Зарядное устройство для аккумулятора квадроцикла

Квадроцикл — это 4-колесный мотоцикл, предназначенный для передвижения по бездорожью. В основном, квадроциклы оснащены карбюраторным двигателем на бензине, но в последние годы многие фирмы перешли на разработку квадроциклов на аккумуляторах напряжением 6, 12, 24 В. Детский вариант квадроцикла оснащен аккумуляторами общим напряжением 6 или 12 В.

Характеристики зарядного устройства:

Напряжение сети, В … 220
Выходное напряжение, В … 16
Конечное напряжение аккумулятора, В … 14,2
Средний ток зарядки аккумуляторов, А … 2
Импульсный ток зарядки, А … 10
Емкость заряжаемых аккумуляторов, А ч … 20 — 65
Время полной зарядки, час … 10

Для ускорения зарядки аккумуляторов и восстановления пластин от сульфатации необходимо заряжать аккумулятор импульсным током. Такой режим обеспечивает зарядное устройство, представленное на рис.1. Циклический режим восстановления положительно влияет на электрохимические процессы. При высокой частоте импульсов генератора ток зарядки аккумулятора максимальный, при низкой, соответственно, снижается.

Зарядное устройство содержит сетевой блок, импульсный генератор на цифровой микросхеме DD1, ключевой транзистор VT1, схему защиты от перегрузки и индикацию полярности подключения аккумулятора.

Сетевой блок состоит из предохранителя FU1, выключателя S1, сетевого трансформатора Т1, мостового выпрямителя VD3 и конденсатора фильтра С2.

Импульсный генератор построен на микросхеме K561ЛЕ5А, представляющей собой 4 логических элемента 2ИЛИ-НЕ. В данном устройстве все они выполняют роль инверторов. Длительность импульсов зависит от емкости конденсатора С1 и положения движка регулятора тока R2. Для повышения стабильности генератора питание микросхемы DD1 выполнено от параметрического стабилизатора напряжения R3-VD4.

С выхода генератора (вывода 10 DD1.4) импульсы управляют ключом на полевом транзисторе VT1. Транзистор периодически открывается (при высоком уровне на затворе), и через аккумулятор GB1, VT1 и балластный резистор R10 протекает импульс тока. Резистор R6 в цепи затвора VT1 ограничивает ток перезаряда входной емкости транзистора. Контроль тока зарядки осуществляется амперметром РА1, калибровка которого производится резистором R11.
Падение напряжения на резисторе R10 используется для контроля перегрузки по току зарядки. Напряжение отрицательной обратной связи через цепочку R7-R8-C3-R5 поступает на управляющий вход параллельного стабилизатора напряжения (регулируемого стабилитрона) DA1 и на индикатор на светодиоде HL2. В случае перегрузки HL2 загорается. Превышение заданного тока зарядки вызывает срабатывание DA1, который открывается и шунтирует цепь затвора транзистора.

Транзистор закрывается и пропускает несколько импульсов генератора. в результате, ток в аккумуляторе снижается. Таким образом поддерживается автоматический режим зарядки.

Полевой транзистор можно установить практически любого типа с напряжением выше 100 В и допустимым током не менее 10 А. Распространенные типы транзисторов представлены в таблице ниже:

Измерительная головка — типа 4228, но можно установить любого типа и подогнать калибровку резистором R11. Трансформатор Т1 — типа ТПП, ТС, ТН мощностью 80… 120 Вт со вторичным напряжением 14 … 16 В и допустимым током более 2 А. Таймер DA1 можно заменить на микросхему TL431.

Устройство собрано на макетной плате и размещено в подходящем пластмассовом корпусе. Регулятор тока зарядки R2, сетевой выключатель S1 и амперметр РА1 установлены на передней панели.

После проверки монтажа устройство включается, и контролируется напряжение на выводе 14 DD1 (10 В). При подключении аккумулятора GB1 в правильной полярности амперметр должен показать протекание тока. Точное значение тока устанавливается резистором R11 по контрольному амперметру, включенному последовательно с аккумулятором. При установке тока заряда более 2 А должна срабатывать защита. Значение тока срабатывания защиты устанавливается резистором R8.

Схема проверена в работе при начальном напряжении на аккумуляторе 12,6 В. Через 5 часов зарядки напряжение достигло 13,48 В. При использовании зарядного устройства для зарядки застарелых аккумуляторов емкость С1 берут примерно в 10 раз больше указанной на схеме.

Разработанное устройство представлялось на областной выставке технического творчества и заняло II место по Иркутской области. Оно было опробовано в экстремальных условиях в Аравийской пустыне в апреле 2012 г.

Литература:

1. Радиолюбителям: Полезные схемы. — М.: Солон-Пресс, 2003.
2. Особенности работы индуктивных элементов в одно-тактных преобразователях. — Радио, 2005.
3. Снижение уровня помех от импульсных источников питания. — Радио, 2006.
4. Управляемый регулятор напряжения TL431. — Радиомир, 2004.

Источник: Радиомир №3 2013
Автор: В.КОНОВАЛОВ, А.ВАНТЕЕВ, А.ШЕЛЕСТОВ, А.ИЛЬИН, Лаборатория «Энергосберегающие технологии”, г.Иркутск.