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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Aufsatz zur automatischen Abschaltung des Ladegeräts. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Automobil. Batterien, Ladegeräte Der Artikel beschreibt eine Set-Top-Box, die für den Betrieb mit einem Ladegerät ausgelegt ist und nicht über die Funktion verfügt, sich beim Laden des Akkus vom Netzwerk zu trennen. Dieses Präfix dürfte vor allem für Autofahrer interessant sein, die mit dem einfachsten werkseitig oder selbstgebauten Ladegerät den Ladevorgang mit minimalem Zeit- und Kostenaufwand automatisieren möchten. Es ist bekannt, dass die Spannung an den Anschlüssen einer Blei-Säure-Batterie, die mit einem stabilen Strom geladen wird, fast nicht mehr ansteigt, sobald sie vollständig geladen ist. Ab diesem Zeitpunkt wird fast die gesamte der Batterie zugeführte Energie nur noch für die Elektrolyse und Erwärmung des Elektrolyten aufgewendet. Somit wäre es im Moment des Aufhörens des Anstiegs der Ladespannung möglich, das Ladegerät vom Netz zu trennen. Die Bedienungsanleitung für Autobatterien [1] empfiehlt jedoch, den Ladevorgang in diesem Modus noch weitere zwei Stunden fortzusetzen. So funktioniert das zuvor beschriebene automatische Ladegerät [2]. Die Praxis zeigt jedoch, dass dieses Nachladen nur während der jährlichen Kontrolle und des vorbeugenden Lade-Entlade-Zyklus erforderlich ist, um den technischen Zustand der Batterie festzustellen. Im Alltagsgebrauch reicht es völlig aus, den Akku 15 ... 30 Minuten unter konstanter Spannung auszuhalten. Dieser Ansatz ermöglicht eine deutliche Vereinfachung des automatischen Ladegeräts, ohne dass sich dies spürbar auf die Vollständigkeit der Batterieladung auswirkt. Wenn Sie den Akku mit einem instabilen Strom laden, nimmt der Ladestrom zusammen mit einem sanften Anstieg der Ladespannung (ausgesprochen schwächer als im ersten Fall) ab. Der Beweis für eine vollständig geladene Batterie ist das Aufhören von Spannungs- und Stromänderungen. Dieses Prinzip liegt der Funktionsweise des vorgeschlagenen Präfixes zugrunde. Es enthält einen Komparator, dessen einem Eingang eine Spannung zugeführt wird, die proportional zunimmt, wenn die Ladespannung an der Batterie ansteigt (und abnimmt, wenn sie abnimmt) und gleichzeitig proportional abnimmt, wenn die Ladespannung an der Batterie zunimmt (zunimmt, wenn sie abnimmt). der Ladestrom. Am zweiten Eingang liegt die gleiche Spannung an wie am ersten, allerdings mit deutlicher Zeitverzögerung. Mit anderen Worten: Solange die Spannung an der Batterie ansteigt und (oder) der Ladestrom abnimmt, ist der Spannungswert am zweiten Eingang des Komparators kleiner als der Spannungswert am ersten, und dieser Unterschied ist proportional zu die Änderungsrate der Ladespannung und des Ladestroms. Wenn sich die Spannung an der Batterie und der Ladestrom stabilisieren (was anzeigt, dass die Batterie vollständig geladen ist), gleichen sich die Spannungswerte an den Eingängen des Komparators an, er schaltet um und gibt ein Signal zum Ausschalten Ladegerät. Diese Idee ist [3] entlehnt. Das Präfix wird bei weit verbreiteten Elementen verwendet. Der maximale Betriebsstrom beträgt 6 A, kann jedoch bei Bedarf problemlos erhöht werden. Das schematische Diagramm der Befestigung ist in Abb. 1 dargestellt. eines.
Das Gerät besteht aus einem Eingangs-Operationsverstärker DA1, zwei Spannungskomparatoren am Operationsverstärker DA2.1, DA2.2, einem elektronischen Relais mit zwei Eingängen VT1 - VT3, K1 und einem Netzteil bestehend aus einem Netzwerktransformator T1, Dioden VD1-VD4, ein Glättungskondensator C6 und ein parametrischer Spannungsstabilisator VD5R19. Der Ausgang des Ladegeräts wird an die Klemmen X1, X3 und der zu ladende Akku an die Klemmen X2, X3 angeschlossen. Der Netzstecker des Ladegeräts wird an die Buchse X5 der Set-Top-Box angeschlossen. Durch Drücken der SB1-Taste wird die Netzspannung an das Ladegerät und an die Netzwicklung I des T1-Transformators der Set-Top-Box angelegt. Die unstabilisierte Spannung der Diodenbrücke VD1-VD4 wird von einem elektronischen Relais gespeist, und die Ausgangsspannung des parametrischen Stabilisators wird von der DA2-Mikroschaltung geliefert (DA1 wird vom Ladegerät gespeist). Der Ladevorgang des Akkus beginnt. Der durch den Ladestrom am Widerstand R1 entstehende Spannungsabfall wird dem Eingang des Operationsverstärkers DA1 zugeführt, der nach der invertierenden Verstärkerschaltung geschaltet ist. Die Spannung an seinem Ausgang steigt mit abnehmendem Ladestrom. Andererseits ist die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers proportional zu seiner Versorgungsspannung. Und da der Verstärker direkt von der zu ladenden Batterie gespeist wird, hängt die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers sowohl von der Spannung an den Anschlüssen der zu ladenden Batterie als auch vom Ladestrom ab. Diese Konstruktion der Set-Top-Box ermöglichte die Verwendung in Verbindung mit einer Vielzahl von Ladegeräten, auch den einfachsten. An den Ausgang des Operationsverstärkers ist ein Tiefpassfilter R4C2 angeschlossen, von dem die Spannung über die Integrierschaltungen R7C3 und R5R6R8C4 den Eingängen eines Komparators am Operationsverstärker DA2.2 zugeführt wird. Die R8C4-Schaltung hat eine um ein Vielfaches größere Zeitkonstante als die R7C3-Schaltung, sodass die Spannung am nichtinvertierenden Eingang dieses Komparators geringer ist als am invertierenden und der Ausgang auf Low geht. Der Komparator am Operationsverstärker DA2.1 ist ein herkömmliches Schwellenwertgerät, dessen invertierender Eingang vom Widerstandsteiler R15R16 mit einer beispielhaften Spannung versorgt wird und dessen nichtinvertierender Eingang vom Teiler R11R12R13 an eine wiederaufladbare Batterie angeschlossen wird. Der Komparator schaltet, wenn die Spannung an der Batterie 14,4 V erreicht, und dient dazu, die Möglichkeit einer vorzeitigen Abschaltung des Ladegeräts bei unbedeutender Dynamik der Spannungsänderungen an der Batterie auszuschließen. Dies hat zur Folge, dass die Set-Top-Box das Ladegerät nicht ausschaltet, bis die Spannung des zu ladenden Akkus den angegebenen Wert erreicht, selbst wenn der DA2.2-Komparator umgeschaltet hat. Diese Situation ist möglich, wenn der Ladestrom auf einen unterschätzten Wert eingestellt wird und sich dadurch die Ladespannung und der Ladestrom sehr langsam ändern. Auch der Ausgang des Komparators DA2.1 hat zunächst eine niedrige Spannung. Die Ausgänge beider Komparatoren sind über Widerstandsteiler R17R18 und R20R21 mit den Basen der Transistoren VT2 und VT1 verbunden. Wenn Sie also die Taste SB1 drücken, bleiben diese Transistoren geschlossen und VT3 öffnet. Das Relais K1 wird aktiviert und die Kontakte K1.1 sperren die Kontakte des Tasters. Das Präfix bleibt eingeschaltet, nachdem die Taste losgelassen wird. Da die Transistoren VT1 und VT2 nach der UND-Logikschaltung verbunden sind, öffnen sie nur bei hohem Spannungspegel gleichzeitig am Ausgang der Komparatoren DA2.1, DA2.2. Dies kann nur passieren, wenn der Akku vollständig geladen ist. In diesem Fall schließt der Transistor VT3 und das Relais K1 gibt den Anker frei, wodurch der Stromversorgungskreis der Set-Top-Box und des Ladegeräts geöffnet wird. Auf Abb. In Abb. 2 zeigt Diagramme der Spannungsänderungen an den Eingängen des DA2.2-Komparators sowie den Ladestrom beim Aufladen des 6ST-60-Akkus mit einem einfachen Ladegerät mit instabilisiertem Ladestrom. Der anfängliche Ladezustand der Batterie beträgt etwa 75 %.
Für den Fall, dass die Set-Top-Box bei starken Störungen betrieben wird, sollte der Stromversorgungskreis des DA2-Operationsverstärkers mit einem Keramikkondensator mit einer Kapazität von 0,1 μF überbrückt werden. Das Präfix zeichnet sich durch eine verringerte Empfindlichkeit gegenüber Netzspannungsschwankungen aus. Steigt sie beispielsweise, so steigt zwar auch die Spannung an der zu ladenden Batterie, gleichzeitig steigt aber auch der Ladestrom. Dadurch ändert sich die Spannung am Ausgang des Operationsverstärkers DA1 geringfügig. Das Präfix ist in einer Metallbox mit den Maßen 140x100x70 mm montiert. Auf seiner Frontplatte befinden sich die Klemmen X1-X3, die Sicherung FU1 und die Buchse X5. Die meisten Teile des Aufsatzes sind auf einer Leiterplatte mit den Maßen 76x60 mm aus 1,5 mm dickem Folienfiberglas untergebracht. Die Zeichnung der Platine ist in Abb. dargestellt. 3. Transformator T1 und Relais K1 werden separat neben der Platine montiert. Der Widerstand R1 ist direkt an die Klemmen X1, X2 angelötet.
Widerstand R1 besteht aus zwei parallel geschalteten Widerständen C5-16V mit einem Widerstand von 0,1 Ohm und einer Nennverlustleistung von 1 W; andere Konstanten - MLT. Trimmerwiderstände R9, R12 - SPZ-16v. Kondensator C1 - KM5, der Rest - K50-35. Es empfiehlt sich, den Kondensator C4 vor der Installation auf der Platine zu trainieren, indem man ihn mehrere Stunden lang an eine Konstantspannungsquelle von 10 ... 12 V anschließt. Anstelle von KD105B können Sie die Dioden KD106A und anstelle von KD522B eine beliebige Diode der KD521-Serie verwenden. Zenerdiode VD5 - jede Low-Power-Diode mit einer Stabilisierungsspannung von 11 ... 13 V. KT3102B-Transistoren können durch alle stromsparenden Transistoren der entsprechenden Struktur mit einem statischen Basisstromübertragungskoeffizienten von mindestens 50 ersetzt werden. Beim Austausch des VT3-Transistors sollte man sich auf den Betriebsstrom des vorhandenen Relais K1 konzentrieren. Bei der Auswahl eines Ersatzes für den K553UD2 OU muss berücksichtigt werden, dass nicht alle Operationsverstärker den Betrieb mit einer Eingangsspannung gleich der Versorgungsspannung ermöglichen. Die Set-Top-Box verwendet einen vorgefertigten Netzwerktransformator mit geringer Leistung und einer Wechselspannung der Sekundärwicklung von 14 V bei einem Laststrom von bis zu 120 mA. Relais K1 - RMU, Pass RS4.523.303, geeignet ist jedoch jedes mit einer Ansprechspannung von 12 ... 14 V, dessen Kontakte zum Schalten einer Wechselspannung von 220 V bei einem Strom von 0,3 ... 0,5 ausgelegt sind A. Zum Einrichten der Set-Top-Box benötigen Sie eine stabilisierte Spannungsquelle, die auf 10 ... 15 V geregelt ist, und ein digitales Voltmeter mit einer Messgrenze von 20 V. Zunächst wird der Schieber des Widerstands R12 nach unten gestellt , und R9 entsprechend der Abbildung nach links verschieben. An die Klemmen X1 und X3 wird eine Quelle angeschlossen, an deren Ausgang eine Spannung von 14,4 V eingestellt und die Set-Top-Box an das Netzwerk angeschlossen. Drücken Sie die Taste SB1, während das Relais K1 funktionieren sollte. Stellen Sie sicher, dass an den Ausgängen der Operationsverstärker DA2.1 und DA2.2 (Pins 10 und 12) ein niedriger Spannungspegel (1,3 ... 1,5 V) anliegt. Messen Sie dann die Spannung am Ausgang des Operationsverstärkers DA1 (Pin 10). Sie sollte ungefähr der Spannung des angeschlossenen Netzteils entsprechen. Die Anschlüsse des Widerstands R30 werden für 40 ... 8 s geschlossen, um ein schnelles Laden des Kondensators C4 zu gewährleisten. Nach einer zehnminütigen Einwirkung wird das Voltmeter dann reibungslos an den Ausgang des Operationsverstärkers DA2.2 angeschlossen Drehen Sie den Knopf des Widerstands R9, bis der Komparator schaltet, d. h. ein sprunghafter Spannungsanstieg an seinem Ausgang beträgt bis zu 11 ... 11,5 V. Dann wird die Spannung am invertierenden Eingang des Operationsverstärkers DA2.2 gemessen und der Widerstand R9 reduziert ihn um 15 ... 20 mV. Es ist zu beachten, dass die Spannung in den Eingangskreisen des Komparators mit einem digitalen Voltmeter mit einem Eingangswiderstand von mindestens 5 ... 10 MΩ gemessen werden muss, um eine Entladung des Kondensators C3 zu verhindern. Da der Eingangswiderstand vieler gängiger digitaler Avometer 1 MΩ nicht überschreitet, können Sie am Eingang des vorhandenen Voltmeters einen Zehn-Megaohm-Widerstand einschalten, der zusammen mit dem Eingangswiderstand des Geräts einen Spannungsteiler mit einem Verhältnis von 1 bildet :10. Drehen Sie abschließend den Knopf des Widerstands R12, bis der Operationsverstärker DA2.1 umgeschaltet wird. In diesem Fall soll das Relais K1 den Anker freigeben. Wenn der Funkamateur kein digitales Voltmeter und keine Stromquelle hat, können Sie die Set-Top-Box direkt beim eigentlichen Laden des Akkus einrichten. Schließen Sie dazu das Ladegerät und den Akku an die Set-Top-Box an, stellen Sie den Ladeschalter auf die Position „Ein“ und die Schieberegler der Widerstände R9, R12 der Set-Top-Box – wie oben angegeben. Drücken Sie die Taste SB1, stellen Sie sicher, dass das Relais K1 aktiviert ist und stellen Sie den Ladestrom gemäß der Bedienungsanleitung des Ladegeräts ein. Als nächstes überwachen sie den Ladevorgang der Batterie und messen regelmäßig die Spannung an den Anschlüssen. Wenn 14,4 V erreicht sind, drehen Sie den Knopf des Widerstands R12, bis der Operationsverstärker DA2.1 umgeschaltet wird. Wenn die Spannung nicht mehr ansteigt, laden Sie in diesem Modus weitere 20 ... 30 Minuten weiter und drehen Sie dann sanft den Knopf des Widerstands R9, bis der Operationsverstärker DA2.2 auslöst und die Set-Top-Box und das Ladegerät vom Gerät getrennt werden Netz. Damit ist die Einrichtung abgeschlossen. Abschließend ist festzuhalten, dass es zur Gewährleistung einer vollständigen Ladung des Akkus wünschenswert ist, die maximal zulässigen Werte des Ladestroms einzustellen, um eine gute Dynamik der Spannungsänderung am Ausgang des Betriebs zu gewährleisten -Verstärker DA1. Dies gilt insbesondere für Ladegeräte mit unstabilisiertem Ausgangsstrom und stark entladenen Batterien. Literatur
Autor: K. Kupriyanov, St. Petersburg
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