Ladegerätaufsatz zum Schutz des Akkus. Automatische Trennung des Ladegeräts
Der Artikel beschreibt die Schaltung eines einfachen Geräts. Durch Hinzufügen zu Ihrem Ladegerät (Ladegerät) kann der Ladevorgang automatisiert werden. Es trägt auch dazu bei, den Akku bei längerer Lagerung aufgeladen zu halten, was seine Lebensdauer erheblich verlängert.
Das Gerät ist ein elektronisches Relais, das die Spannung der angeschlossenen Batterie überwacht. Das Relais verfügt über zwei Ansprechschwellen, die auf dem höchsten und dem niedrigsten Spannungswert basieren und während des Inbetriebnahmevorgangs eingestellt werden.
Die Kontaktgruppe K1.1 ist mit der Unterbrechung eines der Drähte verbunden, die zum Klemmenblock für den Anschluss der Batterie führen. Über diese Klemmenleiste wird das Gerät auch mit Strom versorgt.
Geräte-Setup. Um den Knoten zu konfigurieren, benötigen Sie eine Stromquelle mit einstellbarem Spannungswert. Wir versorgen den Eingang XS1 mit Strom (Abb. 1). Wir montieren den Schieber des Widerstands R 2 gemäß Diagramm in der oberen Position und R3 in der unteren Position. Wir stellen den Spannungswert auf 14,5 V ein. In diesem Fall muss der Transistor VT 2 geschlossen und das Relais K1 stromlos sein. Durch Anpassen von R 3 erreichen wir die Aktivierung des Relais K1. Jetzt stellen wir die Spannung auf 12,9 V ein und schalten durch Anpassen von R 2 K1 aus.
Da die Kontakte des Relais K1.2 im ausgeschalteten Zustand den Widerstand R2 umgehen, sind die Aktivierungs- und Abschalteinstellungen von K1 unabhängig voneinander.
Über die Details des Geräts. Die Trimmerwiderstände R 2, R 3, Typ SP-5, Präzisions-Zenerdiode D818 können durch zwei Back-to-Back D814 mit ähnlichen Spannungsstabilisierungswerten ersetzt werden. Relais K1 mit einer Versorgungsspannung von 12 V, mit zwei Gruppen von Öffnerkontakten. Die Kontaktgruppe K1.1 muss für den Batterieladestrom ausgelegt sein.
Nachdem Sie das Ihnen zur Verfügung stehende Ladegerät für eine Autobatterie mit dem vorgeschlagenen automatischen Gerät ergänzt haben, können Sie sich auf den Lademodus der Batterie verlassen – sobald die Spannung an ihren Anschlüssen (14,5 ± 0,2) V erreicht, wird der Ladevorgang beendet. Wenn die Spannung auf 12,8..13 V absinkt, wird der Ladevorgang fortgesetzt.
Der Aufsatz kann als separate Einheit hergestellt oder in das Ladegerät eingebaut werden. Voraussetzung für den Betrieb ist in jedem Fall das Vorhandensein einer pulsierenden Spannung am Ausgang des Ladegeräts. Diese Spannung entsteht beispielsweise beim Einbau eines Vollweggleichrichters in das Gerät ohne Glättungskondensator.
Schema der Set-Top-Box
Es besteht aus einem Thyristor VS1, einem Steuergerät für Thyristor A1, einem Leistungsschalter SA1 und zwei Anzeigekreisen an den LEDs HL1 und HL2. Der erste Stromkreis zeigt den Lademodus an, der zweite Stromkreis steuert die Zuverlässigkeit des Anschlusses der Batterie an die Klemmen der Maschine.
Wenn das Ladegerät über eine Messuhr (ein Amperemeter) verfügt, ist der erste Anzeigekreis nicht erforderlich.
Die Steuereinheit enthält einen Trigger an den Transistoren VT2, VTZ und einen Stromverstärker am Transistor VT1. Die Basis des Transistors VTZ ist mit dem Motor des Abstimmwiderstands R9 verbunden, der die Schaltschwelle des Triggers, also die Schaltspannung des Ladestroms, einstellt. Die Schalt-„Hysterese“ (die Differenz zwischen der oberen und unteren Schaltschwelle) hängt hauptsächlich vom Widerstand R7 ab und beträgt mit dem im Diagramm angegebenen Widerstand etwa 1,5 V.
Der Auslöser ist mit Leitern verbunden, die mit den Anschlüssen der Batterie verbunden sind, und schaltet abhängig von der an ihnen anliegenden Spannung.
Reis. I. Schematische Darstellung des Maschinenanbaus.
Der Transistor VT1 ist über eine Basisschaltung mit dem Auslöser verbunden und arbeitet im elektronischen Schlüsselmodus. Der Kollektorkreis des Transistors ist über die Widerstände R2, R3 und den Steuerelektrodenabschnitt – die Kathode des SCR – mit dem Minuspol des Ladegeräts verbunden. Somit werden die Basis- und Kollektorkreise des Transistors pa VT1 aus unterschiedlichen Quellen gespeist: der Basiskreis von der Batterie und der Kollektorkreis vom Ladegerät.
SCR VS1 fungiert als Schaltelement. Die Verwendung anstelle der Kontakte eines elektromagnetischen Relais, das in diesen Fällen manchmal verwendet wird, ermöglicht eine große Anzahl von Ein- und Ausschaltvorgängen für den Ladestrom, die zum Aufladen der kumulativen Batterie während der Langzeitlagerung erforderlich sind.
Wie aus dem Diagramm ersichtlich ist, ist der SCR über die Kathode mit dem Minuskabel des Ladegeräts und über die Anode mit dem Minuspol der Batterie verbunden. Mit dieser Option wird die Steuerung des Thyristors vereinfacht: Wenn der Momentanwert der pulsierenden Spannung am Ausgang des Ladegeräts ansteigt, beginnt sofort Strom durch die Steuerelektrode des Thyristors zu fließen (es sei denn, der Transistor VT1 ist offen). ).
Und wenn an der Anode des Thyristors eine positive (relativ zur Kathode) Spannung auftritt, ist der Thyristor zuverlässig geöffnet. Darüber hinaus hat eine solche Einbindung den Vorteil, dass der SCR als Kühlkörper direkt am Metallgehäuse der Maschine oder am Ladegerätgehäuse (sofern die Konsole darin platziert ist) befestigt werden kann.
Sie können die Set-Top-Box mit dem Schalter SA1 ausschalten, indem Sie ihn in die Position „Manuell“ stellen. Dann werden die Kontakte des Schalters geschlossen und über „Widerstand R2 wird die Steuerelektrode des Thyristors“ direkt mit den Anschlüssen des Ladegeräts verbunden.“ Dieser Modus wird beispielsweise benötigt, um die Batterie vor dem Einbau schnell aufzuladen in einem Auto.
Details und Design
Der Transistor VT1 kann die im Diagramm mit den Buchstabenindizes A - G angegebene Serie sein; VG2 und VT3 – KT603A – KT603G; Diode VD1 – eine der Serien D219, D220 oder anderes Silizium; Zenerdiode VD2 - D814A, D814B, D808, D809; SCR - KU202-Serie mit Buchstabenindizes G, E, I, L, N sowie D238G, D238E; LEDs – alle der Serien AL 102, AL307 (die Begrenzungswiderstände R1 und R11 stellen den gewünschten Durchlassstrom der verwendeten LEDs ein).
Festwiderstände – MLT-2 (R2), MLT-1 (R6), MLT-0,5 (Rl, R3, R8, R11), MLT-0,25 (andere). Der Trimmerwiderstand R9 ist SP5-16B, aber ein anderer mit einem Widerstand von 330 Ohm ... 1,5 kOhm reicht aus.
Wenn der Widerstandswert des Widerstands größer ist als im Diagramm angegeben, wird ein konstanter Widerstand dieses Widerstandswerts parallel zu seinen Anschlüssen geschaltet, sodass der Gesamtwiderstand 330 Ohm beträgt.
Die Teile der Steuereinheit sind auf einer Platine (Abb. 2) aus einseitigem Folien-Glasfaserlaminat mit einer Dicke von 1,5 mm montiert. Der Abstimmwiderstand wird in einem Loch mit einem Durchmesser von 5,2 mm befestigt, sodass seine Achse aus der Druckseite herausragt.
Die Platine wird in einem Gehäuse mit geeigneten Abmessungen oder, wie oben erwähnt, im Gehäuse des Ladegeräts montiert, jedoch immer so weit wie möglich von Heizteilen (Gleichrichterdioden, Transformator, SCR) entfernt. In jedem Fall wird gegenüber dem SS-Trimmer ein Loch in die Gehäusewand gebohrt. LEDs und Schalter SA1 sind an der Vorderwand des Gehäuses angebracht.
Reis. 2. Leiterplatte der Maschine.
Um einen SCR zu installieren, können Sie einen Kühlkörper mit einer Gesamtfläche von etwa 200 cm2 herstellen. Geeignet ist beispielsweise eine Duraluminiumplatte mit einer Dicke von 3 mm und den Abmessungen 100X100 mm. Der Kühlkörper ist im Abstand von ca. 10 mm an einer der Gehäusewände (z. B. der Rückseite) befestigt, um die Luftkonvektion zu gewährleisten.
Es ist auch möglich, den Kühlkörper außen an der Wand zu befestigen, indem man ein Loch in das Gehäuse für den Thyristor schneidet.
Bevor Sie das Steuergerät anbringen, müssen Sie es überprüfen und die Position des Trimmerwiderstandsmotors bestimmen. An die Punkte 1 und 2 der Platine wird ein Gleichrichter mit einer einstellbaren Ausgangsspannung von bis zu 15 V angeschlossen, an die Punkte 2 und 5 wird der Anzeigekreis (Widerstand R1 und LED HL1) angeschlossen. Der Trimmerwiderstandsmotor ist auf eingestellt Die unterste Position laut Diagramm und die Steuereinheit wird mit einer Spannung von ca. 13 V versorgt. Die LED sollte aufleuchten. Durch Verschieben des Trimmerwiderstandsschiebers nach oben im Stromkreis erlischt die LED. Durch stufenloses Erhöhen der Versorgungsspannung des Steuergerätes auf 15 V und Absenken auf 12 V sorgen Sie mit einem Trimmwiderstand dafür, dass die LED bei einer Spannung von 12,8...13 V aufleuchtet und bei 14,2...14,7 V erlischt.
A. Korobkow.
Korobkow Alexander Wassiljewitsch- führender Spezialist in einem der Moskauer Unternehmen, geboren 1986. In der Schule begann er mit dem Amateurfunk, wo er als Achtklässler einen Detektorempfänger zusammenbaute. Zwei Jahre später beherrschte ich Superheterodyne. In den 60er Jahren entwickelte und baute er ein Transistor-Tonbandgerät. Aus der gleichen Zeit stammen auch die ersten Veröffentlichungen in der Zeitschrift „Radio“. Wenig später begann er mit der Veröffentlichung in der VRL-Sammlung. Das Hauptthema der Veröffentlichungen im letzten Jahrzehnt war die Automobilelektronik.
Der Artikel beschreibt eine Set-Top-Box, die für die Zusammenarbeit mit einem Ladegerät konzipiert ist und nicht über die Funktion verfügt, nach dem Laden des Akkus vom Netz zu trennen. Diese Set-Top-Box dürfte vor allem für Autoenthusiasten interessant sein, die mit einem einfachen fabrikgefertigten 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 aufgeladen ist. Von diesem Moment an wird fast die gesamte der Batterie zugeführte Energie nur noch für die Elektrolyse und Erwärmung des Elektrolyten aufgewendet. Somit wäre es möglich, das Ladegerät in dem Moment, in dem der Ladespannungsanstieg stoppt, vom Netz zu trennen. Die Bedienungsanleitungen für Autobatterien empfehlen jedoch, in diesem Modus noch zwei Stunden weiterzuladen. Genau so funktioniert das zuvor beschriebene automatische Ladegerät. Die Praxis zeigt jedoch, dass dieses Nachladen eigentlich nur im Rahmen einer jährlichen Kontrolle und eines vorbeugenden Lade-Entladezyklus erforderlich ist, um den technischen Zustand der Batterie festzustellen.
Im alltäglichen Gebrauch reicht es völlig aus, den Akku 15...30 Minuten lang konstant unter Spannung zu halten. Dieser Ansatz ermöglicht eine deutliche Vereinfachung des automatischen Ladegeräts, ohne dass die Vollständigkeit der Batterieladung spürbar beeinträchtigt wird. Wenn Sie den Akku mit einem instabilen Strom laden, sinkt zusammen mit einem allmählichen Anstieg der Ladespannung (weniger ausgeprägt als im ersten Fall) der Ladestrom. Der Beweis für eine vollständig geladene Batterie ist das Aufhören von Spannungs- und Stromänderungen.
Dieses Prinzip bildet die Grundlage für den Betrieb der vorgeschlagenen Set-Top-Box. 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 der Ladestrom zunimmt (zunimmt, wenn er abnimmt). ). Der zweite Eingang wird mit der gleichen Spannung wie der erste versorgt, jedoch mit einer deutlichen 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 diese Differenz ist proportional zum Änderungsgeschwindigkeit der Ladespannung und des Ladestroms. Wenn sich die Spannung am Akku und der Ladestrom stabilisieren (was anzeigt, dass der Akku vollständig geladen ist), sind die Spannungswerte an den Eingängen des Komparators gleich, er schaltet um und gibt ein Signal zum Ausschalten des Ladegeräts . Diese Idee ist entlehnt von .
Die Befestigung erfolgt mit weit verbreiteten Elementen. Der maximale Betriebsstrom beträgt 6 A, kann aber bei Bedarf problemlos erhöht werden.
Das schematische Diagramm der Befestigung ist in Abb. dargestellt. 1.
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 angeschlossen, und die zu ladende Batterie wird an die Klemmen X2, X3 angeschlossen. Der Netzstecker des Ladegeräts wird in die X5-Buchse der Set-Top-Box gesteckt.
Durch Drücken der Taste SB1 wird die Netzspannung an das Ladegerät und an die Netzwicklung I des Transformators T1 der Set-Top-Box angelegt. Die unstabilisierte Spannung der Diodenbrücke VD1-VD4 versorgt das elektronische Relais und die Ausgangsspannung des parametrischen Stabilisators versorgt den DA2-Chip (DA1 wird vom Ladegerät mit Strom versorgt). Der Ladevorgang des Akkus beginnt.
Der durch den Ladestrom am Widerstand R1 erzeugte Spannungsabfall wird dem Eingang des Operationsverstärkers DA1 zugeführt, der gemäß der invertierenden Verstärkerschaltung angeschlossen ist. Die Spannung an seinem Ausgang steigt mit abnehmendem Ladestrom. Andererseits ist die Ausgangsspannung eines 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. Dieses Design der Konsole 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 des 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 einen niedrigen Pegel eingestellt wird.
Der auf dem Operationsverstärker DA2.1 basierende Komparator ist ein herkömmliches Schwellenwertgerät, dessen invertierender Eingang vom Widerstandsteiler R15R16 mit einer Referenzspannung versorgt wird und dessen nichtinvertierender Eingang vom an die Batterie angeschlossenen Teiler R11R12R13 gespeist wird angeklagt wird. Der Komparator schaltet, wenn die Batteriespannung 14,4 V erreicht, und dient dazu, die Möglichkeit einer vorzeitigen Abschaltung des Ladegeräts bei unbedeutenden 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 niedrigen Wert eingestellt ist und sich dadurch Ladespannung und Ladestrom nur 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 Tastenkontakte. Die Set-Top-Box bleibt eingeschaltet, nachdem die Taste losgelassen wird.
Da die Transistoren VT1 und VT2 in einer UND-Logikschaltung verbunden sind, öffnen sie nur bei einem hohen 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 Stromkreis der Set-Top-Box und des Ladegeräts geöffnet wird.
In Abb. Abbildung 2 zeigt Diagramme der Spannungsänderungen an den Eingängen des DA2.2-Komparators sowie des Ladestroms während des Ladevorgangs des 6ST-60-Akkus mit einem einfachen Ladegerät mit unstabilisiertem 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 Operationsverstärkers DA2 mit einem Keramikkondensator mit einer Kapazität von 0,1 μF umgangen werden.
Die Set-Top-Box zeichnet sich durch eine geringere Empfindlichkeit gegenüber Netzspannungsschwankungen aus. Steigt sie beispielsweise, so erhöht sich auch die Spannung an der zu ladenden Batterie, gleichzeitig erhöht sich aber auch der Ladestrom. Dadurch ändert sich die Spannung am Ausgang des Operationsverstärkers DA1 geringfügig.
Der Aufsatz 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 der Konsole sind auf einer 76x60 mm großen Leiterplatte aus 1,5 mm dickem Folienfiberglas untergebracht. Die Platinenzeichnung 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.
Der Widerstand R1 besteht aus zwei parallel geschalteten Widerständen C5-16V mit einem Widerstandswert von 0,1 Ohm und einer Nennverlustleistung von 1 W; der Rest ist konstant - MLT. Trimmerwiderstände R9, R12 - SPZ-16v.
Kondensator C1 - KM5, der Rest - K50-35. Es empfiehlt sich, den Kondensator C4 vor der Montage auf der Platine zu trainieren, indem man ihn mehrere Stunden lang an eine Konstantspannungsquelle von 10...12 V anschließt.
Anstelle von KD105B können Sie KD106A-Dioden verwenden, und anstelle von KD522B können Sie eine beliebige Diode der KD521-Serie verwenden. Zenerdiode VD5 – jede Diode mit geringem Stromverbrauch und einer Stabilisierungsspannung von 11 ... 13 V.
KT3102B-Transistoren können durch beliebige stromsparende Transistoren mit geeigneter Struktur und einem statischen Basisstromübertragungskoeffizienten von mindestens 50 ersetzt werden. Beim Austausch des VT3-Transistors sollten Sie sich auf den Betriebsstrom des vorhandenen K1-Relais konzentrieren. Bei der Auswahl eines Ersatz-Operationsverstärkers K553UD2 muss berücksichtigt werden, dass nicht alle Operationsverstärker den Betrieb mit einer Eingangsspannung ermöglichen, die der Versorgungsspannung entspricht.
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 Betriebsspannung von 12...14 V, dessen Kontakte zum Schalten einer Wechselspannung von 220 V bei einem Strom von 0,3...0,5 A ausgelegt sind .
Zum Einrichten der Set-Top-Box benötigen Sie eine stabilisierte Spannungsquelle, einstellbar im Bereich 10...15 V, und ein digitales Voltmeter mit einer Messgrenze von 20 V. Zunächst wird der Widerstandsschieber R12 nach unten gestellt, und R9 entsprechend der Abbildung nach links verschieben. An die Klemmen X1 und X3 wird eine Quelle angeschlossen, die Spannung an ihrem Ausgang auf 14,4 V eingestellt und die Set-Top-Box an das Netzwerk angeschlossen.
Drücken Sie die Taste SB1 und das Relais K1 sollte funktionieren. Stellen Sie sicher, dass an den Ausgängen des Operationsverstärkers 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 der angeschlossenen Stromquelle entsprechen.
Die Anschlüsse des Widerstands R8 werden für 30...40 s kurzgeschlossen, um ein schnelles Laden des Kondensators C4 zu gewährleisten. Nach einer zehnminütigen Wartezeit wird das Voltmeter dann an den Ausgang des Operationsverstärkers DA2.2 und den Griff angeschlossen Der Widerstand R9 wird gleichmäßig gedreht, bis der Komparator schaltet, d. h. die Spannung an seinem Ausgang schlagartig auf 11... 11,5 V ansteigt. Anschließend messen Sie die Spannung am invertierenden Eingang des Operationsverstärkers DA2.2 und reduzieren diese mit Widerstand R9 um 15...20 mV.
Es ist zu beachten, dass die Spannung in den Eingangskreisen des Komparators mit einem Digitalvoltmeter mit einem Eingangswiderstand von mindestens 5...10 MOhm gemessen werden muss, um eine Entladung des Kondensators C3 zu verhindern. Da der Eingangswiderstand vieler gängiger Digitalvoltmeter 1 MΩ nicht überschreitet, können Sie am Eingang des vorhandenen Voltmeters einen Zehn-Megaohm-Widerstand anschließen, der zusammen mit dem Eingangswiderstand des Geräts einen Spannungsteiler mit einem Verhältnis von bildet 1:10.
Drehen Sie abschließend den Knopf des Widerstands R12, bis der Operationsverstärker DA2.1 schaltet. In diesem Fall soll das Relais K1 den Anker freigeben.
Wenn ein Funkamateur weder über ein digitales Voltmeter noch über eine Stromquelle verfügt, kann die Set-Top-Box direkt während des eigentlichen Ladevorgangs des Akkus eingestellt werden. Schließen Sie dazu das Ladegerät und den Akku an die Set-Top-Box an, stellen Sie den Ladegerätschalter auf die Position „Ein“ und stellen Sie die Widerstandsschieber R9, R12 der Set-Top-Box wie oben beschrieben ein. 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.
Wenn die Spannung nicht mehr ansteigt, laden Sie in diesem Modus weitere 20 bis 30 Minuten weiter und drehen Sie dann sanft den Knopf des Widerstands R9, bis der Operationsverstärker DA2.2 aktiviert und die Set-Top-Box und das Ladegerät vom Netzwerk getrennt sind . Damit ist die Anpassung abgeschlossen.
Abschließend ist festzuhalten, dass es zur Gewährleistung einer vollständigen Ladung des Akkus ratsam ist, die maximal zulässigen Werte des Ladestroms einzustellen, um eine gute Dynamik der Spannungsänderungen am Ausgang des Operationsverstärkers DA1 zu gewährleisten. Dies gilt insbesondere für Ladegeräte mit unstabilisiertem Ausgangsstrom und stark entladenen Batterien.
Literatur
Diese Bauform wird als Aufsatz an ein Ladegerät angeschlossen, von dem bereits verschiedene Schaltungen im Internet beschrieben wurden. Auf der Flüssigkristallanzeige werden der Eingangsspannungswert, die Höhe des Batterieladestroms, die Ladezeit und die Ladestromkapazität angezeigt (die entweder in Amperestunden oder Milliamperestunden angegeben werden können – abhängig nur von der Controller-Firmware und dem verwendeten Shunt). . (Cm. Abb.1 Und Abb.2)
Abb.1
Abb.2
Die Ausgangsspannung des Ladegeräts sollte nicht weniger als 7 Volt betragen, andernfalls benötigt diese Set-Top-Box eine separate Stromquelle.
Das Gerät basiert auf einem PIC16F676-Mikrocontroller und einem 2-zeiligen Flüssigkristallanzeiger SC 1602 ASLB-XH-HS-G.
Die maximale Ladekapazität beträgt 5500 mA/h bzw. 95,0 A/h.
Das schematische Diagramm ist in dargestellt Abb. 3.
Abb. 3. Schematische Darstellung eines Aufsatzes zur Messung der Ladekapazität
Verbindung zum Ladegerät - eingeschaltet Abb. 4.
Abb.4 Anschlussplan der Set-Top-Box an das Ladegerät
Beim Einschalten fordert der Mikrocontroller zunächst die benötigte Ladekapazität an.
Einstellung durch Taste SB1. Zurücksetzen - Taste SB2.
Pin 2 (RA5) geht hoch, wodurch Relais P1 eingeschaltet wird, das wiederum das Ladegerät einschaltet ( Abb.5).
Wird die Taste länger als 5 Sekunden nicht gedrückt, wechselt der Controller automatisch in den Messmodus.
Der Algorithmus zur Berechnung der Kapazität in dieser Set-Top-Box lautet wie folgt:
Einmal pro Sekunde misst der Mikrocontroller die Spannung am Eingang der Set-Top-Box und den Strom, und wenn der aktuelle Wert größer als die niederwertigste Ziffer ist, erhöht er den Sekundenzähler um 1. Die Uhr zeigt also nur die an Ladezeit.
Als nächstes berechnet der Mikrocontroller den durchschnittlichen Strom pro Minute. Dazu werden die Ladestromwerte durch 60 geteilt. Die ganze Zahl wird im Messgerät erfasst, der Rest der Teilung wird dann zum nächsten gemessenen Stromwert addiert und erst dann wird diese Summe durch 60 geteilt Wenn Sie in einer Minute 60 Messungen durchgeführt haben, ist die Zahl im Messgerät der durchschnittliche Stromwert pro Minute.
Wenn der zweite Messwert durch Null geht, wird der durchschnittliche Stromwert wiederum durch 60 geteilt (mit dem gleichen Algorithmus). Somit erhöht sich der Kapazitätszähler einmal pro Minute um ein Sechzigstel des durchschnittlichen Stroms pro Minute. Danach wird der Durchschnittsstromzähler auf Null zurückgesetzt und die Zählung beginnt von vorne. Nach der Berechnung der Ladekapazität wird jedes Mal ein Vergleich zwischen der gemessenen und der angegebenen Kapazität durchgeführt. Wenn diese gleich sind, wird auf dem Display die Meldung „Ladevorgang abgeschlossen“ und in der zweiten Zeile der Wert angezeigt Ladekapazität und Spannung. Am Pin 2 des Mikrocontrollers (RA5) erscheint ein Low-Pegel, der das Relais ausschaltet. Das Ladegerät wird vom Netzwerk getrennt.
Abb.5
Einrichten des Geräts Es kommt lediglich darauf an, die korrekten Werte für den Ladestrom (R1, R5) und die Eingangsspannung (R4) mithilfe eines Referenzamperemeters und -voltmeters einzustellen.
Nun zu Shunts.
Für ein Ladegerät mit einem Strom von bis zu 1000 mA können Sie ein 15-V-Netzteil und einen 0,5-10-Ohm-Widerstand mit einer Leistung von 5 W als Shunt verwenden (ein niedrigerer Widerstandswert führt zu einem kleineren Fehler bei der Messung). Dies erschwert jedoch die genaue Einstellung des Stroms beim Kalibrieren des Geräts) und sequentiell mit einem wiederaufladbaren Akku einen variablen Widerstand von 20-100 Ohm, der den Wert des Ladestroms festlegt.
Für einen Ladestrom von bis zu 10 A müssen Sie einen Shunt aus hochohmigem Draht mit geeignetem Querschnitt und einem Widerstand von 0,1 Ohm herstellen. Die Tests haben gezeigt, dass selbst bei einem Signal vom Stromshunt von 0,1 Volt die Abstimmwiderstände R1 und R3 den Stromwert problemlos auf 10 A einstellen können.
Leiterplatte für dieses Gerät wurde für den Indikator WH1602D entwickelt. Sie können jedoch jeden geeigneten Indikator verwenden, indem Sie die Drähte entsprechend umlöten. Die Platine wird in den gleichen Abmessungen wie das Flüssigkristalldisplay zusammengebaut und an der Rückseite befestigt. Der Mikrocontroller wird auf der Steckdose installiert und ermöglicht einen schnellen Wechsel der Firmware, um auf einen anderen Ladestrom umzuschalten.
Stellen Sie vor dem ersten Einschalten die Trimmwiderstände auf Mittelstellung.
Als Shunt für die Firmware-Version für niedrige Ströme können Sie 2 parallel geschaltete MLT-2 1 Ohm-Widerstände verwenden.
Sie können den WH1602D-Indikator in der Set-Top-Box verwenden, müssen dann aber die Pins 1 und 2 vertauschen. Im Allgemeinen ist es besser, die Dokumentation des Indikators zu prüfen.
MELT-Indikatoren funktionieren aufgrund der Inkompatibilität mit der 4-Bit-Schnittstelle nicht.
Auf Wunsch können Sie die Anzeige-Hintergrundbeleuchtung über einen 100 Ohm Strombegrenzungswiderstand anschließen
Mit diesem Aufsatz kann die Kapazität eines geladenen Akkus ermittelt werden.
Abb.6.Bestimmung der Kapazität einer geladenen Batterie
Sie können jede beliebige Last als Last verwenden (Glühbirne, Widerstand...), lediglich beim Einschalten müssen Sie eine offensichtlich große Batteriekapazität einstellen und gleichzeitig die Batteriespannung überwachen, um eine Tiefentladung zu verhindern.
(Vom Autor) Die Set-Top-Box wurde mit einem modernen Impulsladegerät für Autobatterien getestet,
Diese Geräte bieten stabile Spannung und Strom mit minimaler Welligkeit.
Als ich die Set-Top-Box an ein altes Ladegerät (Abwärtstransformator und Diodengleichrichter) anschloss, konnte ich die Ladestromwerte aufgrund großer Welligkeiten nicht anpassen.
Daher wurde beschlossen, den Algorithmus zur Messung des Ladestroms durch den Controller zu ändern.
In der Neuauflage führt der Controller 255 Strommessungen in 25 Millisekunden durch (bei 50 Hz beträgt die Periode 20 Millisekunden). Und aus den durchgeführten Messungen wählt es den größten Wert aus.
Die Eingangsspannung wird ebenfalls gemessen, es wird jedoch der niedrigste Wert ausgewählt.
(Bei einem Ladestrom von Null sollte die Spannung der Batterie-EMK entsprechen.)
Bei einem solchen Schema ist es jedoch erforderlich, vor dem 7805-Stabilisator eine Diode und einen Glättungskondensator (>200 µF) für eine Spannung zu installieren, die nicht kleiner als die Ausgangsspannung des Ladegeräts ist
Geräte. Eine schlecht geglättete Mikrocontroller-Versorgungsspannung führte zu Störungen.
Um die Messwerte der Set-Top-Box genau einzustellen, wird die Verwendung von Multiturn-Trimmern empfohlenoder zusätzliche Widerstände in Reihe mit Trimmern installieren (experimentell auswählen).
Als Shunt für eine 10-A-Set-Top-Box habe ich versucht, ein Stück Aluminiumdraht mit einem Querschnitt von 1,5 mm zu verwendenca. 20 cm lang - funktioniert super.
Dieses Gerät wird als Set-Top-Box an ein Ladegerät angeschlossen, von dem verschiedene Schemata bereits im Internet beschrieben wurden. Auf der Flüssigkristallanzeige werden der Eingangsspannungswert, die Höhe des Batterieladestroms, die Ladezeit und die Ladestromkapazität angezeigt (die entweder in Amperestunden oder Milliamperestunden angegeben werden können – abhängig nur von der Controller-Firmware und dem verwendeten Shunt). . Die Ausgangsspannung des Ladegeräts sollte nicht weniger als 7 Volt betragen, andernfalls benötigt diese Set-Top-Box eine separate Stromquelle. Das Gerät basiert auf einem PIC16F676-Mikrocontroller und einem 2-zeiligen Flüssigkristallanzeiger SC 1602 ASLB-XH-HS-G. Die maximale Ladekapazität beträgt 5500 mA/h bzw. 95,0 A/h.
Das schematische Diagramm ist in Abb. 1 dargestellt.
Anschluss an das Ladegerät – siehe Abb. 2.
Beim Einschalten fordert der Mikrocontroller zunächst die benötigte Ladekapazität an. Einstellung durch Taste SB1. Zurücksetzen - Taste SB2.
Wird die Taste länger als 5 Sekunden nicht gedrückt, wechselt der Controller automatisch in den Messmodus. Pin 2 (RA5) ist auf High eingestellt.
Der Algorithmus zur Berechnung der Kapazität in dieser Set-Top-Box lautet wie folgt:
Einmal pro Sekunde misst der Mikrocontroller die Spannung am Eingang der Set-Top-Box und den Strom, und wenn der aktuelle Wert größer als die niederwertigste Ziffer ist, erhöht er den Sekundenzähler um 1. Die Uhr zeigt also nur die an Ladezeit.
Als nächstes berechnet der Mikrocontroller den durchschnittlichen Strom pro Minute. Dazu werden die Messwerte des Ladegeräts durch 60 geteilt. Die ganze Zahl wird im Messgerät erfasst, der Rest der Division wird dann zum nächsten gemessenen Stromwert addiert und erst dann wird diese Summe durch 60 geteilt Somit werden 60 Messungen im Messgerät durchgeführt, die Anzahl der Durchschnittswerte beträgt Strom pro Minute.
Anschließend wird der durchschnittliche Stromwert wiederum durch 60 geteilt (mit dem gleichen Algorithmus). Somit erhöht sich der Kapazitätszähler einmal pro Minute um ein Sechzigstel des durchschnittlichen Stroms pro Minute.
Danach wird der Durchschnittsstromzähler auf Null zurückgesetzt und die Zählung beginnt von vorne. Nach der Berechnung der Ladekapazität wird jedes Mal ein Vergleich zwischen der gemessenen und der angegebenen Kapazität durchgeführt. Wenn diese gleich sind, wird auf dem Display die Meldung „Ladevorgang abgeschlossen“ und in der zweiten Zeile der Wert angezeigt Ladekapazität und Spannung. Am Pin 2 des Mikrocontrollers (RA5) erscheint ein Low-Pegel, der zum Erlöschen der LED führt. Mit diesem Signal kann ein Relais eingeschaltet werden, das beispielsweise das Ladegerät vom Netz trennt (siehe Abb. 3).
Beim Einrichten des Geräts geht es darum, mithilfe eines Referenzamperemeters und -voltmeters die korrekten Werte für den Ladestrom (R1, R3) und die Eingangsspannung (R2) einzustellen. Um die Messwerte der Set-Top-Box genau einzustellen, wird empfohlen, Multiturn-Trimmerwiderstände zu verwenden oder zusätzliche Widerstände in Reihe mit den Trimmern zu installieren (experimentell auswählen).
Nun zu Shunts.
Für ein Ladegerät mit einem Strom von bis zu 1000 mA können Sie ein 15-V-Netzteil, einen 5-10-Ohm-Widerstand mit einer Leistung von 5 W als Shunt und in Reihe mit dem zu ladenden Akku einen variablen Widerstand von 20 verwenden -100 Ohm, wodurch der Ladestrom eingestellt wird.
Für einen Ladestrom von bis zu 10 A (maximal 25,5 A) müssen Sie einen Shunt aus hochohmigem Draht mit geeignetem Querschnitt und einem Widerstand von 0,1 Ohm herstellen. Tests haben gezeigt, dass selbst bei einem Signal vom Stromshunt von 0,1 Volt die Abstimmwiderstände R1 und R3 den Stromwert problemlos auf 10 A einstellen können. Je größer jedoch das Signal vom Stromsensor ist, desto einfacher ist die Einstellung die richtigen Messwerte.
Als Shunt für eine 10-A-Set-Top-Box habe ich versucht, ein Stück Aluminiumdraht mit einem Querschnitt von 1,5 mm und einer Länge von 30 cm zu verwenden – es funktioniert super.
Aufgrund der Einfachheit der Schaltung wurde für dieses Gerät keine Leiterplatte entwickelt; sie wird auf einem Steckbrett mit den gleichen Abmessungen wie der Flüssigkristallanzeiger montiert und an der Rückseite befestigt. Der Mikrocontroller wird auf der Steckdose installiert und ermöglicht einen schnellen Wechsel der Firmware, um auf einen anderen Ladestrom umzuschalten.
