Каталог радиолюбительских схем

ПЕРЕЗАРЯД АККУМУЛЯТОРА? ИСКЛЮЧАЕТСЯ!

Одной из проблем для горожан-владельцев автомашин является состояние аккумуляторных батарей. Частые остановки с последующими запусками двигателя разряжают аккумулятор, полный заряд которого от бортового генератора происходит в лучшем случае за один час. Причем, как утверждают специалисты, только 90 процентов растрачиваемой электроемкости восстанавливается быстро, за каких-нибудь десять — пятнадцать минут. Ток при этом снижается, и дальнейший заряд затягивается.

Реле-регуляторы обычно работают в импульсном, ключевом режиме. Кроме того, резкие скачки напряжения из-за неравномерной нагрузки (сигналы поворотов, стоп-сигналы) разряжают аккумулятор. Токи зарядки становятся уже сравнимыми с потерями на лампочках. Поэтому-то скептики и утверждают, что генератор автомобиля подчас не может обеспечить аккумулятору полный заряд.

Обслуживание аккумуляторной батареи — не тяжелый, но длительный и нудный процесс, а постоянный дефицит времени не позволяет поддерживать ее полный заряд. Ставить же аккумуляторы на зарядку без контроля тоже нельзя. Это приводит к их преждевременному выходу из строя. При перезарядке окисляется решетка положительных пластин, и те начинают осыпаться. В результате снижается рабочая поверхность пластин, а их обломки могут вызвать замыкание в банках.

Однако многих неурядиц, связанных с аккумуляторами, можно избежать, если обзавестись разработанным мною универсальным зарядным аппаратом. Самодельный, достаточно компактный и надежный, он позволяет автоматически проводить контрольно-тренировочный цикл (КТЦ) с замером реальной емкости батареи в режиме ЦИКЛИЧЕСКИЙ, а также подзаряжать (режим ДЕЖУРНЫЙ) до номинала автомобильную СТ-60 или ее аналог. При болыиеемкостном аккумуляторе просто увеличится потребное время работы аппарата, способного обеспечить номинальный зарядный ток 3 А, максимальный 5 А, разрядный ток до 7 А. Режим работы — длительный. Номинальная потребляемая мощность в режиме ЗАРЯД— 180 Вт, максимальная — 250 Вт. В режимах же РАЗРЯД и ДЕЖУРНЫЙ мощность составляет всего лишь 36 Вт.

Аппарат включает в себя блок управления с зарядным и разрядным устройствами и часы. Блок управления контролирует напряжение лучше, чем самый добросовестный аккумуляторщик, — заряжает до необходимого уровня, не допуская перезарядки. Он же автоматически переходит от заряда к разряду при достижении на аккумуляторе предельных значений напряжения (соответственно 10 или 14,5 В), а также в контрольно-тренировочный цикл, необходимый, как минимум, два раза в год, и в ДЕЖУРНЫЙ (дозарядка при снижении напряжения до 12,5—13 В). Оператору остается только подсоединить аккумулятор и выбрать необходимый режим работы.

Рис. 1.

Тумблер АВАРИЙНЫЙ ЗАРЯД (SA2) включают, если на клеммах менее 8 В и этого напряжения не хватает для срабатывания реле К1. При этом SA3 должен находиться в положении ДЕЖУРНЫЙ, чтобы разрядное устройство пребывало в отключенном состоянии. Автоматический режим работы здесь невозможен, необходим личный контроль за напряжением. Выключают же SA2 при достижении 8—10 В на клеммах аккумулятора. Если реле К1 уже сработало, а зарядный ток не упал до нуля, то следует переключить SA3 в положение ЦИКЛИЧЕСКИЙ. Аппарат перейдет в автоматический режим. Если же ток упал до нуля, то потребуется вновь включить SA2 АВАРИЙНЫЙ ЗАРЯД и через некоторое время повторить действия, изложенные в предыдущем абзаце.

Тумблер SA3 определяет режим работы аппарата: ЦИКЛИЧЕСКИЙ и ДЕЖУРНЫЙ. Первый осуществляется при замкнутых контактах. С переключением SA3 во второе положение цикл остановится, но только после полной зарядки аккумулятора.

При автоматической работе в других периодах цикл не прервется. Уже начавшийся период РАЗРЯД будет завершен через контакты реле К2, включенные параллельно SA3. По окончании разряда реле К1, переключившись в положение ЗАРЯД, обесточит разрядное устройство и реле К2. Контакты К2.1 разомкнутся.

После зарядки аккумулятора реле К1 переключится в режим РАЗРЯД, однако разрядный блок отключен и аппарат переходит в состояние ДЕЖУРНЫЙ. В автоматическом режиме переход из ЦИКЛИЧЕСКИЙ в ДЕЖУРНЫЙ режим может продолжаться сутки и более. Это зависит от момента переключения SA3 (фазы цикла), емкости аккумулятора и установленных токов заряда и разряда. Реле К2 позволяет сделать окончательный или разовый замер емкости аккумулятора в автоматическом режиме, не прибегая к постоянному контролю напряжения на аккумуляторе.

Кнопки SB1 и SB2 включают принудительно РАЗРЯД и, соответственно, ЗАРЯД, если тот возможен при данном напряжении на аккумуляторе. В частности, первый не зафиксируется при напряжении меньше 10 В, а второй — при превышении 14,5 В.

Контролировать напряжение позволяет использование транзистора VT6, делителя R13—R16, шунтирующих диодов VD7, VD9 и стабилитрона VD8. Причем последний усиливает крутизну порогов переключения. Резистор R15 устанавливает нижний (10-вольтный) порог, a R14— верхний (14,5-вольтный). С резистора R16 снимается напряжение смещения для VT6.

В режиме РАЗРЯД резисторы R13, R14 зашунтированы диодом VD9. Протекая по цепочке VD9VD8R15R16, электрический ток по мере разряда аккумулятора будет уменьшаться, а вместе с ним снижаться напряжение смещения на R16.

Транзистор VT6 остается открытым до напряжения 10 В (устанавливается резистором R15). Закрываясь, этот полупроводниковый триод открывает VT5, в коллекторной цепи которого—реле К1. Срабатывая, оно отключает разрядное устройство, и напряжение на аноде VD9 исчезает.

Заработает цепь R13R14VD8R15R16. Добавившиеся резисторы R13R14 еще сильнее уменьшат ток через делитель, и VT6 полностью закроется.

По мере зарядки аккумулятора (в районе 14 В), когда напряжение на базе VT6 приблизится к рабочей точке, свое отрицательное влияние начнут проявлять зарядные импульсы. Они станут превышать верхний порог срабатывания, VT6 — усиливать их амплитуду. Транзистор VT7 будет закрываться на время зарядного импульса, следствием чего может быть дребезг контактов реле.

Для предотвращения этого нежелательного явления эмиттер VT6 подключен непосредственно к минусовой клемме аккумулятора, а не к общему проводу. Имея амплитуду до 0,7 В, зарядные импульсы, выделяемые на FU2, нейтрализуют последствия всего, что выделяется на R16 (0,1—0,3 В). Конденсатор СЗ окончательно сглаживает пульсации напряжения, исключая дребезг контактов.

При достижении на клеммах критических 14,5 В ток через делитель возрастет настолько, что напряжение на R16 повысит порог отпирания транзистора VT6. Открываясь, этот полупроводниковый триод закроет VT7 и отключит реле К1. Аппарат перейдет в режим РАЗРЯД. Резисторы R13, R14 вновь окажутся зашунтированными диодом VD9. Ток через делитель значительно возрастет, VT6 откроется полностью, перейдя в насыщение, и будет пребывать в таком состоянии, пока напряжение не упадет до 10 В, что приведет к повторению цикла.

Диод VD7 работает только в режиме ДЕЖУРНЫЙ и шунтирует лишь R13, повышая нижний порог до 12,5—13 В. Указанный параметр не регулируется и зависит от разброса напряжения стабилизации VD8. К аккумулятору оказываются подключенными только блок управления и часы. Ток потребления при этом не превышает 60 мА, но его вполне хватает для контроля напряжения.

При снижении напряжения до 12,5—13 В включается режим ЗАРЯД. За несколько минут (в зависимости от установленных значений тока заряда, марки и состояния аккумулятора) напряжение на клеммах доходит до 14,5 В, после чего только лишь блок управления вновь допускается к контролю за снижением напряжения. Подобная профилактическая зарядка позволяет на один — два года продлить срок службы аккумулятора.

Зарядное устройство представляет собой однополупериодный вентиль с тиристорным регулятором мощности. Выпрямляется переменное напряжение 17,5 В диодом VD2. Транзисторы VT1 и VT2 с резисторами R2, R3, R5 образуют регулируемый стабилизатор тока для зарядки С1. От величины Iст, устанавливаемой резистором R2, зависит крутизна нарастания пилообразного напряжения на этом конденсаторе.

Зарядившись до порога срабатывания ключа (VT2, VT4), С1 разряжается. И одновременно подается управляющий импульс на тиристор. В оставшуюся часть положительной полуволны будет происходить заряд аккумулятора.

А теперь подробнее.

В стабилизаторе тока режим задается цепочкой R2R3, напряжение на которой поддерживается на уровне 0,6 В. Когда же Iвых вдруг становится больше, VT3 приоткрывается, уменьшая базовый ток VT2. А тот, в свою очередь, уменьшает ток через цепочку R2R3. И наоборот: поворот движка переменного резистора R2 приводит к изменению тока, проходящего через стабилизатор. Чем меньше сопротивление, тем больше ток.

Рис. 2. Графики, поясняющие формирование зарядного импульса

Элементы VT2, VT4, VD4, VD5, R4 и R7 - R9 образуют пороговый ключ. Напряжение на базе VT2 задается стабилитроном VD5, VT4 закрыт и пока не оказывает никакого влияния. А чтобы в начале положительной полуволны напряжение на эмиттере VT2 не становилось меньше, чем на его базе, что недопустимо, эмиттерный переход в данный промежуток времени защищен диодом VD4.

По мере зарядки конденсатора С1 (участок I верхнего графика) потенциал эмиттера тоже возрастает и отстает на 0,6 В из-за диода VD4. Достигнув порога, то есть когда напряжение на эмиттере на 0,5 В выше напряжения базы, VT2 начнет открываться. Протекающий через него ток отпирает VT4. Открываясь, тот понижает, в свою очередь, напряжение на базе VT2, увеличивая напряжение смещения. Оба транзистора лавинообразно переходят в режим насыщения. При этом VT2 разряжает конденсатор С1, a VT4 подает отпирающий импульс на VS1. Тиристор открывается, и в оставшуюся часть положительной полуволны на аккумулятор поступает зарядный импульс (нижний график).

Цепочка VD2R1VT3 обеспечивает безопасную установку нулевого тока зарядки аккумулятора. В каждый отрицательный полупериод она разряжает конденсатор С1.

Иначе говоря, если ток зарядки названного конденсатора слишком мал, то напряжение на нем к концу положительного полупериода не достигнет порога открывания ключа (даже на 0,1—0,2 В) и тот не откроется, а конденсатор С1 останется заряженным. Ключ сработает в самом начале следующего положительного полупериода. Вместо уменьшения ток зарядки скачкообразно возрастет, грозя достичь в импульсе непомерно больших значений. Поэтому в отрицательную половину конденсатор разряжается через VD3 и R1 до напряжения — 0,6 В (часть III верхнего графика). Затем открывается диод VD1, фиксируя это напряжение. Ток проходит по цепочке VD1R2VD3 (часть IV верхнего графика).

С началом следующего положительного периода аналогичные процессы повторяются.

Автомобильная лампочка EL1 (3 Вт, 12В) разряжает аккумулятор в период между зарядными импульсами, обеспечивая переменный асимметричный ток зарядки аккумулятора. Причем данный способ позволяет оперативно снимать уже начинающуюся сульфатацию пластин, поднимая плотность электролита до начальной (как при заливке). А это тоже способствует продлению срока службы аккумулятора.

Разрядное устройство представляет собой стабилизатор тока. Задающая цепочка R19R20R21 с помощью VD11 питается от источника напряжения 9 В, предназначенного для часов. Такая двойная стабилизация обеспечивает точное удержание установленного разрядного тока. База VT8 соединяется с движком переменного резистора R20 в этой цепочке. Напряжение, снимаемое с «переменника», является задающим и опорным.

Датчиком тока являются параллельно соединенные R25—R29. Малое сопротивление, большая рассеиваемая мощность обеспечивают минимальный температурный дрейф. Напряжение, снимаемое с R25—R29, подается на эмиттер VT8. Конденсатор СЗ, включенный между базой и коллектором VT8, предотвращает самовозбуждение стабилизатора тока. Полупроводниковый триод VT9 согласует по фазе управляющий транзистор VT8 и каскад VT10—VT12. В коллекторной цепи выходного транзистора служит EL2 — автомобильная фара 90—100 Вт (совместные лампы «дальнего» и «ближнего» света или две раздельные, с одной сгоревшей нитью).

Использование такой нагрузки значительно облегчает работу VT12 при больших токах. Максимум мощности, рассеиваемой на выходном транзисторе, приходится на 4 А и составляет 50 Вт. При дальнейшем увеличении тока напряжение, а следовательно, и мощность рассеивания на коллекторе VT12 падает, a EL2 начинает светить ярче. Напряжение на такой нагрузке не поднимается выше 10 В, поэтому фара и прослужит долго.

При разрядке аккумулятора снижается Iразр. Как следствие этого — напряжение на датчике (R25—R29) уменьшается, транзистор VT8 приоткрывается, a VT9, наоборот, запирается, увеличивая потенциал на базе VT10. Транзисторы VT10—VT12 приоткрываются, восстанавливая заданное значение тока.

Столь жесткая стабилизация тока разрядки позволяет легко вычислять емкость, отдаваемую аккумулятором нагрузке. Для этого достаточно одного лишь арифметического действия — умножения (установленный ток х время разрядки). Прямой отсчет требующегося здесь второго сомножителя осуществляется при помощи электронных часов. Причем не обязательно (но желательно) встроенных; конструкция удобного и надежного хронометра будет рассмотрена позднее.

К изготовлению универсального зарядного аппарата рекомендуется приступать лишь после того, как под руками будет все необходимое, включая инструмент и расходные материалы. Корпус размерами 300x200x200 мм берется готовый или, как и лицевая панель (300x200 мм), самодельный. Трансформатор — мощностью 250 В-А, наматывается на магнитопроводе ШЛ 50x32 мм (для расчетов удобнее пользоваться единицами измерения, повсеместно принятыми в радиолюбительской практике, когда сечение магнитопровода выражается в см2; применительно к ШЛ-пакету рекомендуется сердечник 17,5 см2). Если сердечник Ш-образный, то площадь сечения должна быть в 1,4 раза больше, то есть 24,5 см2.

В любом из этих случаев первичная обмотка содержит 450 витков ПЭВ2-0.71. Во вторичной 32 витка ПЭВ2-2.4 (для Ш-образного сердечника требуется 37 витков того же провода). Экранирующая обмотка — один слой провода ПЭВ2-0.71.

Пытаться разыскать подходящий трансформатор из числа готовых — затея практически безуспешная. Отчасти приемлемы лишь “силовики” от блоков питания старых ПЭВМ. Имеющаяся у них сетевая обмотка переделки не требует, в отличие от вторичной, которую придется перематывать в соответствии с “конкретикой новых реалий”.

Трансформатор закрепляется в центре днища. Он — самая тяжелая деталь в аппарате.

Вольтметр с предельным напряжением 15 или 20 В. Можно использовать автомобильный, от ВАЗ-2106. Правда, прибор этот, имеющий, кстати, удобный отдельный корпус, придется подвергнуть поверке на 14,5 В с помощью более точного измерителя напряжений, принятого за образцовый. Амперметр же нужен с “0” посредине шкалы и током полного отклонения 10 (5+5) или 20 (10+10) А. Автомобильные токоизмери-тели использовать нежелательно по причине свойственной им большой погрешности показаний.

Провода между наружным шунтом и измерительной головкой изменять не следует, они калибровочные. Реле — малогабаритные автомобильные, типа 90.3747. Радиаторы для установки диода VD1, тиристора VS1 должны иметь теплоизлучающую поверхность по 300 см2 каждый, а для транзистора VT12 с площадью 650 см2 — стандартные ребристые или игольчатые. Тумблеры SA1, SA2, SA3 можно использовать любые, пригодные для работы в качестве сетевых выключателей. В кнопках необходимо только наличие одной пары нормально замкнутых (SB1) и разомкнутых (SB2) контактов.

Переменные резисторы R2.R20 — проволочные ППЗ или их аналоги. Главное для этих радиодеталей — номинальное значение сопротивления (предохранительные колодки влияют только на внешний вид). Остальная “мелочевка” — согласно данным на принципиальной электрической схеме и печатной плате. При монтаже особое внимание следует обращать на правильность подключения полярных радиодеталей.

Для монтажа диода VD1 необходимы две изоляционные стойки. При отсутствии стоек можно использовать жесткие пластмассовые трубки высотой примерно 10 и 5 мм и лепестки для крепления проводов. На винт надеть ПХВ трубку, сверху — короткую стойку, затем — два лепестка и длинную стойку. Все это крепится на радиаторе. Лепестки оказываются изолированными и жестко закрепленными.

Рис. 3. Цоколевка используемых полупроводниковых приборов.

Рис. 4. Узел диода КД213:
1 — диод; 2 — радиатор; 3 — стойка-изолятор (2 шт.); 4 — контактный лепесток (2 шт.); 5 — втулка-изолятор (2 шт.); 6 — пластина; 7 — винт МЗ или М4 (3 шт.); 8 — гайка; 9 — пластина-теплоотвод (круг 010); 10 — полихлорвиниловая трубка (2 шт.)

Устанавливая КТ803 (VT12), необходимо изолировать выводы эмиттера и базы от радиатора. ПХВ трубку надеть на провод перед пайкой, а после — подтянуть внутрь радиатора (до корпуса транзистора). Для монтажа всех тепло-отводов рекомендуется использовать лист термостойкой пластмассы, длина которого должна соответствовать размерам корпуса. Радиаторы находятся под разными напряжениями, а потому не должны иметь гальванических соединений друг с другом.

Пластмассовый лист необходимо закрепить вертикально, внутри корпуса, на расстоянии 4—5 см от задней стенки, защищающей радиаторы и находящиеся на них элементы от посторонних металлических предметов. Ребра теплоотводов должны располагаться вертикально, а сами элементы, по возможности, — внизу, для лучшего охлаждения.

На передней панели расположено максимальное количество навесных элементов. Это органы управления и индикации. Они сгруппированы по назначению. Выключатель СЕТЬ, предохранитель 2 А, лампочка EL1, выступающая в роли индикатора ВКЛ., расположены в правом нижнем углу, а тумблер ЦИКЛИЧЕСКИЙ-ДЕЖУРНЫЙ, предохранитель 10 А — в левом. Посередине внизу — выходные клеммы “+” и “—” .

В верхнем левом углу закрепляется амперметр РА1, в правом — вольтметр PV1. Регулятор тока заряда и кнопка ЗАРЯД должны находиться рядом. Симметрично им следует разместить регулятор тока разряда и кнопку РАЗРЯД. В центре лицевой панели — часы. Необходимо учесть, что индикаторы HG1—HG3 расположены не строго посредине платы часов, а потому при установке последнюю необходимо немного сместить относительно центра панели. Кроме того, необходим 3—4-мм зазор (с обязательной прокладкой картона между панелью и платой).

Рис. 5. Передняя панель (а) и расположение радиодеталей на днище (б) аппарата

Рис. 6. Печатная плата зарядного аппарата (блок электронных часов условно не показан) и расположение на ней радиодеталей

Место размещения резисторов R25— R29 — на днище аппарата. Там для них следует установить четыре изоляционные стойки. Да так, чтобы одноваттные резисторы образовали прямоугольник размерами 80x30 мм. К стойкам следует припаять два толстых провода диаметром 3—4 мм длиной по 80 мм. И уже на эти провода припаивать резисторы. Именно при таком монтаже и обеспечивается максимальный обдув резисторов холодным воздухом из-под аппарата.

Тумблер АВАРИЙНЫЙ ЗАРЯД - сзади или на пластине с радиаторами, даже если место труднодоступное. Это самый редко используемый выключатель. Остается только пожелать, чтобы никогда не приходилось бы его применять в деле.

Изготовление платы наиболее сложный процесс, особенно для человека, не имеющего соответствующего опыта. Необходимо перерисовать рисунок платы на тетрадный листок в клеточку. Затем следует наклеить эскиз, получившийся в натуральную величину, на фольгированный текстолит или гети-накс (можно даже мылом) и приступить к сверлению отверстий. Диаметр сверл: 0,8 мм (под выходные клеммы) и 1,0 мм (под резисторы R14, R15 и толстые выводы стабилитронов). Еще потребуется сверло диаметром 3,2 мм (под винты для крепления платы).

После сверления отверстий следует зачистить поверхность будущей платы мелкой шкуркой и, не касаясь фольги-рованной стороны руками, нарисовать дорожки цапонлаком, помня о том, что на меди лучше всего виден зеленый цвет. Можно использовать рейсфедер или плакатное перо. А когда лаковый рисунок высохнет — подрезать ножом неточности и кляксы. При необходимости подрисовать вскрывшиеся изъяны и снова подчистить все “расплывы”.

Убедившись, что рисунок будущих токопроводящих дорожек соответствует образцу, можно протравить плату. В неглубокой кювете (только не металлической) растворить хлорное железо из расчета: 50 г на 0,5 л воды, этого хватит на обе платы. Вода должна быть слегка теплой, ведь при добавлении хлорного железа начнется саморазогрев раствора, и довольно сильный.

Привязав к просверленному уголку нитку, плату опустить в раствор. Травление займет примерно минут 30. Все это время необходимо слегка встряхивать плату. Можно даже периодически вынимать ее для быстрого смывания налета или, набрав раствор через иглу в одноразовый шприц, не очень сильной струей через каждые 5—10 мин поливать протравливаемый рисунок, добиваясь, чтобы на открытых от лака участках готовой платы не оставалось даже следов меди.

Затем идут промывка и просушка платы. Остатки лака на дорожках удаляют (с одновременной зачисткой контактных площадок для лужения) наждачной бумагой.

Монтаж элементов на плате выполняют так, чтобы нигде не ошибаться. Дабы упростить работу и не запутаться, можно использовать провода в цветной полихлорвиниловой изоляции.

Немного о заменах. Вместо полупроводникового вентиля КД213 приемлемо использовать два Д245 (или 10-ампер-ные аналоги). Остальные диоды — любые кремниевые (КД). Однако не следует забывать: через VD6 будет протекать во время работы 60—80 мА. Так что в качестве данного полупроводникового прибора желательно использовать КД102, КД510 или близкие к ним по току (около 100 мА) диоды.

Транзистор КТ803 можно заменить на КТ819, а КТ315 и КТ361 желательно использовать с буквами Б, Г в маркировке. Конденсатор С2 — 100 мкФ (приемлем и большей емкости, лишь бы поместился на плате) с рабочим напряжением 10 В. Вместо МЛТ сгодятся любые другие малогабаритные резисторы. Реле 90.3747 заменяется на 113.3747 с добавлением медного или бронзового (латунного) лепестка для крепления.

Регулировка сводится к установке порогов переключения блока управления. Заранее надо приготовить два аккумулятора (заряженный и разряженный до 10,5 В), иначе отладка и настройка аппаратуры займут не один день.

Сначала следует установить подстро-ечные резис-торы R14 и R15 в среднее положение. Затем — подключить разряженный аккумулятор, чтобы начался разряд. Напряжение на клеммах должно довольно быст-ро упасть до 9,7—9,8 В (при снятии нагрузки напряжение на аккумуляторе поднимется на 0,5—1 В).

Вращением резистора R15 по часовой стрелке нужно выключить режим РАЗРЯД. Лампочка EL2 (фара) погаснет. Если аппарат переключится раньше, то повернуть R15 против часовой стрелки (контакт сместить на 1—2 мм). Затем — подзарядить аккумулятор в течение нескольких секунд и опять включить РАЗРЯД. Вслед за этим аппарат должен сам перейти на ЗАРЯД. Если напряжение переключения не соответствует установленному, то подкорректировать его. Проверить порог переключения несколько раз.

Теперь, подсоединив заряженный аккумулятор, нажатием кнопки SB2 переключить аппарат в режим ЗАРЯД. Убедиться, что заряженный аккумулятор быстро наберет требуемые 14,5 В. Вращением резистора R14 по часовой стрелке выключить ЗАРЯД. При этом загорается лампа EL2.

Точно так же через несколько секунд следует вновь включить ЗАРЯД и проконтролировать: при каком напряжении блок управления автоматически перейдет в режим РАЗРЯД. При необходимости повторить корректировку.

После встройки электронных часов аппарат готов к работе.

Электронные часы, встраиваемые в самодельный универсальный аппарат для зарядки аккумуляторов, отличаются от стандартных. Вместо разряда “Дес. мин” в них выводится “0,1 ч” — именно такое представление времени оказывается здесь более удобным для оперативных вычислений. Максимально отсчитываемое значение “99,9 ч”. Вместо задающего генератора используется бытовая электросеть 50 Гц, а входной усилитель-ограничитель служит для формирования крутизны импульсов, снимаемых со вторичной обмотки сетевого трансформатора.

Рис. 7.

Для получения импульсов с периодом “0,1 ч” сетевой сигнал необходимо “раздробить” на 18 000, что достигается использованием счетчика (DD2, деление на 9000) и триггера (DD3.1 —на 2). Между ними стоит ключ DD1.1, который открывается в момент включения периода РАЗРЯД. Цепочка R3 и VD1 дает сигнал РАЗРЕШЕНИЕ СЧЕТА на DD1.1, a R9, С1 формируют импульс сброса на микросхемы DD3—DD6. DD1.2 выделяет выходное состояние счетчика DD2, равное 8992 (“ 9000, используется 4 разряда вместо 5 требуемых) и посылает сигнал на ключ DD1.1. Он, в свою очередь, при разрешении счета выдает сигнал на триггер DD3.2, который формирует сигнал СБРОС на DD2 при запуске, и в последующем — при каждом получении сигнала с ключа DD1.1. Поэтому DD2 отсчитывает до 8992 и сбрасывается в “0”, начиная отсчет заново. Импульс сброса (период 3 мин), поступающий с DD3.2, используется триггером DD3.1 как счетный.

С выхода DD3.1 сигнал (период 6 мин или 0,1 ч) поступает на DD4. Микросхемы DD4—DD6 являются двоично-десятичными счетчиками с дешифраторами, работающими на 7-сегментный индикатор. Они отсчитывают и показывают время разряда. После переключения аккумулятора на ЗАРЯД пропадает сигнал РАЗРЕШЕНИЕ СЧЕТА на DD1.1, часы останавливаются и фиксируют отсчитанное значение. Ошибка из-за нехватки разряда в конечном итоге дает период 5 мин 59,68 с. Ошибка в 0,1 ч (младший разряд) набегает за 112 ч 30 мин, что превышает максимально отсчитываемое значение. Точность цифрового отсчета превышает точность показаний стрелочного амперметра, как минимум, в 10 раз и на результат практически не влияет. Учет 5 разряда требует дополнительной микросхемы и усложнения платы.

Изготовление платы под часы по технологии практически не отличается от той, которая излагалась ранее, когда речь шла о монтаже самого аппарата. Только стеклотекстолит или гетинакс должен быть фольгирован не с одной, а с двух сторон, на которые и наносится рисунок печатных токопроводящих дорожек.

Как правило, электронные часы, собранные на печатной плате из исправных радиодеталей и в соответствии с принципиальной электрической схемой, в отладке не нуждаются.

Рекомендуется придерживаться следующего порядка работы:

1)перед включением аппарата необходимо установить регуляторы токов заряда и разряда на минимальное значение;

2)тумблер SA3 перевести в положение ЦИКЛИЧЕСКИЙ для контрольно-тренировочного цикла (КТЦ) или ДЕЖУРНЫЙ (наиболее частое применение) для подзарядки;

3)аккумулятор подключить к клеммам лицевой панели, соблюдая требуемую полярность (при этом вольтметр будет показывать напряжение на аккумуляторе);

4)установить ток разряда (данный пункт необходим только в режиме ЦИКЛИЧЕСКИЙ);

5)включить тумблер СЕТЬ;

6)с нажатием на кнопку ЗАРЯД установить требуемый ток заряда.

Если к аппарату нет доступа другим лицам, кроме самого пользователя, то каждый раз устанавливать токи нет необходимости. При этом можно ограничиться выполнением только пунктов 3 и 5 названных правил. Установленные токи останутся такими же при каждом включении. Необходимо только проконтролировать их.

Режим ДЕЖУРНЫЙ, обеспечивающий полную зарядку, желательно проводить раз в неделю (в целях профилактики сульфатации пластин) или по необходимости — в случае сильного разряда аккумулятора. ЦИКЛИЧЕСКИЙ же используется не реже двух раз в год (обычно весной и осенью) и в случае сульфатации пластин.

Основным критерием, по которому определяется сульфатация, является "послезарядочное" несоответствие плотности электролита той, что была при заливке. Например, изначальная плотность электролита 1,27 г/см3 при зарядке не поднимается до прежней "нормы", хотя аккумулятор "кипит", словно полностью заряженный. Напряжение при этом обычно не достигает верхнего значения 14,5 В. Аккумулятор сопротивляется зарядке, хотя ток пропускает. Оно и понятно: поры в отрицательных пластинах забиты образовавшимся сульфатом свинца, рабочая поверхность уменьшилась и плотность электролита понизилась. Повышать ее доливкой кислоты - только ухудшать состояние аккумулятора. Проведение КТЦ (а тем более с использованием переменного асимметричного тока) позволяет снять сульфатацию. Восстанавливаясь, свинец возвращается в пластины, а кислота - в электролит, плотность которого повышается.

Особенно необходимо проводить КТЦ осенью, в период подготовки к зиме. Позади лето, наиболее благоприятный период, когда машину можно завести при емкости батарей 10- 15 Ач, а при 20-25 Ач вообще не бывает проблем с запуском. Зимой же этого недостаточно. Необходима емкость более 30 Ач.

При подключении к аппарату аккумулятор нельзя считать полностью заряженным, поэтому цикл следует начинать с зарядки, хотя при включении схема оказывается в режиме РАЗРЯД. Необходимы проверка величины разрядного тока и нажатие на кнопку ЗАРЯД. Дальнейшая работа будет происходить без участия пользователя (оператора).

После зарядки аккумулятора автоматически начнется разряд с отсчетом реального времени. При переключении же снова на заряд часы остановятся и будут сохранять отсчитанное значение до следующего периода разряда, т.е. около 10 ч. В течение этого времени при любой загруженности можно выбрать момент и, увидев показания электронных часов, прикинуть емкость аккумулятора. При емкости более 80 процентов от паспортной можно прекратить цикл и перевести аппарат в дежурный режим для полной зарядки аккумулятора.

Рис. 8. Принципиальная электрическая схема и топология печатной платы (из двухсторонне фольгированного текстолита или гетинакса) электронных часов для выверенной зарядки аккумуляторов

Рис. 9. Универсальный аппарат для зарядки аккумуляторов и проведения контрольно-тренировочного цикла

При меньшей емкости необходимо повторить цикл. Однако проводить более трех циклов (разрядов) нецелесообразно. Максимальную добавку на сильно засульфатированном аккумуляторе дают второй и третий циклы. Четвертый — добавляет не более 5 процентов (обычно 2—3 процента) от номинала. Полученная емкость будет определяться уже площадью положительных пластин (тем, что от них осталось и никакому восстановлению не поддается).

Разрушение (осыпание) положительных пластин — процесс неизбежный. Однако его можно замедлять. Например, вечером поставить аккумулятор на подзарядку в дежурном режиме, чтобы к утру иметь максимально заряженным.

При номинальных значениях токов (заряда 3 А и разряда 5 А) все сильно нагруженные элементы работают в режиме 50—70 процентов от своей предельной мощности, поэтому надежность их достаточно велика. Кроме того, наличие предохранителей как в сетевой (220 В) цепи, так и в аккумуляторной обеспечивает всей работе должную безопасность.

В заключение еще несколько советов. Весной целесообразно слегка снижать плотность электролита.

Поэтому залейте дистиллированную воду в банки до верхнего уровня, а через сутки грушей отсосите максимально возможное количество электролита в отдельную посуду и снова добавьте дистиллированной воды. ОБЯЗАТЕЛЬНО ПОДПИШИТЕ ПОСУДУ. Осенью вместо воды используйте при доливке этот электролит. И помните: зимой, в морозы иметь электролит плотностью 1,27 г/см3 все-таки весьма желательно!

С.ХРИСТОФОРОВ,
г. Йошкар-Ола

«Моделист-конструктор» № 9, 2001 г., с.19-21
«Моделист-конструктор» № 10, 2001 г., с. 19-21
«Моделист-конструктор» № 11, 2001 г., с. 20, 21