Автомобільні акумуляторні батареї нерідко заряджають пристроями, що не мають стабілізатора струму. Пропонований пристрій дозволяє і в цьому випадку об'єктивно визначити момент закінчення зарядки батареї. Більш того, воно виконає це при довільних формі і середньому значенні зарядного струму.
Для повної зарядки акумулятора йому необхідно повідомити певний електричний заряд (кількість електрики), що дорівнює добутку часу зарядки на середній струм. Іншими словами, момент закінчення зарядки можна визначати значенням повідомленого акумулятора заряду. При цьому зміни струму в процесі зарядки не вплинуть на заряд, а лише призведуть до збільшення або зменшення часу зарядки.
Для вимірювання заряду, пропущеного через вимірювальну ланцюг, в умовах нестабільного струму було розроблено описується нижче пристрій.
Принципова схема
Основа пристрою - перетворювач напруги в частоту, виконаний на мікросхемі DA1. Напруга на його вхід, пропорційне току зарядки, надходить з струмовимірювальних резисторів R1, R2 (або з одного, або з обох, в залежності від обраного тумблером SA1 межі вимірювання). Оскільки функція перетворення лінійна, частота на виході мікросхеми DA1 прямо пропорційна току зарядки.
Вихідна імпульсна напруга перетворювача надходить на вхід дільника частоти DD1. Частоту вхідних імпульсів він зменшує в 32768 • 60 = 1 966 080 разів. Коефіцієнт перетворення і коефіцієнт ділення частоти обрані такими, що при напрузі на вході перетворювача 1 В імпульси на виході лічильника слідують з інтервалом в 0,1 ч (або в 360 с). Інакше кажучи, один імпульс на виході лічильника відповідає пройшов через вимірювальну ланцюг електричного заряду 0,1 Ач, коли контакти тумблера SA1 розімкнуті, або 1 Ач, коли замкнуті.
Нескладний розрахунок дозволяє визначити необхідний коефіцієнт перетворення: 1966080/360 = 5461 Гц / В.
Оскільки ця частота значно (більш ніж в 50 разів) перевищує 100 Гц, похибка перетворення при вимірюванні заряду, що переноситься пульсуючим (після двуполуперіодного випрямлення) струмом, повинна бути незначною, що і було підтверджено експериментально.
Двуразрядний двійковій-десятковий лічильник імпульсів, виконаний на двох лічильниках по модулю 10 DD2, DD3 з цифровими індикаторами HG1, HG2, підраховує число ампер-годин або їх десятих часток. Децімальная точка індикатора HG1 включена в режимі "10 Ач", Децімальная точка індикатора HG2 блимає при протіканні зарядного струму в ланцюзі навантаження і тим частіше, чим більше струм.
Для установки моменту відключення джерела зарядного струму після протікання заданого заряду в пристрої передбачений інсталяційний блок, що складається з двох десяткових лічильників-дешифраторів DD4, DD5, перемикачів SA3, SA4 і логічного вузла на елементах DD6.1, DD6.2.
Зміна стану лічильників DD2 - DD5 відбувається по спаду вхідних імпульсів, а установка в початковий стан - подачею напруги високого рівня на вхід R.
У режимі вимірювання заряду перемикачами SA3 і SA4 встановлюють необхідне значення заряду, тумблером SA1 вибирають ємність лічильника "10 Ач" або "100 Ач" (ціна поділки молодшого розряду лічильника 0,1 або 1 Ач відповідно). Вхід приладу включають в розрив ланцюга навантаження відповідно до схеми, представленої на рис. 2.56. подають на прилад напругу мережі і замикають контакти тумблера SA2 "ПУСК".
Рис. 2. Схема підключення пристрою для вимірювання заряду.
Рис. 3. Схема підключення вимірювача заряду для визначення ємності АБ.
Рис. 1. Принципова схема вимірювача заряду.
На цьому малюнку показана функціональна схема установки для вимірювання кількості електрики, що повідомляється заряджається акумуляторної батареї. За такою ж схемою збирають установку для проведення електрохімічного процесу.
Через деякий час на тих виходах лічильників DD4, DD5, які виявляться з'єднаними з рухомим контактом перемикачів SA3, SA4, з'явиться напруга високого рівня. Цей же рівень виникне на виході елемента DD6.2. В результаті, по-перше, почне працювати генератор, виконаний на елементах DD6.3, DD6.4, що виробляє імпульсну послідовність частотою близько 2 кГц, а звуковий випромінювач BF1 подасть сигнал, який вказує на те, що через заряджається батарею протекло задану кількість електрики.
По-друге, відкриється транзистор VT1 і спрацює електромагнітне реле К1, контакти До 1.1 якого, разомкнувшісь, знеструмлять навантаження. В такому стані установка буде перебувати до тих пір, поки її не відключать від мережі.
Вимірювач заряду живиться від двополярного стабілізатора напруги 2x9 В, виконаного на мікросхемах DA2, DA3. Понижуючий мережевий трансформатор Т1 уніфікований із серії ТПП. Конденсатори С8 - С12, що захищають мікросхеми пристрою від перешкод, встановлюють по одному біля кожної з мікросхем DD1 DD5.
При напрузі 1В на вході перетворювача напруга - частота Децімальная точка індикатора HG2 включається з періодом приблизно 3 с, індіціруя протікання струму через ланцюг навантаження. Чим більше цей струм, тим частіше включення точки.
Нитки катода люмінесцентних індикаторів HG1 і HG2 харчуються від мінусового плеча стабілізатора. Це зроблено для збільшення різниці напруги між анодами - елементами і катодом індикатора, що дає можливість збільшити яскравість світіння табло. Люмінесцентні індикатори у вимірювачі харчуються зниженою напругою (паспортне напругу 20 - 30 В), тому їх аноди - елементи підключені до виходів лічильників К176ІЕ4 безпосередньо, без додаткових транзисторів.
Налаштування
Калібрують пристрій наступним чином. Вхідні контакти вимірювача включають в розрив ланцюга навантаження за схемою рис 2, і задають робочий струм рівним 1 А. Контакти тумблера SA1 при цьому повинні знаходитися в розімкнутому положенні, а тумблера SA2 - замкнутому. Вимірюючи багаторазово період проходження імпульсів на виході перетворювача DA1 (висновок 7), підлаштування резистором R4 встановлюють їх шестісекундним період. Потім перевіряють точність шестихвилинної періоду імпульсів на виході М (висновок 10) лічильника DD1 і, якщо необхідно, коригують тим же резистором. (
Слід зазначити, що об'єктивно встановити заряд, який повинен прийняти акумулятор, можна, якщо відома його реальна ємність і він розряджений до нижньої допустимої межі.
Для визначення ємності батареї збирають розрядну установку за схемою на рис. 3.
Максимальний постійний струм, який можна пропускати через вхідний ланцюг в положенні "100 Ач" перемикача SA1 - 10А, а в положенні "10 Ач", - 1 А. Якщо вимірюваний струм має форму імпульсів (наприклад, при зарядці батареї акумуляторів), то середнє значення струму потрібно зменшити до 6 - 7 А, інакше резистор R1 перегріється. При розімкнутих контактах перемикача SA1 струм не повинен перевищувати 1 А.
деталі
Замість ІВ-ЗА підійдуть індикатори ІВ-6, проте вони крупніше і споживають більший струм напруження катода, тому потрібно підібрати резистори R8, R10.
Транзистор VT1 - будь-який кремнієвий малопотужний структури п-р-п (наприклад, з серій КТЗ12, КТЗ15, КТ503, КТЗ117).
Діодні мости VD1, VD2 - будь-які з серій КЦ402 - КЦ405; діод VD3 - також будь-який з серій КД503, КД509, КД510, КД513, КД521, КД522.
Конденсатори С4, С5 - оксидні, К50-16 або К50-35; С2 - керамічний (КМ-4. КМ-5. К10-7В.
КІО-47) або слюдяною, причому він повинен мати невеликий ТКЕ (МПО), оскільки від цього залежить стабільність коефіцієнта перетворення: решта - будь-яких типів.
Резистор R1 складається з двох паралельно з'єднаних С5-16В номіналом 0,2 Ом і потужністю 5 Вт. Його можна виготовити самостійно з відрізка товстого дроту високого опору. Підстроєні резистор R4 - багатооборотний СП5-2; інші - МЛТ, С2-23, С2-33, причому R2 складено з двох резисторів, з'єднаних паралельно (наприклад, з номіналами 1 і 10 Ом).
Реле К1 використано імпортне, Best BS902CS (його обмотка має опір 500 Ом, контакти розраховані на комутацію постійного і змінного струму до 10 А при напрузі 220 В). Воно має габарити 20x15x15 мм. Відповідне вітчизняне реле для вимірювача заряду можна підібрати з групи автомобільних.
Трансформатор ТПП232-127 / 220-50 може бути замінений на будь-який з ряду ТПП231-127 / 220-50 - ТПП23 5-127 / 220-50, при цьому слід з'єднати вторинні обмотки таким чином, щоб на діодні мости VD1 і VD2 надходило напруга 12 -15 В.
Мережевий трансформатор можна виготовити і самостійно. Його намотують на стрічковому магнітопроводі ШЛ 16x20. Обмотка I містить 2400 витків дроту ПЕВ-1 діаметром 0,08, обмотки II і III - по 140 витків дроту ПЕВ-1 діаметром 0,25
Звуковий п'єзоелектричний випромінювач BF1 будь-який з серії ЗП.
Тумблер SA1 - П2Т або інший, розрахований на струм не менше 5 A; SA2 будь-хто. Галетні перемикачі SАЗ - МПН-1.
Стабілізатори напруги DAI, DA2 змонтовані на тепловідведення з охолоджувальною поверхнею 30 - 40 см2 кожний.
Джерело: Ходасевич А. Г, Ходасевич Т. І., Зарядні та пуско-зарядні пристрої, Випуск 2.