Назначение
В некоторых исследовательских статьях утверждается, что 80% свинцово-кислотных аккумуляторов (АКБ) выходят из строя из-за явления сульфатации. Сульфатирование происходит со временем при неидеальных циклах заряда/разряда и длительном хранении в разряженном состоянии.
Сульфатирование – состояние, когда сульфат свинца, который образуется на пластинах – во время её разряда, изменяет структуру. Образуются крупные кристаллы сульфата, которые блокируют поры свинцовых пластин и, следовательно, уменьшают их активную площадь.
Это приводит к уменьшению ёмкости АКБ, которая больше не может обеспечивать большие токи и эффективно заряжаться обычным способом. При зарядке такой сульфатной АКБ между пластинами могут возникать токопроводящие перемычки (короткие замыкания).
В данной публикации рассмотрим интересное схемное решение, которое было предложено на страницах журнала «Elektor Electronics» №9/2001, которое может вернуть к полноценной жизни даже почти «убитые» АКБ.
Устройство формирует короткие импульсы зарядного тока и небольшой разрядный ток в промежутках между ними. Такой алгоритм десульфатации гораздо эффективнее, чем простой многократный заряд-разряд обычными зарядными устройствами.
Схема электрическая
В схему входят: автокоммутатор на ключе VТ1, компараторе DA1.4 и генераторе DD1; накопительная катушка индуктивности L1 и пиковый вольтметр DA1.1…DA1.3, VD7…VD10.
Питание осуществляется от самого восстанавливаемого аккумулятора, подключаемого к разъёму.
При включении высокий уровень на выходе Q (вывод 10) DD1 открывает транзисторный ключ VТ1 и нарастающий разрядный ток начинает протекать от батареи по цепи L2-L1-VT1-R4.
Когда ток достигнет значения 1А, напряжение на R4 опрокидывает компаратор DA1.4 и через DD1 закрывает транзистор VТ1. Накопленная в L1 магнитная энергия преобразуется в короткий всплеск напряжения, которое через VD5 прикладывается к аккумулятору, создавая последнему импульс зарядного тока (который, собственно, и является десульфатирующим). Далее процесс повторяется (с частотой около 1 кГц).
Поскольку амплитуда всплеска напряжения зависит от внутреннего сопротивления аккумулятора, а последнее тем больше, чем выше сульфатация, то, измерив амплитуду напряжения, можно судить о степени сульфатации.
Именно эту функцию выполняет пиковый вольтметр – если амплитуда напряжения не превышает 15 В (аккумулятор «свежий»), то светятся только один зеленый светодиод VD7, если от 20 до 30 В – горит жёлтый VD8 (аккумулятор требует десульфатации, но пригоден для временной эксплуатации), и если больше 30 В – загорается красный VD9 (аккумулятор требует немедленной десульфатации).
Интересно отметить, что примененное схемное решение с включением всех светодиодов через один токоограничительный резистор R9 обеспечивает режим бегущей точки – если включен красный VD9, то из-за того, что у него меньшее прямое напряжение, чем у желтого VD8, последний не светится. Прямое напряжение желтого и зеленого светодиодов примерно одинаковое, но VD7VD10 включены последовательно и поэтому он не светится, когда включен VD8.
Оценка состояния аккумулятора состоит в подключении его к разъёму и наблюдении за светодиодами VD7…VD9: зелёный свидетельствуют о готовности к эксплуатации, а жёлтый и красный – о необходимости десульфатации.
Десульфатацию производят, оставляя аккумулятор подключенным к устройству до полного разряда (погасания светодиода VD1), после чего сразу подключают к зарядному устройству и после заряда повторяют де- сульфатацию до тех пор, пока при подключении не будет светиться зеленый светодиод VD7.
В запущенных случаях процедура может длиться до нескольких недель. Поскольку устройство потребляет в среднем ток 20 мА, его можно постоянно включить в бортовую сеть автомобиля. В этом случае оно непрерывно поддерживает аккумулятор в кондиционном состоянии, не ухудшая его штатную подзарядку автомобильным генератором.
Конструкция и детали
Накопительная индуктивность L1 представляет из себя 10 витков обмоточного провода d 1мм на ферритовом кольце М2000НМ, размерами 20×12×6. Индуктивность L2 – заводского исполнения RLB1314-103KL.
Печатная плата для схемы устройства приведена на рисунке ниже.