Меню

Имитаторы аккумуляторов для проверки зарядных устройств



Имитаторы аккумуляторов для проверки зарядных устройств

Texas Instruments LM431 IRFP3703 MTW24N40

Описанные здесь две схемы имитаторов аккумулятора помогут вам быстро проверить зарядное устройство в реальных условиях нормальной работы, а также в случаях глубоко разряженной батареи. Схемы позволяют установить любое напряжение, при котором должно работать испытываемое устройство. Поддерживая постоянное выходное напряжение, имитаторы, представляющие собой параллельные стабилизаторы, с успехом выполняют функции дорогих активных нагрузок.

Схема, изображенная на Рисунке 1, сконструирована для работы при напряжении от 8 В до 16 В. Напряжение зарядного устройства подается на вход управления микросхемы LM431 через делитель R2, R6 и R8. Транзистор Q1 инвертирует выходное напряжение стабилизатора, замыкая петлю отрицательной обратной связи.

Рисунок 1. Простая схема имитатора аккумулятора, рассчитанная на работу
в диапазоне напряжений от 8 В до 16 В, позволит пользователям
проверять зарядные устройства, и в частности, их поведение
при глубоко разряженных батареях.

На Рисунке 2 показана схема, рассчитанная на напряжения от 45 В до 58 В. Стабилитроны D3 и D4 гасят напряжение между коллектором и эмиттером Q3 до допустимого для этого транзистора уровня, который не должен превышать 40 В. Напряжение на R10 фиксировано, поэтому постоянен и протекающий через схему ток. Регулируя напряжение на базе транзистора Q3 подстроечным резистором R11, можно менять выходное напряжение.

Рисунок 2. Этот вариант имитатора аккумулятора предназначен для
напряжений от 45 В до 58 В, однако может быть легко
модифицирован для использования при более низких напряжениях.

Некоторые зарядные устройства, например, в блоках резервного питания, перед включением проверяют наличие аккумулятора. Подключив лабораторный источник питания к D1 или D2, получают ожидаемое зарядным устройством напряжение батареи. Это позволит обмануть зарядное устройство и заставить его поверить, что батарея подключена. При этом необходимо убедиться в том, что напряжение ниже точки регулирования имитатора батареи. Диоды D1 и D2 на самом деле не нужны, поскольку лабораторные источники способны выдерживать напряжение, приложенное к их выходам. Это значит, что их можно подключать к схемам напрямую.

Для лучшей точности регулировки в качестве подстроечных резисторов R6 и R11 использованы 10-оборотные потенциометры. Для проверки 24-ваттного зарядного устройства использовалась 12-вольтовая схема, и 48-вольтовая для зарядного устройства мощностью 100 Вт. Для предотвращения перегрева транзисторы должны быть установлены на большой радиатор. Я отрезал 10 см от экструзионного профиля 60055, выпускаемого компанией Aavid, и направил вентилятор прямо на этот теплоотвод. Для обеих схем подойдут любые мощные МОП транзисторы. Удостоверьтесь лишь в том, что они будут работать в пределах области их безопасных режимов.

С небольшими затратами мыслей и времени, и при наличии необходимых компонентов, схема на Рисунке 2 может быть модифицирована для работы как с 12-, так и с 48-вольтовыми устройствами. Несмотря на то, что изначально схемы разрабатывались для свинцово-кислотных аккумуляторов, впоследствии они были успешно использованы для работы с зарядными устройствами литий-ионных батарей.

Материалы по теме

Перевод: AlexAAN по заказу РадиоЛоцман

Источник

Интеллектуальные ЗУ для автоаккумуляторов — современная система по обслуживанию АКБ любого типа

Порой возникает неприятная ситуация, чаще всего зимой, когда не заводится машина. Причина — разряженный аккумулятор. В этом случае лучшим выходом будет — автоматическое зарядное устройство, которое предназначено для автомобильного аккумулятора. В статье рассматривается интеллектуальное зарядное устройство (ЗУ), дается его описание, особенности, как работает и в каких режимах.

Что такое интеллектуальное ЗУ?

Прогресс не стоит на месте и на смену громоздким трансформаторным зарядным устройствам весом около 20 кг пришли новые ЗУ для авто – интеллектуальные. Они способны реанимировать любой аккумулятор.

Автоматическое ЗУ для автомобиля

Свинцовый аккумулятор авто независимо от состава пластин с годами не изменился и требует такого же ухода, как и его предки. Кислотно-щелочные аккумуляторные батареи служат от 4 до 6 лет, если их правильно обслуживать: следить за уровнем и плотностью электролита. Для того, чтобы АКБ авто была всегда в рабочем состоянии, ее нужно подзаряжать, для этого в гараже нужно иметь зарядное устройство.

Прежде чем выбирать ЗУ для своего автомобиля, нужно изучить характеристики АКБ, установленной на авто. В основном на современных машинах устанавливаются аккумуляторы свинцово-кислотного типа. Параметры батареи следует смотреть на этикетке прибора.

Если говорить о зарядных устройствах, то современные ЗУ для авто могут быть: трансформаторными, импульсными, интеллектуальными и солнечными. Первый вид приборов громоздкий и постепенно покидающий авторынок, хотя он отличается надежностью. В основе второго вида ЗУ лежит высокочастотный импульсный блок питания. Благодаря этому зарядку для АКБ удалось сделать небольших габаритов.

Трансформаторный прибор для зарядки

Интеллектуальное ЗУ имеет небольшие размеры, защиту от короткого замыкания и попадания влаги и пыли. В них все автоматизировано, поэтому нет необходимости в постоянном контроле во время зарядки. Именно, благодаря этой особенности их называют «умными». Это наилучший вариант зарядных устройств для автомобильных аккумуляторов на сегодня.

Принцип работы ЗУ в общем одинаков. Поступающий ток напряжением 220В преобразуется с помощью устройства в ток, напряжение которого снижено почти до номинального для конкретной АБК, а затем на него действует выпрямитель. Для каждого автомобильного аккумулятора условия зарядки отличаются. Например, свинцово-кислотные АКБ нужно заряжать до того, как они полностью разрядятся, поэтому их лучше постоянно подзаряжать.

ЗУ для свинцово-кислотного АКБ

Щелочные батареи авто следует заряжать только после полной их разрядки, так как это отражается на их емкости. Известно, что они имеют «эффект памяти», поэтому если они полностью не будут разряжены, их емкость будет уменьшаться.

Независимо от типа АКБ авто: кислотного или щелочного заряжать батарею нужно полностью.

Заправка АКБ имеет свои нюансы, но даже исправно работающая батарея авто нуждается в периодической подзарядке. Для поддержания правильного заряда предназначен генератор авто, но со временем качество зарядки может падать, поэтому гарантировать стабильность качества электрического тока невозможно.

Читайте также:  Аккумуляторы ТНЖ 250 в Екатеринбурге

Обеспечить качественную зарядку можно с помощью интеллектуального ЗУ, оно имеет следующие преимущества:

  • снижает расходы на обслуживание АКБ;
  • увеличивается срок службы батареи, правда, он зависит от ее износа;
  • с помощью ЗУ можно полностью восстановить работоспособности аккумулятора даже засульфатированного;
  • продлевается срок службы пластин;
  • процесс зарядки полностью автоматизирован;
  • увеличивается и стабилизируется ток отдачи АКБ (автор видео — Аккумуляторщик).

Особенности умных ЗУ

Основой интеллектуального ЗУ является высокотехнологическая электроника, благодаря которой производителям удалось создать прибор с полностью автоматическим процессом зарядки. Устройство представляет собой прибор небольших размеров с интеллектуальной подзарядкой, управление осуществляется с помощью микропроцессора. Микроконтроллер, установленный внутри, запрограммирован таким образом, что устройство может работать в разных режимах и с разной защитой.

Благодаря автозарядке владельцу не нужно вникать, как проходят циклы зарядки, делать точные измерения в течение подзарядки, чтобы отслеживать изменения зарядного тока и падение напряжения. Именно от этих показателей зависит качество зарядки, которая гарантирует продолжительную эксплуатацию АКБ.
Главная особенность микропроцессорного интеллектуального ЗУ в том, что пользователь должен знать только емкость батареи. Процесс зарядки полностью контролируется интеллектуальным устройством, оценивается состояние АКБ во время зарядки, учитывается износ батареи, контролируется, как проходит зарядка.

Автозарядка Hyundai для АКБ

Если сравнивать процесс зарядки с помощью стандартного импульсного ЗУ, то заряжаться аккумулятор может до двух дней. При этом нужно следить, чтобы уровень электролита соответствовал норме, а ток заряда не был превышен устройством. При этом прибор заряжает батарею авто до номинального значения, а затем начинается процесс разрядки. Во время процесса зарядки возможны закипания и замыкания АКБ. Если не будет соблюдена технология зарядки, могут посыпаться пластины аккумулятора.

Большим преимуществом интеллектуальных ЗУ устройств является то, что с их помощью можно заряжать аккумуляторы любого типа: сурьмянистые, кальциевые, гелиевые и AGM. За счет отсутствия в конструкции прибора катушки, стало возможным сделать их компактными и легкими. В основном их вес не превышает 600 граммов. Самое мощное адаптивное интеллектуальное ЗУ весит не больше 1,5-2 кг.

Минусом интеллектуальных устройств можно считать невозможность ремонта своими силами, если произошла поломка. Отремонтировать прибор можно только в специализированном центре, так как для его ремонта нужны определенные знания, специальное оборудование и программное обеспечение. Поэтому в домашних условиях его ремонт невозможен. Кроме того, у многих устройств корпуса запаяны, чтобы полностью исключить попадание влаги внутрь.

Следует учесть, что полная зарядка с помощью автозарядного устройства занимает несколько часов и экстренно зарядить аккумулятор оно не сможет. Если необходимо будет зарядить АКБ перед работой, придется немного подождать. Чтобы избежать подобной ситуации, следует проверять зарядку батареи хотя бы раз в месяц.

Автоматическая зарядка для автомобильного аккумулятора

Принцип работы и режимы

Интеллектуальное ЗУ отличается от стандартных аналогов принципом своей работы. В течение первых пяти часов проходят все основные циклы автозарядки. Затем автозарядное устройство оценивает емкость и состояние АКБ и добивает заряд, устанавливая параметры и характеристики тока согласно состоянию аккумулятора. На это уходит еще 2-3 часа.

На многих интеллектуальных ЗУ есть режим адаптивного автозаряда. В этом случае на полную зарядку может понадобиться от 50 до 90 минут. Время, за какое батарея полностью зарядится, зависит от того, в каком состоянии АКБ и какова ее емкость. О полной зарядке устройство сообщит сигналом. Вид сигнала зависит от модели: это может быть световой сигнал либо на экран будет выведена соответствующая надпись. После этого прибор переходит в плавающий режим.

Многие специалисты не верят, что ЗУ за 50-90 минут может зарядить АКБ, не нанося ему вреда. Зная что 60А АКБ нужно заряжать током 6А длительностью 10 часов, а если ток выше, то сыпим пластины.

В отличие от транзисторных ЗУ, зарядное устройство с микроконтроллером может лечить засульфатированные батареи.

Интеллектуальные автозарядные устройства с компьютерным блоком имеют следующие функции:

Микропроцессорное ЗУ для аккумуляторной батареи

  1. Десульфацию. Во время этого режима зарядное устройство проводит импульсный заряд, благодаря которому разрушаются твердые кристаллы сульфатов, образующиеся при полной разрядке аккумулятора или длительном его простое.
  2. Мягкий старт. ЗУ четко контролирует, в каком состоянии находится аккумуляторная батарея, обеспечивая постоянную подзарядку, которая не превышает зарядного напряжения равного 12 В.
  3. Режим тестирования. Во время подзарядки микропроцессор запускает несколько тестов, по результатам которых принимает решение о следующем этапе зарядки. При этом выбирается вид зарядки. Она может быть импульсной или плавной.
  4. Восстановительный режим. Этот режим применяется, чтобы восстановить емкость убитых АКБ. Причем восстанавливаются даже самые безнадежные батареи.

При выборе интеллектуального зарядного устройства следует учесть следующие факторы:

  • лучше отдавать предпочтение моделям, которые имеют хотя бы небольшой запас зарядного тока;
  • покупать следует приборы известных производителей;
  • желательно выбирать устройство, работающее как в стандартном смарт-режиме, так и функционирующее в качестве стабилизирующего источника питания;
  • лучший выбор – комбинированные модели;
  • следует обращать внимание на индикацию, вес и габариты устройства.

Приобретение зарядного устройства позволит сэкономить на покупке нового аккумулятора, так как нет ограничений в использовании прибора, и он подходит для зарядки аккумулятора любого типа.

Читайте также:  Аккумулятор быстро разрядился и быстро зарядился

Видео «Обзор интеллектуальных ЗУ»

В этом видео рассматривается четыре модели зарядных устройства Ring, которые отличаются силой зарядного тока, габаритами, емкостью и стоимостью.

Источник

Программное устройство для аккумуляторов

10 ноябрь 2017
Я постарался вставить в заголовок этой статьи все плюсы данной схемы, которою мы будем рассматривать и естественно у меня это не совсем получилось. Так что давайте теперь рассмотрим все достоинства по порядку.
Главным достоинством зарядного устройство является то, что оно полностью автоматическое. Схема контролирует и стабилизирует нужный ток зарядки аккумулятора, контролирует напряжение аккумуляторной батареи и как оно достигнет нужного уровня – убавит ток до нуля.

Какие аккумуляторные батареи можно заряжать?

Практически все: литий-ионные, никель-кадмиевые, свинцовые и другие. Масштабы применения ограничиваются только током заряда и напряжением.
Для всех бытовых нужд этого будет достаточно. К примеру, если у вас сломался встроенный контроллер заряда, то можно его заменить этой схемой. Аккумуляторные шуруповерты, пылесосы, фонари и другие устройства возможно заряжать этим автоматическим зарядным устройством, даже автомобильные и мотоциклетные батареи.

Где ещё можно применить схему?

Помимо зарядного устройства можно применить данную схему как контроллер зарядки для альтернативных источников энергии, таких как солнечная батарея.
Также схему можно использовать как регулируемый источник питания для лабораторных целей с защитой короткого замыкания.

Основные достоинства:

  • — Простота: схема содержит всего 4 довольно распространённых компонента.
  • — Полная автономность: контроль тока и напряжения.
  • — Микросхемы LM317 имеют встроенную защиту от короткого замыкания и перегрева.
  • — Небольшие габариты конечного устройства.
  • — Большой диапазон рабочего напряжения 1,2-37 В.

Недостатки:

  • — Ток зарядки до 1,5 А. Это скорей всего не недостаток, а характеристика, но я определю данный параметр сюда.
  • — При токе больше 0,5 А требует установки на радиатор. Также следует учитывать разницу между входным и выходным напряжением. Чем эта разница будет больше, тем сильнее будут греться микросхемы.

Схема автоматического зарядного устройства

На схеме не показан источник питания, а только блок регулировки. Источником питания может служить трансформатор с выпрямительным мостом, блок питания от ноутбука (19 В), блок питания от телефона (5 В). Все зависит от того какие цели вы преследуете.
Схему можно поделать на две части, каждая из них функционирует отдельно. На первой LM317 собран стабилизатор тока. Резистор для стабилизации рассчитывается просто: «1,25 / 1 = 1,25 Ом», где 1,25 – константа которая всегда одна для всех и «1» — это нужный вам ток стабилизации. Рассчитываем, затем выбираем ближайший из линейки резистор. Чем выше ток, тем больше мощность резистора нужно брать. Для тока от 1 А – минимум 5 Вт.
Вторая половина — это стабилизатор напряжения. Тут все просто, переменным резистором выставляете напряжение заряженного аккумулятора. К примеру, у автомобильных батарей оно где-то равно 14,2-14,4. Для настройки подключаем на вход нагрузочный резистор 1 кОм и измеряем мультиметром напряжение. Выставляем подстрочным резистором нужное напряжение и все. Как только батарея зарядится и напряжение достигнет выставленного – микросхема уменьшит ток до нуля, и зарядка прекратиться.
Я лично использовал такое устройство для зарядки литий-ионных аккумуляторов. Ни для кого не секрет, что их нужно заряжать правильно и если допустить ошибку, то они могут даже взорваться. Это ЗУ справляется со всеми задачами.

Источник

Программное устройство для аккумуляторов

Зарядное устройство для автомобильных аккумуляторов на Atmega 8.

Автор: nbo
Опубликовано 26.01.2018
Создано при помощи КотоРед.

Хочу представить вниманию зарядное устройство (ЗУ) для автомобильных аккумуляторов на Atmega 8. Данное устройство является моим вариантом ЗУ описание которого выложено в [1]. Очень рекомендую сначала прочитать описание оригинального ЗУ для снятия многих вопросов. К достоинствам ЗУ можно отнести использование силового трансформатора от бесперебойников, защиту от короткого замыкания и переполюсовки. ЗУ можно собрать в корпусе бесперебойника что снимает проблему всех устройств радиолюбителя – корпус.

После изготовления нескольких штук по оригинальному описанию я пришел к заключению что использование Atmega16 является избыточным, как по обьему памяти так и по количеству портов вводавывода. Поэтому было решено перевести проект на Atmega 8, тем более что исходники Автором были любезно выложены.

После тщательного курения даташита, а особенно замечательной книги [2] получилось переделать прошивку для Atmega 8. Также мною были внесены некоторые изменения в схему устройства для придания некоторой универсальности в части возможности использования различных компонентов. Схема того что получилось представлена ниже:

Как видно устройство разделено на две части: микроконтроллера (МК) и силовую.

Некоторые обьяснения по схеме контроллера. К разьему pow-in подключается маломощный внешний трансформатор с напряжением вторичной обмотки порядка 10-15 вольт, после выпрямления напряжение подается через развязывающий диод D9 на стабилизатор 78l12, который используется для питания операционного усилителя цепи измерения тока, и стабилизатора 7805 который питает микроконтроллер. Резисторы R32, R1 и стабилитрон D10 с напряжением стабилизации 5.1 вольт формируют сигнал прерывания МК для определения момента перехода сетевого напряжения через ноль.

На операционном усилителе (ОУ) U5 типа LM358 собраны усилитель сигнала с шунта для измерения зарядного тока и усилитель сигнала с шунта для определения перегрузки. Питание ОУ осуществляется напряжением 12 вольт и напряжением -5 вольт, которое преобразуется при помощи ICL7660 из напряжения +5 вольт. Использование ICL7660 позволяет отказаться от применения трансформатора с двумя вторичными обмотками, как в оригинальном устройстве. Кроме того предусмотрен вариант использования Rail-to-Rail ОУ, что позволяет вообще отказаться от источника питания +12 вольт, преобразователя ICL7660, а также защитных диодных сборок D6, D7. Был испытан образец на ОУ MCP6002 который себя неплохо зарекомендовал. При использовании Rail-to-Rail ОУ не устанавливается стабилизатор 78l12 и конденсатор C15. Впаивается нулевая перемычка R13 для питания ОУ от +5 вольт, а вместо конденсатора C13 впаивается нулевая перемычка на корпус. Таким образом организуется питание +5 вольт для ОУ. При сборке нужно внимательно следить какой вариант собираете дабы не повредить ОУ и МК при несоответствии типа применяемого ОУ напряжению питания.

Читайте также:  Достоинства электрических зубных щеток

Диодные сборки D6, D7, D11 служат для защиты портов МК от перенапряжения и напряжения обратной полярности. В оригинальной схеме для этой цели используются стабилитроны на 5.1 вольт, но при сборке устройства выяснилось что они вносят погрешность при измерении тока и напряжения, т.к. начинают приоткрываться при напряжении порядка 4.8 вольта. В устройстве АЦП МК использует в качестве опорного напряжения напряжение питания +5 вольт, а следовательно АЦП охватывает весь диапазон от 0 до 5 вольт. Установка D11 обязательна.

Разьем ISP1 служит для внутрисхемного программирования МК, распиновка его стандартна для варианта 6 контактов. Реле RL1 служит для включения силового трансформатора. Транзистор управления реле любой средней мощности типа npn, ставил КТ817. Реле выпаивается из платы бесперебойника, также в зависимости от типа платы можно выпаять кварцевый резонатор на 8 Мгц, стабилизатор 7805, стабилизатор 7812 для силового модуля. Переменным резистором RV1 устанавливаем контрастность дисплея. Дисплей используется типа 0802 с кирилицей. Типоразмер всех используемых SMD резисторов и конденсаторов 1206. Конденсатор C16 танталовый SMD 10мкф 16 вольт.

В силовом модуле стабилизатор 7812 служит для питания вентилятора обдува радиатора на котором устанавливается силовой диодный мост типа KBPC5010 или аналогичный, а также тиристор 40TPS12. В данной версии прошивки обдув включается при токе зарядки 2А, выключается при 1А. В качестве радиатора идеально подходят так называемые «процессорные». Предохранитель FU1 автомобильный на 30А, впаивается прямо в плату. Такие попарно установлены на плате бесперебойника. Резисторы R1-R7, R12, R13, R16 типоразмера 1206 на 0.1 Ом впаяны параллельно и образуют шунт для измерения тока. Транзисторы ключей для управления вентилятором и тиристором использовал типа КТ816Б, можно использовать любые средней мощности типа pnp.

К точкам BATT припаиваются провода с крокодилами для подключения к батарее, к точкам BRIDGE провода с наконечниками для подключения к диодному мосту. Провода с наконечниками также из бесперебойника. К разьему FAN подключают вентилятор охлаждения.

Силовая плата и плата МК соединяются 2-мя шлейфами с 3-мя проводами: сигнал измерения напряжения – общий – сигнал измерения тока и сигнал управления тиристором – общий силовой – сигнал управления вентилятором. ВНИМАНИЕ: общий и общий силовой не долны соединятся в шлейфах они впаиваются в соответствующие места платы и никак между собой не связаны.

После сборки и проверки монтажа подключается ЗУ к сети, если все правильно собрано после экранов приветствия появится надпись «Подключи батарею». Подключаем аккумулятор или внешний источник напряжением 12 вольт к крокодилам и подстроечным резистором RV6 выставляем напряжение на экране ЗУ соответствующее напряжению аккумулятора или источника питания по контрольному вольтметру. Далее подключаем ЗУ к аккумулятору через амперметр, вращаем энкодер по часовой стрелке выставляя зарядный ток 1А и нажимаем ручку энкодера, на экране появляется надпись «Заряд начат» и зарядный ток начинает плавно увеличиваться от нуля до утановленного значения. Подстроечным резистором RV3 выставляем правильные показания тока на экране ЗУ по контрольному амперметру. Выставлять следует при установившемся значении на экране. Подстроечным резистором RV4 выставляем напряжение на входе 24 МК равным 0.09в при зарядном токе 1А.

Для справки: для входов измерения тока и напряжения АЦП МК максимальные значения в +5 вольт соответствуют 15 амперам и 15 вольтам. Для входа измерения перегрузки по току напряжение отключения тока зарядки – 1 вольт.

Подключаем ЗУ к сети, подключаем батарею, устанавливаем требуемый ток заряда в диапазоне 0-10А вращением энкодера, нажимаем энкодер. Ток заряда плавно растет до установленного значения. При достижении на батарее 14.4 вольта ток плавно падает при условии неизменности напряжения на батарее в 14.4 вольта. При падении тока зарядки ниже 0.5А и напряжении 14.4 вольта считается что батарея заряжена и зарядка прекращается — выводится надпись «Батарея заряжена». При невозможности достижения напряжения на батарее в 14.4 вольта при токе 0.5 А в течении 4 часов выводится надпись «Проверь батарею не берет заряд» и заряд отключается. Если при включении зарядки ток не растет появляется надпись «Плохой контакт с батареей» и заряд отключается. При пробое тиристора и неконтроллируемом увеличении напряжения выше 15 вольт заряд отключается и появляется надпись «ERROR VOLTAGE». При чрезмерном увеличении тока заряда или КЗ также заряд отключается и выводится надпись «Ошибка по току». Чтобы досрочно прервать заряд энкодером уменьшаем ток до нуля и нажимаем энкодер или просто снимаем клемму с батареи. Для изменения тока заряда в процессе зарядки вращаем энкодер и нажимаем, появляется надпись «Ток изменен».

Источник