No Image

Реле разряда аккумуляторной батареи

СОДЕРЖАНИЕ
10 просмотров
21 января 2020

Устройство защиты аккумуляторной батареи от глубокого разряда "УЗАБ".

Автор: Александр Давыдов
Опубликовано 16.08.2009

Всем доброго времени суток. Отдельно приветствую тех, кого заинтересовала эта статья. Данное творение вышло из под лап скромнейшего кота Кулибина в соавторстве с уважаемым котом i8086 и несравненной нашей кошечкой Анастасией Попковой. Речь в этой статье пойдет об устройстве защиты аккумуляторной батареи от глубокого разряда, которое далее будем называть УЗАБ.
УЗАБ предназначен для предотвращения глубокого разряда аккумуляторных батарей, который автоматически отключает нагрузку при уменьшении напряжения батареи до минимально допустимого значения. Конструктивные решения позволяют использовать УЗАБ везде, где используются кислотные или щелочные батареи, где отсутствует постоянный контроль за состоянием аккумуляторов, то есть там, где важно обеспечить предотвращение необратимых процессов, связанных с глубоким разрядом.
Вас заинтересовала эта идея? Не спешите! Еще несколько маленьких отступлений, перед тем, как я опишу саму схему. Идея создания такого устройства возникла давно. Первый, кто заговорил об этом, был i8086 . Он собрал преобразователь для длительного автономного питания своего ноутбука от автомобильного аккумулятора. Но преобразователь не отключался при снижении напряжения ниже 10В, а продолжал работать и разряжать аккумулятор.
С одной стороны это хорошо – дольше хватает времени работы от аккумулятора. А с другой стороны – для аккумулятора крайне нежелателен разряд ниже порогового для него напряжения в 10В. Часто приходилось периодически контролировать напряжение на клеммах аккумулятора с помощью цифрового мультиметра, что очень неудобно, а если недосмотришь, то и аккумулятор придется скоро поменять из-за глубокой разрядки.
В связи с этим, ваш покорный кот Кулибин и уважаемый i8086 начали поиски подходящего УЗАБ для этой цели. Перелопатив немало информации в Интернете и не найдя ничего подходящего я поделился данной проблемой с уважаемой Настей. И о чудо! Она предложила оригинальное включение операционного усилителя OP07 как компаратора совместно со стабилизатором 78L05.
Ниже схема из первоисточника.

Обсудив данную схему с i8086, мы решили ее немного доработать, внеся некоторые сервисные функции управления и индикации. Результатом наших творческих изысканий явилась эта схема:

После сборки схема прошла тестовые испытания, которые закончились великолепно. Рассмотрим имеющиеся сервисные функции в схеме:
1) Индикация пониженного напряжения питания. При снижении напряжения до 10,5 В загорается светодиод.
2) При снижении напряжения до 10,0 В происходит полное отключение нагрузки и схемы контроля от аккумулятора.
3) Благодаря подстроечным резисторам, напряжения срабатывания компараторов можно регулировать для конкретных типов аккумуляторов.
4) После аварийного отключения повторное включение возможно при напряжении выше 11,0 В, нажатием на кнопку "ON".
5) Если есть необходимость отключить нагрузку вручную, достаточно нажать кнопку "OFF".
6) Полезное преимущество – защита от переполюсовки (не соблюдения полярности) при подключении к аккумулятору. В этом случае УЗАБ и подключенное устройство просто не включатся.
Преимущество предложенного решения с использованием реле трудно сравнить с простейшей защитой – включением в обратной полярности мощного диода, когда в случае неправильной полярности сгорит предохранитель. В данном случае ничего сгореть не может, так как элементарно не включится.

Допускается использование подстроечных резисторов любого номинала в диапазоне от 10 кОм до 100 кОм.
Стабилизатор напряжения 78L05 на напряжение стабилизации 5В. Можно применить любой другой аналогичный, например, КР142ЕН5А.
Транзистор КТ815 можно заменить на КТ817 или другой аналогичный соответствующей проводимости.
Диод можно использовать любой маломощный, способный выдержать ток обмотки реле. В нашем варианте использован 1N4007.
Светодиод любой, желательно красного цвета свечения. Мы использовали 5 мм красный светодиод. Можно использовать мигающий светодиод со встроенным генератором для лучшей визуализации. Измерения показали, что нет необходимости установки токоограничивающего резистора, т.к. напряжение на нем равно 2В, а ток ограничивается самим ОУ LM358N.
Реле JZC-20F на 10А 12В, возможно применение и других аналогичных реле.
Кнопки применены разных цветов, зеленая на включение, красная – на отключение.
А теперь и фото самого контроллера УЗАБ, которые любезно предоставлены уважаемым i8086.

Собранное без ошибок и из исправных деталей устройство начинает работать сразу, наладка заключается в установке нужных порогов напряжения зажигания светодиода и отключения реле. Как ранее говорилось, это устройство успешно используется совместно с преобразователем для ноутбука, которые смонтированы в единый корпус. Необходимо отметить предложение Насти использовать данное схемное решение в автоматических зарядных устройствах, которые будут отключать цепь зарядки аккумулятора при достижении порогового уровня напряжения. На наш взгляд, нам есть над чем поработать!

Реле развязки используется, если необходимо зарядить несколько аккумуляторов от одного источника зарядки. На катерах такая ситуация возникает, когда установлены аккумуляторы электромотора (подруливающего устройства), сервисная и стартовая батареи. От береговой сети аккумуляторы заряжают с помощью зарядного устройства с двумя или тремя выходами, а к генератору двигателя подключают с помощью DC-DC зарядного и развязывающего реле

Как работает развязывающее реле

Развязывающие реле — это автоматический переключатель, который срабатывает, когда напряжение на одном из аккумуляторов поднимается до 13,2 — 13,7 Вольт. Рост напряжения говорит о том, что аккумулятор подключен к генератору или зарядному устройству и частично или полностью заряжен. Реле замыкается, ток течет во второй аккумулятор и заряжает его. Как только напряжение падает до 12,4 — 13,1 Вольт, реле разъединяет аккумуляторы и предотвращает их разрядку

Читайте также:  Накладка на бампер лада гранта

Изоляторы АКБ и реле развязки

Изоляторы(делители) аккумуляторов и развязывающие реле предназначены для защиты аккумулятора от разряда непреднамеренной нагрузкой. Оба типа устройств распределяют ток от источника зарядки ко всем аккумуляторным батареям, а во время разряда изолируют их друг от друга. Таким образом каждая группа аккумуляторов остается соединенной только с собственной нагрузкой

Изоляторы изготавливают из двух или более диодов, которые действуют как обратные клапаны. Диоды пропускают ток от источника зарядки к аккумуляторам, но не дают току течь между ними или обратно к источнику. За простоту конструкции приходится платить. На диодах падает около 0,6-0,8 вольт, поэтому напряжение на аккумуляторах оказывается ниже, чем на выходных клеммах генератора или зарядного устройства. Если потери не компенсировать, аккумуляторы никогда не зарядятся до 100%

Изоляторы аккумуляторов и развязывающее реле. Изолятор делит ток между аккумуляторами. Падение напряжения на диодах 0,6-0,8 Вольт. Реле пропускает ток от одного аккумулятора к другому

И реле, и диодные изоляторы — это устройства развязки, которые решают одну и туже задачу. Однако применять их лучше в разных ситуациях. Изоляторы подойдут, если источник зарядки измеряет напряжение на аккумуляторах и способен компенсировать падение на диодах, повысив выходное напряжение.

Модернизировать электрическую систему проще с помощью развязывающего реле. Зарядное устройство и генератор, продолжат работать с несколькими аккумуляторными батареями так же как они до этого работали с одной. Реле развязки — это единственный выбор для некоторых подвесных лодочных моторов и комбинированных инверторов. Моторы и инверторы соединяются с аккумулятором единственным кабелем, ток по которому течет в разных направлениях во время зарядки аккумуляторов и во время запуска двигателя (работы инвертора). Диодный изолятор не допустит этого.

Реле вместо зарядного устройства

Перед установкой нового оборудования электрическую систему часто приходится совершенствовать. Если вновь устанавливаемые устройства энергоемкие, для них желательно предусмотреть собственную аккумуляторную батарею. Но что делать, если после модернизации число аккумуляторных групп стало больше, чем количество выходов на зарядном устройстве?

Простое решение – приобрести новое зарядное с двумя или тремя выходами. Экономичное – использовать реле развязки аккумуляторов.

Типичная электрическая система на катере или небольшой яхте состоит из двух аккумуляторных батарей, зарядного устройства с одним выходом и генератора двигателя. Владелец хочет заряжать обе группы аккумуляторов на берегу и поддерживать в заряженном состоянии на воде. Реле развязки легко решает эту задачу.

Комбинированный инвертор-зарядное устройство подключен к тяговым аккумуляторам. Поскольку комби модели имеют как правило один выход, остальные группы аккумуляторов соединяются с сервисной с помощью реле

Когда включают зарядное устройство, соединенное с аккумулятором 2, реле срабатывает и подключает аккумулятор 1. То же самое происходит во время работы двигателя – напряжение на аккумуляторе 1 возрастает, реле замыкается и подключает аккумулятор 2. Если со временем появляется третья группа аккумуляторов, то ее подключают с помощью еще одного реле

Защита электроники

Пуск двигателя вызывает в цепи стартового АКБ падение напряжения. Если двигатель запускают, когда аккумуляторы объединены, скачек напряжения может ощущаться и в цепи сервисного аккумулятора. Резкие переходные процессы могут не только сбросить настройки GPS и навигационного оборудование, но и вывести чувствительную электронику из строя. Поэтому важно, чтобы в этот момент аккумуляторы были изолированы.

Схема подключения реле развязки. Для защиты дорогой электроники от скачков напряжения, возникающих при запуске двигателя, реле соединяют с соленоидом стартера. Как только на нем появляется напряжение, реле разъединяет аккумуляторы

Некоторые модели реле обладают такой возможностью. Когда ключ зажигания повернут, напряжение с замка зажигания поступает на соленоид стартера и на разъем реле «Блокировка при запуске». Реле открывается и разъединяет аккумуляторы перед запуском двигателя. Вновь оно соединит аккумуляторы только после того как стартер перестанет работать. Этот же разъем реле можно использовать для дистанционного управления устройством.

Реле и переключатель аккумуляторов

Автоматическое зарядное реле в сочетании с батарейным переключателем упрощает зарядку двух независимых аккумуляторов. Владелец судна просто поворачивает переключатель в положение ON, когда приходит на катер или яхту, и возвращает в положение OFF, когда сходит на берег. Ему больше не надо беспокоиться о том, какие аккумуляторы заряжаются или разряжаются, реле автоматически соединяет и разъединяет их. Совместно с реле используют переключатели аккумуляторов Blue Sea 6011 или Blue Sea 5511

Реле развязки с ограничением по току

При установке на носу катера подруливающего устройства или лебедки вдоль всего судна к основной аккумуляторной батарее приходится тянуть кабель. Сечение кабеля зависит от его длины и силы тока, и в данном случае составит 50-70 мм2. Если установить вспомогательный аккумулятор на носу, то он снизит затраты на кабель и уменьшит нагрузку на основную аккумуляторную батарею.

Читайте также:  Фильтр масляный мтз 1221

Вспомогательный аккумулятор необходимо заряжать. Для этого к нему подключают кабель от источника зарядки. Если вспомогательный аккумулятор не сможет поддерживать требуемое напряжение под нагрузкой, то нагрузка через кабели частично перераспределится на основную аккумуляторную батарею. Кабели от основного к вспомогательному аккумулятору должны быть на нее рассчитаны.

Автоматическое зарядное реле с ограничением по току Sterling Power CVSR. Прямоугольные выступы на корпусе реле — самовостанавливающиеся полимерные предохранители. Предохранители допускают короткий всплеск тока, но нагреваются и увеличивают сопротивление, если сила тока не снижается. Падение напряжения на предохранителях увеличивается, реле «понимает», что устройство перегружено и размыкает цепь при безопасном токе 6 А. После того как предохранители остынут (через 5 минут), реле возвращается в рабочее состояние.

Для ограничения тока от основного к вспомогательному аккумулятору можно использовать реле. Если сила тока превышает номинал реле, сопротивление токоограничивающей цепи реле возрастет и уменьшит ток. После того как нагрузка спадет реле вернется к нормальному режиму работы. Благодаря реле сечение кабеля от основного к вспомогательному аккумулятору можно уменьшить до 16 или 25 мм2.

Отключение второстепенной нагрузки

Мультимедиа центры и холодильники потребляют от аккумулятора большое количество энергии и могут разрядить батарею до уровня при котором перестанут работать устройства связи и навигации. Чтобы этого не произошло, второстепенные устройства желательно вовремя отключать от питания.

Реле развязки можно использовать для отключения нагрузки и защиты аккумуляторов от чрезмерного разряда. Если напряжение аккумулятора падает ниже установленного уровня, реле размыкается и подключает нагрузку вновь, после того как напряжение поднимется примерно на 6% выше уровня отключения.

Как выбрать реле развязки

  1. Выберите номинал реле. Непрерывный длительный ток, на который рассчитано реле развязки должен соответствовать максимальной мощности генератора или зарядного устройства. Например, если устройство зарядки с максимальным током 100 А, подключено к стартовому аккумулятору, то сервисный также может получить ток такой силы. Значит реле должно спокойно выдерживать его. Для этого указанный для реле непрерывный длительный ток должен быть на 10-20% больше, чем максимальный ток устройства зарядки.
  2. Оцените стоимость и простоту установки. Если доступ к источнику управляющего напряжения простой, используйте реле срабатывающее от контрольного напряжения. Если контрольное напряжение подключить сложно, выбирайте автоматическое реле зарядки. Их проще устанавливать и настраивать.
  3. Решите нужны ли дополнительные функции. Важно ли какая сторона реле активирует устройство, нужно ли регулировать стандартные параметры напряжения срабатывания.
  4. Безопасность. Определите, какая максимальная нагрузка может возникнуть на дополнительной аккумуляторной батарее при замкнутом реле. Часть этой нагрузки передастся на стартовый аккумулятор. Размер передаваемой нагрузки изменяется от нескольких до 100 процентов и зависит от того насколько разряжена сервисная батарея. Важно чтобы реле справлялось с высокой нагрузкой без повреждений.
  5. Если существует вероятность нагрузок в сотни ампер, например от мощного синусоидального инвертора, то единственный способ управлять ими – использовать реле с ограничением по току. Реле этого типа просто и безопасно выключается до тех пор, пока всплеск тока не прекратится, затем вновь автоматически активируется и продолжает работу.
  6. Если с аккумуляторной батареей соединены солнечные панели, и вы хотите, чтобы при неработающем двигателе реле подключало к ним для зарядки вторую группу АКБ, используйте бистабильное развязывающее реле. Оно больше подходит для этой работы.

Посмотреть характеристики реле

Наименование IFR VSR LR
Тип бистабильное
Класс защиты IP65 IP65 IP68
Рабочее напряжение, В 12 12/24 12/24
Срабатывает автоматически Да Да
Активируется сигнальным напряжением Да Да
Двухстороннее включение Да Да Да
Одностороннее включение Да Да
Защита аккумулятора от разряда и перезарядки Да
Размыкание перед запуском двигателя Да Да Да
Задержка срабатывания при запуске Да Да Да
Регулировка напряжения срабатывания Да Да
Принудительная включение Да
Пульт дистанционного управления Да
ЗАКАЗАТЬ ЗАКАЗАТЬ ЗАКАЗАТЬ

Установка и подключение реле

Всегда работайте от устройства к аккумуляторам. В первую очередь подключите кабели к реле, затем установите предохранитель, и только после этого подключите кабель к аккумулятору. Такая последовательность безопаснее, чем подключение от аккумуляторов к устройству

На все кабели, идущие непосредственно от аккумуляторов необходимо устанавливать предохранители. Они защищают кабель от возгорания, которое может возникнуть при соприкосновении поврежденного положительного проводника с корпусом автомобиля или катера. Предохранители ставят как можно ближе к клеммам аккумуляторов так, чтобы большая часть кабеля была защищена.

Номинал предохранителей выбирают на 30-50% больше номинала реле. Например, для устройства, рассчитанного на 100 ампер, потребуется предохранитель на 130-150 ампер. Многие реле рассчитаны на перегрузку в 600% от номинала, однако выдерживает такой ток всего лишь в течении нескольких миллисекунд

Читайте также:  Как соединить трубы глушителя без сварки
Ток зарядки Минимальное сечение кабеля, мм2 Номинал предохранителя, А
50 10 75-80
70 16 80-90
90 25 125-130
110 35 150
120 50 150-175

Для защиты кабеля от аккумуляторов к реле подходят предохранители ANL, MRBF, MIDI / AMI. Для сигнальных проводников достаточно предохранителя на 5 ампер.

Задайте вопрос,

и получите консультацию по лодочным электромоторам, аккумуляторам или зарядным устройствам для катера или яхты

Многие автомобилисты из личного опыта знают, что кислотные и гелевые аккумуляторы быстро выходят из строя от глубокого разряда до напряжения менее 10 вольт, причиной тому не выключенные своевременно магнитолы, усилители и другие автомобильные гаджеты являющиеся потребителями электрической энергии. Чтобы не допускать глубокого разряда аккумуляторной батареи, предлагаю собрать простое и надежное устройство которое не позволит разрядить гелевый или кислотный аккумулятор ниже 10 вольт.

Где же это устройство можно применить?

В современном мире существует очень много полезных автомобильных девайсов подключаемых к бортовой сети автомобиля через гнездо прикуривателя, позабыв отключить которые есть риск полностью разрядить аккумулятор. Тем более в советских автомобилях в отличии от иномарок прикуриватель не отключается поворотом замка зажигания.

Многие автолюбители на иномарки специально устанавливают дополнительный прикуриватель работающий без зажигания, чтобы заряжать телефон или ноутбук во время стоянки автомобиля с заглушенным двигателем. Защиту можно установить например на мощную аудио систему и тогда у настоящего меломана всегда в аккумуляторной батарее останется немного заряда для запуска двигателя. Вообщем вариантов применения данного устройства много надеюсь на вашу смекалку. Ну а пока вы будете размышлять, я расскажу, как это устройство защиты аккумулятора от глубокого разряда работает.

На этом рисунке изображена схема защиты аккумулятора от глубокого разряда.

Схема защиты аккумулятора от глубокого разряда

На этом рисунке изображена печатная плата устройства защиты аккумулятора от глубокого разряда.

Печатная плата устройства защиты аккумулятора от глубокого разряда

Данная схема очень надежная и не содержит дорогостоящих компонентов, собрать её под силу даже начинающему радиолюбителю с минимальным уровнем познаний в электронике. В состоянии покоя контакты реле Rel1 находятся в разомкнутом состоянии и лампочка La1 выполняющая роль нагрузки не горит. Чтобы включить нагрузку, надо кратковременно нажать кнопку S1 «Старт», минус питания подается на реле Rel1. Контакты реле замыкаются, включается нагрузка La1, ток через делитель напряжения построенный на постоянном резисторе R1 и подстроечном резисторе P1 поступает на базу транзистора T1 выполняющего роль ключа. Транзистор открывается и ток поступает на обмотку реле. Подстроечным резистором P1 подбирается минимальное напряжение при котором контакты реле будут находится в замкнутом состоянии.

Как только аккумуляторная батарея разрядится и напряжение на делителе упадет, транзистор T1 закроется, контакты реле Rel1 разомкнуться и нагрузка La1 автоматически отключится. Кнопка S2 «Стоп» служит для отключения нагрузки в ручном режиме. При нажатии контакты кнопки соединяют резистор R1 с минусом в обход подстроечного резистора P1, напряжение на базе T1 пропадает и транзистор закрывается, контакты реле Rel1 размыкаются, нагрузка отключается. Настройка устройства заключается лишь в подстройке напряжения удержания реле. Для настройки устройства удобно использовать регулируемый блок питания, который при необходимости можно собрать своими руками.

Давайте рассмотрим настройку устройства поэтапно. Подстроечный резистор P1 вращаем по часовой стрелке до упора, то есть в правое положение. На блоке питания выставляем напряжение не менее 12В и нажимаем кнопку «Старт» . Если устройство не включилось, покрутите подстроечный резистор в разные стороны до упора и попробуйте запустить. Нажмите кнопку «Стоп» устройство будет выключено.

Включите устройство снова. Установите желаемое напряжение на блоке питания при котором вы хотите автоматически отключать нагрузку La1, например 10 вольт.

Медленно вращайте переменный резистор P1 против часовой стрелки до автоматического срабатывания защиты. На этом настройка устройства защиты от глубокого разряда для гелевых и кислотных аккумуляторов окончена.

Для четкой и надежной работы устройства не рекомендую заменять транзистор BD139 на советский аналог КТ815 потому что, после замены резко упадет чувствительность устройства. Данную схему можно переделать практически под любой аккумулятор достаточно заменить реле Rel1 и при необходимости подобрать сопротивление резистора R1.

Радиодетали для сборки устройства защиты аккумулятора от глубокого разряда

  • Транзистор Т1 BD139, советские КТ815 не ставить, они очень грубые
  • Реле Rel1 SRD-12VDS-SL-C или аналогичное соответствующее напряжению вашего аккумулятора
  • Резистор R1 10 кОм 0.25 Вт
  • Резистор подстроечный Р1 10 кОм
  • Кнопки S1, S2 с нормально разомкнутыми контактами, любые маломощные, какие вам понравятся, нагрузки на них нет ни какой.

Друзья, желаю вам удачи и хорошего настроения! До встречи в новых статьях!

Рекомендую посмотреть видеоролик о том, как сделать устройство защиты аккумулятора от глубокого разряда

“>

Комментировать
10 просмотров
Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

Это интересно
No Image Автомобили
0 комментариев
No Image Автомобили
0 комментариев
No Image Автомобили
0 комментариев
Adblock detector