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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Accesorio para el apagado automático del cargador. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Automóvil. Baterías, cargadores El artículo describe un decodificador diseñado para funcionar con un cargador que no tiene la función de desconectarse de la red cuando la batería está cargada. Este prefijo debería interesar, en primer lugar, a aquellos automovilistas que, disponiendo del cargador más sencillo de fábrica o de fabricación casera, quisieran automatizar el proceso de carga con el mínimo tiempo y dinero. Se sabe que el voltaje en los terminales de una batería de plomo-ácido que se carga con una corriente estable casi deja de aumentar tan pronto como se carga por completo. A partir de este momento, casi toda la energía suministrada a la batería se gasta únicamente en electrólisis y calentamiento del electrolito. Así, en el momento del cese del aumento de la tensión de carga, sería posible desconectar el cargador de la red. El manual de instrucciones para baterías de automóviles [1] recomienda, sin embargo, continuar cargando en este modo durante otras dos horas. Así funciona el cargador automático que describí anteriormente [2]. Sin embargo, la práctica demuestra que esta recarga es realmente necesaria sólo durante el ciclo anual de control y carga-descarga preventiva para determinar el estado técnico de la batería. En el uso diario, es suficiente para soportar la batería bajo voltaje constante durante 15 ... 30 minutos. Este enfoque hace posible simplificar significativamente el cargador automático sin ningún efecto notable sobre la totalidad de la carga de la batería. Si carga la batería con una corriente no estabilizada, junto con un aumento suave en el voltaje de carga (pronunciado más débil que en el primer caso), la corriente de carga disminuye. La evidencia de una batería completamente cargada es el cese de los cambios tanto en el voltaje como en la corriente. Este principio subyace en el funcionamiento del prefijo propuesto. Contiene un comparador, una de cuyas entradas se alimenta con un voltaje que aumenta proporcionalmente con un aumento en el voltaje de carga en la batería (y disminuye con una disminución) y simultáneamente disminuye proporcionalmente con un aumento (aumenta con una disminución) de la corriente de carga Se aplica el mismo voltaje a la segunda entrada que a la primera, pero con un retraso de tiempo significativo. En otras palabras, mientras el voltaje en la batería aumente y (o) la corriente de carga disminuya, el valor del voltaje en la segunda entrada del comparador será menor que el valor del voltaje en la primera, y esta diferencia es proporcional a la tasa de cambio del voltaje y la corriente de carga. Cuando el voltaje de la batería y la corriente de carga se estabilicen (lo que indicará que la batería está completamente cargada), los valores de voltaje en las entradas del comparador se igualarán, cambiará y dará una señal para apagar el cargador. Esta idea está tomada de [3]. El prefijo está hecho sobre elementos muy utilizados. La corriente máxima de funcionamiento es de 6 A, sin embargo, si es necesario, se puede aumentar fácilmente. El diagrama esquemático del accesorio se muestra en la fig. una.
El dispositivo consta de un amplificador operacional de entrada DA1, dos comparadores de voltaje en el amplificador operacional DA2.1, DA2.2, un relé electrónico de dos entradas VT1 - VT3, K1 y una fuente de alimentación que consta de un transformador de red T1, diodos VD1-VD4, un condensador de suavizado C6 y un estabilizador de voltaje paramétrico VD5R19. La salida del cargador está conectada a los terminales X1, X3 y la batería que se está cargando, a los terminales X2, X3. El enchufe de red del cargador se conecta a la toma X5 del decodificador. Cuando presiona el botón SB1, la tensión de red se suministra al cargador y al devanado de red I del transformador T1 del decodificador. El voltaje no estabilizado del puente de diodos VD1-VD4 es alimentado por un relé electrónico, y el voltaje de salida del estabilizador paramétrico es suministrado por el microcircuito DA2 (DA1 es alimentado por un cargador). Comienza la carga de la batería. La caída de voltaje creada por la corriente de carga a través de la resistencia R1 se alimenta a la entrada del amplificador operacional DA1, que está conectado de acuerdo con el circuito del amplificador inversor. El voltaje en su salida aumentará con una disminución en la corriente de carga. Por otro lado, el voltaje de salida del amplificador operacional es proporcional a su voltaje de suministro. Y dado que el amplificador se alimenta directamente de la batería que se está cargando, el voltaje de salida del amplificador operacional será una función tanto del voltaje en los terminales de la batería que se está cargando como de la corriente de carga. Esta construcción del decodificador hizo posible usarlo junto con una variedad de cargadores, incluidos los más simples. Un filtro de paso bajo R4C2 está conectado a la salida del amplificador operacional, desde el cual el voltaje a través de los circuitos integrados R7C3 y R5R6R8C4 se alimenta a las entradas de un comparador hecho en el amplificador operacional DA2.2. El circuito R8C4 tiene una constante de tiempo muchas veces mayor que el circuito R7C3, por lo que el voltaje en la entrada no inversora de este comparador será menor que en la inversora y la salida bajará. El comparador del op-amp DA2.1 es un dispositivo de umbral convencional, cuya entrada inversora recibe un voltaje ejemplar del divisor resistivo R15R16 y la entrada no inversora del divisor R11R12R13 está conectada a una batería recargable. El comparador cambia cuando el voltaje alcanza los 14,4 V en la batería y sirve para eliminar la posibilidad de un apagado prematuro del cargador en condiciones de dinámica insignificante de cambios en el voltaje de la batería. Como resultado, hasta que el voltaje de la batería que se está cargando alcance el valor especificado, el decodificador no apagará el cargador, incluso si el comparador DA2.2 ha cambiado. Esta situación es posible cuando se ajusta la corriente de carga a un valor bajo y, como resultado, con un cambio muy lento en el voltaje y la corriente de carga. Inicialmente, la salida del comparador DA2.1 también tiene un voltaje bajo. Las salidas de ambos comparadores a través de los divisores resistivos R17R18 y R20R21 están conectadas a las bases de los transistores VT2 y VT1. Por lo tanto, cuando presiona el botón SB1, estos transistores permanecen cerrados y se abre VT3. El relé K1 se activa y los contactos K1.1 bloquean los contactos del botón. El prefijo permanece encendido después de soltar el botón. Dado que los transistores VT1 y VT2 están conectados de acuerdo con el circuito lógico AND, se abren solo a un nivel de alto voltaje simultáneamente en la salida de los comparadores DA2.1, DA2.2. Esto solo puede suceder cuando la batería está completamente cargada. En este caso, el transistor VT3 se cierra y el relé K1 libera la armadura, abriendo el circuito de alimentación del decodificador y el cargador. En la fig. 2 muestra gráficos de cambios de voltaje en las entradas del comparador DA2.2, así como la corriente de carga en el proceso de recarga de la batería 6ST-60 utilizando un cargador simple con una corriente de carga no estabilizada. El estado inicial de carga de la batería es de alrededor del 75%.
En el caso de que el decodificador funcione en condiciones de fuerte interferencia, el circuito de suministro de energía del amplificador operacional DA2 debe derivarse con un capacitor cerámico con una capacidad de 0,1 μF. El prefijo se caracteriza por una sensibilidad reducida a las fluctuaciones de voltaje de la red. Si, por ejemplo, aumenta, entonces también aumenta el voltaje en la batería que se está cargando, pero al mismo tiempo también aumenta la corriente de carga. Como resultado, el voltaje en la salida del amplificador operacional DA1 cambiará ligeramente. El prefijo está montado en una caja metálica de 140x100x70 mm. En su panel frontal hay abrazaderas X1-X3, fusible FU1 y enchufe X5. La mayoría de las partes del accesorio se colocan en una placa de circuito impreso con dimensiones de 76x60 mm, hecha de lámina de fibra de vidrio con un espesor de 1,5 mm. El dibujo del tablero se muestra en la fig. 3. El transformador T1 y el relé K1 se montan por separado junto a la placa. La resistencia R1 está soldada directamente a los terminales X1, X2.
La resistencia R1 está compuesta por dos resistencias C5-16V conectadas en paralelo con una resistencia de 0,1 ohmios y una disipación de potencia nominal de 1 W; otras constantes - MLT. Trimmer de resistencias R9, R12 - SPZ-16v. Condensador C1 - KM5, el resto - K50-35. Es deseable entrenar el condensador C4 antes de instalarlo en la placa conectándolo durante varias horas a una fuente de voltaje constante de 10 ... 12 V. En lugar de KD105B, puede usar diodos KD106A y, en lugar de KD522B, cualquiera de la serie KD521. Diodo Zener VD5: cualquier potencia baja con un voltaje de estabilización de 11 ... 13 V. Los transistores KT3102B son reemplazables por cualquiera de baja potencia de la estructura correspondiente con un coeficiente de transferencia de corriente de base estática de al menos 50, y al reemplazar el transistor VT3, uno debe enfocarse en la corriente de operación del relé K1 existente. Al elegir un reemplazo para la OU K553UD2, se debe tener en cuenta que no todos los amplificadores operacionales permiten operar con un voltaje de entrada igual al voltaje de suministro. El decodificador utiliza un transformador de red de baja potencia listo para usar con un voltaje alterno del devanado secundario de 14 V a una corriente de carga de hasta 120 mA. Relé K1 - RMU, pasaporte RS4.523.303, pero es adecuado cualquiera con un voltaje de respuesta de 12 ... 14 V, cuyos contactos están diseñados para cambiar un voltaje alterno de 220 V a una corriente de 0,3 ... 0,5 A. Para configurar el decodificador, necesitará una fuente de voltaje estabilizada regulada dentro de 10 ... 15 V, y un voltímetro digital con un límite de medición de 20 V. Primero, el control deslizante de la resistencia R12 se coloca en la parte inferior , y R9 a la posición izquierda según el diagrama. Se conecta una fuente a los terminales X1 y X3, se establece un voltaje de 14,4 V en su salida y el decodificador se conecta a la red. Presione el botón SB1, mientras que el relé K1 debería funcionar. Asegúrese de que en las salidas del amplificador operacional DA2.1 y DA2.2 (pines 10 y 12) haya un nivel de voltaje bajo (1,3 ... 1,5 V). Luego mida el voltaje en la salida del amplificador operacional DA1 (pin 10). Debe ser aproximadamente igual al voltaje de la fuente de alimentación conectada. Los terminales de la resistencia R30 se cierran durante 40 .. 8 s, lo que garantiza una carga rápida del condensador C4, y luego, después de una exposición de diez minutos, el voltímetro se conecta a la salida del amplificador operacional DA2.2 y suavemente gire la perilla de la resistencia R9 hasta que el comparador cambie, es decir, un aumento abrupto en el voltaje en su salida es de hasta 11 ... 11,5 V. Luego, el voltaje se mide en la entrada inversora del amplificador operacional DA2.2 y la resistencia R9 lo reduce en 15 ... 20 mV. Cabe señalar que es necesario medir el voltaje en los circuitos de entrada del comparador con un voltímetro digital con una resistencia de entrada de al menos 5 ... 10 MΩ para evitar la descarga del capacitor C3. Dado que la resistencia de entrada de muchos avómetros digitales populares no supera 1 MΩ, puede encender una resistencia de diez megaohmios en la entrada del voltímetro existente, que junto con la resistencia de entrada del dispositivo forma un divisor de voltaje con una relación de 1 :10. En conclusión, gire la perilla de la resistencia R12 hasta que se cambie el amplificador operacional DA2.1. En este caso, el relé K1 debería liberar la armadura. Si el radioaficionado no tiene un voltímetro digital ni una fuente de alimentación, puede configurar el decodificador directamente en el proceso de carga de la batería. Para hacer esto, conecte el cargador y la batería al decodificador, coloque el interruptor del cargador en la posición "Encendido" y los controles deslizantes de las resistencias R9, R12 del decodificador, como se indica arriba. Presione el botón SB1, asegúrese de que el relé K1 esté activado y configure la corriente de carga de acuerdo con el manual de instrucciones del cargador. Luego, monitorean el proceso de carga de la batería, midiendo periódicamente el voltaje en los terminales. Cuando llegue a 14,4 V, gire la perilla de la resistencia R12 hasta que se cambie el amplificador operacional DA2.1. Cuando el voltaje deje de aumentar, continúe cargando en este modo durante otros 20 ... 30 minutos y luego gire suavemente la perilla de la resistencia R9 hasta que el amplificador operacional DA2.2 se dispare y el decodificador y el cargador se desconecten del red eléctrica. Esto completa la configuración. En conclusión, se debe tener en cuenta que para garantizar una carga completa de la batería, es conveniente establecer los valores máximos permitidos de la corriente de carga para garantizar una buena dinámica del cambio de voltaje en la salida de la operación. -amp DA1. Esto es especialmente cierto para cargadores con corriente de salida no estabilizada y baterías muy descargadas. Literatura
Autor: K. Kupriyanov, San Petersburgo
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