Pengisi daya untuk mengisi baterai timbal. Perangkat otomatis untuk mengisi baterai timbal-asam. Menambahkan Loop Histeresis Batas Saat Ini

Saat Anda perlu mengisi baterai timbal-asam sedang dan kecil (bukan aki mobil), paling sering Anda mengambil catu daya biasa atau transformator sederhana dengan penyearah, lalu menghubungkan baterai ke baterai tersebut selama 10 jam, memilih arus sebesar 0,1C. Ini, tentu saja, adalah pertanian kolektif. Pada perangkat yang kurang lebih layak, yang pengisiannya “pada level”, diperlukan sirkuit memori dengan semua sistem pelacakan dan kontrol pengisian daya otomatis. Untuk inilah rangkaian pengisi daya berdasarkan chip BQ24450 dari Texas Instruments dirancang. Sirkuit mikro ini menjalankan semua fungsi pengisian baterai dan menjaga stabilitas proses, terlepas dari kondisi dan kondisi baterai. Dan berbagai macam arus dan voltase pengisian membuatnya cocok untuk baterai penerangan darurat, mobil RC, sepeda motor, perahu, atau kendaraan lain dengan baterai 6 - 12V - cukup sambungkan pengisi daya ini ke baterai dan selesai.

Karakteristik chip BQ24450

• Masukan DC 10-40V
• Beban (pengisian) arus 0,025-1 A
• Dengan transistor eksternal - hingga 15 A
• Sesuaikan volumetage dan arus selama pengisian
• Referensi tegangan kompensasi suhu

Kebutuhan akan pengisi daya baterai timbal-asam sudah ada sejak lama. Pengisi daya pertama dibuat untuk aki mobil 55Ah. Seiring waktu, baterai gel bebas perawatan dari berbagai denominasi muncul di rumah tangga, yang juga memerlukan pengisian daya. Setidaknya tidak masuk akal untuk memasang pengisi daya terpisah untuk setiap baterai. Oleh karena itu, saya harus mengambil pensil, mempelajari literatur yang tersedia, terutama majalah Radio, dan, bersama rekan-rekan saya, menghasilkan konsep pengisi daya otomatis universal (UAZU) untuk baterai 12 volt dari 7AH hingga 60AH. Saya menyajikan desain yang dihasilkan untuk penilaian Anda. Dibuat dari besi lebih dari 10 pcs. dengan berbagai variasi. Semua perangkat bekerja dengan sempurna. Skema ini dapat dengan mudah diulang dengan pengaturan minimal.
Catu daya dari PC format AT lama segera diambil sebagai dasar, karena memiliki berbagai macam kualitas positif: ukuran dan berat kecil, stabilisasi yang baik, daya dengan cadangan besar, dan yang paling penting, bagian daya siap pakai , yang masih harus memasang unit kontrol. Ide unit kendali dikemukakan oleh S. Golov dalam artikelnya “Pengisi daya otomatis untuk baterai timbal-asam,” majalah Radio No. 12, 2004, terima kasih khusus kepadanya.
Saya akan mengulangi secara singkat algoritma pengisian baterai. Seluruh proses terdiri dari tiga tahap. Tahap pertama, ketika baterai sudah habis seluruhnya atau sebagian, diperbolehkan untuk mengisi daya dengan arus yang tinggi, mencapai 0,1:0,2C, dimana C adalah kapasitas baterai dalam ampere-jam. Arus pengisian harus dibatasi di atas nilai yang ditentukan atau distabilkan. Ketika muatan terakumulasi, tegangan pada terminal baterai meningkat. Tegangan ini dikendalikan. Setelah mencapai level 14,4 - 14,6 volt, tahap pertama selesai. Pada tahap kedua, perlu untuk menjaga tegangan yang dicapai tetap konstan dan mengontrol arus pengisian, yang akan menurun. Ketika arus pengisian turun menjadi 0,02C, baterai akan terisi setidaknya 80%, kita lanjutkan ke tahap ketiga dan terakhir. Kami mengurangi tegangan pengisian menjadi 13,8 V. dan kami mendukungnya pada level ini. Arus muatan secara bertahap akan turun menjadi 0,002:001C dan stabil pada nilai ini. Arus ini tidak berbahaya bagi baterai, baterai dapat tetap dalam mode ini untuk waktu yang lama tanpa membahayakan dirinya sendiri dan selalu siap digunakan.
Sekarang mari kita bicara tentang bagaimana semua ini dilakukan. Catu daya dari komputer dipilih berdasarkan pertimbangan distribusi terbesar dari desain rangkaian, yaitu. Unit kontrol dibuat pada sirkuit mikro TL494 dan analognya (MB3759, KA7500, KR1114EU4) dan sedikit dimodifikasi:

Sirkuit tegangan keluaran 5V, -5V, -12V dilepas, resistor umpan balik 5 dan 12V ditutup, dan sirkuit proteksi tegangan lebih dinonaktifkan. Pada bagian diagram, tempat putusnya sirkuit ditandai dengan tanda silang. Hanya bagian keluaran 12V yang tersisa; Anda juga dapat mengganti rakitan dioda di sirkuit 12V dengan rakitan yang dilepas dari sirkuit 5 volt; ini lebih bertenaga, meskipun tidak perlu. Semua kabel yang tidak diperlukan telah dilepas, hanya menyisakan 4 kabel hitam dan kuning, panjang 10 sentimeter, untuk output unit daya. Kami menyolder kabel sepanjang 10 cm ke kaki pertama sirkuit mikro; ini akan menjadi kontrolnya. Ini menyelesaikan modifikasi.
Selain itu, unit kendali, atas permintaan banyak orang yang ingin memiliki benda seperti itu, menerapkan mode pelatihan dan sirkuit perlindungan terhadap polaritas terbalik baterai bagi mereka yang sangat lalai. Jadi BU:

Node utama: penstabil tegangan referensi parametrik 14.6V VD6-VD11, R21
Blok pembanding dan indikator yang mengimplementasikan tiga tahap pengisian baterai DA1.2, VD2 tahap pertama, DA1.3, VD5 detik, DA1.4, VD3 ketiga.
Stabilizer VD1, R1, C1 dan pembagi R4, R8, R5, R9, R6, R7 membentuk tegangan referensi komparator. Sakelar SA1 dan resistor menyediakan perubahan mode pengisian untuk baterai yang berbeda.
Blok pelatihan DD K561LE5, VT3, VT4, VT5, VT1, DA1.1.
Perlindungan VS1, DA5, VD13.

Bagaimana itu bekerja. Misalkan kita sedang mengisi aki mobil 55Ah. Komparator memantau penurunan tegangan pada resistor R31. Tahap pertama rangkaian berfungsi sebagai pengatur arus, ketika dihidupkan arus pengisian sekitar 5A, ketiga LED menyala. DA1.2 akan menahan arus pengisian hingga tegangan pada baterai mencapai 14,6 V., DA1.2 akan menutup, VD2 akan mati merah. Tahap kedua telah dimulai.
Pada tahap ini, tegangan 14,6 V pada baterai dipertahankan oleh stabilizer VD6-VD11, R21, yaitu. Pengisi daya beroperasi dalam mode stabilisasi tegangan. Saat daya baterai meningkat, arus turun dan segera setelah turun hingga 0,02C, DA1.3 akan beroperasi. VD5 kuning akan padam dan transistor VT2 akan terbuka. VD6, VD7 dilewati, tegangan stabilisasi turun tajam menjadi 13,8 V. Kami melanjutkan ke tahap ketiga.
Kemudian baterai diisi ulang dengan arus yang sangat kecil. Karena saat ini baterai telah terisi sekitar 95-97%, arus secara bertahap berkurang hingga 0,002C dan menjadi stabil. Pada baterai yang bagus suhunya bisa turun hingga 0,001C. DA1.4 dikonfigurasi ke ambang batas ini. LED VD3 mungkin padam, meskipun dalam praktiknya tetap menyala redup. Pada titik ini, proses dianggap selesai dan baterai dapat digunakan sesuai peruntukannya.

Modus pelatihan. Jika menyimpan baterai dalam jangka waktu lama, disarankan untuk melatihnya secara berkala, karena dapat memperpanjang umur baterai lama. Karena baterai adalah benda yang sangat inersia, pengisian dan pengosongan baterai akan memakan waktu beberapa detik. Dalam literatur terdapat perangkat yang melatih baterai pada frekuensi 50Hz, yang berdampak buruk pada kesehatannya. Arus pelepasan kira-kira sepersepuluh dari arus pengisian. Pada diagram, saklar SA2 ditunjukkan pada posisi latihan, SA2.1 terbuka SA2.2 tertutup. Sirkuit pelepasan VT3, VT4, VT5, R24, SA2.2, R31 dihidupkan dan pemicu DA1.1, VT1 dikokang. Multivibrator dirakit pada elemen DD1.1 dan DD1.2 dari sirkuit mikro K561LE5. Ini menghasilkan liku-liku dengan jangka waktu 10-12 detik. Pemicunya dikokang, elemen DD1.3 terbuka, pulsa dari multivibrator membuka dan menutup transistor VT4 dan VT3. Saat terbuka, transistor VT3 melewati dioda VD6-VD8, memblokir pengisian daya. Arus pengosongan baterai melewati R24, VT4, SA2.2, R31. Baterai membutuhkan waktu 5-6 detik untuk menerima muatan dan waktu yang sama habis dengan arus rendah. Proses ini berlangsung pada tahap pengisian pertama dan kedua, kemudian trigger menyala, DD1.3 menutup, VT4 dan VT3 menutup. Tahap ketiga berlangsung seperti biasa. Tidak diperlukan indikasi tambahan tentang mode pelatihan, karena LED VD2, VD3 dan VD5 berkedip. Setelah tahap pertama, VD3 dan VD5 berkedip. Pada tahap ketiga, VD5 menyala tanpa berkedip. Dalam mode latihan, pengisian daya baterai bertahan hampir 2 kali lebih lama.

Perlindungan. Pada desain pertama, alih-alih thyristor, terdapat dioda yang melindungi pengisi daya dari arus balik. Cara kerjanya sangat sederhana; ketika dinyalakan dengan benar, optocoupler membuka thyristor, dan Anda dapat menyalakan pengisian daya. Jika salah, LED VD13 menyala, tukar terminalnya. Antara anoda dan katoda thyristor, Anda perlu menyolder kapasitor non-polar 50 μF 50 volt atau 2 elektrolit back-to-back 100 μF 50 V.

Konstruksi dan detailnya. Pengisi daya dipasang di unit catu daya dari komputer. BU diproduksi menggunakan teknologi besi laser. Gambar papan sirkuit tercetak dilampirkan dalam file arsip, dibuat di SL4. Resistor MLT-025, resistor R31 - sepotong kawat tembaga. Kepala pengukur PA1 mungkin tidak dipasang. Itu hanya tergeletak dan diadaptasi. Oleh karena itu, nilai R30 dan R33 bergantung pada miliammeter. Thyristor KU202 dalam desain plastik. Eksekusi sebenarnya dapat dilihat pada foto terlampir. Konektor dan kabel daya monitor digunakan untuk menghidupkan baterai. Sakelar pemilihan arus pengisian berukuran kecil dengan 11 posisi, resistor disolder ke sana. Jika charger hanya akan mengisi aki mobil, Anda tidak perlu memasang saklar, cukup menyolder pada jumper. DA1 - LM339. Dioda KD521 atau serupa. Optokopler PC817 dapat disuplai dengan optokopler lain yang memiliki aktuator transistor. Syal BU disekrup pada pelat aluminium setebal 4 mm. Ini berfungsi sebagai radiator untuk thyristor dan KT829, dan LED dimasukkan ke dalam lubang. Blok yang dihasilkan disekrup ke dinding depan unit catu daya. Charger tidak panas, jadi kipas disambungkan ke listrik melalui stabilizer KR140en8b, tegangan dibatasi 9V. Kipas berputar lebih lambat dan hampir tidak terdengar.

Pengaturan. Awalnya, kami memasang dioda yang kuat alih-alih thyristor VS1, tanpa menyolder di VD4 dan R20, kami memilih dioda zener VD8-VD10 sehingga tegangan keluaran, tanpa beban, adalah 14,6 volt. Selanjutnya, kami menyolder VD4 dan R20 dan memilih R8, R9, R6 untuk mengatur ambang respons pembanding. Alih-alih baterai, kami menghubungkan resistor variabel wirewound 10 Ohm, mengatur arus ke 5 ampere, menyolder resistor variabel alih-alih R8, menyalakannya pada tegangan 14,6 V, LED VD2 harus padam, mengukur bagian yang dimasukkan dari resistor variabel dan solder secara konstan. Kami menyolder resistor variabel alih-alih R9, mengaturnya menjadi sekitar 150 Ohm. Kita hidupkan charger, naikkan arus beban hingga DA1.2 beroperasi, kemudian mulai turunkan arus hingga nilai 0,1 ampere. Kemudian kita turunkan R9 hingga komparator DA1,3 berfungsi. Tegangan pada beban akan turun menjadi 13,8V dan LED VD5 kuning akan padam. Kami mengurangi arus menjadi 0,05 ampere, pilih R6 dan padamkan VD3. Namun yang terbaik adalah melakukan penyesuaian pada baterai yang baik dan kosong. Kami menyolder resistor variabel, mengaturnya sedikit lebih besar dari yang ditunjukkan dalam diagram, menghubungkan ammeter dan voltmeter ke terminal baterai dan melakukan ini sekaligus. Kami menggunakan baterai yang tidak terlalu habis, maka akan lebih cepat dan akurat. Praktek telah menunjukkan bahwa hampir tidak ada penyesuaian yang diperlukan jika Anda memilih R31 secara akurat. Resistor tambahan juga mudah untuk dipilih: dengan arus beban yang sesuai, penurunan tegangan pada R31 harus 0,5V, 0,4V, 0,3V, 0,2V, 0,15V, 0,1V, dan 0,07V.
Itu saja. Ya, juga, jika Anda melakukan hubungan pendek pada dioda VD6 dengan setengahnya dan dioda zener VD9 dengan sakelar sakelar dua kutub tambahan, Anda akan mendapatkan pengisi daya untuk baterai helium 6 volt. Arus pengisian harus dipilih dengan sakelar terkecil SA1. Di salah satu yang dikumpulkan, operasi ini berhasil dilakukan.

• 24.09.2014

  Sakelar sentuh yang ditunjukkan pada gambar memiliki elemen sentuh dua kontak, ketika kedua kontak disentuh, tegangan suplai (9V) dari sumber listrik disuplai ke beban, dan ketika kontak sentuh disentuh berikutnya, daya terputus. dari beban, beban tersebut dapat berupa lampu atau relay. Sensor ini sangat ekonomis dan mengkonsumsi arus rendah dalam mode standby. Saat ini…

• 08.10.2016

  MAX9710/MAX9711 - UMZCH stereo/mono dengan daya keluaran 3 W dan mode konsumsi rendah. Karakteristik teknis: Daya keluaran 3 W ke beban 3 Ohm (dengan THD hingga 1%) Daya keluaran 2,6 W ke beban 4 Ohm (dengan THD hingga 1%) Daya keluaran 1,4 W ke beban 8 Ohm ( dengan THD hingga 1%) Rasio pengurangan kebisingan...

• 30.09.2014

  Karakteristik: Rentang frekuensi yang dapat direproduksi 88...108 MHz Sensitivitas nyata 3 µV Daya keluaran ULF 2*2W Rentang frekuensi yang dapat direproduksi 40...16000Hz Tegangan suplai 3...9V Penerima dibangun di atas 2 sirkuit mikro CXA1238S dan TEA2025B. CXA1238S berisi jalur penerimaan radio AM\FM universal; pilihan mode operasi ditentukan oleh log. level pada pin ke-15 dari sirkuit mikro. Piala Dunia meliputi...

• 22.04.2015

  Gambar No. 1 menunjukkan diagram indikator tegangan listrik sederhana. R1 membatasi arus maju melalui LED HL1. C1 digunakan sebagai elemen pemberat, yang telah meningkatkan kondisi termal perangkat tampilan. Dengan setengah gelombang negatif dari tegangan listrik, dioda zener VD1 bekerja seperti dioda biasa, melindungi LED dari kerusakan pada bias terbalik. Dengan positif...

• 21.09.2014

  Saat ini, ketika banyak orang telah memperoleh dacha atau rumah di desa yang membutuhkan pengelasan, muncul masalah dalam perolehannya. Membeli perangkat buatan pabrik diperumit oleh biayanya yang tinggi. Bagian yang paling memakan waktu adalah pembuatan trafo las itu sendiri. Dalam hal ini, pabrikan dihadapkan pada masalah pembelian inti magnet. Persyaratan berikut dikenakan pada rangkaian magnet: luas yang cukup...

Kisah ini dimulai ketika kami memutuskan untuk pergi ke hutan pada malam Sabtu hingga Minggu - itu adalah hari selai saudara laki-laki saya, dan kami memutuskan untuk merayakannya di udara segar dengan barbekyu dan vodka. Mereka mulai berkumpul. Untuk penerangan, kami mengambil beberapa senter dan boombox kecil untuk mengatur musik latar. Tentu saja, kami membeli baterai untuk semua ini, yang harganya cukup mahal. Dengan wajah idiot yang bahagia, kami menyerbu ke dalam hutan dan dengan cepat mulai mengumpulkan kayu bakar, dengan bijaksana (untuk saat ini) beralasan bahwa akan lebih baik jika memecahkan kayu bakar ini sebelum hari gelap. Dan kayu bakar dibutuhkan untuk dua kebakaran - untuk barbekyu dan untuk pemanas - menerangi tempat perayaan. Nah, yang ingin saya sampaikan kepada Anda... keesokan harinya saya hampir tidak bisa berdiri tegak, karena agar ada cukup cahaya dari api, saya harus terus-menerus membuang kayu bakar ke sana, yang harus ditebang di hutan. , di mana setelah matahari terbenam menjadi gelap, seperti Anda sendiri, Anda tahu di mana baterai lentera harus disimpan dan tempat mabuk diterangi dengan api, untuk itu perlu menebang kayu. Saya mengulanginya sendiri, bukan? Nah, malam itu saya banyak mengalami pengulangan seperti ini. Sehubungan dengan ini, keesokan harinya muncul dua pertanyaan - “apakah saya istirahat?” Atau “di mana dan bagaimana memastikan hal ini tidak terjadi lagi?”

Pertama-tama, baterai - jelas bahwa baterai diperlukan, tetapi setelah melihat harga baterai nikel-kadmium modern, katak saya dengan tegas menolak untuk membelinya. Lalu saya teringat tentang UPS - Anda tahu, rak semacam itu yang mencegah komputer Anda mati pada saat yang paling tidak tepat, ketika Anda selesai menyelesaikan kapal penyapu ranjau 100x100, dan seorang tetangga yang baik telah menyambungkan unit las buatan sendiri ke dalam stopkontak dan, sambil tersenyum gembira, menyalakannya, mematikan listrik, sehingga separuh rumah.

Jadi, bandura ini menggunakan baterai timbal yang disegel - disebut juga baterai gel. Dari segi biaya, baterai ini tidak sebanding dengan baterai Ni-Cd - baterai Ni-Cd jauh lebih murah daripada baterai Ni-Cd. Saya pergi ke toko dan membeli baterai yang cukup rata-rata dengan tegangan 12 volt dan kapasitas 7,2 ampere-jam.

Gbr.1 Foto baterai.

Kemudian semuanya menjadi sederhana - kami mengambil bola lampu mobil 10 watt, menggantungnya pada kabel panjang di pohon dan menghubungkannya ke subjek - lampu sudah siap. Dan untuk menghubungkan radio, kami membuat stabilizer sederhana pada KREN8A atau analog borjuisnya LM7809, memasang kabel ke terminal di kompartemen baterai - dan voila - kami memiliki cahaya dan musik. Saya harus memberi tahu Anda bahwa skema serupa telah diuji - skema ini bertahan sepanjang malam pengoperasian terus-menerus dan baterai tidak sepenuhnya habis.

Tetapi Anda memahami bahwa segala sesuatu tidak pernah baik sampai akhir - pasti ada setetes limbah dari metabolisme manusia, yang harus meracuni seluruh keindahan. Masalahnya dalam hal ini adalah baterai tersebut tidak dapat diisi dengan pengisi daya aki mobil konvensional. Baterai timbal-asam konvensional diisi dengan arus konstan, sedangkan tegangan pada terminal meningkat sepanjang waktu dan ketika mencapai nilai tertentu, elektrolit dalam baterai mendidih, yang menunjukkan akhir pengisian daya. Bayangkan apa yang terjadi jika baterai yang tertutup rapat mendidih. Saya percaya bahwa korban jiwa dan kehancuran tidak mungkin dapat dihindari. Oleh karena itu, kotak-kotak ini diisi secara berbeda: arus pengisian diatur ke 0,1C, di mana C adalah kapasitas baterai, dan arus pengisian dibatasi, karena kawan ini “tidak puas dengan saluran pencernaan” dan siap melahap semuanya. yang diberikan kepadanya, tegangannya distabilkan dan diatur pada kisaran 14-15 volt. Selama proses pengisian, tegangan praktis tidak berubah, dan arus akan berkurang dari nilai yang ditetapkan menjadi 20-30 mA di akhir pengisian daya. Artinya, pengisi daya perlu dirakit.

Saya benar-benar tidak ingin main-main, tetapi kemudian kaum borjuis datang untuk menyelamatkan - ST Microelectronics - mereka ternyata memiliki solusi yang hampir siap pakai - sirkuit mikro L200C. Chip ini adalah penstabil tegangan dengan pembatas arus keluaran yang dapat diprogram. Dokumentasi untuk rangkaian mikro ini ada di sini: www.st.com/stonline/products/literature/ds/1318.pdf Rangkaian pengisi daya pada Gambar 2 adalah rangkaian koneksi yang hampir umum

Gambar.2

Secara umum, tidak ada yang istimewa untuk dijelaskan, saya hanya akan membahas beberapa poin. Pertama-tama, resistor pengatur arus R2-R6. Kekuatannya harus tidak kurang dari yang ditunjukkan dalam diagram, dan sebaiknya lebih besar. Ya, kecuali, tentu saja, Anda adalah penggemar efek khusus asap dan tidak bosan melihat resistor yang menghitam.

Gambar 3.1 Perangkat pada papan tempat memotong roti

Sirkuit mikro, tentu saja, harus dipasang pada radiator, dan jangan serakah - semua peralatan ini dirancang untuk operasi jangka panjang, oleh karena itu, semakin ringan rezim termal elemen, semakin baik bagi elemen tersebut, dan oleh karena itu untukmu. Resistor R7 menyesuaikan tegangan keluaran dalam kisaran 14-15 volt. Lebih baik mengambil dioda domestik kita dalam wadah logam, maka tidak perlu dipasang pada radiator. Tegangan pada belitan sekunder trafo adalah 15-16 volt. Secara pribadi, saya tidak membuat papan apa pun, tidak banyak detailnya - saya merakit semuanya di papan tempat memotong roti. Apa yang terjadi bisa dilihat di foto.

Gambar 3.2 Semuanya sudah dirakit, hanya saja tanpa housing

Semuanya berfungsi seperti yang diperkirakan secara teori - arusnya, pada awalnya, besar, tetapi pada akhir pengisian dayanya turun menjadi tidak signifikan dan telah hidup dalam kondisi ini selama beberapa hari. Omong-omong, pabrikan merekomendasikan arus sekecil itu untuk waktu yang lama untuk menghemat kapasitas baterai.

Gambar 4.2 Perangkat yang dirakit di papan

Anda dapat mengunduh papan sirkuit cetak dalam format LAY dan Corel untuk pemotongan plotter pada film di bawah

Daftar elemen radio