Всем здравствуйте. С этой схемой возможно восстановление старых, полностью или частично сульфатированных свинцовых аккумуляторов. В основе 80% свинцовых аккумуляторов в конечном итоге выходят из строя в результате сульфатации. Сульфатирование может быть вызвано старением, неоптимальными циклами заряда / разряда или слишком долгим хранением в разряженном состоянии.
Что такое «сульфатация»? Это состояние, при котором сульфат свинца, образуется в пластинах батареи во время разряда, изменяет структуру. Затем образуются относительно крупные кристаллы сульфата, которые закупоривают поры пластин и, таким образом, уменьшают их эффективную площадь.
В результате аккумулятор теряет емкость, больше не может обеспечивать большие токи и, более того, не может нормально заряжаться обычным способом. Когда кто-то пытается зарядить такую сульфатированную батарею, между пластинами образуются небольшие токопроводящие перемычки (т.е. замыкания!). Которые до недавнего времени считалось невозможным удалить. Для такой батареи это означало «конец».
Конечно, многие не желают выбрасывать батарею так быстро. В конце концов, эти вещи недешевы, и стоит еще раз очень внимательно проверить, действительно ли батарею нет возможности оживить. Несомненно, есть ряд уловок, с помощью которых можно немного продлить работоспособность не слишком свежей батареи.
Один из самых известных — это попеременная зарядка и разрядка аккумулятора в течение определенного периода времени. Таким образом часто можно восстановить большую часть емкости, потерянной по той или иной причине. В других случаях успех иногда достигается применением периодических импульсов.
Однако оба метода не работают, когда дело доходит до восстановления батареи, которая действительно страдает от сульфатации. В последние годы различные производители, с разной степенью успеха, усердно работали над способами «десульфатирования» аккумуляторов. Все без исключения более или менее эффективные методы основаны на форме импульсного заряда. Это отличается от обычных методов зарядки, которые всегда работают с постоянным током.
Это устройство, которое ритмично подает на аккумулятор короткие, но интенсивные импульсы зарядки, при этом немного разряжаясь между импульсами. Насколько известно, это наиболее эффективный способ предотвратить нежелательное осаждение кристаллов сульфата и вернуть пластины аккумулятора в нормальное состояние.
Поскольку энергия, необходимая для этого процесса импульсной зарядки, берется из самой батареи (может показаться немного сомнительно, но, поскольку разряд является частью процесса, это не так), рекомендуется использовать батареи, в которых почти не осталось заряда. Принципиальная схема такого устройства представлена на рисунке.
Схема состоит из двух частей, а это генератор, выполненный на микросхеме IC1, IC2d и транзистор T1, он обеспечивает зарядные импульсы. Цепь индикатора, состоящей из трех операционных усилителей (IC2a - c) и трех светодиодов, которые показывают состояние аккумулятора.
Давайте сначала посмотрим на генератор импульсов. Как и остальная часть схемы, он получает питание от батареи, подключенной к разъему K1. Говоря о блоке питания, напряжение питания, конечно, должно быть достаточно постоянным и не иметь пиков (кроме того, которое генерирует сама схема). Поэтому был добавлен дроссель L1 для устранения нежелательных пиков, в то время как конденсаторы C2 и C3 работают как блокировочные.
Светодиод D1 загорается при наличии напряжения питания. Микросхема IC1 (4047) генерирует прямоугольные импульсы с частотой 1 кГц и рабочим циклом 50%. Как только выход Q IC1 станет «высоким», транзистор T1 откроется. Это вызывает (разрядный) ток батареи, протекающий через индуктивность L2, который линейно увеличивается до тех пор, пока напряжение на резисторе R4 не станет приблизительно 0,35В, ток тогда составляет примерно 1А.
В этот момент компаратор IC2d переключается, в результате чего IC1 сбрасывается, а транзистор T1 закрывается. Импульс, накопленный в индуктивности L2, теперь высвобождается в виде короткого пика напряжения, который подается в батарею через диод D3.
Максимальный пик напряжения зависит от состояния аккумулятора. Если рассматриваемая батарея все еще достаточно исправна, а внутреннее сопротивление относительно низкое, пик напряжения будет низким (ниже 15В). Однако при высоком внутреннем сопротивлении пик может достигать около 50В. Максимальное значение ограничено двумя последовательно включенными стабилитронами D4 и D5.
Поскольку состояние аккумулятора можно сразу определить по пику импульсов, в схему добавлена простая индикация, с помощью которой это напряжение может считывать. Три компаратора IC2a - c измеряют пиковое значение импульса, накапливающего в конденсаторе C4, и переключаются на 15, 20 и 30В соответственно. Таким образом, если батарея исправна, загорается зеленый светодиод D8, относительный аккумулятор желтый светодиод D9 и при ярко выраженном плохом аккумуляторе красный светодиод D10.
Еще одна деталь, которую стоит упомянуть о схеме индикации, чтобы все три светодиода не загорались одновременно при высоком пиковом напряжении, они соединены параллельно с одним общим последовательным резистором (R9). Поскольку красный светодиод имеет более низкое напряжение свечения, чем желтый, эти два светодиода никогда не загорятся одновременно. Однако, поскольку желтый и зеленый светодиоды имеют примерно одинаковое рабочее напряжение, этот параллельный вариант здесь автоматически не работает, и поэтому обычный диод (D7) подключен последовательно с зеленым светодиодом.
Для устройства на рисунке представлена печатная плата, так что даже менее опытным любителям не составит труда его собрать.
Поскольку не исключено, что зарядные импульсы сопровождаются нежелательными высокочастотными помехами, собранное устройство лучше всего поместить в закрытый металлический корпус. Компоненты не так критичны, в качестве D2 подойдет любой диод Шоттки. Для D3 можно использовать любой быстродействующий диод Шоттки, рассчитанный как минимум на 60В / 3А. Выбор транзистора T1 также достаточно прост, потому что в принципе для этого можно использовать любой силовой полевой транзистор, который может выдерживать ток примерно от 3А при напряжении 100В или выше.
Кстати, о стабилитронах, это должны быть не обычные, а быстрые. Напряжение стабилитрона само по себе не является критическим, но отправной точкой является то, что напряжение стабилитронов последовательной цепи D4 / D5 должно быть в сумме примерно от 40 до 50В.
Если не установить стабилитроны, тогда транзистор T1 почти наверняка выйдет из строя. L2 используется стандартная катушка, которая должна быть рассчитана на ток минимум 3А. Индуктивность катушки не критична, подойдет любое значение от 50мкГн до 200мкГн. Также очень пригодятся катушки от импульсных источников питания, обычно они даже лучше. Значение катушки L1 также не критично и может быть вдвое больше заявленных 10мГн.
К восстановлению уже сульфатированных аккумуляторов можно подходить двумя способами. Первый вариант — зарядить рассматриваемый аккумулятор, снять зарядное и затем подключить к нему устройство. Поскольку энергия, необходимая для импульсов зарядки, поступает от самой батареи, батарея будет медленно разряжаться. Этот процесс следует контролировать, потому что, если аккумулятор полностью разряжен, его необходимо немедленно зарядить. Скорее всего, много циклов заряда / разряда потребуются на практике, чтобы вернуть к жизни сильно сульфатированную батарею.
Поскольку описанный выше метод требует довольно много внимания и существует риск того, что аккумулятор останется в разряженном состоянии в течение излишне долгого времени (что очень плохо для свинцового аккумулятора.). Вероятно, наиболее подходит следующий вариант.
Аккумулятор подключается к устройству, и дополнительно постоянное зарядное устройство включается параллельно. То есть не зарядное устройство, которое выдает зарядный ток до 7А или более, а такое, что выдает максимум от 1 до 2А. После этого этот узел может оставаться постоянно подключенным к батарее без каких-либо ограничений.
С помощью трех светодиодов очень легко проверить влияние процесса импульсной нагрузки. Если сульфатирование действительно уменьшается, и активная часть пластин батареи становится больше, внутреннее сопротивление батареи уменьшится. Пики заряда, подаваемые устройством, становятся меньше. Это видно по цвету горящего светодиода. В случае плохой батареи сначала загорается красный светодиод.
Когда подействует импульсный заряд, в какой-то момент красный погаснет и загорится желтый светодиод. Если по прошествии времени желтый цвет сменяется зеленым, то это сигнал о том, что аккумулятор в любом случае можно назвать «исправным». Поэтому проверка с помощью вольтметра должна подтвердить, что напряжение на клеммах аккумулятора (без зарядного устройства, конечно) близко к номинальному значению 12В. Кстати, не стоит ожидать каких-либо результатов слишком быстро, потому что в зависимости от состояния аккумулятора процесс восстановления может занять от нескольких дней.
