на главную
Карта сайта
English version
Вы читаете:

Устройство защиты АКБ и ЗУ от переполюсовки

Электропитание
1 год назад

Устройство защиты АКБ и ЗУ от переполюсовки


Устройство защиты от переполюсовки выполняет функцию защиты аккумуляторной батареи (АКБ) от неправильной полярности подключения АКБ к зарядному устройству (ЗУ), а также защищает и само ЗУ. Оно предназначено для совместной работы с ЗУ тиристорного типа, такого, как было опубликовано в журнале "Радио" [1]. С этим ЗУ устройство защиты неоднократно повторялось и показало хорошие результаты в работе. Устройство можно использовать и с другими ЗУ подобного типа. Схема устройства вместе со схемой ЗУ показана на рис. 1. Нумерация элементов продолжает начатую в [1].

Схема устройства вместе со схемой ЗУ

Рис. 1. Схема устройства вместе со схемой ЗУ

 

ЗУ тиристорного типа до сих пор вызывают интерес из-за своей простоты и надёжности. Принцип их работы основан на том, что тиристор закрывается, когда через него прекращается ток. Устройство защиты питается от АКБ при его первом подключении к ЗУ, а в дальнейшем оно получает питание от самого ЗУ при условии, что АКБ подключена с соблюдением правильной полярности. При подключении АКБ к клеммам ХТ2.2 (+), а кХТ2.1 (-) откроется диод VD7 и включится реле К1, его контакты К1.1 подключат плюсовую клемму АКБ к ЗУ, и будет происходить зарядка. Резистор R8 ограничивает ток через обмотку реле при напряжении 15 В на выходе ЗУ.

При несоблюдении полярности подключения АКБ диод VD7 будет закрыт, а на катушку реле не будет поступать питание. Следовательно, контакты реле будут находиться в разомкнутом состоянии. О том, что АКБ подключено некорректно, просигнализирует светодиод HL1 жёлтого свечения, он включится через открывшийся диод VD8. Учитывая особенность работы тиристора, контакты реле К1.1 будут находиться в замкнутом состоянии только тогда, когда будет подключена АКБ с соблюдением полярности и через тиристор будет протекать ток. При отключении АКБ от клемм ХТ2.1 и ХТ2.2 ток через тиристор протекать не будет. Тиристор открываться не будет, поэтому обмотка реле не будет самозаблоки-рована напряжением от ЗУ.

Ещё одна особенность устройства заключается в том, что АКБ можно подключать как уже к включённому в сеть и работающему ЗУ, так и к отключённому. Даже если ЗУ уже было включено, АКБ подключена и заряжается, то при отключении АКБ и последующем некорректном его подключении на него напряжение не будет подано.

Дополнительно на плате устройства размещены элементы узла термоконтроля для принудительного охлаждения выпрямительных диодов и тиристора. Питание этого узла осуществляется от вторичной обмотки имеющегося штатного трансформатора ЗУ через свой мостовой выпрямитель VD9. Для стабилизации напряжения питания вентилятора (или двух вентиляторов) использован интегральный стабилизатор на микросхеме DA1, она размещена на ребристом алюминиевом теплоотводе. Контроль температуры и включение вентилятора осуществляют два электромеханических термостата (термореле) SK1 и SK2. Включение вентилятора происходит при температуре выше +55 оС. Одно термореле можно разместить на теплоотводе диодов VD1-VD4, а второе - на теплоотводе тиристора VS1. Светодиод HL2 зелёного свечения сигнализирует о том, что ЗУ находится в работе. Светодиод HL3 зелёного свечения сигнализирует о включённом вентиляторе охлаждения. Если светодиод HL3 светит, а вентилятор не вращается, то проблема с вентилятором.

Вольтметр подключён непосредственно к клеммам АКБ ХТ2. Желательно применить стрелочный вольтметр со шкалой 30-0-30 В. Вольтметр позволяет видеть напряжение АКБ при его подключении к клеммам ЗУ и проконтролировать остаточное напряжение АКБ перед зарядкой. Устройство работоспособно при снижении окружающей температуры до -10 оС.

Чертёж печатной платы устройста

Рис. 2. Чертёж печатной платы устройста

 

Все вновь введённые элементы размещены на печатной плате из односторонне фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5...2 мм, её чертёж показан на рис. 2. Для светодиодов не предусмотрены клеммы и разъёмы. Их можно вывести на переднюю панель ЗУ с помощью проводов. Силовые трассы на печатной плате шириной 3 мм необходимо усилить медным проводом сечением 1 мм2. Для этого можно использовать медную жилу из провода марки ПВ1 или из кабеля ВВГ, выгнуть жилу на длину усиливаемой трассы и припаять по всей длине.

Микросхему DA1 (К142ЕН8Б, К142ЕН8Д или LM7812) надо установить на теплоотвод площадью 35 см2. Реле - HF105F-1 на номинальное напряжение 12 В постоянного тока, сопротивление катушки - 155 Ом, ток потребления - 77 мА. Термореле - серии KSD9700 на температуру 55...60 оС. Вольтметр и амперметр - серии М42100 (производство СССР) магнитоэлектрической системы, класс точности - 1,5. Вольтметр - со шкалой 0-30-0. Допустимо применить вольтметр со шкалой 0-30 В, амперметр с максимальным током 10 А или цифровой амперметр и/или вольтметр. Если будет применён цифровой вольтметр, он должен иметь способность измерять напряжение любой полярности и отображать знак минус. Для охлаждения диодов и тиристора можно использовать вентиляторы на напряжение питания 12 В с током потребления до 500 мА.

Для проверки работоспособности устройства на клеммы XT 1.1, XT1.2 напряжение от ЗУ не подают и амперметр не подключают. На клеммы XT2.2 и XT2.1 подают напряжение 12 В от внешнего источника питания. На клемму XT2.2 подают плюсовую полярность, на клемму XT2.1 - минусовую. При этом должно сработать реле К1 и замкнуть свои контакты, поэтому на клеммах XT1.1 и XT1.2 должно присутствовать напряжение 12 В соответствующей полярности. После этого проверяем защиту в обратной полярности. Для этого на клеммы XT2.2 и XT2.1 подают напряжение в другой полярности. Реле не должно сработать, и напряжение на клеммы XT 1. 1 и XT1.2 не поступает. Светодиод HL1 должен быть включён, сигнализируя о неправильной полярности подключения АКБ.

Проверка минимального напряжения срабатывания реле проводится для определения минимального допустимого напряжения на АКБ, при котором сработает защита от перепо-люсовки при подключении разряженной АКБ на зарядку. От внешнего регулируемого источника питания подают напряжение на клеммы XT2.2 и XT2.1 в соответствующей полярности. Уменьшая напряжение источника питания, определяют напряжение, при котором реле будет включаться, а его контакты замыкаться. Минимальное напряжение, при котором включается реле, должно быть не более 10,27 В, что соответствует напряжению 1,71 В на элемент для АКБ на 12 В. Напряжение 1,71 В на элемент - критическое напряжение разрядки для АКБ.

Назначение клемм:

- XT1.1 - вход ЗУ (+), (-PA1);

- XT1.2 -вход ЗУ (-);

- XT2.1 - АКБ(-);

- XT2.2 -АКБ(+);

- XT3.1 - T1, обмотка II;

- XT3.2 - T1, обмотка II;

- XT4.1 - термореле SK1, SK2;

- XT4.2 - термореле SK1, SK2;

- XT5.1 - вентилятор М1 (+);

- XT5.2 - вентилятор М1 (-).

Чертёж печатной платы находится здесь.

Литература

1. Воевода В. Простое тринисторное зарядное устройство. - Радио, 2001 ,№11, с. 35.

2. HF105F-1. Miniature high power relay. - URL:https://cdn.tmelectronics.ru/files/ pdf/e89a425bce17724cd69753f d3ad9f7e2/HF105F-1_en.pdf (16.01.21).

Автор: А. Ваганов, г. Новосибирск

 

Мнения читателей

Нет комментариев. Ваш комментарий будет первый.

Вы можете оставить свой комментарий, мнение или вопрос по приведенному выше материалу:

Поля, обязательные для заполнения

Изготовление печатных плат