Представляем несложную схему приставки-автомата для автомобильного зарядного устройства. Простые промышленные и самодельные ЗУ для автоаккумуляторов рекомендуется дополнить этим автоматом, включающим его при понижении напряжения на аккумуляторной батарее до минимально допустимого значения и отключающим после полной зарядки. Тем более что далеко не каждое бюджетное ЗУ обладает такими функциями.
Электрическая схема
Максимальным напряжением для автомобильных аккумуляторов является величина 14,2...14,5 В, минимально допустимое - 10,8 В. Минимум желательно ограничить для большей надежности величиной 11,5...12 В. Работа схемы. После подключения АКБ и включения сети нажимают кнопку SB1 "Пуск". Транзисторы VT1 и VT2 закрываются, открывая ключ VT3, VT4, включающий реле К1. Оно своими нормально замкнутыми контактами К1.2 отключает реле К2, нормально замкнутые контакты которого (К2.1), замыкаясь, подключают зарядное устройство к сети. Такая сложная схема коммутаций используется по двум причинам: во-первых, обеспечивается развязка высоковольтной цепи от низковольтной; во-вторых, чтобы реле К2 включалось при максимальном напряжении АБ и отключалось при минимальном. Контакты К1.1 реле К1 переключаются в нижнее по схема положение. В процессе зарядки АБ напряжение на резисторах R1 и R2 возрастает, и при достижении на базе VT1 отпирающего напряжения, транзисторы VT1 и VT2 открываются, закрывая ключ VT3, VT4.
Реле К1 отключается, включая К2. Нормально замкнутые контакты К2.1 размыкаются и обесточивают зарядное устройство. Контакты К1.1 переходят в верхнее по схеме положение. Теперь напряжение на базе составного транзистора VT1, VT2 определяется падением напряжения на резисторах R1 и R2. По мере разряда АБ напряжение на базе VT1 снижается, и в какой-то момент VT1, VT2 закрываются, открывая ключ VT3, VT4. Снова начинается цикл зарядки. Конденсатор С1 служит для устранения помех от дребезга контактов К1.1 в момент переключения. 
Настройка приставки к зарядному
Регулировку проводят без аккумулятора и зарядного устройства. Нужен регулируемый БП постоянного напряжения с пределами плавной регулировки до 20 В. Его подключают к выводам схемы вместо GB1. Движок резистора R1 переводят в верхнее положение, а движок R5 - в нижнее. Напряжение источника устанавливают равным минимальному напряжению батареи (11,5...12 В). Перемещением движка R5 добиваются включения реле К1 и светодиода VD7. Затем, поднимая напряжение источника до 14,2...14,5 В, перемещением движка R1 достигают отключения К1 и светодиода. Изменяя напряжение источника в обе стороны, убеждаются, что включение устройства происходит при напряжении 11,5...12 В, а отключение - при 14,2...14,5 В. Настройка готова - можно проводить испытания. Только первую зарядку обязательно контролируйте, находясь рядом.
Готовое устройство-автомат можно разместить в корпусе самого зарядного (если позволяет место), а можно в виде отдельного блока.
Раздел:
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
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.
