Реверсирующая приставка к зарядному устройству. Автоматическое отключение аккумулятора или приставка к зу Схемы приставки к зарядному устройству

Зарядное устройство-приставка, т.е. зарядное устройство (ЗУ или ЗУ-приставка) не имеющее собственного источника питания.

Источником питания для устройства могут выступать ИИП, БП, трансформаторы, солнечные батареи, ветрогенераторы, аккумуляторы, бортсети транспорта, напряжением от 20 до 60 Вольт постоянного тока или от 18 до 42 Вольт переменного тока. Можно увеличить верхний диапазон, но для этого необходимо будет изменить номиналы комплектующих входного каскада и входное напряжение внутренних стабилизаторов напряжения на +12 и +5 В.

Зарядное устройство может работать в нескольких режимах:

1. Заряжать/разряжать любые аккумуляторы, по выбранному, пользователем, алгоритму, токами и напряжениями, на каждом из этапов алгоритма, в диапазоне 0-40В и 0-50А. Разрядник до 18А, а при наличии внешней активной нагрузки, устанавливаемой вместо предохранителя F3 и замене номиналов токовых резисторов с 0.33 Ома на 0.15 Ома 10Вт, то до 40А.
2. Выступать в роли лабораторного БП или программируемого источника питания, в диапазоне 0-40В и 0-50А.
3. МРРТ-контроллер - заряд АКБ, когда источником является солнечные батареи или ветрогенератор (поддержано железом, но пока не реализовано в ПО)
4. В холостую, быть включенным, но не выдавая на выход не чего - гальванически отключенная нагрузка и выключенный силовой преобразователь.

Алгоритмы заряда аккумуляторов:

1. IUoU - поэтапная стабилизация, сначала тока ("I" - стабилизация тока) - этап основного заряда, до достижения, на клеммах АКБ, напряжения следующего этапа стабилизации по напряжению ("U" - стабилизация напряжения) - этап заряда при стабилизированном напряжении, стабилизация по напряжению удерживается до значения минимального зарядного тока ("о" - тока отключения), после отключения ЗУ, ожидается падение напряжения на клеммах АКБ до значения напряжения следующего этапа стабилизации напряжения ("U" - стабилизация напряжения) - этап хранения, удерживая значение напряжения на клеммах АКБ бесконечно долго, пока АКБ подключен к ЗУ. Если, на любом из этапов алгоритма, произойдёт отключение источника питания, то при возобновлении питания, ЗУ возобновит работу заданного алгоритма, с этапа, который был до выключения. Все программируемые значения токов, напряжений, алгоритма и его этапов хранятся в энергонезависимой памяти EEPROM.
2. IUIoU - поэтапная стабилизация, сначала тока ("I" - стабилизация тока) - этап основного заряда, до достижения, на клеммах АКБ, напряжения следующего этапа стабилизации по напряжению ("U" - стабилизация напряжения) - этап заряда при стабилизированном напряжении, стабилизация по напряжению удерживается до значения зарядного тока следующего этапа стабилизации тока ("I" - стабилизация тока) - этап так называемой "добивки" и продолжается до тех пор пока напряжение на клеммах АКБ не достигнет значения ограничения напряжения или напряжение не будет расти в течении 2 часов, после чего происходит отключение АКБ от ЗУ ("о" - отключение), после отключения, ожидается падение напряжения на клеммах АКБ до значения напряжения следующего этапа стабилизации напряжения ("U" - стабилизация напряжения) - этап хранения, удерживая значение напряжения на клеммах АКБ бесконечно долго, пока АКБ подключен к ЗУ. Если, на любом из этапов алгоритма, произойдёт отключение источника питания, то при возобновлении питания, ЗУ возобновит работу заданного алгоритма, с этапа, который был до выключения. Все программируемые значения токов, напряжений, алгоритма и его этапов хранятся в энергонезависимой памяти EEPROM.
3. IUo - тоже, что и в пункте 1, но без этапа хранения - АКБ отключается в конце заряда
4. IUIo - тоже, что и в пункте 2, но без этапа хранения - АКБ отключается в конце заряда
5. "Качели" - заряд с ограничением тока и напряжения, т.е. заряд заданным током, до заданного напряжения, с последующим отключением и ожиданием до заданного напряжения падения, далее по кругу (циклу), пока зарядный ток не упадет до заданного тока отключения.
6. "Ассиметричный" - чередование, заряда заданным током, до заданного напряжения и разрядом заданным током, в соотношении времени заряд/разряд.
7. Разряд заданным током, до заданного напряжения, при достижении которого напряжение стабилизируется, а ток уменьшается, до тех пор пока ток не упадёт до заданного значения.
8. Комбинации алгоритмов - КТЦ (разряд заряженного АКБ + последующий заряд по алгоритму IUIo), три КТЦ подряд.

Схема подключения микроконтроллера:

Схема усиленного блока разряда (с увеличенным макс. током разряда):

Фото устройства:

Принцип работы устройства:

При включении устройства все ЦАП устанавливаются в нулевое значение, блокируются ШИМ-контроллер и драйвер полумоста, производится проверка, программно, нет ли не завершенных процессов, если есть включается их продолжение, если нет остаётся выключенным, программа (ПО) выходит в основное меню. Из основного меню пользователь задаёт значения напряжений и токов, для каждого из этапов, выбранного алгоритма работы с АКБ или указывает ток и напряжение для режима лабораторного БП. А так-же, из основного меню, пользователь может установить настройку даты и времени, откалибровать датчик тока и проверить работоспособность EEPROM.

Во время процессов работы МК задаёт, соответствующим ЦАП-ам, уровни напряжения, которые подаются на соответствующие ОУ-ошибки ШИМ-контроллера TL494 или ОУ разрядника. ОУ ошибки сравнивает уровни ЦАП-ов с уровнями поступающие с выходного каскада, выставляя соответствующую скважность ШИМ. Сигнал ШИМ поступает на драйвер полумоста IR2184 и поочерёдно включает/выключает ключи полумоста, с заданным мертвым временем. Тем самым обеспечивая работу синхронного понижающего DC-DC преобразователя (Чоппер). МК измеряет, при помощи АЦП, выходное напряжение, ток, напряжение источника, напряжение нагрузки, сравнивая с заданными значениями, пользователем, напряжений и тока, корректируя уровни заданных ЦАП-ов. МК отображает всю полученную информацию на дисплее, "в реальном времени". Пользователь во время процесса может корректировать значения заданных напряжений и тока. При возникновении не штатных ситуаций, МК отключает преобразователь, АКБ от ЗУ гальванически и информирует пользователя о, обрыве цепи АКБ, превышении значений напряжения или тока.

Пользователь самостоятельно может обновлять прошивку с компьютера по USB, при помощи программы AVRProg и бутлоадера в МК.

Схемы и прошивка (ПО) распространяются бесплатно только для индивидуального повтора, коммерческое использование запрещено.

Исходный код ПО (прошивки) не распространяется и является интеллектуальной собственностью Автора.

С Уважением Торопов Роман Юрьевич, г. Пермь.

Список радиоэлементов

Эта приставка, схема которой изображена на рисунке, выполнена на мощном составном транзисторе и предназначена для зарядки автомобильной аккумуляторной батареи напряжением 12 В переменным асимметричным током. При этом обеспечивается автоматическая тренировка батареи, что уменьшает склонность ее к сульфатации и продляет срок службы. Приставка может работать совместно практически с любым двуполупериодным импульсным зарядным устройством, обеспечивающим необходимый ток зарядки, например, с промышленным Рассвет-2.

При соединении выхода приставки с батареей (зарядное устройство не подключено), когда конденсатор С1 еще разряжен, начинает течь начальный зарядный ток конденсатора через резистор R1, эмиттерный переход транзистора VT1 и резистор R2. Транзистор VT1 открывается, и через него протекает значительный разрядный ток батареи, быстро заряжающий конденсатор С1. С увеличением напряжения на конденсаторе ток разрядки батареи уменьшается практически до нуля.

После подключения зарядного устройства к входу приставки появляется зарядный ток батареи, а также небольшой ток через резистор R1 и диод VD1. При этом транзистор VT1 закрыт, поскольку падения напряжения на открытом диоде VD1 недостаточно для открывания транзистора. Диод VD3 также закрыт, так как к нему через диод VD2 приложено обратное напряжение заряженного конденсатора С1.

В начале полупериода выходное напряжение зарядного устройства складывается с напряжением на конденсаторе, и зарядка батареи происходит через диод VD2, что приводит к возврату энергии, накопленной конденсатором, в батарею. Далее конденсатор полностью разряжается и открывается диод VD3, через который теперь продолжается зарядка батареи. Снижение выходного напряжения зарядного устройства в конце полупериода до уровня ЭДС батареи и ниже приводит к смене полярности напряжения на диоде VD3, его закрыванию и прекращению зарядного тока.

При этом вновь открывается транзистор VT1 и происходит новый импульс разрядки батареи и зарядки конденсатора. С началом нового полупериода выходного напряжения зарядного устройства начинается очередной цикл зарядки батареи.

Амплитуда и длительность разрядного импульса батареи зависят от номиналов резистора R2 и конденсатора С1. Они выбраны в соответствии с рекомендациями, данными в [Л].

Транзистор и диоды размещают на отдельных теплоотводах площадью не менее 120 см 2 каждый. В приставке применен конденсатор К50-15 на максимально допустимую рабочую температуру +125 °С; его можно заменить конденсаторами больших размеров на номинальное напряжение не менее 160 В, например, К50-22, К50-27 или К50-7 (емкостью 500 мкФ). Резистор R1 -МЛТ-0,5, a R2 - С5-15 или изготовленный самостоятельно.

Кроме указанного на схеме транзистора КТ827 А, можно использовать КТ827Б, КТ827В. В приставке могут быть применены транзисторы КТ825Г - КТ825Е и диоды КД206А, но при этом полярность включения диодов, конденсатора, а также входных и выходных зажимов приставки нужно изменить на противоположную.

Зарядные устройства аккумуляторов автомобилей рекомендуется оснащать автоматом, подключающего его при снижении напряж. на аккумуляторе до минимального значения и выключающего по завершению заряда. В особенности это необходимо при применении в роли запасного источника питания или при продолжительном хранении батареи без эксплуатирования — для предупреждения саморазряда.

Описание работы автомата для отключения зарядного устройства

Описываемая электрическая автомата для отключения зарядного устройства вкл аккумулятор на зарядку при снижении на нем напряж. до заданного уровня и выключает при достижении максимума. Предельным напряжением для кислотных аккумуляторов автомобиля служит напряжение 14,2-14,5 вольт, а минимальным разрешенным при разряде — 10,8 вольт. Минимальное рекомендуется лимитировать для пущей надежности напряжением 11,5…12 вольт.

Приведенная электрическая схема содержит компаратор на транзисторах VT1, VT2 и ключ на VT3, VT4. Функционирует электрическая схема следующим образом. Вслед за подсоединением АБ и и подачи напряжения электросети необходимо нажать кнопку SB1 «Пуск». Транзисторы VT1 и VT2 запираются, отпирая ключ VT3, VT4, который активирует электрореле К1.

Реле своими нормально замкнутыми выводами К1.2 выключает электрореле К2, нормально замкнутые выводы которого (К2.1), подсоединяют зарядное устройство (ЗУ) к сети. Такая сложная электрическая схема подключений применяется по 2-м причинам:

• во-первых, создается гальваническая развязка высоковольтной электроцепи от низковольтной;
• во-вторых, для того чтобы электрореле К2 активировалось при максимальном напряж. аккумулятора и отключалось при минимальном, т.к. используемое электрореле РЭС22 (паспорт РФ 4500163) имеет рабочее напряжение равное 12…12,5 В.

Контакты К1.1 электрореле К1 переводятся в нижнее по схеме положение. В течении заряда аккумулятора потенциал на сопротивлениях R1 и R2 увеличивается, и при достижении на базе VT1 открывающего напряжения, транзисторы VT1 и VT2 отпираются, запирая ключ VT3, VT4.

Реле К1 выключается, включая К2. Нормально замкнутые выводы К2.1 размыкаются и отключают зарядное устройство. Выводы К1.1 переключаются в верхнее по схеме положение. Сейчас потенциал на базе составного транзистора VT1, VT2 обусловливается падением напряж. на сопротивлениях R1 и R2. В ходе разряда АБ потенциал на базе VT1 уменьшается, и в определенный момент VT1, VT2 закрываются, открывая ключ VT3, VT4. Вновь осуществляется цикл заряда. Емкость С1 предназначена для ликвидации помех от дребезга контактов К1.1 в время переключения.

Настройка автомата для отключения зарядного устройства

Настройку прибора делают без аккумулятора и зарядного устройства. Нужен регулируемый блок питания с пределами регулировки 10…20 В. Его подсоединяют к контактам электрической схемы взамен GB1. Движок сопротивления R1 переводят в верхнее положение, а движок R5 — в нижнее. Напряжение источника делают равным мин напряжению аккумулятора (11.5…12 В).

Двигая движок R5 добиваются включения электрореле К1 и светодиода VD7. Потом, увеличивая напряжение блока питания до 14,2…14,5 вольт, перемещением движка потенциометра R1 добиваются выключения К1 и светодиода. Меняя напряжение блока питания в обе стороны, убеждаются, что подключение автомата совершается при напряж. 11,5…12 В, а выключение — при 14,2…14,5 В. На этом настройка заканчивается. В роли R1 и R5 рекомендуется применять многооборотные переменные резисторы марки СП5-3 или похожие.

К.Селюгин, г.Новороссийск