מטען פריקה אוטומטי (ARZU) סוללות Ni-Cd. תכנית, תיאור

אינציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל
ספרייה חינם / ערכות של מכשירים רדיו-אלקטרוניים וחשמליים

מטען פריקה אוטומטי (ARZU) סוללות Ni-Cd. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

ספריה טכנית בחינם

אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל / מטענים, סוללות, תאים גלווניים

מספר רב של ציוד עם ספקי כוח עצמאיים, הפועלים אצל הצרכן, מחייב את האחרון להוציא על ספקי כוח סוללה. הרבה יותר משתלם להשתמש בסוללות Ni-Cd, אשר בשימוש נכון יכולות לעמוד בפני עד 1000 מחזורי טעינה-פריקה. עם זאת, בנוסף ליחידת אספקת הסוללה (ABP), יש צורך להצטייד גם במטען וגם בבודק כדי לקבוע במהירות את התאמת הסוללות.

במהלך העשור האחרון, מספר לא מבוטל של תיאורים של מטענים אוטומטיים הופיעו בספרות הטכנית הפופולרית של הרדיו. תוך שימוש במשאבי חומר וזמן מינימליים, חובב הרדיו מפתח ומייצר מטענים חצי אוטומטיים. הם אינם תואמים את המחזור הטכנולוגי המלא לשירות ה-UPS או הרכיבים הבודדים שלו (להלן: המוצר), שאושרו על ידי GOST [1], אינם מספקים להם טעינה מלאה, כמו גם אמין ולטווח ארוך פעולה, במיוחד במקרים בהם הטעינה מסתיימת עם המתח במוצרי המסופים. וכידוע, תת-טעינה שיטתית מביאה לירידה בפעילות האלקטרודות ולירידה בקיבולת המוצר. ה-GOST שצוין דורש שהמוצר ייפרק תחילה עם זרם פריקה סטנדרטי לערך שבו לאלמנט ה-ABP יהיה מתח של 1 V, ולאחר מכן נטען בזרם השווה לעשירית מהקיבולת שלו למשך זמן מסוים. מצבים אלו מאפשרים לך להטעין את ה-UPS ללא סיכון של הצטברות מטען עודף, ללא סיכון של טעינה נמוכה, ללא סיכון של התחממות יתר או פיצוץ.

המכשיר המתואר ב-[2] הוא הקרוב ביותר מבחינת תפקודיו למכשיר המוצע, אך בניגוד אליו, הוא עשוי על בסיס אלמנטרי נגיש ואינו מצריך כוונון מעגל התזמון באמצעות מד תדרים.

המחבר מציע מכשיר לאלמנט D-0,55C וסוללה של 10 יחידות. של אלמנטים אלה עם מתח מדורג של 12 V, ובכך לבטל מתגים מרובי מצבים, להפחית את הממדים והעלות של ARZU. כדי לעבוד עם כל מוצר Ni-Cd אחר, ניתן להשתמש ב-ARZU המתואר על ידי החלפת מספר נגדים הקובעים את זרמי הטעינה של פריקה ומחלק מתח מדידה המותקן בכניסה של יחידת השוואת המתח.

ARZU מספקת את המצבים הבאים:

פריקת ABP עד מתח של 10 וולט ואלמנט עד 1 וולט;
מעבר אוטומטי ממצב "פריקה" למצב "טעינה";
טעינה של המוצר לאורך זמן;
כיבוי אוטומטי של המוצר בתום זמן הטעינה;
חיווי של כל המצבים;
בדיקת מוצרים בתנאים של זרם פריקה מנורמל בהתאם לרמת הטעינה.

פרמטרים עיקריים של ARZU מסוג D-0,55S:

מספר אלמנטים.......10
Unom UPS......12 V
איזאר......50±5 mA
איראז......100±20 mA
tcharge......15±0,1 h
Uraz......10±0,2 V
מספר מחזורי פריקה-טעינה, לא פחות מ.......500...1000
מתח רשת ....... 220±15 V

על פי המפרט של הסוללה, הטעינה מתבצעת בטמפרטורה של 20 ... 30 מעלות צלזיוס.

תרשים סכמטי של ARZU מוצג באיור.1.

(לחץ להגדלה)

ARZU מורכב מחלק הכוח של מעגל הטעינה-פריקה, המיוצר על אלמנטים בדידים, ומעגל הבקרה על מעגלים מיקרוניים. חלק הכוח (בנוסף לשנאי T1 עם גשר דיודה VD1 ... VD4 וקבל המסנן C1) כולל מתג טרנזיסטור VT4 עם נגדי פריקה R12, R15 ומחולל זרם המבוסס על טרנזיסטור VT3. טרנזיסטורים VT1 ו-VT2 שולטים על פעולת מעגלי הפריקה והטעינה, בהתאמה. הנגד R12 קובע את זרם הפריקה של ה-UPS, ואם האלמנט מחובר, זרם הפריקה קובע את הנגד R15 כאשר מתג SA2.1 פועל. טעינת המוצר אפשרית עם המפתח הפתוח VT2, הפריקה - עם המפתח הסגור VT1. דיודה VD8 אוסרת על זליגת מטען מהמוצר לאחר סיום תהליך הטעינה, אם כי זליגת זרם קטנה (~ 1 mA) עוברת דרך נגדים R19, R20.

המתח מהפיתול המשני של השנאי, מתוקן על ידי גשר הדיודה ומוחלק על ידי קבל המסנן C1, מוזן דרך דיודת הבידוד VD10 לווסת המתח הפרמטרי (נגד R26, דיודת זנר VD14, טרנזיסטור VT7). המתח (8,5 וולט) מוסר מהפולט של האחרון כדי להפעיל את המיקרו-מעגלים. שני טרנזיסטורים בעלי סימטריה משלימה מחוברים לפלט של מייצב זה דרך הנגד R27, ויוצרים מקור מתח ייחוס של 1,25 וולט, הדרוש לפעולת מעגל השוואת המתח. הערך הנדרש של מתח זה מוגדר לכניסת מעגל ההשוואה על ידי פוטנציומטר R23. פריקת ה-ABP מתרחשת דרך הטרנזיסטור VT4, הפועל במצב מפתח, ונגד הפריקה R12 עד למתח של 10 V, אשר לאחר מחלק מתח ה-ABP ב-10 (כלומר עד 1 V) נגדים R19, R20, הוא מוזן לכניסה הפוכה של המשווה DA1.2. מתח של 1.2 V מסופק לכניסה הישירה DA1 ממקור ייחוס. באפיק הכוח של מייצב המתח, דרך מעגל דיודה OR (דיודות VD9 ו-VD10), מסוכמים באופן הגיוני מתחים משני מקורות: מתח מתוקן ומוחלק של הפיתול המשני של השנאי ומתח ה-UPS, עקב כך, כאשר אם מתח הרשת נכשל במהלך מחזור הטעינה של ה-UPS, הטעינה של האחרון נפסקת, אך זמן הפריקה חלף עד למתח הרשת. כשלים נשארים בזיכרון של מוני הטיימר ובזיכרון של מפעילי בקרה, מכיוון שהם מופעלים על ידי ה-UPS הנטען דרך דיודת VD9. כאשר מופיע מתח הרשת, הטעינה נמשכת אוטומטית ללא לחיצה על כפתור START, תוך התחשבות בזמן הטעינה שנצבר קודם לכן.

מעגל בקרת מעגל פריקה-טעינה כולל משווה DA1.2, מחולל טריגר של ספירת פולסים ממתח הרשת - טרנזיסטור VT5, שבב DA1.1 עם נגדים R17, R18 במעגל המשוב החיובי ושני מעגלי זיכרון - אחד על DD1.1 ו-DD1.2. 1.3, השני על DD1.4 ו-DDXNUMX.

מתח רשת סינוסואידי מסופק מפיתול השנאי לכניסה של מחולל פעימות הספירה, ופולסי זמן מנורמלים עם חזיתות תלולות ומיתונים בפרק זמן של 20 אלפיות השנייה נלקחים מהכניסה שלו. במיתון, מופעל טיימר הקובע את זמן טעינת המוצר. הטיימר עשוי על שני מונים בינאריים המחוברים במקביל - שבבים על DD2 ו-DD3. לאחר ספירת מספר מסוים של פולסי כניסה בפרק זמן של 20 אלפיות השנייה למשך 15 שעות, המיקרו-מעגלים הללו מייצרים רמות לוגיות בודדות בשלוש יציאות (VD11 ... VD13). מעגל צירוף המקרים בדיודות אלה מופעל, ובתורו, מוציא לוג "6" דרך דיודת VD1 לכניסת "איפוס" של מעגל הזיכרון. זהו אות לסיום הטעינה של המוצר. טרנזיסטור VT6, נשלט מהפלט של המונה, שבו האות מופיע בפרק זמן של 0,64 שניות, מגדיר זרם תאורה אחורית קטן ל"טעינה" LED HL3. בתהליך הטעינת המוצר עם מונים רצים, נראים עליו הבזקים עמומים, ובכך, יחד עם ניטור זרם הטעינה, ניתן לעקוב חזותית אחר פעולת הטיימר או לזהות תקלה שלו.

המטרה של טריגרים לזיכרון היא כדלקמן. הטריגר הראשון ב-DD1.1, DD1.2 (טריגר סוף פריקה של המוצר) מרגע ההשקה עם כפתור ה-START יאחסן מידע על פריקת המוצר, לאחר שיופיע הפלט של המשווה יומן אותות. "1". הטריגר השני DD1.3, DD1.4 (טריגר סיום טעינת המוצר), מרגע השקתו עם כפתור ה-START, יאחסן מידע על סיום טעינת המוצר, לאחר יומן אות הפלט של הטיימר. "1" .

באופן כללי, העבודה של ARZU היא כדלקמן. סוללה או תא מותקנת במכשיר. אם מותקנת סוללה, אז יש צורך לוודא שמתג SA2 נמצא במיקום המקורי שלו (למטה). אם מותקן אלמנט, יש צורך להגביר את SA2. לאחר מכן הפעל את מתג ה-NETWORK. שליטה בנוכחות מתח רשת - לפי המחוון HL1. במקרה זה, המצבים של טריגרי הבקרה אינם מוגדרים ולא נשלל המצב כאשר המתחים מהיציאות שלהם ישאירו את הטרנזיסטור VT1 סגור ואת הטרנזיסטור VT2 פתוח. המשמעות היא שטרנזיסטורי הטעינה VT4 ו-VT3 ייפתחו במקביל. עם זאת, מצב זה מקובל לזמן קצר, הוא אינו מוביל לתאונה - זרם הפריקה של המוצר יורד בערך זרם הטעינה.

לאחר הפעלת מתג ה-NETWORK, לחץ מיד על כפתור ה-START - הגדר את המצבים ההתחלתיים של הטריגרים. המצבים שלהם יהפכו לכאלה שהטרנזיסטורים VT1 ו-VT2 יהיו סגורים, וביציאה 10 של אחד הכפכפים - האות הוא לוג. "1". נשלח לכניסה RESET של מונים, הוא חוסם את פעולתם; המונים יישארו מאופסים לאפס במהלך פריקת המוצר. טרנזיסטור VT5 יהיה פתוח, ודופק הספירה לא ייווצר. טרנזיסטורים סגורים VT1 ו-VT2 יבטיחו את פתיחת מפתח הסיביות VT4 ואת פריקת המוצר דרך נגדים R12 או R15. כאשר המתח של המוצר הנפרק על ידי זרם העומס המנורמל שווה למתח הייחוס של 1 V, יומן האותות "0" ישתנה ליומן האותות "1" במוצא מעגל ההשוואה. אות בודד זה ישנה את מצב היציאות של טריגרי הבקרה כך שהטריגר DD1.1, DD1.2 יפתח את הטרנזיסטור VT1, והטריגר DD1.3, DD1.4 יפתח את הטרנזיסטור VT2. מרגע זה, מחולל זרם הטעינה בטרנזיסטור VT3 יתחיל ומפתח הביט VT4 ייסגר. המוצר יתחיל להיטען. במקביל, ביציאה 10 של ההדק השני, אות הלוג "1" ישתנה לאות לוג "0", מוני הטיימר ומעצב פעימות הספירה משוחררים מחסימה, זמן הטעינה יתחיל. כאשר, לאחר תקופה של 15 שעות, מצבי היציאות של המונה DD3 הופכים ללוג. "1", ההדק השני דרך הדיודה VD6 יוחזר למצבו המקורי, שהיה לו לאחר לחיצה על כפתור START: מחזור טעינת פריקה הסתיים. מצב זה של המעגל יציב, בעוד שכל המיקרו-מעגלים והטרנזיסטורים אינם מתחלפים וצורכים זרם מינימלי. סיום מחזור הטעינה של הפריקה נקבע על ידי כיבוי נורית ה-CHARGE. כעת כבה את מתג POWER והסר את המוצר מהמכשיר.

ייתכן שבמכשיר יותקן מוצר טעון מאוד עם מתח תאים של פחות מ-1 V. לאחר מכן, ביציאה של מעגל ההשוואה, מיד לאחר התקנת המוצר במכשיר והדלקת מתג ה-NETWORK, התרחש יומן מוקדם יותר אצל המשתמש) ויתחיל טעינה של 1 שעות של המוצר, מה שמתאים למחזור טכנולוגי מקוצר רגיל. סיום הטעינה, כרגיל, יסתיים בהצבת ההדק השני למצבו המקורי וכיבוי נורית ה-CHARGE.

נורית HL4 וכפתור SB2 מותקנים כדי לבדוק את מצב הטעינה של המוצר. מכיוון שמצבים כאלה של המוצר אינם מבוססים על פי התקן, ניתן לחלק אותם על תנאי לשלוש קבוצות. מוצרים מהקבוצה השלישית, שמתחם בזרם עומס מדורג הוא פחות מ-2 וולט (10 וולט עבור UPS), "רעים", פרוקים, שונים בכך שמיד לאחר תחילת ה-ARZU הם נעשים טעונים (מחזור מקוצר) . מוצרים של הקבוצה השנייה, המתח שלהם הוא יותר מ-1 V (10 V), אך פחות מ-1,15 V (11,5 V), הם "טובים", הם מוכנים לעבודה, כלומר. להשתחרר ורק לאחר מכן הם מועברים למטען. כאן נשמר במלואו מחזור ה"פריקה-טעינה". מוצרים של הקבוצה הראשונה הם "טובים מאוד", המתח שלהם הוא יותר מ 1,15 V (11,5 V), הם אינם דורשים טעינה. לאחר הבדיקה, ניתן לנתק אותם מהמכשיר.

כשהמוצר מותקן ב-ARZU ומתג ה-NETWORK מופעלים, לאחר לחיצה על כפתור ה-START וטעינת המוצר עם זרם פריקה מנורמל, לחץ על כפתור ה-TEST. לאחר מכן, מתח הייחוס בכניסה הישירה של מעגל השוואת המתח משתנה מ-1 ל-1,15 וולט, וה-HL4 CHARGE 80 ... 100% LED מחובר לפלט של מעגל ההשוואה דרך המגעים הפתוחים בדרך כלל של ה-TEST לַחְצָן. אם המתח על המוצר כשהוא טעון בזרם מנורמל גדול מהייחוס, הפלט של מעגל ההשוואה יהיה יומן אות "0", ונורית HL4 תידלק. אין לפרוק או לטעון מוצר זה. ניתן לנתק אותו מ-ARZU. אם המוצר לא הוסר מהמכשיר, לאחר שחרור כפתור ה-TEST, לחץ שוב על כפתור ה-START והשאיר את המוצר למחזור הטעינה.

בעיצוב נעשה שימוש במחזיק נתיך DVP4-1 ובמכנס פתיל VP1-1 0,16 A, מתגי מתג SA1 (רשת) ו-S2 (מעלה / למטה) - MT3, לחצן SB1 (התחל) - KM1-1, לחצן SB2 (בדיקה) - KM2 -1. ניתן להשתמש במתגים ובלחצנים P2K במקום המתגים והלחצנים המצוינים. במקרה זה, העיצוב של המכשיר משתנה. כדי לחבר את המוצר למבנה, נעשה שימוש בשקעים כפולים בגודל קטן MGK1-1 ובתקע MSH-1. אתה יכול להשתמש בשקעים בודדים, לדוגמה, תקעים GI1,2 ו-ShTs1,2. שנאי - כל הספק בגודל קטן של 3...5 W עם מתח על הפיתול המשני של 22...23 V וזרם של 65...100 mA. אתה יכול להשתמש בשנאי משעון אלקטרוני "Start", העשוי על מעגל מגנטי ShLM 10x20 או שנאי מיחידת אספקת חשמל BP2-3 של מחשבון, על ידי סיבוב מחדש של הפיתול המשני למתח הנדרש. המחבר השתמש בשנאי TS-4-1 aFO.470003TU, והוסיף 100 סיבובים של חוט PEV-2 0,23 לפיתול המשני. חתך הרוחב של המעגל המגנטי הוא 10x15 מ"מ.

כל הנגדים מסוג MLT. נגדי גוזם - SP3-38a. קבל C1 - K50-35 40V 220 uF; C2 - KM-6b-N90 0,1 uF; C3 - K73-17v 63V 0,22 uF. קבלים לא קוטביים מסוגים KLS, KM, KD. במקום דיודות KD522B המצוינות בתרשים, אתה יכול להשתמש ב-KD522A, KD521A, V, G או KD103A, B. ניתן להחליף את דיודת הזנר KS191Zh ב-KS210Zh או שתי דיודות זנר KS147V, G המחוברות בסדרה עם זרם ייצוב מינימלי של 1 mA. טרנזיסטורים KT3102BM עם האותיות B, D, E (b> 200) או החליפו אותם ב-KT342A, B. טרנזיסטור KT3107BM עם האותיות G, E (b> 120 ... 220) או להחליף ב-KT352B. ניתן להשתמש בטרנזיסטור KT817 עם האותיות A ... G או להחליף ב-KT815A, B, C ובמקום KT816 באותיות A, B, C, בחרו KT814A, B, C.

כל חלקי המכשיר, למעט רכיבי ההתקנה החשמליים, הפקדים והחיבור של המוצר הנבדק, מותקנים על שלושה מעגלים מודפסים העשויים מפיירגלאס חד צדדי בעובי 1,5 מ"מ. לוחות יכולים להתבצע ללא "כימיה" - לחתוך עם חותך. רכיבי התצוגה (נוריות והנגדים שלהם) מותקנים על לוח P1 (איור 2).