Здоровья и удачи вам, решившим потратить время на прочтение этого текста. Тем более данный опус имеет характер скорее ностальгический, чем полезный.
Позвонил мне как-то тут отец, и сообщил, что спалил зарядник для аккумуляторов, который я ему делал аж в 2001 году. И, что мол, хорошо бы его отремонтировать. Ну что ж, пришлось делать, и в процессе ремонта, пока я вспоминал что, где, как и для чего я там наворотил, пришла в голову мысль: «А не выложить ли мне это на «У самоделкина»?». Ну вот, собственно говоря, и выложил. Мало ли, вдруг кого заинтересует.
Когда я придумывал эту схему, хотелось в нее запихать все модные на тот момент штучки: заряд аккумулятора стабилизированным током, десульфатацию через цикл заряд-разряд, возможность разряда нормированным током, автоматическое прекращение заряда по мере достижения определенного напряжения и т.д. и т.п. В конечном счете, получился вот такой перл:
Основу схемы составляет тиристорный стабилизатор тока на тиристорах VS1, VS2 и ОУ DA1.1 и DA1.2. Сразу отмечу важный момент – в качестве охлаждающих элементов для тиристоров предполагалось использовать массивные элементы конструкции корпуса (одна из стенок корпуса была впоследствии сделана из декоративной стенной алюминиевой панели – как раз готовый пластинчатый радиатор), на которые тиристоры предполагалось установить непосредственно без всяких изолирующих прокладок. Из-за чего общий провод схемы пришлось сделать изолированным от корпуса. Тиристоры и обмотка силового трансформатора со средним отводом образуют двухполупериодный регулируемый выпрямитель. В качестве силового был использован перемотанный трансформатор от лампового черно-белого телевизора. Тиристоры, как говорилось выше, закреплены непосредственно на одной из стенок корпуса. Соответственно их аноды объединены, и с корпусом конструкции соединен отрицательный выходной вывод. Положительный выходной вывод соединен с общим проводом схемы через резистор обратной связи R13. В качестве этого резистора был использован отрезок высокоомной проволоки от шунта убитого стрелочного авометра. Сопротивление подбиралось путем подачи стабилизированного тока от лабораторного блока питания и замера милливольтметром получившегося напряжения.
Тиристоры управляются синхронизированным с частотой сети ШИМ модулятором на ОУ DA1.2, работающим в качестве компаратора, и оптронах U1, U2.
Напряжение отрицательной полуволны с отрицательного вывода выпрямительного моста питания схемы подается на резистор R20, через который попадает на базу транзистора VT3 и держит его закрытым в течение всей полуволны напряжения сети. За это время по экспоненте (особая линейность здесь без надобности, поэтому начальный участок экспоненты сойдет), через резистор R23 заряжается конденсатор C3. В момент перехода полуволны напряжения сети в ноль, транзистор VT3 за счет резистора R21 открывается и разряжает конденсатор C3. Так достигается синхронизация ШИМ модулятора с частотой сети. Диод VD14 необходим для исключения влияния фильтрующих конденсаторов C6, C8. Диод VD15 защищает базу транзистора VT3 от пробоя отрицательным напряжением.
Пока напряжение на конденсаторе C3 меньше напряжения на выводе 6 DA1.2, на выходе ОУ напряжение близко к +Uпит и оптроны погашены. В момент, когда напряжение на конденсаторе C3 превысит напряжение на выводе 6 DA1.2, ОУ переключится и напряжение на его выходе станет близким к -Uпит, оптроны включатся и подадут напряжение на управляющие электроды тиристоров. Тот тиристор, который в данном полупериоде смещен в прямом направлении, откроется. Понятно, что, изменяя напряжение на выводе 6 DA1.2 можно изменять длительность открытого состояния тиристоров и, соответственно, изменять напряжение на нагрузке выпрямителя и ток через нее.
Для стабилизации тока через нагрузку, последовательно с ней включен резистор обратной связи R13. Напряжение на нем прямо пропорционально току нагрузки и подается на инвертирующий вход интегратора на ОУ DA1.1. На элементах C1, R1, R4, R5 и стабилитроне VD1 собран источник опорного напряжения, которое через резистор R9 подается на прямой вход интегратора. Напряжение управления для ШИМ модулятора формируется на выходе интегратора как разность между опорным напряжением и усредненным напряжением обратной связи по току. Изменяя с помощью переменного резистора R4 напряжение, подаваемое на прямой вход интегратора, можно задавать выходной ток стабилизатора тока. Диапазон устанавливаемого тока 0-10А.
Цепочка R14VD7 предназначена для возможности блокировки стабилизатора тока. Если на анод VD7 подано напряжение близкое к -Uпит диод закрыт, и цепочка не оказывает никакого влияния на работу стабилизатора. Если на анод VD7 подать напряжение близкое к +Uпит диод откроется, ОУ интегратора перейдет в насыщение, на входе ШИМ модулятора напряжение будет заведомо большим напряжения на C3 и тиристоры будут закрыты постоянно, т.е. стабилизатор тока будет выключен. При таких переключениях диод VD8 защищает инвертирующий вход ОУ интегратора от остаточного заряда на C3.
На транзисторах VT4, VT5 собрана электронная нагрузка для разряда аккумулятора нормированным током. Через делитель R26R25R24R27 на базу транзистора VT5 подается стабилизированное напряжение, которое и задает разрядный ток. Резистором R25 его можно регулировать в пределах 0-1,5А. Резистор R38 – обратная связь по току. В качестве этого резистора был использован проволочный резистор ПЭВ-20 с отводом. Кстати, транзистор VT5 для отвода тепла установлен на том же конструктивном элементе корпуса, что и тиристоры, и тоже без всяких изолирующих прокладок. Транзистор VT4 предназначен для возможности блокировки электронной нагрузки. Если на катод VD16 подано напряжение близкое к -Uпит диод открыт, и через него открыт и транзистор VT4, который, в свою очередь, закрывает VT5 и электронная нагрузка выключается. Если на катод VD16 подано напряжение близкое к +Uпит, диод закрыт и цепочка VD16R29 никакого влияния на работу не оказывает. Аналогично нагрузкой можно управлять через резистор R28, но сопротивления резисторов R28 и R29 подобраны так, что сигнал через цепочку VD16R29 имеет приоритет.
На ОУ DA2.1 собран мультивибратор, который обеспечивает переключение режимов заряд-разряд в цикле десульфатации. Отрицательное напряжение на выходе ОУ – режим «Заряд», положительное «Разряд». Времязадающие элементы R16R17C2VD9 подобраны так чтобы время заряда было ≈20сек, а время разряда ≈40сек. Во время заряда (на выходе ОУ «-»), диод VD9 открыт и параллельно резистору R16 подключает R17, чем и обеспечивает вдвое меньшее время перезарядки C2. Т.к. ОУ К157УД2 имеет входной каскад на биполярных транзисторах и его входное сопротивление сравнимо с сопротивлением времязадающих резисторов, входное сопротивление по инвертирующему входу пришлось увеличить посредством истокового повторителя на полевом транзисторе VT2. Переключатель S2 и диоды VD2,VD3 предназначены для того, чтобы мультивибратор можно остановить в одном из положений, т.е. переключать режимы работы зарядного устройства «Заряд», «Разряд» и «Цикл».
На ОУ DA2.2 собран компаратор автоматического окончания заряда. Подразумевалось, что эта фишка будет работать только в режиме «Цикл». На инвертирующий вход подано опорное напряжение, на прямой вход – выходное, через делитель R2R3. Как только выходное напряжение становится ниже опорного, на выходе ОУ устанавливается «-», что является сигналом «Окончание заряда», который останавливает мультивибратор цикла в состоянии «Разряд» и отключает электронную нагрузку. Замер напряжения аккумулятора производится в состоянии цикла «Разряд», т.к. в состоянии «Заряд» мы будем мерить не напряжение аккумулятора, а выходное напряжение тиристорного выпрямителя. В состоянии «Заряд» вход компаратора блокируется ключом на транзисторе VT1. Замыкание выключателя S3 так же блокирует вход компаратора, отключая автоматический режим.
На основе стрелочной измерительной головки PA1 (в качестве которой, была использована голова от того же убитого авометра, только шкала была нарисована своя) собран универсальный внутренний контрольный прибор, который обеспечивает четыре режима работы:
«Ток заряда» - замеряется напряжение на резисторе R13, которое, как уже говорилось, прямо пропорционально выходному току – току заряда. Резистором R33 можно подстроить показания. Шкала для этого режима проградуирована в амперах от 0 до 10А.
«Ток разряда» - замеряется напряжение на резисторе R38, которое прямо пропорционально току разряда. Резистором R36 можно подстроить показания. Шкала для этого режима проградуирована в амперах от 0 до 1,5А.
«Напряжение 10 – 15В» - внутренний вольтметр с растянутой шкалой 10-15В. Здесь, крайне левое положение стрелки соответствует напряжению 10В, крайне правое - 15В. Шкала градуируется в вольтах от 10 до 15в. Фактически замеряется разностное напряжение между опорным и выходным. Резистором R41 устанавливаем стрелку на левую отметку при подаче на вход 10В, резистором R39 корректируем показания.
«Напряжение 0-5В» - вольтметр с внешним входом для контроля напряжения банок аккумулятора. Шкала градуируется в вольтах от 0 до 5в. Резистором R31 корректируем показания.
Питание элементов схемы обеспечивает двуполярный стабилизатор напряжения на микросхеме DA3 с выходным напряжением ±15В. Здесь никаких особенностей нет.
Я нарочно не стал выкладывать фото конструкции, рисунка платы, т.к. прекрасно понимаю, что смысла повторять, в современных условиях, это устройство нет никакого. Сам бы, если бы взялся делать сейчас что-нибудь такое, сделал бы управление на микроконтроллере, а в качестве силовой части взял бы, например, компьютерный блок питания. Так что здесь, как я уже говорил в самом начале, больше ностальгии, чем чего-то полезного. Ну а если кто-то углядел здесь для себя что-нибудь интересное, то, как говорится «всегда пожалуйста». Так что всем удачи!
