Pulsdiagnose von Batterien. Schema, Beschreibung

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Pulsdiagnose von Batterien. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

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Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Ladegeräte, Batterien, galvanische Zellen

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Bei längerer Lagerung und unsachgemäßer Verwendung bilden sich auf den Batterieplatten große unlösliche Bleisulfatkristalle. Die meisten modernen Ladegeräte basieren auf einer einfachen Schaltung, die einen Transformator und einen Gleichrichter umfasst. Ihr Einsatz dient dazu, Arbeitssulfat von der Oberfläche der Batterieplatten zu entfernen, sie sind jedoch nicht in der Lage, alte grobkristalline Sulfatierung zu entfernen.

Bleisulfatkristalle haben einen hohen Widerstand, der den Durchgang von Lade- und Entladestrom verhindert. Beim Laden steigt die Spannung an der Batterie, der Ladestrom sinkt und durch die starke Freisetzung eines Sauerstoff-Wasserstoff-Gemisches kann es zu einer Explosion kommen. Die entwickelten Impulsladegeräte [1-3] sind in der Lage, Bleisulfat während des Ladevorgangs in amorphes Blei umzuwandeln und es anschließend auf der Oberfläche von Platten abzuscheiden, ohne dass es zu Kristallisation kommt.

Vor dem Laden und Wiederherstellen des Akkus ist es notwendig, seinen technischen Zustand zu diagnostizieren, zunächst den Innenwiderstand (Sulfitierungsgrad) zu bestimmen. Das einfachste Diagnosegerät ist ein Laststecker, bestehend aus einem niederohmigen Entladewiderstand und einem Voltmeter. Der durch den Widerstand fließende Entladestrom verringert die Spannung an der Batterie. Basierend auf der Leerlaufspannung E und der Lastspannung U. Bei Kenntnis des Entladestroms Ið wird der Innenwiderstand der Batterie RBH ermittelt:

Rvn=(EU)/Ir

Die Schwierigkeit bei der Diagnose einer Batterie besteht darin, dass zusätzliche Instrumente und arithmetische Berechnungen erforderlich sind. Markendiagnosegeräte mit automatischer Ermittlung der Batterieparameter (Lastspannung, Innenwiderstand, Kapazität) haben durch den Einsatz eines leistungsstarken Entladewiderstands und einer Relaisschaltung zum Anschließen der Last große Abmessungen.

Das vorgeschlagene elektronische Gerät ermöglicht das direkte Ablesen des Innenwiderstands der Batterie mit Bestimmung des Sulfatierungsgrads der Platten.

Die Diagnose einer Batterie mithilfe eines gepulsten Entladestroms ermöglicht es, die Abmessungen des Geräts (fast um eine Größenordnung) zu reduzieren, die thermischen Bedingungen der Entladekreise zu mildern und die Diagnose von Minuten auf Sekunden zu beschleunigen. Die rechteckige Form des Entladestroms kommt in ihrer Form dem Startstrom von Autostartern am nächsten.

Das Gerät verfügt über keinen Netzstrom, sodass Sie den Sulfatierungsgrad der Batterie direkt am Auto messen können. Die elektronische Schaltung des Gerätes (Abb. 1) umfasst:

Rechteckimpulsgeber am analogen Timer DA1;
Schlüsseltransistor VT2;
Sulfitierungsimpulsverstärker VU1.

(zum Vergrößern klicken)

Geräteeigenschaften

Batteriespannung......12 V
Kapazität, Ah......12-120
Messzeit, s......5
Impulsmessstrom, A ...... 10
Diagnostizierter Sulfatierungsgrad, %......30...100
Gewicht des Geräts, g......240
Betriebslufttemperatur......±27°С

Der Generatorbetriebsmodus wird durch eine negative Rückkopplung von der Last des Schlüsselverstärkers zum Eingang 5 des Timers und einer Kompensationsschaltung für Änderungen der Außentemperatur mit Sensor R1 stabilisiert. Die Stromversorgung des Geräts wird durch einen elektronischen Stabilisator DA2 stabilisiert.

Der Rechteckimpulsgenerator des DA1-Timers ermöglicht es, mit einem Minimum an zusätzlichen Funkkomponenten Rechteckimpulse mit einer über einen weiten Bereich variierenden Frequenz und Einschaltdauer zu erzeugen. Die Mikroschaltung umfasst zwei Komparatoren, deren Eingänge mit den Pins 6 und 2 von DA1 verbunden sind. mit Schaltstufen 2/3 Up bzw. 1/3 Up. Mit dem internen Timer-Trigger können Sie den Zustand des Ausgangs (Pin 3) DA1 abhängig vom Spannungspegel am Ladekondensator C1 ändern.

Wenn Strom angelegt wird, wird der Kondensator C1 abhängig von den Nennwerten von R2 und C3 für eine gewisse Zeit auf den Wert von 1/1 Up aufgeladen. Bei Erreichen dieser Spannung schaltet der interne Trigger, am Ausgang 3 erscheint ein Low-Pegel und der an Pin 7 von DA1 angeschlossene interne Entladetransistor schaltet ein. Der Kondensator C1 wird über die Widerstände R2 und R3 entladen, bei Erreichen des Pegels von 1/3 Up schaltet der Trigger wieder, am Ausgang 3 erscheint ein High-Pegel, der interne Transistor schließt und das Nachladen von C1 beginnt, d.h. der Zyklus wiederholt sich. Der Widerstand R2 legt die Entladezeit des Kondensators C1 fest. Mit zunehmendem Widerstand R2 verlängert sich die Entladezeit und die Leistung an der Last R9 nimmt ab. Der Thermistor R1 ist im Ladekreis des Kondensators C1 installiert. was bei einer niedrigeren Temperatur die Ladezeit von C1 und die Dauer des Stromimpulses im Batterieentladekreis verlängert. Die Frequenz des Generators nimmt ab, was zu einem Anstieg der Spannung am Mikroamperemeter PA1 führt.

Vom Ausgang 3 DA1 werden Rechteckimpulse über den Begrenzungswiderstand R6 an die Basis des Leistungsverstärkers am Transistor VT2 geliefert. Der durch den nächsten Impuls geöffnete Transistor VT2 entlädt die Batterie GB1 für kurze Zeit über den Widerstand R9.

Eingang 5 DA1 dient zur Stabilisierung des Lastentladestroms. Wenn die Spannung an der Last R9 ansteigt, wird sie über den Einstellwiderstand R8 und den Begrenzungswiderstand R7 der Basis des Transistors VT1 zugeführt. Durch Reduzieren der Spannung am Eingang 5 DA1 bei geöffnetem Transistor VT1 können Sie die Frequenz der Ausgangsimpulse des Timers automatisch erhöhen, was zu einer Verringerung der Spannung an der Last führt. Dadurch wird der Strom stabilisiert. Der Kondensator C3 eliminiert Impulsrauschen basierend auf VT1, Widerstand R4 begrenzt den Stromkreis am Eingang 5 von DA1, wenn VT1 offen ist.

Die Impulsspannung von der Batterie GB1 über den Widerstand R10 und den Trennkondensator C4 wird über einen Optokoppler (Optokoppler) VU1 dem Eingang des Verstärkers zugeführt. Der Widerstand R11 legt den DC-Verstärkungsmodus des Optokopplers fest. Die Last des Optoverstärkers ist der Widerstand R13, dessen Signal über den Trennkondensator C5 einem Gleichrichter zugeführt wird, der die Spannung an den Dioden VD2, VD3 verdoppelt. Nach dem Richten wirkt es sich auf die Messwerte des Mikroamperemeters PA1 aus. Der Widerstand R14 legt die maximalen Messwerte des PA1-Geräts fest.

Während der Sulfitierung im Betrieb überschreitet der Innenwiderstand der Batterie nicht den Nennwert und die Impulsspannung an den Batterieklemmen hat eine unbedeutende Amplitude. Bei der grobkristallinen Sulfitierung, wenn der Innenwiderstand der Batterie den Arbeitswiderstand um das Zehnfache übersteigt. Entladestromimpulse erzeugen an den Batteriepolen Spannungsimpulse, deren Amplitude linear vom Sulfatierungsgrad abhängt. Mit zunehmender Impulsamplitude nimmt die Abweichung der Mikroamperemeternadel zu, was auf eine Zunahme der Sulfatierung, eine Abnahme der Batteriekapazität und ihres Startstroms hinweist. Die Mikroamperemeter-Messwerte entsprechen der maximalen Sulfitierung in Prozent.

Die Hauptelemente des Gerätes sind auf einer einseitigen Leiterplatte mit den Maßen 102x31 mm untergebracht. Die Zeichnung ist in Abb. 2 dargestellt. Das Gerät ist im BP-1-Gehäuse gefertigt. Der Regler R8 (Typ Ab) und das Mikroamperemeter PA1 sind auf der Frontplatte des Geräts installiert.

Pulsdiagnose von Batterien

Basierend auf dem Spannungswert unter Last stellt der Widerstand R14 mit den Schiebereglern der Widerstände R1, R2 und R8 in der Mittelstellung den entsprechenden Sulfitierungswert in Prozent auf der Skala des PA11-Geräts ein. Die Instrumentenwerte werden durch den Widerstand R11 gemäß den in der Tabelle angegebenen Daten angepasst.

Batteriespannung unter Last, V	Mehr 11,8	Менее 11,6	Менее 10,8	Менее 10,2
Sulfitierung, %	arbeiten	40%	60%	100%

Die Mittelstellung des Schiebers des Widerstands R8 (Batterietyp) entspricht etwa einer Batteriekapazität von 60 Ah. unten – 120 Ah, oben – 12 Ah. Eine mögliche Diskrepanz zwischen dem Batterietyp und der Position des R8-Motors aufgrund der Streuung der Schaltungselemente wird durch den Widerstand R2 korrigiert (passt die Dauer der Pause zwischen den Impulsen an), der den Wert des Impulsentladestroms der Batterie korrigiert .

Die Messungen der Batteriesulfatierung werden nach einer kurzzeitigen Verbindung des XT-Steckers und des Minusbusses mit der Batterie mithilfe des PA1-Geräts durchgeführt. Vorläufig wird der Widerstand R8 auf die Position eingestellt, die dem zu testenden Batterietyp entspricht. Das pulsierende Leuchten der HL1-Kontroll-LED zeigt die korrekte Polarität des Batterieanschlusses beim Testen und den ordnungsgemäßen Betrieb des Rechteckimpulsgenerators an DA1 an.

Literatur

V. Konovalov. RBH AB-Meter. - Radiomir, 2004. Nr. 8, S. 14.
V. Konovalov, A. Razgildeev. Batteriewiederherstellung. - Radiomir, 2005. Nr. 3, S.7.
V. Konovalov. Ladegerät und Wiederherstellungsgerät für Ni-Cd-Akkus. - Radio. 2006. Nr. 3. S.53.
Kfz-Batterietester. - Radio. 2007, Nr. 6, S.49.
I.P. Shelestov. Nützliche Schemata für Funkamateure. Buch 5. - 2003.
V. V. Mukoseev, I. N. Sidorov. Kennzeichnung und Bezeichnung von Radioelementen - 2001.

Autor: V. Konovalov, Irkutsk

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