Приставка для автоматического отключения зарядного устройства. Приставка для автоматического отключения зарядного устройства Кому пригодятся это устройство

Дополнив имеющееся в вашем распоряжении зарядное устройство для автомобильной аккумуляторной батареи предлагаемым автоматом, можете быть спокойны за режим зарядки батареи - как только напряжение ва ее выводах достигнет (14,5±0,2)В, зарядка прекратится. При снижении напряжения до 12,8..13 В зарядка возобновится.

Приставка может быть выполнена в виде отдельного блока либо встроена в зарядное устройство. В любом случае необходимым условием для ее работы будет наличие пульсирующего напряжения на выходе зарядного устройства. Такое напряжение получается, скажем, при установке в устройстве двухполупериодного выпрямителя без сглаживающего конденсатора.

Схема приставки-автомата

Она состоит из тринистора VS1, узла управления тринистором А1, выключателя автомата SA1 и двух цепей индикации- на светодиодах HL1 и HL2. Первая цепь индицирует режим зарядки, вторая - контролирует надежность подключения аккумуляторной батареи к зажимам приставки-автомата.

Если в зарядном устройстве есть стрелочный индикатор - амперметр, первая цепь индикации не обязательна.

Узел управления содержит триггер на транзисторах VТ2, VТЗ и усилитель тока на транзисторе VТ1. База транзистора VТЗ подключена к движку подстроечного резистора R9, которым устанавливают порог переключения триггера, т. е. напряжение включения зарядного тока. «Гистерезис» переключения (разность между верхним н нижним порогами переключения) зависит в основном от резистора R7 и при указанном на схеме сопротивлении его составляет около 1,5 В.

Триггер подключен к проводникам, соединенным с выводами аккумуляторной батареи, и переключается в зависимости от напряжения на них.

Рис. I. Принципиальная схема приставки-автомата.

Транзистор VT1 подключен базовой цепью к триггеру и работает в режиме электронного ключа. Коллекторная же цепь транзистора соединена через резисторы R2, R3 и участок управляющий электрод - катод тринистора с минусовым выводом зарядного устройства. Таким образом, базовая и коллекторная цепи транзистор pa VT1 питаются от разных источников: базовая - от аккумуляторной батареи, а коллекторная - от зарядного устройства.

Тринистор VS1 выполняет роль коммутирующего элемента. Использование его вместо контактов электромагнитного реле, которое иногда применяют в этих случаях, обеспечивает большое число включений - выключений зарядного тока, необходимых для подзарядки ак-кумуляібрной батареи во время длительного хранения.

Как видно из схемы, тринистор подключен катодом к минусовому проводу зарядного устройства, а анодом-к минусовому выводу аккумуляторной батареи. При таком варианте упрощается управление тринистором: при возрастании мгновенного значения пульсирующего Напряжения на выходе зарядного устройства через управляющий электрод тринистора сразу начинает протекать ток (если, конечно, открыт транзистор VT1).

А когда на аноде тринистора появится положительное (относительно катода) напряжение, тринистор окажется надежно открытым. Кроме того," подобное включение выгодно тем, что тринистор можно крепить непосредственно к металлическому корпусу приставки-автомата или корпусу зарядного устройствя (в случае размещения приставки внутри его) как к теплоотводу.

Выключателем SA1 можно отключить приставку, поставив его в положение «Ручн.». Тогда контакты выключателя будут замкнуты, и через "резистор R2 управляющий электрод тринистора окажется" подключенным непосредственно к выводам зарядного устройства". Такой режим нужен, например, для быстрой зарядки аккумулятора перед установкой его на автомобиль.

Детали и конструкция

Транзистор VT1 может быть указанной на схеме серии с буквенными индексами А - Г; VГ2 и VТ3 - КТ603А - КТ603Г; диод VD1-любой из серий Д219, Д220 либо другой кремниевый; стабилитрон VD2 - Д814А, Д814Б, Д808, Д809; тринистор - серии КУ202 с буквенными индексами Г, Е, И, Л, Н, а также Д238Г, Д238Е; светодиоды - любые из серий АЛ 102, АЛ307 (ограничительными резисторами R1 и R11 устанавливают нужный прямой ток используемых светодиодов).

Постоянные резисторы - МЛТ-2 (R2), МЛТ-1 (R6), МЛТ-0,5 (Rl, R3, R8, R11), МЛТ-0,25 (остальные). Подстроечный резистор R9 - СП5-16Б, но подойдет другой, сопротивлением 330 Ом... 1,5 кОм.

Если сопротивление резистора больше указанного на схеме, параллельно его выводам подключают постоянный резистор такого сопротивления, чтобы общее сопротивление составило 330 Ом.

Детали узла управления монтируют на плате (рис. 2) из одностороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. Подстроечный резистор укрепляют в отверстии диаметром 5,2 мм так, чтобы его ось выступала со стороны печати.

Плату укрепляют внутри корпуса подходящих габаритов либо, как было сказано выше, внутри корпуса зарядного устройства, но обязательно возможно дальше от нагревающихся деталей (выпрямительных диодов, трансформатора, тринистора). В любом случае напротив сси подстроечного резистора в стенке корпуса сверлят отверстие. На лицевой стенке корпуса укрепляют светодиоды и выключатель SA1.

Рис. 2. Печатная плата приставки-автомата.

Для установки тринистора можно изготовить теплоотвод общей площадью около 200 см2. Подойдет, например, пластина дюралюминия толщиной 3 мм и размерами 100X100 мм. Теплоотвод прикрепляют к одной из стенок корпуса (скажем, задней) на расстоянии около 10 мм - для обеспечения конвекции воздуха.

Допустимо прикрепить теплоотвод и к наружной стороне стенки, вырезав в корпусе отверстие под тринистор.

Перед креплением узла управления его нужно проверить и определить положение движка подстроечного резистора. К точкам 1, 2 платы подключают выпрямитель постоянного тока с регулируемым выходным напряжением до 15 В, а цепь индикации (резистор R1 и светодиод HL1) -к точкам 2 и 5. Движок подстроечного резистора устанавливают в нижнее по схеме положение и подают на узел управления напряжение около 13 В. Светодиод должен гореть. Перемещением движка подстроечного резистора вверх по схеме добиваются погасания светодиода. Плавно увеличивая напряжение питания узла управления до 15 В и уменьшая до 12 В, добиваются подстроечным резистором, чтобы светодиод зажигался при напряжении 12.8...13 В и погасал при 14,2...14,7 В.

А. Коробков.

Коробков Александр Васильевич - ведущий специалист одного из московских предприятий, родился в 1986 году. Радиолюбительством занялся в школе, где восьмиклассником собрал детекторный приемник. Через два года осилил супергетеродин. В 60-е годы разработал и собрал транзисторный магнитофон. К этому же периоду относятся первые публикации в журнале «Радио». Немного позже стал публиковаться и в сборнике ВРЛ. Основная тематика публикаций в последнее десятилетие - автомобильная влектроника.

В статье рассматривается схема несложного устройства, дополнив которым ваше зарядное устройство (ЗУ), процесс зарядки может быть автоматизирован. Так же оно поможет содержать ваш аккумулятор в заряженном состоянии в период длительного хранения, что способствует значительному увеличению его срока службы.

Устройства представляет собой электронное реле, следящее за напряжением подключенного аккумулятора. Реле имеет два порога срабатывания по наибольшему и наименьшему значению напряжения, выставленным в процессе наладки.

Контактная группа К1.1 подключается в разрыв одного из проводов, идущего на клеммник для подключения аккумуляторной батареи. Устройство также запитано с этого клеммника.

Настройка устройства. Для настройки узла понадобится источник питания с регулируемым значением напряжения. Подаем питание на вход XS1 (рис. 1). Устанавливаем движок резистора R 2 в верхнее по схеме положение, а R3 в нижнее. Выставляем значение напряжения 14,5 В. При этом транзистор VT 2 должен быть закрыт, а реле К1 должно быть обесточено. Регулировкой R 3 добиваемся срабатывания реле К1. Теперь устанавливаем напряжение в 12,9 В, регулировкой R 2 добиваемся выключения К1.

Т.к контакты реле К1.2, в отключенном состоянии, шунтируют резистор R 2, настройки срабатывания и отключения К1 являются независимыми друг от друга.

О деталях устройства. Резисторы R 2, R 3 подстроечные, тип СП-5, прецизионный стабилитрон Д818 можно заменить на два включенных встречно Д814 с близкими значениями стабилизации напряжения. Реле К1 с напряжением питания 12 В, с двумя группами нормальнозамкнутых контактов. Контактная группу К1.1, должна быть рассчитанна на ток зарядки аккумулятора.

Эта конструкция подключается как приставка к зарядному устройству, разнообразных схем которых в интернете уже описано немало. Она выводит на жидкокристаллический дисплей значение входного напряжения, величину тока зарядки аккумулятора, время зарядки и ёмкость зарядного тока(которая может быть или в Ампер-часах или в миллиампер-часах - зависит только от прошивки контроллера и применённого шунта). (См. Рис.1 и Рис.2 )

Рис.1

Рис.2

Выходное напряжение зарядного устройства не должно быть менее 7 вольт, иначе для данной приставки потребуется отдельный источник питания.

Основу устройства составляет микроконтроллер PIC16F676 и жидкокристаллический 2-строчный индикатор SC 1602 ASLB-XH-HS-G.

Максимальная зарядная ёмкость составляет 5500 ма/ч и 95,0 А/ч соответственно.

Принципиальная схема приведена на Рис 3.

Рис.3. Принципиальная схема приставки для измерения ёмкости зарядки

Подключение к зарядному устройству - на Рис 4 .

Рис.4 Схема подключения приставки к зарядному устройству

При включении микроконтроллер сначала запрашивает требуемую ёмкость зарядки.
Устанавливается кнопкой SB1. Сброс - кнопкой SB2.
На выводе 2 (RA5)устанавливается высокий уровень, который включает реле P1, которое в свою очередь включает зарядное устройство (Рис.5 ).
Если кнопку не нажимать более 5 секунд - контроллер автоматически переходит в режим измерений.

Алгоритм подсчёта ёмкости в данной приставке следующий:
1 раз в секунду микроконтроллер измеряет напряжение на входе приставки и ток, и если величина тока больше единицы младшего разряда - увеличивает счётчик секунд на 1. Таким образом часы показывают только время зарядки.

Далее микроконтроллер высчитывает средний ток за минуту. Для этого показания зарядного тока делятся на 60. Целое число записываются в счётчик, а остаток от деления потом прибавляется к следующему измеренному значению тока,и уже потом эта сумма делится на 60. Сделав, таким образом, 60 измерений за 1 минуту в счётчике будет число среднего значения тока за минуту.
При переходе показаний секунд через ноль среднее значение тока в свою очередь делится на 60(по такому же алгоритму). Таким образом счётчик ёмкости увеличивается 1 раз в минуту на величину одна шестидесятая от величины среднего тока за минуту. После этого счётчик среднего значения тока обнуляется и подсчёт начинается сначала. Каждый раз, после подсчёта ёмкости зарядки, производится сравнение измеренной ёмкости и заданной, и при их равенстве на дисплей выдаётся сообщение - "Зарядка завершена", а во второй строке - значение этой ёмкости зарядки и напряжение. На выводе 2 микроконтроллера (RA5) появляется низкий уровень, что приводит к отключению реле. Зарядное устройство отключится от сети.

Рис.5

Наладка устройства сводится только к установке правильных показаний зарядного тока (R1 R5) и входного напряжения (R4) с помощью эталонного амперметра и вольтметра.

Теперь о шунтах.
Для зарядного устройства на ток до 1000 мА можно использовать блок питания на 15 в, в качестве шунта резистор на 0.5-10 Ом мощностью 5Вт (меньшее значение сопротивления будет вносить меньшую погрешность в измерение, но затруднит точную настройку тока при калибровки прибора), и последовательно с заряжаемым аккумулятором переменное сопротивление на 20-100 Ом, которым и будет выставляться величина зарядного тока.
Для зарядного тока до 10А потребуется изготовить шунт из высокоомной проволоки подходящего сечения на сопротивление 0,1 Ом. Проведённые испытания показали, что даже при сигнале с токового шунта равным 0,1 вольт настроечными резисторами R1 и R3 можно легко установить показания тока в 10 А.

Печатная плата для данного устройства разрабатывалась под индикатор WH1602D. Но можно использовать любой подходящий индикатор, сотвественно перепаяв провода. Плата собрана таких же размеров как и жидкокристаллический индикатор и закреплена сзади. Микроконтроллер устанавливается на панельку и позволяет быстро поменять прошивку для перехода на другой ток зарядного устройства.

Перед первым включением подстроечные резисторы установить в среднее положение.

В качестве шунта для варианта прошивки на малые токи можно применить 2 параллельно соединенных резистора млт-2 1 Ом.

В приставке можно применить индикатор WH1602D , но придется поменять местами выводы 1 и 2. А вообще- лучше свериться с документацией на индикатор.

Индикаторы фирмы МЭЛТ не будут работать, из-за несовместимости работы по 4-х битному интерфейсу.

При желании, можно подключить подсветку индикатора через токоограничительный резистор 100 Ом

Эту приставку можно использовать для определения емкости заряженного аккумулятора.

Рис.6. Определение емкости заряженного аккумулятора

В качестве нагрузки можно использовать любую нагрузку (Лампочку, резистор...), только при включении нужно выставить любую заведомо большую емкость аккумулятора и при этом следить за напряжением аккумулятора, чтобы не допускать глубокой разрядки.

(От автора) Приставка испытывалась с современным импульсным зарядным устройством для автомобильных аккумуляторов,
Данные устройства обеспечивают стабильное напряжение и ток с минимальными пульсациями.
При подсоединении же приставки к старому зарядному устройству (понижающий трансформатор и диодный выпрямитель) мне не удалось настроить показания зарядного тока из-за больших пульсаций.
Поэтому было решено изменить алгоритм измерения зарядного тока контроллером.
В новой редакции контроллер делает 255 измерений тока за 25 милисекунд (при 50Гц - период составляет 20 милисекунд). И из сделанных измерений выбирает самое большое значение.
Также происходит измерение входного напряжения, но выбирается наименьшее значение.
(При нулевом зарядном токе напряжение должно быть равно ЭДС аккумулятора.)
Однако при такой схеме перед стабилизатором 7805 необходимо поставить диод и сглаживающий конденсатор (>200 мкФ)на напряжение не менее выходного напряжения зарядного
устройства. Плохо сглаженное напряжение питания микроконтроллера приводило к сбоям в работе.
Для точной установки показаний приставки рекомендуется использовать многооборотные подстроечные резисторы или ставить дополнительные резисторы последовательно с подстроечными (подобрать экспериментально).
В качестве шунта для приставки на 10 А я пробовал использовать кусок аллюминиевого провода сечением 1,5 мм длиной около 20 см -прекрасно работает.