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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Conexión automática al cargador. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Cargadores, baterías, celdas galvánicas La revista siempre ha prestado mucha atención a las cuestiones del mantenimiento adecuado de las baterías de los automóviles. Así, por ejemplo, el año pasado se publicó un artículo anterior sobre este tema (I. Herzen. “Acoplamiento automático al cargador” en “Radio”, 1997, núm. 7, págs. 45, 46). El trabajo que se presenta a continuación es otro paso en esta dirección. Durante el almacenamiento prolongado (varios meses) de las baterías de automóvil, se autodescargan y, por lo tanto, se recomienda recargar la batería al menos una vez al mes. Sin embargo, la recarga convencional no es capaz de evitar la sulfatación de las placas, lo que conduce gradualmente a una disminución de la capacidad de la batería y una disminución de su vida útil [1]. Por lo tanto, la batería se descarga periódicamente con una corriente, en amperios, numéricamente igual a 1/20 de la capacidad nominal, expresada en amperios-hora, hasta una tensión de 10,5 V, seguida de una carga a una tensión de 14,2...14,5. V. Tal El ciclo de carga-descarga debe repetirse varias veces si la batería está muy sulfatada o ha estado en un estado semidescargado durante mucho tiempo. El accesorio que se describe a continuación está diseñado para funcionar junto con cargadores que proporcionan la corriente de carga requerida y tienen un voltaje de carga pulsante en la salida. Son adecuados, por ejemplo, los dispositivos producidos industrialmente UZ-A-6/12 (Vyborg), UZR-P-12-6,3 (Yuryev-Polsky), así como los dispositivos de aficionados descritos en [2, 3]. El decodificador le permite descargar la batería a un voltaje de 10,5 V y, al finalizar la descarga, comenzar a cargar automáticamente con una corriente con un componente de descarga (con una relación de componentes de carga y descarga de 10:1). El dispositivo deja de cargarse cuando el voltaje en los terminales de la batería alcanza 14,2...14,5 V, lo que corresponde a su carga del 100%. Controla el voltaje cuando no hay corriente de carga. Si falla la tensión de red, el dispositivo deja de descargar la batería. Los ciclos de descarga-carga pueden ser únicos o múltiples. El diagrama esquemático de la máquina de prefijo se muestra en la fig. una.
La fuente de alimentación del decodificador se combina: desde la red eléctrica, desde el cargador y desde la batería de carga GB1 mientras el dinistor optoacoplador U3 está cerrado. Los comparadores de temporizador DA14,2 [14,5] con divisores de voltaje R10,5R1 y R4R7 se utilizaron como elemento umbral que produce una señal en dos valores de voltaje en la batería: 10...8 V durante la carga y 11 V durante la descarga. En sus entradas R y S, el voltaje de la batería que se está cargando o descargando se compara con los valores umbral anteriores determinados por el voltaje de suministro del temporizador, la resistencia de las resistencias del divisor de voltaje interno del temporizador y la voltaje en su entrada UR (se elimina del diodo zener VD2). Los umbrales de respuesta inferior y superior del comparador se pueden cambiar usando las resistencias de recorte R10 y R11. El temporizador funciona con un estabilizador paramétrico VD3R9. El voltaje de una batería de doce voltios no demasiado descargada suele ser de 12...12,6 V. Cuando el dispositivo está conectado a la red con la batería conectada, el temporizador se configurará en un estado correspondiente al voltaje de alto nivel en su salida, el transistor VT1 estará abierto. El dinistor del optoacoplador U3 se abrirá y la batería comenzará a cargarse, lo cual será indicado encendiendo el LED HL1. Sin embargo, como regla general, se desconoce el estado de carga de la batería conectada, por lo que antes de comenzar a cargar es recomendable descargarla a un voltaje de 10,5 V. Para activar el modo de descarga, después de conectar la batería, presione brevemente el botón SB1. "Botón de inicio. A través de los contactos SB1.1, la entrada R del temporizador recibirá voltaje de la batería conectada a la salida y la cambiará al estado opuesto (nivel bajo en la salida), el transistor VT1 se cerrará y apagará el LED HL1. Al mismo tiempo, a través de los contactos cerrados SB1.2, llega un nivel bajo a la entrada superior del disparador RS, ensamblado en los elementos DD1.1, DD2.2. El disparador se establece en un estado en el que aparece un voltaje de alto nivel en la salida del elemento DD1.1. Cuando la posición de contacto del interruptor SA1 se muestra en el diagrama, opera un voltaje de bajo nivel en la salida de los elementos DD1.3, DD1.4, encendidos por inversores. Dado que el fototransistor del optoacoplador U2 está abierto (y está abierto todo el tiempo mientras se suministra tensión de red a la consola), una corriente suficiente para saturar este transistor fluye a través de la base del transistor VT4, la resistencia R23, el fototransistor de el optoacoplador y la salida de los elementos lógicos DD1.3 y DD1.4. La corriente de descarga de la batería fluye a través de la lámpara incandescente EL1 (aproximadamente 2,5 A), lo que corresponde al modo de descarga de 20 horas de la batería 6ST55. Al realizar mantenimiento a una batería de diferente capacidad, se debe utilizar una lámpara de la potencia adecuada. La tensión de red se suministra a través de la resistencia amortiguadora R1 al puente de diodos VD1 y, después de la rectificación, alimenta los LED conectados en serie de los optoacopladores U1 y U2. El condensador C1 y la resistencia R2 forman un filtro suavizante para el LED del optoacoplador U2. Cuando se pierde la tensión de red, el fototransistor de este optoacoplador se cierra, lo que provoca el cierre del transistor VT4 y evita que la batería se descargue. A medida que la batería se descarga, el voltaje en sus terminales disminuye. Cuando alcance los 10,5 V, el temporizador cambiará y los transistores VT1 y VT2 se abrirán. La apertura del transistor VT1 hará que el dispositivo entre en modo de carga, cambiará el disparador RS y cerrará el transistor VT4, además de abrir el transistor VT3. La corriente de carga se ajusta mediante un cargador según las instrucciones de funcionamiento de la batería, es decir, igual a 1/10 o 1/20 de la capacidad de la batería. Si la carga se realiza sin el control del operador, es necesario garantizar que se limiten las fluctuaciones de la corriente de carga debidas a las fluctuaciones de la tensión de red. La forma más sencilla de estabilizar la corriente es conectar una cadena de dos o tres lámparas de automóvil conectadas en paralelo con una potencia de 40...50 W al corte de uno de los cables de salida del cargador [5]. El mismo efecto se consigue conectando una lámpara de 220 V con una potencia de 200...300 W a uno de los cables de entrada (red) del cargador. La corriente de carga contiene un componente de descarga dosificado, que tiene un efecto beneficioso sobre el curso de los procesos electroquímicos en la batería [1]. La corriente del componente de descarga está determinada por la resistencia R19 (aproximadamente 0,5 A). Durante el proceso de carga, la tensión en los terminales de los polos de la batería aumenta gradualmente. Se sabe que el voltaje de una batería completamente cargada es de 14,2...14,5 V [1]. Esta tensión se mide en ausencia de corriente de carga, ya que los impulsos de carga, dependiendo del grado de descarga de la batería, aumentan el valor instantáneo de tensión en sus terminales en 1...3 V. Para garantizar este modo de medición, el dispositivo utiliza los elementos U1, R4, VT2. En modo de carga, el transistor VT2 está abierto. En la Fig. La Figura 2 muestra diagramas de voltaje y corriente que explican el funcionamiento de los optoacopladores U1 y U2. La tensión de red se rectifica mediante un puente de diodos (esquema 1) y se suministra a los LED de los optoacopladores U1 y U2.
El fototransistor del optoacoplador U1 se abre en momentos en que la corriente que pasa por el LED del optoacoplador U1 (diagrama 2) excede la corriente de apertura del fototransistor. En este caso, la resistencia R4 pasa por alto la resistencia de recorte R11 y aumenta el umbral superior para el temporizador DA1. Cuando la tensión de red cruza cero, el fototransistor se cierra y el umbral del temporizador disminuye a 14,2...14,5 V. Es en este momento cuando no fluye corriente de carga a través de la batería. La medición se produce en cada medio ciclo de la red, es decir, 100 veces por segundo. Duración de la medición: 1...3 ms. La corriente fluye a través del LED del optoacoplador U2 mientras se aplica tensión de red al decodificador, por lo que el fototransistor del optoacoplador U2 está abierto. Tan pronto como el voltaje de la batería alcance 14,2...14,5 V en ausencia de corriente de carga, el temporizador DA1 cambiará (aparecerá un nivel bajo en la salida) y la carga se detendrá. Dado que la salida del flip-flop RS aún permanece alta, el dispositivo puede permanecer en este estado durante mucho tiempo, hasta varios días. La corriente consumida por la batería es pequeña (20...30 mA) y no puede provocar una descarga significativa. Si es necesario entrenar repetidamente la batería con ciclos de carga y descarga, los contactos del interruptor SA1 se mueven a la posición inferior según el diagrama. En este caso, el disparador RS está desactivado y la carga y descarga se alternarán siempre que haya tensión de red y la batería que se está cargando esté conectada. Los condensadores C2, C3 aumentan la inmunidad al ruido del temporizador. Las resistencias R19, R22 garantizan una retención confiable de los transistores VT3, VT4 cerrados en ausencia de corriente de base. En lugar de KT608B, el dispositivo puede utilizar cualquier transistor de las series KT603, KT608, KT3117, KT815; KT503B - KT315, KT501, KT503, KT3117; KT814B - KT814, KT816, KT818, KT837 y en lugar de KT825G - cualquiera de esta serie. El dinistor optoacoplador TO125-10 se puede reemplazar con T0125-12.5, TO2-10, TO2-40, TSO-10. Reemplazaremos el puente de diodos KTs407A por KTs402, KTs405 con índices de letras A, B, V. Es recomendable utilizar el diodo zener VD3 con una pequeña estabilización TKN, cualquier diodo zener de la serie D818 servirá. Condensador de óxido C1 - K50-16, K50-35 o K50-29; C2, C3 - KM-66, K10-23, K73-17, etc. Resistencias de ajuste R10, R11: cualquier multivuelta, por ejemplo SP5-2. Resistencia R20 - PEV con una potencia de 10 o 15 W (en casos extremos 7,5 W); el resto son MLT, OMLT, T2-23. El botón SB1 y el interruptor SA1 son cualquiera, por ejemplo, KM2-1 y MT1, respectivamente. La mayoría de los elementos del dispositivo están montados en una placa de circuito impreso hecha de un laminado de fibra de vidrio recubierto con una lámina de 2 mm de espesor (Fig. 3).
El dinistor optoacoplador U3 y el transistor VT4 se instalan en disipadores de calor con una superficie de enfriamiento de 100... 150 cm2. El tablero se monta en cualquier caso de dimensiones adecuadas (en la versión del autor - 260X100X70 mm). Las conexiones por las que circula la corriente de carga y descarga deben realizarse con un cable de sección mínima de 2 mm2. Es recomendable elegir cables flexibles que conecten el dispositivo a la batería. Para configurar el dispositivo, necesitará una fuente de CC de laboratorio con un voltaje ajustable de 9 a 15 V con una corriente de carga de al menos 0,6 A y un voltímetro. Primero, el cargador y la lámpara EL1 se desconectan temporalmente y la batería que se está cargando se reemplaza con una fuente de corriente de laboratorio. Habiendo configurado el voltaje de la fuente a 10,5 V usando el voltímetro, use la resistencia de recorte R10 para establecer el umbral inferior para que el comparador encienda el LED HL1, y luego, configurando el voltaje a 14,2...14,5 V, use la resistencia de recorte R11 para configurar el umbral superior para encender el LED HL2. La apariencia de la consola ensamblada se muestra en la Fig. cuatro
Para garantizar la seguridad eléctrica de toda la instalación de carga en su conjunto, es necesario que la carga (batería) esté aislada (separada) galvánicamente de la red de suministro. El papel de los elementos de desacoplamiento en el decodificador lo desempeñan los optoacopladores (U1 y U2. Desafortunadamente, los optoacopladores de la serie AOT110 elegidos por el autor no pueden eliminar el peligro de descarga eléctrica, ya que su voltaje de aislamiento nominal no exceder los 100 V. Para el decodificador solo son adecuados aquellos optoacopladores cuyo voltaje de aislamiento no sea inferior a 500 V, el fototransistor es compuesto (esto es especialmente cierto para el optoacoplador U2), por ejemplo, de la serie AOT127. Literatura
Autor: A. Evseev, Tula
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