Импульсная диагностика аккумуляторов
 
Главная... → Импульсная диагностика аккумуляторов
Импульсная диагностика аккумуляторов

Импульсная диагностика аккумуляторов

При длительном хранении и неправильной эксплуатации на пластинах аккумуляторов появляются крупные нерастворимые кристаллы сульфата свинца. Большинство современных зарядных устройств выполнены по простой схеме, в которую входит трансформатор и выпрямитель. Их использование рассчитано на снятие рабочей сульфитации с поверхности пластин аккумулятора, но застарелую крупнокристаллическую сульфитацию они убрать не в состоянии.
Характеристики устройства
Напряжение аккумулятора, 12
В Емкость, А-ч 12-120
Время измерения, с 5
Импульсный ток измерения, А 10
Диагностируемая степень сульфатации, %30. ..100
Масса устройства, г 240
Рабочая температура воздуха, ±27°С
сталлы сульфата свинца обладают большим сопротивлением, что препятствует прохождению зарядного и разрядного тока. Напряжение на аккумуляторе во время зарядки растет, ток заряда падает, а обильное выделение смеси кислорода и водорода может привести к взрыву. Разработанные импульсные зарядные устройства [1-3] способны во время зарядки перевести сульфат свинца в аморфный свинец с последующим его осаждением на поверхность очищенных от кристаллизации пластин.
Импульсная диагностика аккумуляторов
Перед зарядкой и восстановлением аккумулятора необходимо провести диагностику его технического состояния, прежде всего, определить внутреннее сопротивление (степень сульфитации). Простейшим прибором диагностики является нагрузочная вилка, состоящая из низкоомного разрядного резистора и вольтметра. Ток разряда, проходя через резистор, снижает напряжение на аккумуляторе. По напряжению холостого хода Е и напряжению под нагрузкой U. зная ток разряда Iр, определяют внутреннее сопротивление аккумулятора RBH:
Rвн=(E-U)/Iр
Сложность выполнения диагностики аккумулятора в том, что требуются дополнительные приборы и проведение арифметических расчетов. Фирменные диагностические приборы с автоматическим определением параметров аккумуляторов (напряжения под нагрузкой, внутреннего сопротивления, емкости) имеют большие габариты из-за применения мощного разрядного сопротивления и релейной схемы подключения нагрузки.
Предлагаемый электронный прибор позволяет производить прямой отсчет внутреннего сопротивления
аккумулятора с определением степени сульфитации пластин.
Диагностика аккумулятора при импульсном токе разряда позволяет уменьшить габариты прибора (практически на порядок), облегчить тепловой режим разрядных цепей и ускорить диагностику с минут до секунд. Прямоугольная форма разрядного тока наиболее близка по форме к пусковому току стартерных устройств автомобилей.
В приборе отсутствует сетевое питание, что позволяет проводить измерения степени сульфитации аккумулятора непосредственно на автомобиле. В состав электронной схемы прибора (рис.1) входят:
- генератор прямоугольных импульсов на аналоговом таймере DA1;
- ключевой транзистор VT2;
- усилитель импульсов сульфитации VU1.
Режим работы генератора стабилизирован отрицательной обратной связью с нагрузки ключевого усилителя на вход 5 таймера и схемой компенсации изменения внешней температуры с датчиком R1. Питание устройства стабилизировано электронным стабилизатором DA2.
Генератор прямоугольных импульсов на таймере DA1 позволяет при минимальном количестве дополнительных радиодеталей формировать прямоугольные импульсы с частотой и скважностью, изменяющимися в широких пределах. В состав микросхемы входят два компаратора, входы которых подключены к выводам 6 и 2 DA1. с уровнями переключения 2/3 Uп и 1/3 Uп соответственно. Внутренний триггер таймера позволяет изменять состояние выхода (вывода 3) DA1 в зависимости от уровня напряжения на зарядном конденсаторе С1.
При подаче питания конденсатор С1 заряжается до уровня 2/3 Uп в течение времени, зависящего от номиналов R1 и С1. При достижении этого напряжения внутренний триггер переключается, на выходе 3 появляется низкий уровень, включается внутренний разрядный транзистор, подключенный к выводу 7 DA1. Конденсатор С1 разряжается через резисторы R2 и R3, по достижении уровня 1/3 Uп происходит повторное переключение триггера, на выходе 3 появляется высокий уровень, внутренний транзистор закрывается, и начинается повторный заряд С1, т.е. цикл повторяется. Резистором R2 устанавливается время разряда конденсатора С1. С увеличением сопротивления R2 время разряда увеличивается, а мощность на нагрузке R9 уменьшается. В зарядной цепи конденсатора С1 установлен терморезистор R1. который при пониженной температуре увеличивает время заряда С1 и продолжительность импульса тока в разрядной цепи аккумулятора. Частота генератора снижается, что ведет к повышению напряжения на микроамперметре РА1.
С выхода 3 DA1 прямоугольные импульсы через ограничительный резистор R6 поступают на базу усилителя мощности на транзисторе VT2. Открытый очередным импульсом транзистор VT2 разряжает на короткое время аккумулятор GB1 на резистор R9.
Вход 5 DA1 используется для стабилизации разрядного тока нагрузки. При повышении напряжения на нагрузке R9 оно через установочный резистор R8 и ограничительный R7 поступает на базу транзистора VT1. Снижение напряжения на входе 5 DA1 при открытом транзисторе VT1 позволяет автоматически повысить частоту выходных импульсов таймера, что приводит к уменьшению напряжения на нагрузке. Таким образом осуществляется стабилизация тока. Конденсатор СЗ устраняет импульсные помехи на базе VT1, резистор R4 ограничивает ток замыкания по входу 5 DA1 при открытом VT1.
Импульсное напряжение с аккумулятора GB1 через резистор R10 и разделительный конденсатор С4 поступает на вход усилителя на оптопаре (оптроне) VU1. Резистором R11 устанавливается режим усиления оптопары по постоянному току. Нагрузкой оптоусилителя является резистор R13, сигнал с которого через разделительный конденсатор С5 поступает на выпрямитель с удвоением напряжения на диодах VD2, VD3. После выпрямления он воздействует на показания микроампер-метра РА1. Резистором R14 осуществляется установка максимальных показаний прибора РА1.
При рабочей сульфитации внутреннее сопротивление аккумулятора не превышает паспортное значение, и импульсное напряжение на клеммах аккумулятора незначительно по амплитуде. При крупнокристаллической сульфитации, когда внутреннее сопротивление аккумулятора превышает рабочее в десятки раз. импульсы разрядного тока создают на клеммах аккумулятора импульсы напряжения, амплитуда которых линейно зависит от степени сульфитации. С повышением амплитуды импульсов увеличивается отклонение стрелки микроамперметра, указывая на рост сульфитации, снижение емкости аккумулятора и его стартового тока. Показания микроамперметра соответствуют максимальной сульфитации в процентах.
Основные элементы устройства размещены на односторонней печатной плате размерами 102x31 мм. чертеж которой показан на рис.2. Устройство выполнено в корпусе БП-1. Регулятор R8 (тип Аб) и микроамперметр РА1 установлены на передней панели прибора.
Импульсная диагностика аккумуляторов

Исходя из значения напряжения под нагрузкой, резистором R14 устанавливается соответствующее значение сульфитации в процентах на шкале прибора РА1 при среднем положении движков резисторов R2, R8 и R11. Показания прибора корректируются резистором R11 в соответствии сданными, приведенными в таблице.
Напряжение аккумулятора под нагрузкой, В Более 11,8 Менее 11,6 Менее 10,8 Менее 10,2
Сульфдтация, % S Рабочая 40% 60% 100%
Среднее положение движка резистора R8 (тип аккумулятора) примерно соответствует емкости аккумулятора 60 А-ч. нижнее — 120 А-ч, верхнее — 12 А-ч. Возможное несоответствие типа аккумулятора и положения движка R8 из-за разброса элементов схемы корректируется резистором R2 (регулирует длительность паузы между импульсами), что вносит поправку в величину импульсного тока разряда аккумулятора.
Отсчет показаний сульфитации аккумулятора выполняется после кратковременного подключения разъема XT и минусовой шины к аккумулятору по прибору РА1 Предварительно резистор R8 устанавливают в положение, соответствующее проверяемому типу аккумулятора. Пульсирующее свечение контрольного светодиода HL1 указывает на правильную полярность подключения аккумулятора во время тестирования и исправную работу генератора прямоугольных импульсов на DA1.
Литература
1. В.Коновалов. Измеритель RBH АБ. — Радиомир, 2004. №8, С.14.
2. В.Коновалов, А.Разгильдеев. Восстановление аккумуляторов. — Радиомир, 2005. №3, С.7.
3. В.Коновалов. Зарядно-восстановительное устройство для Ni-Cd аккумуляторов. — Радио. 2006. №3. С.53.
4. Испытатель автомобильных аккумуляторных батарей. — Радио. 2007, №6, С.49.
5. И.П.Шелестов. Радиолюбителям полезные схемы. Кн.5. — 2003.
6. В.В.Мукосеев, И.Н.Сидоров. Маркировка и обозначение радиоэлементов — 2001.


В.КОНОВАЛОВ,г.Иркутск.


Комментарии..

    Комментариев нет..
Тип комментария
Имя *
Email

Введите проверочный код *