Предлагаемое устройство позволяет перед зарядкой разрядить аккумулятор до напряжения 10,5 В током равным 1/20 его ёмкости, а затем зарядно-разрядным циклом довести напряжение на батарее до 14,2 - 14,5 В. При соотношении зарядного и разрядного токов 10:1 и длительности импульсов заряд-разряд - 3:1.
Технические характеристики:
При показанном на схеме положении переключателя SA3 "ЗАРЯД", контроль за аккумулятором отсутствует, разряд не производится. В этом режиме, при включенной сетевой кнопке SA1, блок работает как обычное зарядное устройство с регулировкой зарядного тока.
Когда переключатель SA2 установлен в режим "ДЕСУЛЬФАТАЦИЯ", происходит поочередная зарядка и разрядка аккумулятора. При нажатии на кнопку SB1 происходит первоначальная разрядка током 2,5 А до напряжения 10,5 В, а затем зарядка до напряжения 14,2 -ь 14,5 В. После этого устройство отключается. А если SA3 переключён в режим "МНОГОКРАТНО", процесс повторяется (это необходимо для "лечения" аккумулятора).
Напряжение 220 В поступает на сетевой фильтр L1, С1, С3, С4, необходимый для предотвращения проникновения помех в сеть. Затем оно выпрямляется диодами VD1 VD4 и сглаживается конденсатором С5.
Резистор R3 необходим для ограничения тока во время зарядки конденсатора С5. Оптрон U1 контролирует наличие напряжения в сети, и если оно отсутствует, то происходит блокировка по выводу 9 элемента DD2.3 для выключения режима разрядки аккумулятора.
Далее, если подсоединить аккумулятор, двухпороговый компаратор на DA1 устанавливается в "1", транзистор VT5 открывается, и загорается светодиод HL2 "ЗАРЯД". Напряжение низкого уровня с коллектора VT5 поступает на выводы 9 DD1.3 и 13 DD1.4. Тем самым снимается блокировка низкочастотного генератора. Скважность импульсов задается резисторами R6 (заряд) и R4 (разряд).
Она подбирается в каждом конкретном случае. Частота определяется емкостью С2. Во время заряда на выходе 10 DD1.3 устанавливается "1", которая открывает транзистор VT1 и блокирует верхний порог (14,2 В) компаратора DA1, поскольку сравнение напряжения на аккумуляторе с верхним порогом происходит только в режиме разряда, чтобы не допустить срабатывания компаратора с недозаряженным аккумулятором. Тот же высокий уровень с DD1.3 через оптрон U2 и транзистор VT2 запускает преобразователь напряжения.
В момент разряда на выводе 10 DD1.3 - низкий уровень, происходит блокировка преобразователя, а также устанавливается "1" на выходе 11 DD1.4. При этом срабатывает ключ на VTЗ, VT4, и происходит разряд аккумулятора через лампочку HL1. Она выбрана с двойным запасом по напряжению, чтобы предотвратить её преждевременное перегорание.
При нажатии на кнопку SB1 "ПУСК" компаратор DA1 устанавливается в "0", тем самым транзистор VT5 закрывается, блокируется генератор на DD1, а также преобразователь напряжения. На выводе 3 RS-триггера DD2.1, DD2.2 устанавливается "1". Если сетевое напряжение присутствует, на входах DD2.3 появляются "1", на выходе DD2.4 - высокий уровень, срабатывает транзисторный ключ на VT7, VT8, зажигается светодиод HL4 "РАЗРЯД", а через лампочку HL3 (12 В х 30 Вт) течет разрядный ток 2,5 А.
Рис. 1. Принципиальная схема импульсного зарядного устройства.
Аккумулятор разряжается до напряжения 10,5 В, затем срабатывает компаратор нижнего уровня (R20, R21, DA1), и "1" вновь устанавливается на выходе DA1. Цикл заряда повторяется. По достижении напряжения 14,2 В срабатывает компаратор верхнего уровня (R11, R14, DA1), и если переключатель SA3 был установлен в режим "ОДНОКРАТНО", светодиод HL2 гаснет, а устройство переходит в ждущий режим.
Когда выбран режим "МНОГОКРАТНО", разряд вновь включится, и цикл будет повторяться.
Емкости С6, С7 необходимы для защиты от помех и для некоторой задержки срабатывания компараторов при переходных процессах.
Стабилизатор DA3 необходим для защиты микросхем при кратковременном пропадании контакта на клеммах аккумулятора, так как на выходе преобразователя в режиме холостого хода напряжение увеличивается до 25 В.
Если все детали исправны, устройство начинает работать сразу. Необходимо только отрегулировать пороговые компараторы. Для этого отключают лампочки HL1, HL3, чтобы снизить нагрузку.
К регулируемому блоку питания подключают клеммы X1, Х2 зарядного устройства. Выставляют напряжение 10,5 В, и регулировкой резистора R21 добиваются включения HL2; затем выставляется напряжение 14,2 В, и регулировкой R11 добиваются выключения HL2. После этого лампочки опять подключаются, и прибор готов к работе.
В преобразователе применен самодельный трансформатор на базе дросселей от строчной развертки телевизоров УПИМЦТ. Габариты Ш-образного сердечника - 11,5x14,5 мм.
Обмотки I и II Т1 намотаны в два, а обмотка III - в 7 проводов.
Обмотка I содержит 91 виток провода ПЭВ-2 диаметром 0,5 мм.
Обмотка II содержит 4 витка того же провода.
Обмотка III - 9 витков ПЭВ-2 диаметром 0,6 мм.
Намотке нужно уделить особое внимание. Витки должны быть уложены аккуратно, без перехлестов, между рядами необходимо проложить конденсаторную бумагу. Если в конце намотки ряд будет заполнен не полностью, оставшиеся витки нужно равномерно распределить по всему ряду. Вторичная обмотка наматывается так же равномерно (распределение).
Необходимо пометить начала и концы обмоток.
Впрочем, это можно и не делать, а после намотки воспользоваться следующей методикой. На первичную обмотку подается напряжение 10 -15 В с низкочастотного генератора частотой 5 - 15 кГц. Условно помечаются выводы обмоток. Цифровым вольтметром в режиме измерения переменного напряжения измеряется напряжение на вторичной обмотке.
Затем к концу первичной обмотки подсоединяется вторичная, и измеряется напряжение относительно начала первичной обмотки и не присоединённого конца вторичной обмотки. Если амплитуда напряжения возросла, значит, присоединенный конец и есть начало вторичной обмотки, а свободный - её конец. Аналогично определяем начало и конец обмотки III.
Во время сборки трансформатора необходимо установить в сердечнике зазор 1,3 мм, проложив кусочки картона.
В качестве шунта использован нихром 0,2 мм. Его сопротивление - 0,1 Ом.
R11, R21 - многооборотные типа СП5-2. R27 - типа СПЗ-4ам.
Диоды VD13, VD14 - типа КД213А(Б), их желательно заменить диодами Шотки КД2997А (Б), КД2999А (Б). Диод VD12 - на напряжение 600 ч- 800 В и ток 2 - 3 А с рабочей частотой не менее 30 кГц.
Оптроны U1, U2 - типа АОТ127. Важно, чтобы напряжение изоляции у них было не ниже 500 В.
Вместо КТ315 подойдут любые из серий КТ312, КТ3102 на напряжение 30 В.
VTЗ - КТ801 А(Б), его желательно на другие не менять. VT7 - КТ819 А (Б, В).
С2 можно поставить электролитический.
C1, С19, С22 -К78-2. СЗ.С4-К15-5 на напряжение не ниже 600 В. С5 - емкостью 220мкФ на 400 В или два по 100 мкФ на 400 В (К50-32). Остальные электролитические конденсаторы - типа К50-3 5.
Для уменьшения массы и габаритов устройства можно добавить схему принудительного охлаждения с малогабаритным вентилятором Ml (вентилятор применен от IBM-компьютера.). Он будет работать, когда тепловая энергия выделяется на деталях. Благодаря вентилятору допустимо установить малогабаритные радиаторы для VD13, VD14 в виде пластины из дюралюминия 5x80x65 мм и VT1 (ребристый 22x15x30 мм).
Транзисторы VTЗ и VT7 работают в допустимых режимах без радиаторов.
Рис. 2. Принципиальная схема узла принудительного охлаждения.
Индикатором тока РА1 может служить готовый амперметр о пределом 10-0-10 А, или прибор М4761 (он устанавливался в старых магнитофонах). Его необходимо аккуратно вскрыть и сместить стрелку в середину шкалы, чтобы наблюдать как зарядный, так и разрядный ток. При желании можно использовать индикатор тока на светодиодах с градацией 0,5 А. Его схема изображена на рис.
2.53. На DA1, DA2 собраны преобразователь полярности и усилитель амплитуды, а собственно индикатор - на DA3. Правда, для такого индикатора придется еще собрать преобразователь для питания микросхем DA1, DA2 напряжением ± 15 В.
Рис. 3. Принципиальная схема индикатора тока.
Чертёж монтажной платы устройства приведён в журнале "Радиолюбитель", 2002, №8, С14.