною пристрою, є балансир фіг. 2 , що складається з декількох однакових модулів, кількість яких залежить, від кількості елементів у батареї, для кожного елемента свій модуль, у представленому випадку 4 елемента. Модуль балансира, це обмежник напруги, побудований на елементі TL431. Розглянемо принцип дії нижнього модуля. 4 Через 19 годин, відключення подачі струму на батарею. У сумі 24 години. І підтримка батареї в зарядженому стані. Якщо модуль каналу настроєний на обмеження напруги, наприклад в 13,45 вольт, що задається підстроювальним резистором R10, при температурі +20 градусів за Цельсієм, що складається зі спадання напруги, приблизно, 2,5v на R24 і R10, плюс напруга на R22, R23 і TR4. Тепер, якщо раптом напруга при заряді між +12v і -12v буде збільшуватися, то напруга на R24 і R10 також буде збільшуватися, при якому елемент VR1, відкриється на ланцюг +12v, R54, VR1, -12v, адже елемент VR1 відкривається від напруги 2,5v. При цьому, відбудеться відтік струму, що дозволить зняти зайву напругу. Зайва енергія виділиться на R54, опором 200Ом, потужністю 1ват. Максимальний струм відтоку стабілізації 60 міліамперів, якого досить, як показує досвід, навіть для акумуляторів, що занадто відрізняються, в ланцюзі батареї були 3 старих акумулятори, зі значною втратою ємності, й один новий. Стандарт ємності акумуляторів, що застосовувалися, 12 амперів годин. Якщо буде потрібно заряджати акумулятори набагато більших ємностей, то в ланцюг відтоку, потрібно буде, підключити транзистор, для посилення струму відтоку й застосувати більший резистор для виділення енергії. Терморезистор TR4 марки ММТ-1, задає межу напруги залежно від температури, чим вона нижче, тим вище опір ланцюга R24 , R10, R22, R23 і TR4, тим більше потрібно напруги, для протікання, заданого, струму по цьому ланцюзі для підтримки 2,5v на VR1. Резистор R10 підключений таким чином, щоб у випадку порушення контакту движка повороту, напруга на каналі впала, охоронивши тим самим акумулятор, від псування при аварії. Ланцюг R60 і світлодіод D31 служить для візуалізації процесу заряду, по цим світлодіодам можна визначити як ступінь заряду, так і слабкі елементи ланцюга. Принцип дії інших модулів каналів аналогічний, включаючи й верхній модуль на фіг. 2, що доповнений ланцюгом зворотного зв'язка, що служить для стабілізації напруги верхнього модуля й ланцюга всіх модулів. Зворотний зв'язок уведений у ланцюг відтоку струму верхнього модуля, +53v, R1 і ОК2 фіг. 1, далі R64, R63, VR6, далі струм може міняти напрямок залежно від умов навантаження акумуляторів. Так, як напруга на верхньому модулі буде при будь-яких умовах завжди стабільною, знаходимо межі стабільності загальної напруги 53 вольта, при якої гарантована стабільність номінальних напруг всіх модулів. Напруга нижче 53v буде довго втримуватися в тому випадку, якщо збіглося так, що самий ємний акумулятор збігся з верхнім модулем. Для прискорення вирівнювання напруги акумуляторів, у ланцюзі відтоку можна додати струму, для цього в 5 56567 6 ланцюзі зворотного зв'язка служить підстроювальзупиняється, це відбувається в схемі у двох випаний резистор R63. дках. При закінченні відліку таймера, одиниця поНапруга вище 53v буде утворюватися, у тому дається від 10 виводу й при відключенні подачі випадку, якщо напруга на верхньому акумуляторі електроенергії, у цей момент напруга на R9 падає досягне номіналу пізніше всіх і різниця характери(напруга на С29 10-15 вольт), закривається VR8, стик акумуляторів виявиться настільки великої, що одиниця подається на вивід 3. Живлення на мікродля зняття зайвої напруги інших акумуляторів, схему в цей час подається від батареї через R6, виявиться недостатньо струму ланцюгів відтоку. У стабілізоване стабілітроном +5v. У момент закінцьому випадку потрібно буде, або поміняти місцячення відліку, нуль із виводу 9 міняється на одими верхній акумулятор, на іншій, з батареї, або ницю, транзистор відкривається, проходить струм, збільшувати струм відтоку, підсиливши додаткочерез ланцюг зворотного зв'язка D14, OK1, вими транзисторами. Якщо навіть відтоку не виR12,T1, який розрахований на напругу, близько стачає, пристрій все одно гарно знижує напругу й 45v. Припиняється поставка струму на балансир і зменшує тривалість дії перенапруги, що усе ще акумулятори, зворотна напруга замикає D19. значно захищає акумулятори, збільшуючи їх реСтрум, що проходить через R51, компенсує розряд сурс. струму акумуляторів через дільники балансира, Зворотний зв'язок може бути введений не що становить близько 1,5 міліампера. тільки в один канал, а в два, та більше каналів, Таймер потрібний в основному, для економії для більш надійного захисту акумуляторів. Для електроенергії, якщо балансир настроєний на вецього, потрібно ввести зворотний зв'язок так-же, як ликий струм відтоку, а також для відключення пісвін уведений у верхньому модулі, а транзистор ля 24 годин, через насичення акумуляторів і непооптопары, з'єднати паралельно транзистору оптотрібності їхнього подальшого тримання під пары ОК2 напругою, що хоч небагато, але приводить до елеС12 фіг. 2 служить для придушення самозбуктролізу води. Однак застосування таймера не дження й зменшення пульсацій 53v. особливо важливо, так, що за бажанням може й не Елементи R3, C26, R43, D16, D18 фіг. 1 у ланзастосовуватися. цюзі оптопары ОК2, служать для захисту від переСвітлодіод D23 служить для індикації підклюнапруги, у випадку порушення контакту роз’єму, чення пристрою, D14 «кінець заряду», D16 «немає або включення модуля живлення без балансира. підключення модуля живлення до балансира». Якщо пристрій, при виготовленні, не розраховуR52 служить для обмеження струму заряду, ється для модульної роботи, то можна ланцюг яким задається максимальна потужність роботи захисту не застосовувати. ЩИМ контролера. На мікросхемі КР512ПС10 побудований тайВисоковольтна частина схеми, та, що до транмер. Реле часу запрограмоване на 24 години росформатора, може бути будь-якою, на будь-якій боти, підключенням виводів 1,12,14 до плюс 5v, і мікросхемі, а також потужність роботи пристрою. 13,15 до маси, що, відповідно, є одиницею й нуТому величини трансформатора, дроселя, діодів і лем. Частота генерації настроєна R11, С24 близьконденсаторів фільтра С32, С38, С37, L8 залежать ко 900 герців. Подачею одиниці на 3 вивід, відлік від потужності пристрою. 7 56567 8 9 56567 10 11 Комп’ютерна верстка М. Мацело 56567 Підписне 12 Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601