Устройство для проверки ёмкости герметичных аккумуляторов 12V

Дешёвые, малогабаритные и удобные в эксплуатации герметичные аккумуляторы напряжением 12 Вольт используются повсеместно. Срок их эксплуатации — несколько лет. Как определить состояние аккумулятора, как отличить исправный аккумулятор от выработавшего свой ресурс? Как оттренировать аккумулятор? Ответить на эти вопросы поможет простое полуавтоматическое разрядное устройство.
По роду службы мне приходится иметь дело с кислотными необслуживаемыми аккумуляторами напряжением 12 Вольт и емкостью 7 Ампер-час. Этот тип аккумуляторов очень широко применяется, например, в устройствах бесперебойного питания компьютеров, системах безопасности, которые должны какое-то время работать при пропадании сетевого электропитания. Аккумуляторы или стоят в буфере под напряжением, или лежат резервом в коробках. Проблема состоит в том, что неизвестно в каком состоянии они находятся. Контроля напряжения недостаточно — аккумуляторы могут потерять ёмкость.

Единственным достоверным способом проверки ёмкости является разряд аккумулятора фиксированным током до определенного напряжения с контролем времени разряда. Есть способ измерения ёмкости большим током в течение короткого отрезка времени с контролем изменения напряжения. Но это метод эмпирический и не точный. Кроме того, полезно время от времени делать цикл разряд-заряд. В литературе и интернете очень много схем зарядных устройств, но мало разрядных. Лично мне ничего подходящего не попалось и пришлось придумывать своё устройство. Поскольку я радиолюбитель, мой подход — использовать в первую очередь имеющиеся детали, собранные по сусекам. Этим объясняется выбор деталей. Почти все они сняты со старой техники.

↑ Схема

Сердце устройства — источник тока на микросхеме КР142ЕН12. Это аналог LM317, надо обратить внимание, что выпускались ЕН с разными цоколёвками, у меня она совпала с цоколёвкой LM. Ток определяется резистором R10 и при 1,25 Ома равен 1 А. Ёмкость аккумулятора очень сильно зависит от тока разрядки и напряжения окончания разряда.
Вот таблица одного из производителей аккумуляторов.

Из таблицы следует, что в 5-часовом режиме разрядки до напряжения батареи 10,5 В, ток должен быть 1,1 А. Для удобства я выбрал режим разрядки током Итак, если время разряда аккумулятора 5 часов, он в отличном состоянии. Ток выбран и из других соображений — предельный ток ЕН12 составляет 1,5 А, кроме того больше ток — больше тепла рассеивается. Для тока 1 А надо рассеять 10…14 Вт, что можно сделать в небольшом устройстве. Ключ управления собран на полевых транзисторах с изолированным затвором и N-каналом. Эти транзисторы имеют хорошие ключевые свойства и им не нужен ток управления, достаточно короткого импульса. Можно на мгновение коснуться затвором общего провода — ключ закрыт, дотронуться до положительного вывода питания — ключ открыт.

Для облегчения теплового режима ЕН12 я сделал несколько маленьких хитростей. Сопротивление открытого ключа 1,4 Ом и при токе 1А потребуется дополнительный теплоотвод. Я поставил два транзистора параллельно. Падение напряжения на них стало 0,7 В и каждый транзистор рассеивает 0,35 Вт, теплоотвод стал не нужен. Транзистор IRFP150 имеет (измеренное) сопротивление при таком токе 0,03 Ом и не греется совсем, но я хотел разделить тепловую нагрузку, чтобы ЕН12 легче дышалось, 0,7 Вт ключ взял на себя. Другой излишек можно погасить резистором. Экспериментально установлено, что оптимальное сопротивление R7 равно 5,6…6 Ом. Итак, еще 6 Вт тепла долой. На R12 рассеивается 1,25 Вт. Итого ЕН12 стало на 8 Вт легче, что позволило применить небольшой теплоотвод (от разобранного монитора). Кроме того, оказалось, что светодиод, подключенный параллельно ЕН12 через цепочку диодов и резистор неплохо показывает напряжение аккумулятора. Ярко светит при 13 В (ток 6…7 мА) и гаснет при напряжении 11 В (почти полный разряд). Отмечу, что у меня всё точно подобрано, при других деталях и токах, цепь индикации надо настраивать заново.

Ключом управляет пороговое устройство на любом ОУ, способном работать при напряжении 10 В и триггер на половине микросхемы К561ЛА7. Триггер решает проблему дребезга и повышения напряжения на батарее при закрывании ключа.

Итак, при понижении напряжения батареи до 10,5 В, на выходе DA1 уровень становится низким, ключ закрывается, разряд прекращается. Дабы не следить за процессом, на половинке ЛА7 собран узел световой и звуковой индикации — красный светодиод мигает, зелёный гаснет, а пищалка прерывисто пищит. Остаётся подойти, заметить время, сравнить его с временем начала разрядки, отключить аккумулятор и сделать вывод о его годности. После полной разрядки аккумулятор нельзя класть в долгий ящик, требуется зарядка, но это уже другая история, я про это сегодня писать не буду.

Рассмотрим ещё некоторые детали работы устройства. При подключении устройства к батарее происходит начальная установка. Мигает красный светодиод, погашен зелёный, пищалка прерывисто пищит. Так мы убеждаемся в исправности индикации. При нажатии на кнопку, красный светодиод гаснет, зелёный загорается, звуковой индикации нет, начинается разрядка. По интенсивности свечения светодиода можно судить о состоянии батареи под нагрузкой. Теплоотвод, мощные резисторы и ключ греются ощутимо, рука долго не терпит. При желании можно облегчить тепловой режим, но тогда возрастут размеры устройства.


Можно ли применить это устройство для разрядки кислотных аккумуляторов? Можно, если будет интерес, я изложу свои соображения.
Я применил «пищалку» от «телефона-трубки», просто они есть под рукой, можно применить любой экономичный излучатель звука. Детали можно использовать практически любые, номиналы резисторов и конденсаторов могут меняться на порядок, но в силовой цепи лучше следовать моим рекомендациям.

Точность поддержания тока 1%. Резистор R6 предотвращает большой ток даже при теоретическом выходе ЕН12 из строя, стабилитрон — любой на напряжение 3,3…6,2 В, резисторы кроме R7 и R12 мощностью 0,125…0,25 Вт. Для ключа годятся любые транзисторы соответствующей структуры, надо только обращать внимание на сопротивление в открытом состоянии, при желании можно поставить параллельно до 4-х штук (место на плате для этого есть).

Печатная плата разрабатывалась под мои детали, но сделана по функциональным узлам и её легко изменить под ваши детали. Обратите внимание — на плате есть одна перемычка, считаю, что перемычка удобнее, чем длинные и тонкие дорожки.

Резистор R7 состоит из трёх С5-16В-5Вт сопротивлением 3,9 Ом, включенных последовательно-параллельно, можно взять любые проволочные, желателен запас по мощности в 1,5…2 раза. Резистор R12 состоит из резисторов МЛТ -1 Вт. Параллельно резистору 2 Ома включена цепочка последовательно соединённых резисторов 2 Ома и 1 Ом. Можно использовать самодельный проволочный резистор. Резистор R3 — многооборотный типа 3286, при отсутствии можно использовать любой, а после настройки впаять постоянный. Полевые транзисторы 03N60S5 взяты из электронного дросселя типа «Ташибра». Подойдут практически любые с небольшим сопротивлением в открытом состоянии, например, PHD45N03 с материнской платы. Эта крошка в корпусе SOT может работать без теплоотвода. Диоды, транзистор и светодиоды практически любые, выбраны из-за доступности.

Если вы собрали устройство из указанных или аналогичных деталей, настройка очень проста. Установите сопротивление резистора R3 в положение близкое к максимальному, подключите внешний источник питания с напряжением 10,5В. Должна заработать звуковая и световая сигнализация. Запустите разряд кнопкой и убедитесь, что ток разрядки равен 1 А, а звуковая сигнализация отключилась. Медленно уменьшая сопротивление резистора R3 добейтесь срабатывания звуковой сигнализации и прекращения разрядки. Полезно убедиться в стабильности тока разрядки во всем диапазоне напряжений 10,5…13,8 В.
Устройство проверено и с никель-кадмиевыми аккумуляторными батареями аналогичной ёмкости и напряжения, что позволило восстановить их.

↑ Файлы

с печатной платой в формате layout5 и схему в формате sPlan7 прилагаю
🎁razriad12v7ah.rar  21.77 Kb ⇣ 298

Камрад, рассмотри датагорские рекомендации