Устройство защиты аккумулятора от глубокого разряда. Часть 2 - Статьи :: Международный Электротехнический Журнал Электрик
Рубрика

Инженерные решения

13857
Устройство защиты аккумулятора от глубокого разряда. Часть 2

В первой части статьи было рассказано о недостатках схемы защиты аккумулятора при его разряде [1] и предложена доработанная схема устройства. Стремление упростить конструкцию побудило к экспериментам.

Как известно, человеку свойственно сомневаться и стремиться к совершенству в своем творчестве. И это хорошо, поскольку «под лежачий камень вода не течет». Всегда хочется не только создать работоспособную конструкцию, но и добиться при этом максимальной простоты. Тогда никто не сможет что-нибудь «удалить» из твоей разработки и претендовать на авторство всей конструкции.

Рис. 6

В схеме рис.6 (нумерация рисунков продолжается с первой части статьи) в качестве порогового элемента сравнения напряжений аккумулятора и эталонного применен не компаратор как радиокомпонент, а микросхема параллельного стабилизатора напряжения типа LM431. Ее отечественным аналогом является регулируемый прецизионный интегральный стабилитрон типа 142ЕН19. Микросхема имеет всего три вывода [2] – анод, катод и управляющий электрод. Внутри микросхемы имеется схемный источник эталонного напряжения 2,5 В (рис.7 и рис.8).

Если входное напряжение, подаваемое на управляющий электрод микросхемы, по величине менее 2,5 В, то выходной транзистор этой микросхемы находится в запертом состоянии и через микросхему протекает лишь небольшой ток. Как только напряжение управляющего электрода относительно анода «стабилитрона» (микросхемы) достигнет 2,5 В, выходной транзистор насыщается и на самой микросхеме падение напряжения порядка 1…1,5 В.

Рис. 7

Резистивный делитель напряжения R1R2 выбираются исходя из необходимого напряжения отключения аккумулятора. Для 12-вольтового аккумулятора минимально допустимое напряжение составляет порядка 10,5…11 В.

На макете схемы рис.6 номинал резистора R1 был выбран 8,2 кОм, тогда величина сопротивления резистора R2 была равна 2,7 кОм. При этом если напряжение аккумулятора превышает 10,4 В, то выходной транзистор микросхемы DA1 открывается. Транзистор VT1 в этом случае заперт, светодиод HL1 включен.

Рис. 8

Как только напряжение аккумулятора уменьшится, а при указанных номиналах R1 и R2 это 10,4 В, микросхема DA1 запирается. Светодиод HL1 гаснет, а через резистор R5 заряжается конденсатор С1. Транзистор VT1 насыщается. При этом управляющее напряжение «регулируемого стабилитрона» DA1 снижается примерно до 0,6…0,8 В. Теперь схема запоминает это состояние и сохраняет его, если даже напряжение аккумулятора увеличить до максимально возможного.

При экспериментах вместо аккумулятора использовался регулируемый источник питания постоянного тока. Его максимальное напряжение было 15 В, а минимальное выставлялось порядка 10 В, что соответствует совершенно разряженному («убитому») аккумулятору.

Рис. 10

Первоначально в схеме отсутствовали резисторы R6 и R7, но в процессе экспериментов они были добавлены в схему. Резистор R6 способствует надежному запиранию транзистора VT1 при открытом состоянии DA1. Следует напомнить, что при минимизации количества выводов микросхемы DA1 до трех, ее вывод «катод» одновременно является и выходным, и на него же подается один из полюсов источника питания микросхемы. При этом минимальное напряжение «катода» микросхемы – 1…1,5 В.

Резистор R7 шунтирует светодиод HL1. Часть тока питания микросхемы DA1 при запертом состоянии ее выходного транзистора теперь протекает не через светодиод, а мимо него. Падение напряжения на светодиоде значительно уменьшается, и он перестает излучать даже слабый свет.

Конструкция и детали

Рисунок печатной платы описываемого устройства показан на рис.9, а расположение радиокомпонентов на ней – на рис.10. Внешний вид собранного макета – на фото в начале статьи.

По паспортным данным микросхемы LM431 она допускает выходной ток до 100 мА, поэтому к ее выходу может быть непосредственно подключено большинство типов современных реле. При этом второй вывод 10…12-вольтового реле подключается к «плюсу» аккумулятора питания. Напряжение аккумулятора подается в нагрузку через нормально разомкнутые контакты этого реле. На рис.6 это реле Р1, а в макете (см. фото) было использовано упоминавшееся в первой часть статьи реле типа NT78CS0,6.

Транзистор VT1 использовался типа КТ3102Б, но, вероятно, можно использовать любой другой маломощный транзистор структуры n-p-n. Работа схемы проверялась с конденсатором С1 емкостью 100 мкФ, а потом – всего лишь 10 мкФ. Без этого конденсатора алгоритм работы схемы нарушается.

Конденсатор С1 защищает схему от ложных срабатываний при возможных кратковременных скачках питающего напряжения, поэтому целесообразно использовать конденсатор С1 емкостью не менее 100 мкФ.

Литература

  1. Яковлев Е.Л. Устройство защиты аккумулятора от глубокого разряда // Электрик. – 2010. – №1. – С.
  2. Multivibrátor s TL431 // Amatérské RADIO. – 2009. – №9. – S.3.
Понравилась статья? Расскажите друзьям!
ПОХОЖИЕ СТАТЬИ
comments powered by Disqus