Так как в конце статьи ссылку на ветку форума по данной теме никто не видит, то выношу эту ссылку в самый верх. То есть если у Вас есть вопросы или предложения по данной теме, то Вам на наш форум. Или пишите на адрес электронной почты указанный В САМОМ низу страницы.

       После выхода на нашем сайте двух статей о переделке и модернизации UPS под нужды системы видеонаблюдения , мы много раз сталкивались с проблемой зарядки и тестирования необслуживаемых свинцовых аккумуляторных батарей (они же lead acid battery или, по простому, аккумуляторы из UPS). К моменту написания этой статьи у автора уже был опыт создания и двухлетней эксплуатации "автоматического" зарядного устройства, сделанного из компьютерного ATX блока питания (в свою очередь собранного на ШИМ контроллере TL494 ). Вот документация на TL494 и ее аналог KA7500B.

       Ну начнем с определения. В большинстве найденных в Интернете схем простейших "автоматических" зарядных устройств, под автоматикой понималось ограничение тока заряда (обычно около 1-2А) до некоторого порогового напряжения (обычно около 13.8-14.5В), а потом переход на стабилизацию напряжения.

       Измерение напряжения проводится через делитель напряжения, подключенный к 1ой и 2ой ногам TL494, а ограничитель тока, отключением выходных ключей микросхемы TL494 по средствам подачи +5В на 4 ногу TL494. По-другому, берем ATX блок питания на TL494 или его аналоге, создаем токоизмерительную цепь из сопротивления 1Ом 5Вт и оптопары, выходы оптопары заводим в обратную связь по току (4 ногу TL494), организуем делитель напряжения (для 1ой и 2ой ног TL494) для ограничения напряжения на выходе, ну и на последок организуем питание вентилятора - вот и все работы. Для наглядности приведу схему переделки под простой вариант.
       Если выкопировка из схемы моего блока питания отлична от вашей, то прикладываю архив с 28 разными схемами ATX блоков питания, собранных на TL494 и их аналогах.
       Самый ближайший аналог схемы под мой блок питания вот вот.
       Если схем блоков питания разных вагон, а нужной как всегда нету, то придется срисовывать схему самому. Отсутствие унификации связанно с тем, что дешевые блоки питания собирают "на коленке", по принципу как есть, все кому не лень, включая школьников.
       Но, вернемся к нашим ба... блокам питания: к сожалению, такое простое и красивое решение имеет ряд технологических недостатков. Как было написано на одном сайте со схожей тематикой: 'Есть такая наука - ХИМИЯ. И все, что происходит в аккумуляторных батареях, подчиняется законам Химии. Все "умные советы бывалых", которые не ложатся на химию - вредны по определению' (С) adopt-zu-soroka.
       От себя хочу добавить, что аккумулятор находится на стыке ФИЗИКИ и ХИМИИ, то есть, кроме химических процессов есть конвенция раствора активной массы, иссыхание пластин и нагрев, которые рассмотрены в физике.

       Что это означает применительно к нашей простейшей "автоматической" зарядке:
1) Постоянный "маленький подзаряд", обеспечивающий поддержание порогового напряжения (в режиме стабилизации напряжения), сушит аккумуляторы (из них испаряется вода, долить которую в необслуживаемые аккумуляторы относительно сложно), что в свою очередь сильно снижает срок службы аккумулятора. Особенно, если аккумулятор оставляют каждую ночь на подзарядку.
2) Зарядка большим, не пульсирующим током в самом начале заряда (особенно при сильно разряженных аккумуляторах), сильно снижает оставшийся ресурс аккумулятора (оставшееся количество циклов заряд/разряд), а в некоторых случаях без раскачки аккумулятор не берет заряд.
3) Зарядка постоянным током без пульсаций, в десятые доли герца увеличивает сульфатацию и препятствует более полному использованию хим.веществ, т.к. не дает пауз на выравнивание плотности раствора активной массы.
4) Пункт 3 также относится и к тренировочному разряду, который в простейшей "автоматической" зарядке просто не реализован, а в большинстве самодельных, микропроцессорных зарядках полностью не контролируется.
5) ECR аккумулятора измеряют на относительно большой частоте, поэтому для измерения ECR желательно иметь схему тестового разряда относительно большим током малой скважности, т.е. иметь блок тестирования подключаемый без фильтровочных конденсаторов.

Подвожу итог: Для однократного использования простейшие "автоматические" зарядки вполне подходят, а при постоянной(каждодневной) зарядке одного и того же аккумулятора применение простейших зарядок сильно снижает ресурс заряжаемого аккумулятора. А в большинстве своем средств диагностики они вообще не имеют, так как при такой реализации единственный метод диагностики это проверка постоянным током РАЗРЯДНОЙ лампочкой 12В 75Вт. Но по результату такого теста можно только примерно оценить процент заряда, а определить оставшуюся емкость аккумулятора (косвенно о емкости можно сделать вывод по значению ECR) с его помощью практически невозможно. Более плотное знакомство с их программным обеспечением выявило практически поголовное отсутствие самодиагностики у самодельных устройств.
       Отходя от темы скажу, что при наладке своего устройства мной были зафиксированы случаи частичной порчи некоторых байт прошивки в микроконтроллере, т.е. при программировании он проходил верификацию, но на следующий день прошивка билась и если бы в моей системе отсутствовал блок самоконтроля целостности прошивки, то система могла вести себя неадекватно (как вариант испортить аккумулятор).

       Создать схему измерения токов (тока заряда и тока разряда) и напряжения в обычном и измерительном режиме, что в совокупности даст возможность подсчитать количество энергии, передаваемой в оба направления и поручить заряд ГРАМОТНО составленному алгоритму, чередующему заряд/разряд и продолжительность циклов (то есть, алгоритм, составленный с учетом физ. и хим. структуры данного типа аккумуляторов). Правда, тут надо уточнить, что грамотно составленный алгоритм составляется по имеющимся данным и к данной конкретной ситуации, а при изменении исходных данных или ситуации требуется и корректировка алгоритма.

       Как другим - не знаю, а большинству моих пользователей нужна зарядка с простейшим управлением, которую можно будет использовать:
       1) Для зарядки необслуживаемых свинцово - кислотных необслуживаемых аккумуляторных батарей, напряжением 12В и емкостью от 12V3.3Ah до 12V18Ah. Описание свернуто в "пояснения":

"Щелкните по этому тексту, чтобы развернуть пояснения"

Для более подробного ознакомления с темой вопроса в интернете была найдена документация на этот диапазон, от разных производителей: B.B.Battery BPL 3.3-12(12V3.3Ah/20Hr)
Qiangjun 6FM 4.5 (12V4.5Ah/20Hr)
B.B.Battery BP7-12(12V7Ah/20Hr)
Qiangjun 6FM 7.2 (12V7.2Ah/20Hr)
CCB 12MD-7.2(12V7.2Ah)
Qiangjun 6FM 7.6 (12V7.6Ah/20Hr)
CSB HR 1224W F2F1
Qiangjun 6FM 10 (12V10.0Ah/20Hr)
B.B.Battery BPL 12-12(12V12Ah/20Hr)
B.B.Battery BPL 17-12(12V17Ah/20Hr)
B.B.Battery BP18-12(12V18Ah/20Hr)
CCB 12MD-18(12V18Ah)

       Подробности по вопросам "достаточной точности измерительной системы" свернуты в "пояснения".

"Щелкните по этому тексту, чтобы развернуть пояснения"

       По ГОСТ 825-73 "Аккумуляторы свинцовые для стационарных установок" номинальное напряжение свинцового стационарного аккумулятора любой емкости принято считать равным 2В. Это наименьшее допускаемое напряжение на зажимах полностью заряженного аккумулятора в течение первого часа разряда десятичасовым режимом при плотности раствора соляной кислоты 1205±5 кг/м3 и температуре раствора +25'С. Предельное напряжение, до которого разрешается разряжать аккумуляторы при температуре раствора +25° С, составляет: для режимов разряда - не короче трехчасового = 1,8В, а для более коротких режимов (включая 15-минутный) = 1,75В (то есть, до 10.8В на 12В аккумуляторе, измеренное под нагрузкой или не ниже 12В без нагрузки).
       Но в документации на один из аккумуляторов 12V 7.2Ah (смотри выкопировку ) эти параметры немного отличаются. До 10.8В на 12В аккумуляторе при токах от 0.16С и менее (от 5 часового разряда и до 18 часового) и до 9.3В на 12В аккумуляторе при токах от 1С-3С (от 8 минутного разряда и до 43х минутного). Правда с оговоркой - при таких токах аккумулятор прослужит 260 циклов заряд/разряд или 5 лет в режиме StendBy.
       Этот же график , но в маленьком масштабе (зато с пояснениями) представлен в документации к аккумулятору Qiangjun 6FM 10 (12V10.0Ah/20Hr).
       График зависимости срока службы аккумуляторной батареи от напряжения постоянного подзаряда в режиме StendBy приведен на Рис. 3.
Указанные предельные значения напряжений, до которых можно разряжать аккумуляторы, установлены опытным путем. Они выбраны с таким расчетом, чтобы не вся активная масса превращалась при разряде в сернокислый свинец, так как это вызвало бы чрезмерную сульфатацию пластин.
       То есть, можно сделать вывод о том, что нельзя разряжать ниже допустимого предела и нельзя перезаряжать выше указанного номинала - в этом случае идет работа только с "активной массой" и не допускается разрушение пластин в первом случае и кипения раствора - во втором.

       Идем в Интернет и находим несколько десятков готовых микропроцессорных зарядок. Как говорится - задача на уровне школьного кружка "сделай сам", поэтому практически каждый радиолюбитель начинает свое творчество с "изобретения" зарядки из подручных средств. Вот только, к сожалению и результат по качеству не выходит за уровень школьного кружка... Смотрим на описание устройств и их схемы и на некоторых из них обнаруживаем не очень приятные вещи:
       1) Отсутствует даже упоминание о технике безопасности работы с аккумуляторными батареями и сетью ~220В.
       2) Отсутствие точной настройки измерительной системы (измеряемого напряжения и тока). Как писалось выше, превышение или занижение параметров может привести к разрушению пластин или выкипанию раствора.
       3) Использование дорогих датчиков тока. Напомню, что датчик тока на основе эффекта Холла плюс дисплей стоят дороже всей системы вместе взятой. При том, что исходя из химии и габаритов используемых аккумуляторов (напомню мой пользователь хотел от 3,3 до 18 Ah), измерять больше нескольких ампер нам не придется. А про дисплей написано в пункте 4.
       4) Наличие кучи светодиодов, кнопок и дорогого дисплея на корпусе устройства. Вы когда-нибудь пробовали втиснуться в глубь серверного шкафа и посмотреть на расстоянии 1м что написано на дисплее размером в спичечный коробок? А без задания режима через кнопки навигации (сверяясь с надписями на дисплее), найденные конструкции не работают. Поставить дисплей побольше и вынести его вместе с кнопками на 1м кабеле? А раз выносить, то это уже два разных устройства: отдельно зарядка и отдельно дисплей.
       5) Питание вентилятора системы от напряжения заряда. То есть, или от 16В (см. пункт 5) и при этом городить понижающую часть или питать напрямик от напряжения на клеммах (где мы имеем от 9В до 14В вместо штатных 12В).
       6) Создание своей импульсной схемы стабилизации напряжения из входных 16В. То есть, история на тему, а давайте создадим еще один дополнительный ШИМ (один на TL494 уже есть в блоке питания), но на низковольтной части, что увеличит габариты схемы, потребует дополнительных силовых ключей на радиаторах и уменьшит КПД системы в целом.
       7) Разрядный алгоритм без контроля разрядного тока. А в большинстве случаев и без элементов его замера (я не про общий ток который измеряется практически везде, а про разрядный).
       8) Необходимость перемотки силового трансформатора (Ниже в подробностях свернуто 3 способа разборки и перемотки). Это конечно даст прирост тока, но этот прирост нам нужен? Со штатными обмотками трансформатор может дать 3-5А, из которых в данной конструкции мы используем максимум 1-2A (14В*2А=28Вт) и 15A нам для нашего ТЗ не надо (14.8В*15А=217Вт).

"Щелкните по этому тексту, чтобы развернуть пояснения"

       Способ 1 = Выпаиваем трансформатор, аккуратно снимаем наклейку с надписью и разматываем желтый скотч, разогреваем его в печке до 150 градусов в течении 15 минут и расшатать сердечник вручную в перчатках.

Рис. 4 После расшатки.
Фото пользователя DenGess из топика БП SL-Lite

       Способ 2 = Выпаиваем трансформатор, аккуратно снимаем наклейку с надписью и разматываем желтый скотч, обдуваем феррит феном от паяльной станции или строительным феном со всех сторон в течении пары минут. Половинки начинают шевелиться относительно друг друга просто разъединяем их. Сама катушка легко снимается, что очень удобно при намотке.

Рис. 5 Процесс обдува феном.
Фото пользователя DenGess из топика БП SL-Lite

       Способ 3 = Выпаиваем трансформатор, аккуратно снимаем наклейку с надписью и разматываем желтый скотч, вывариваем трансформатор в воде в течении 10 минут.

Рис. 6 Вы еще варите трансформаторы в чайниках?
Фото пользователя DenGess из топика БП SL-Lite

       Ну раз готовых подходящих разработок не наблюдается, то постараемся описать порядок изготовления подобной системы самостоятельно из того, что было под руками - "Я тебя слепила из того что было" (С) не мой.
       Хотя выше писалось, что это задача на уровне школьного кружка "сделай сам", но ее выполнение сопряжено с высоковольтными импульсными источниками питания, поэтому, если вы до этого их не разрабатывали, то лучше начать тренироваться на чем-нибудь другом, менее энергонасыщенном, более низковольтном и как следствие менее опасным... К тому же, аккумуляторы при неправильном использовании, сами по себе не безопасны и помещения аккумуляторных на всех производственных сооружениях относятся к классу "А" - как сверх пожароопасные.
       Ну и как всегда - оговорка. Про возможность пожара и поражение электрическим током при нарушении правил эксплуатации и некачественной сборке я упоминал выше. А про возможность химического поражения содержимым аккумулятора в результате замыкания его клемм и теплового разрыва корпуса, говорю сейчас. Поэтому все эксперименты с аккумуляторами и самодельными зарядными устройствами вы делаете на свой страх и риск, осознавая всю ответственность за возможные последствия.
       Ну и наше любимое ПУЭ... Электропитание осуществляется от сети переменного тока 50Гц, 220В в соответствии с "Правилами устройства электроустановок". Для обеспечения безопасности людей, электрооборудование должно быть надежно заземлено в соответствии с требованиями ПУЭ и паспортными требованиями на электрооборудование. Помещение в котором располагается оборудование должны быть оборудованы контуром - шиной защитного заземления, с которым соединяются корпуса всех устройств через розеточную сеть. Для присоединения заземляющих проводников в шину должны быть выведены винты М8. Контур - шина защитного заземления должен соединяться с заземляющим устройством. Величина заземления должна быть не более 4 Ом. Заземление внутри помещений должно соответствовать ГОСТ 12.1.030-81. Создание заземления и соответствие его стандартам обеспечиваются пользователем.
       Если Вас абзацы выше не напугали (вы с ними согласны) и вы ознакомились в интернете с техникой безопасности при работе с аккумуляторами и теорией первой медицинской помощи при химических ожогах и поражении электрическим током, а также запаслись огнетушителем для тушения возгораний класса "E" (позволяет тушить оборудование под напряжением) и выполнили все меры по улучшению безопасности, то приступим непосредственно к переделке БП в микропроцессорную зарядку.
       Причем хочу отметить, что опасны (при не соблюдении техники безопасности) в данном применении, аккумуляторы и сетевое напряжение ~220В. А сам переделываемый блок питания относится к слабогорючим (т.е. он не поддерживает горение и практически не горит если его из вне паяльной лампой не жечь...) и химически активных веществ (кислоты) в себе не содержит.
       Вывод: Данные замечания относятся практически ко всем зарядным устройствам заряжающим аккумуляторы и питающиеся от сети ~220В. Поэтому если авторы других самодельных зарядных устройств не предупреждают Вас о "побочных свойствах" в их устройстве и тонкостях его эксплуатации, то это вовсе не означает, что этих свойств и тонкостей в них нет.
       Хотя данная статья ориентирована на относительно опытных пользователей, не первый год владеющих паяльником, я ниже буду описывать все очень подробно и пошагово - как для начинающих. Такой подход позволит провести полный контроль сборки и не забыть проверить какой-либо из блоков. Т.е. ниже будет описан процесс изготовления и настройки каждого блока моей схемы.

       Подробное описание структурной схемы свернуто в "пояснения".

"Щелкните по этому тексту, чтобы развернуть пояснения"

       А раз мы решили пояснять на пальцах, то данное устройство можно наглядно сравнить с водопроводной системой, изображенной на Рис. 7 (перетоки энергии в ней анимированы ниже по тексту). И для полной аналогии левый верхний кран изображает управление ШИМ контроллером TL494 . Левый синий бак это фильтровочный конденсатор после выпрямительного мостика, два зеленых бака соединенных маленькой трубкой это аккумулятор, а трубка, в свою очередь, олицетворяет внутреннее сопротивление аккумулятора. Краны под баком это два реле отключения аккумулятора от зарядно/разрядной и отключения от тестовой систем. Верхний правый кран это две тестовые РАЗРЯДНЫЕ лампочки 12В 50Вт включенные на ШИМ управляемый от центрального процессора. Нижний правый кран это штатная система разряда стабилизированным током состоящая из 8 РАЗРЯДНЫХ лампочек на 13.8В по 0.16А контролируемая ШИМ контроллером MC34063A .

       Стандартные вопросы по блок схеме:
- Зачем два ШИМ на разряд?
- А нельзя ли меньше лампочек? Может заменить их одной лампочкой?
- Может вместо лампочек поставить одно сопротивление и светодиод?
- Ладно, это все понятно, но два включающих реле вместо одного переключающего то зачем?

       И ответы на них:
- Нужна малая скважность при малом токе разряда и очень большая при тестовом. Если поставить один контроллер, то это условие не соблюдается, т.к. мы получим строго наоборот, плюс мешается конденсатор - синий бак по схеме.
- Лампочки очень не любят момент включения с холодной спиралью на полное напряжение, поэтому напряжение и ток понизили, установив несколько лампочек.
- Лампочки в отличие от сопротивлений имеют свойство стабилизировать ток, если эту функцию возложить на контроллер - он будет регулировать ток скважностью, а нам нужна малая и желательно постоянная скважность в некотором диапазоне напряжений...
- Два включающих реле вместо одного переключающего установлено ДЛЯ НАДЕЖНОСТИ! При тестирование были случаи самопроизвольного открытия силового ключа IRZF46 ШИМ контроллера от электромагнитных наводок на провода в корпусе устройства.

       Находим рабочий компьютерный ATX блок питания на TL494, желательно с "Т" образными радиаторами. Самый простой способ поискать у друзей или наведаться в ближайшую фирму по ремонту компьютеров и купить несколько дохлых блоков питания по цене 1$ за пару.
       Как выбрать нужный по внешним признакам свернуто в "пояснения".

"Щелкните по этому тексту, чтобы развернуть пояснения"

       Как выбрать нужный: "Т" образные радиаторы видны через щели, а отличить блок питания на TL494 от более современной его версии (например на GS6105 которая более сложна и менее подходит для переделки) можно по размеру микросхемы и наличии второй микросхемы или транзисторов во вторичке. То есть, если во вторичке видно две микросхемы или куча транзисторов, то это точно не GS6105, а TL494 или ее аналог. Например, KA7500B является обрезанной версией TL494 в части защиты от превышения входного напряжения, но при этом полностью совместим по ногам. Если есть выбор из нескольких испорченных блоков питания, то определить ремонто - пригодный не вскрывая корпуса можно, измерив Омы на разъеме питающего кабеля ~220В. Или омы на входе есть, или там бесконечность (пробит входной предохранитель). Если пробит входной предохранитель, то такой блок лучше оставить (чинить первичку долго, сложно и нудно). А, измерив Омы между землей и +5 шиной, мы видим или заряд конденсатора или сопротивление около 1-20 Ом. Если обнаруживается 1-20 Ом вместо заряда, то сплавился в гайку диод +5В шины. Если при этом не вылетел входной предохранитель, то в БП, скорее всего, работает защита (но главный вывод вам повезло и в данном экземпляре она есть). А так как диод в 5 вольтовой цепи нам, для нашей конструкции не нужен, то в 95% такой БП можно будет восстановить (для проверки "на старт без нагрузки" заменив на два обычных), а потом и переделать.
       Кстати замечено, что не все БП стартуют без нагрузки. Поэтому, если в БП сломался вентилятор (а особенно если кроме ветродуя подсохли кондеры во вторичке), то попытка его включить замыкая PW_On может не привести к желаемому результату и БП по этой причине может быть записан в дохлые.
       Внимание!!! Если в блоке питания неработает дежурка (+5vSb) то входные конденсаторы после мостика заряжаются до 400В и длительное время могут оставаться заряженными даже после отключения блока питания от сети.
       Мне попался блок питания, имеющий схему, отдаленно напоминающую схему из данного мануала mATX360.
       Но если у вас другой, то прикладываю архив с 28 схемами ATX блоков питания, собранных на TL494 и их аналогах прикладываю архив.
       Ну и далее блок питания надо проверить под маленькой нагрузкой (я использую два HDD - динозавра на 25мб каждый), а если он не работает, то починить, подробнее о ремонте блоков питания на TL494 ищите в интернете.

       В подготовительный этап входит проверка блока питания, настройка обратных связей операционного усилителя и сборка схемы разряда.

       Подробности по данному пункту свернуты в "пояснения".

"Щелкните по этому тексту, чтобы развернуть пояснения"

Рис. 9 Решетка для cooler'а.
Увеличить

       1) Убеждаемся, что блок питания включается и дает +5 и +12 (с разбросом +/-1В). Для включения провод PW_On (обычно это провод зеленого цвета находящийся между двумя черными в АТХ вилке), надо замкнуть скрепкой на один из черных (землю). Если блок питания не работает или cooler у него плохо крутится, то чиним БП и смазываем cooler (если и после смазки он плохо крутится - меняем cooler). Если решетка cooler'а выполнена в виде прорезей в корпусе блока, то для улучшения обдува и уменьшения шума желательно выкусить ее кусачками и заменить на стандартную - внешнюю решетку для cooler'а.

Рис. 10 После установки решотки.
Увеличить

       2) Качаем мою схему переделки и находим аналогичную или срисовываем схему включения микросхемы TL494 в вашем БП.
       Можно посмотреть и выбрать подходящую схему включения TL494 из моего архива с 28 схемами ATX блоков питания, собранных на TL494 и её аналогах прикладываю архив.
       3) Отпаиваем все лишние провода, PW_On (обычно зеленый провод) припаиваем на землю, при этом оставляем по одному проводу +12/+5/Gnd/-5/-12. Припаиваем в разрыв входного ~220В (в разрыв провода от разъема питания на корпусе и платой блока) патрон лампочки накаливания. В патрон вкручиваем лампочку накаливания на ~220В 200Вт (именно накаливания и на ~220В мощностью 200Вт, если у вас нет такой лампочки, то можно использовать 3-4 лампочки накаливания на ~220В по 60ВТ параллельно или обычную розетку и утюг, но последний вариант менее нагляден). Но еще раз напомню: "Установка в патрон энерго-сберегающих лампочек НЕДОПУСТИМА!!!"
       4) Отпаиваем фильтровочные конденсаторы изначально припаянные на землю в первичке блока питания (это два диска сантиметр в диаметре, обычно синего или желтого цвета установленные около шурупа крепления платы). Если их не отпаять, то на корпусе будет дежурить напряжение ~110В, а нам такое счастье не надо.
       5) Проверяем работоспособность БП плюс лампочка ~220В 200Вт (то есть, включаем и проверяем наличие выходных напряжений +12/+5/-5/-12. Лампочка ~220В 200Вт при этом тлеть или светиться не должна).
       6) Ставим трансформатор питания вентилятора. Я установил китайский с параметрами ~220В на 12Вх2 600мА, ставим монолитный мостик на 1А (оранжевая пуговка на рисунке) или собираем на диодах 1N4002 Далее ставим емкости и собираем схему стабилизации +5 на L7805 и -5В на L7905

Рис. 11 Трансформатор вентилятора и стаб. +/-5В.
Увеличить

       Внимание!!! Компьютерный блок питания нельзя включать без нагрузки, поэтому его надо чем либо нагрузить. Как вариант подключить полудохлый HDD (с вращающейся механикой, я использую два HDD - динозавра на 25мб каждый) или пару cooler'ов на +12В. CD-Rom в качестве нагрузки не подходит, так как он не дает постоянной нагрузки.
       7) Проверяем стабилизацию напряжений +5 и -5В и собираем блок питания в корпус, при этом из корпуса должны быть выведены +12/+5/Gnd/-5/-12 от TL494 и стабилизированные +5 и -5В от установленного трансформатора питания. Лампочка ~220В 200Вт при этом тлеть или светиться не должна.
       8) Собираем схему с ОУ на LM324N. Базируясь на познаниях в электротехнике (в рамках школьного курса физики), собираем тестовые делители из постоянного сопротивления, питающего диод (на обычных диодах падение напряжения около 0.56 В) к которому подключен переменный резистор. Вращая переменный резистор получаем напряжение +0.100В, а на втором аналогичном плече напряжение -0.100В. Отдельно оговорюсь, что тестер надо перевести на шкалу с милливольтами, если ваш тестер имеет шкалу только 20В или класс точности у него хуже чем 0.5, то ищем нормальный тестер.
       9) Полученные +0.100В и -0.100В подаем по очереди на вход токовой цепи, собранной на LM324N и подбираем резисторы обратной связи, тем самым настраиваем измерительную часть по замеру токов. Наша задача - добиться на выходе операционного усилителя измерителя тока напряжения равного 1.250В. Для контура заряда используется +0.100В, а для контура разряда используется -0.100В. Отдельно оговорюсь, что тестер надо перевести на шкалу 2В (но не выше 3В шкалы), если ваш тестер не имеет такой шкалы или класс точности у него хуже чем 0.5, то ищем нормальный тестер.
       10) С помощью еще одного делителя получаем 6.000В, подаем на вход цепи измерения напряжения, собранной на LM324N , и настраиваем на ее выходе напряжение в 1.000В. Для тех, кто не владеет тестером оговорюсь, что измерять надо на как можно более близком приделе, то есть, 1.000В измеряется на 2В шкале (но не выше 3В шкалы), а 6.000В на большей - примерно 10В (но не выше 20В шкалы).
       11) Рядом со схемой ОУ реализована звуковая сигнализация, сигнализирующая ошибочное включение (переполюсовку) клемм аккумулятора на интегральном зуммере 1212FXP или его аналоге (кстати если у кого есть датащит на 1212FXP или его аналог - пожалуйста пришлите). При подключении надо соблюдать полярность зуммера и блокирующего диода 1N4002 на тот случай если в зуммере обнаружится КЗ в схеме присутствует защитное токоограничительное сопротивление. После сборки желательно проверить зуммер. Для проверки я использовал 9В батарейку типа "Крона". Перед экспериментом желательно отключить блок питания от сети.
       12) Собираем схему разряда на MC34063A и настраиваем на потребление тока около 0.5А (нагрузку следует выбирать из расчета 10 часового разряда для вашего аккумулятора, при этом ток будет около 0.1С подробнее смотрите в документации на ваш аккумулятор, там на графике один из токов разряда дает 10Hr). Для тех кто не владеет терминологией "C" это емкость аккумулятора и для 7.2 Ah аккумулятора 0.1*С=0.72А. Схема включения нагрузки MC34063A у меня не совсем стандартна, но так как мы делаем стабилизатор тока (а не понижающий ШИМ блок питания), который должен работать практически при любом значении входного напряжения, было принято решение ставить ключ IRZF46 со стороны земли (что характерно для Step-Up, а не Step-Down), при таком включении мы открывать его напряжением, не зависящим от напряжения на входных клеммах. Правда при этом на нагрузке (РАЗРЯДНОЙ лампочке) получается переменное напряжение, но лампочки не полярные, а основную функцию (разряд стабилизированным током) данная схема решает.
       Внимание!!! В цепи управления Мосфетом должен стоять обычный быстродействующий диод. Не диод Шотки и не надо спалалеливать оба диода в корпусе BAV70, подключите только один из них.

Рис. 12 Восемь разрядных лампочек.

       Для компактности устройства, вместо одной автомобильной РАЗРЯДНОЙ лампочки 12В 1А, я установил 8 РАЗРЯДНЫХ лампочек на 13.8В по 0.16А внутрь устройства (прямо на вентилятор, для отвода выделяемого ими тепла). Такое решение позволяет исключить внешний блок разрядки и разместить все блоки в штатном корпусе блока питания. Диод на обратную полярность я использовал демонтированный из 12В линии обычно это аналог SR1040 (см. инструкцию на всю серию SR10xx).
       Для тех кто не догадался - включается разрядная часть закрытием транзистора, то есть замыканием на землю управляющего пина (заземлением через резистор базы транзистора).
       Лампочка ~220В 200Вт во входной цепи, при экспериментах с включенной разрядкой, должна слабо тлеть.
       Внимание!!! Компьютерный блок питания нельзя включать без обдува радиаторов, поэтому со снятой крышкой не включать!!!

       В данном пункте рассматривается подключение трансформатора по новой схеме, обратные связи и фильтрация помех. Также в нем рассматривается необходимость перемотки трансформатора и приводятся доводы в пользу того, что и без перемотки тока хватит. Подробности по данному пункту свернуты в "пояснения".

"Щелкните по этому тексту, чтобы развернуть пояснения"

       1) Отпаиваем все лишнее во вторичке, затем отпаиваем "хобот" и подключаем к центральной части, довесив конденсаторами. Керамические конденсаторы брать качественные, рассчитанные на относительно большой ток. Такое решение связано с тем, что LowECR 105C конденсаторы напряжением выше 16В трудно достать, поэтому заменяем их парами - обычный электролит и качественная керамика. В качестве керамики я ставил полиэтилентерефталатные конденсаторы типа K73-17 1мкФ на 250В.
       В данном случае мы объединяем обмотки от линий +5В и +12В получив одну +16В но с током от наименьшей линии. У китайцев на корпусе БП обычно написана липа и надо исходить из реального размера силового трансформатора. Для трансформатора в 250Вт (не путать с липой обзывающего его как 450ВТ на этикетке) с шины +5В мы можем снять ток до 20А, а с шины +12В до 6А. Т.е. получаем ток до 5A.

Рис. 14 Липовый 450ВТ (слева), 170Вт (центр) и 300Вт (справа).
Увеличить

       Да конечно можно перемотать трансформатор (методика перемотки и фотографии описывались выше)... Это конечно даст прирост тока, ну скажем до 15A (для трансформатора в 250Вт), но этот прирост нам нужен? Со штатными обмотками трансформатор может дать 3-5А (для трансформаторов в 100-250Вт), из которых в данной конструкции мы используем максимум 1-2A (14В*2А=28Вт) и 15A нам для нашего ТЗ не надо (14.8В*15А=217Вт).
       Поэтому я поставил обычные 3х амперные диоды 1N5408 Но если вам ну очень хочется добиться больших токов, то выбирайте из диодов Шотки на 100В. Ну например из серии (см. инструкцию на всю серию SR10xx) и сажайте их на радиатор.
       2) Еще раз смотрим на блок схему TL494 (отображена на рис.2) и глушим обратную связь по току (на 16 ноге), потом убираем выключалку (на 4 ноге) и заменяем своей на 2х оптопарах pc817, допаиваем наладочное сопротивление 1кОм 2Вт на выход и включаем без обратной связи. Генерация не должна заваливаться (лампочка ~220В 200Вт при этом тлеть или светиться не должна), а на сопротивлении должно быть около 36В, при этом генератор должен характерно "цикать" (издавать очень тихие звуки на подобие сверчка).
       Если на выходе нет вообще ничего, то скорее всего на 4 ноге у вас дежурит +5В и его надо притягивать к земле (проверьте сопротивление в 10кОм на землю). Если на выходе появляется напряжение только при включении, а потом пропадает, значит на 16 ноге дает о себе знать штатная обратная связь по току.
       3) Налаживаем обратную связь по напряжению, подбираем делитель так чтобы на выходе было по грамотному 2.275В*6=13.65В, а по вредным советам "бывалых", которые не "стыкуются" с ГОСТ 825-73 равным 2.450В*6=14.7В (что по тому же ГОСТ 825-73 сокращает жизнь аккумуляторной в 4 раза, до 25%, см. график зависимости срока службы аккумуляторной батареи от напряжения постоянного подзаряда в режиме StendBy, приведенный на Рис. 3 выше). Лампочка ~220В 200Вт при этом тлеть или светиться не должна. После отпаиваем сопротивление 1кОм 2Вт, припаянное для наладочных целей с выхода преобразователя, что приводит к тому, что частота "циков" (издаваемых звуков) упадет раза в три.
       4) Устанавливаем схему разряда и лампочки на cooler. Включаем систему. Силовой трансформатор должен характерно "зашипеть", а лампочка ~220В 200Вт при этом должна начать тлеть. Долго без крышки не экспериментируем, т.к. без крышки радиатор первички, лишенный обдува, начинает ощутимо греться. Особое внимание обращаем на качество и правильность выполнение токовых цепей (на л.2 схемы они отмечены жырно). На каждую из них я применял двойной провод из косички к ATX штекеру отпаянному в пункте выше.
       5) Цепляем токовую часть на выключение выходных ключей TL494 и разрядной схемой проверяем правильность подключения полярности... То есть, на детекторе тока (тот, в противовес которому весит светодиод) должно получаться положительное напряжение около + 0.625В.
       6) Если в пункте 5 все прошло нормально, то на выход цепляем лампочку 12В 1.5А и переменным резистором у светодиода ограничиваем ток до 1А (напряжение на переменном резисторе около +1.25В).
7) Делаем провода подключения к аккумулятору. Для этого я взял 3 оранжевых и 3 черных провода из косички к ATX штекеру, отпаянному в пункте выше. Скручиваем по 3 провода в косичку и с одной стороны подпаиваем к скрутке стандартные клеммы для аккумулятора. С другой стороны два из трех проводов косички подключаем к токовым цепям, а оставшийся конец подключаем измерение напряжения. Для эстетики на клеммы надеваем термоусадочный кембрик.
       8) Ну вот у нас получилось "автоматическое" зарядное устройство, сделанное из компьютерного ATX блока питания, под автоматикой которого понимается ограничение тока заряда (мы выставили 1А), а при достижении некоторого порогового напряжения (мы выставили 13.8В), переход на стабилизацию напряжения. А после надстройки цифровой части мы получим микропроцессорное зарядное устройство для необслуживаемых свинцово - кислотных аккумуляторных батарей.

       В этом пункте описано подключение микропроцессора, реле, кнопок, RS232 части и так далее. Подробности по сборке цифровой части свернуты в "пояснения".

"Щелкните по этому тексту, чтобы развернуть пояснения"

       1) Внимание!!! Микропроцессор ATMega8 (еще есть варианты прошивки для ATMega48 и ATMega88) устанавливается в панельку только в 6 пункте! Все проверки проводятся со снятым микропроцессором.
       2) Собираем схему включения реле. В качестве реле было выбрано реле на 12В с током коммутации 10А, хотя если его сравнивать с пускателем 3 габарита, то можно придти к выводу, что Амперы там китайские ( такие же маленькие). HLS-14F1 D-DC12V-C После выводим на переднюю панель корпуса светодиод показывающий подключение к аккумулятору (показывающий включенность реле). Других средств индикации мне не надо, все равно даже этот светодиод, при использовании в шкафу, видно не будет.
       3) Собираем схему клавиатуры, крепим ее на передней панели, под ней в крпусе крепим кнопку Reset с таким расчетом, что бы ее можно было нажать через щель воздухозаборника спичкой.

Рис. 15 Кнопки клавиатуры и под ними кнопка Reset.
Увеличить

       4) Собираем RS232 часть и подключаем к пину звонка +5Sb через предохранитель (это надо для питания внешнего управляющего модуля). Временно замыкаем RX и TX пины панельки микропроцессора, открываем HyperTerminal и проверяем работоспособность RS232 части.
       5) Подключаем концы к ЦАП, проверяем ограничительные диоды, впаиваем их и проверяем, что бы они отсекали отрицательное напряжение при разряде. В качестве ограничительных диодов мной были использованы низковольтные диоды Шотки BAT85.
       6) Если все проверки прошли успешно, устанавливаем процессор и прошиваем его.

       В комплекте с прошивкой идёт файл автоматизированной прошивки для PonyProg. Если вы пользуетесь другим программатором - напомню у Atmel "1" это НЕ запрограммировано, а у PonyProg наоборот, так что будьте внимательны... (в случае использования PonyProg необходимо только запустить файл и ответить "OK" для LPT-SPI программатора).

       Пользователю в режимах разряд/заряд (о служебных и тестовых режимах поговорим отдельно) хотелось бы знать о текущем состоянии процесса (а процесс характеризуется средними токами и напряжением) с обновлением данных не реже 1 раза в 5 секунд.
       И хотелось бы знать данные о перетоках энергии и данных текущего процесса (всего залито или слито тока) для построения графика. График не в относительных единицах, поэтому данные нужны жестко 1 раз в минуту (желательно с большой точностью).

"Щелкните по этому тексту, чтобы развернуть пояснения"

       Исходя из требований минутных отчетов от устройства и учитывая, что для получения средних данных микропроцессору очень удобно делить на число 2, в какой либо степени, поэтому берем кол-во замеров равным 2^8=256 за одну минуту.
       Если исходить из того, что циклы должны быть около 2х секунд (и каждый состоять не менее чем из 8 комплектов замеров), то возьмём кол-во циклов равным 256/8=32
       При этом получим продолжительность одного цикла равной 60/32=1,875 сек.
       Проверка: 1,875 сек это в пределах допуска от 2х секунд.
       При этом приход наборов будет через каждые 60/(32*8)=0,234375 сек.
       Учитывая, что для генерации каждого набора надо провести замер и вычислить по нему значения, то необходимость в прерывании возникает каждые 60/(32*8*2)=0,1171875 сек... По другому 512 раз в минуту.
       Кварц у нас 11059200, поэтому редукцию на первый таймер выбираем равной 64 и инкрементироваться он будет 172800 раз в секунду. Но нам надо не 172800 раз, а в 8,53(3) быстрее 172800/8,53(3)=0x4F1A.
       Полный цикл займет 32*8*2*64*20250/11059200, что ровно 60 сек (без остатка)
       Проверка: 60 сек (без остатка) равно заданию "циклы точно в 1мин".
       Для смены кварца в автоматическом режиме пишем формулу вычисления периода таймера 0xFFFF-(CLOCKr/64 )*60/512.
       АЦП микропроцессора имеет разрядность в 10 бит, но в документации сказано, что абсолютная погрешность составляет ±2 младших разряда, поэтому принимаем разрядность АЦП=8 бит. Замеров у нас по каждому каналу 0xFF в минуту, а максимальное кол-во сохраняемых минутных репортов примем равным 0xFFFF (на 45 суток). Поэтому под токи отводим 4 байта на канал, а под мощности 5 байт на канал. Каждый пакет желательно пронумеровать, а эксплуатировать девайс мы собираемся не менее 24 часов - отводим под номера пакетов два байта (NnNn).
       Это все упаковываем в текстовый формат и самый младший байт не отправляем, что равносильно делению на 256 (система измеряет 256 раз в минуту, репорты минутные, поэтому требовалось поделить сумму на 256)
       Далее упаковываем все это в посылку вида:

>N_NnNnXiXiXiYyYyYyWwWwWwWwTtTtTtTt +#11 +#13

       И того 37 байт на минутные пакеты (точно 60 сек).
       А на счет текущих данных разряд/заряд которые надо предоставлять не реже чем 1 раз в 5 секунд, то берем среднее арифметическое за два цикла (2 цикла * 8 замеров = 16 что составляет 2 в степени четыре = удобно делить на МК), упаковываем их в текстовую посылку, добавляя байт состояния и выдаем пользователю каждые 2*1,875 = 3,75 секунды (что укладывается в заданный не реже чем 1 раз в 5 секунд).
       Данные будем выдавать в текстовом виде, поэтому, вначале префикс ">P_".

>P_KkIrIzUu +#11 +#13

       И того 13 байта на 4х секундные пакеты (точнее 3,75 сек.).

       Устройство удобно тестировать на тестовой прошивке (архив с прошивками и программой ниже), которая аналогична основной за исключением того, что в нее не введены алгоритмы заряда и разряда (самостоятельно переключающие блоки). Такой подход позволяет по очередности включать блоки и тестировать их.
       Если после прошивки у вас проверка работоспособности не вызвала затруднений и все блоки работают как надо, то патрон лампочки накаливания, включенный в разрыв входного ~220В, можно отключить.

"Щелкните по этому тексту, чтобы развернуть пояснения"

123123 - Напомните мне дописать эту часть...

       Загрузка обновления прошивки в процессор может осуществляться несколькими способами, но в данной ситуации самым простым является загрузка прошивки через имеющийся RS232 интерфейс. Для этого надо штатно подключить девайс к RS232 порту компьютера, потом зажать кнопку Reset, потом зажать кнопку SB1. На втором этапе отпустить кнопку Reset, а потом кнопку SB1. Далее запустить программу AVRprog и она должна найти наш девайс, после чего можно обновить прошивку в устройстве. После обновления - или нажать на Exit в программе AVRprog , или нажать кнопку Reset на устройстве. ВСЕ!!! Как видите, ничего сложного в этом нет.

"Щелкните по этому тексту, чтобы развернуть пояснения"

       Со стороны компьютера используется программа AVRprog . Скачиваем AVRprog , распаковываем архив (установки AVRprog не требует).
       Для обновления прошивки нужно запустить bootloader зажатием кнопки Reset, потом зажать кнопку SB1, затем отпускаем кнопку Reset, а потом кнопку SB1. Далее, запустить программу AVRprog и она должна найти наш девайс. Потом загружаем в буфер прошивку и прошиваем устройство. Запуск загруженной прошивки (выход из секции bootloader) осуществляется нажатием на кнопку Reset.

       Как уже писалось выше, алгоритм составляется по имеющимся данным и к данной конкретной ситуации... Данная конструкция создавалась по принципу "как есть", по данным найденным в интернете, из параллельных веток и документации на аккумуляторы (т.е. самостоятельные исследования параметров нескольких сотен аккумуляторов от разных производителей автор не проводил). Система проверялась на нескольких имеющихся у автора аккумуляторах и показала положительный результат, поэтому с большой долей вероятности данный алгоритм подходит и к другим аналогичным аккумуляторам от других производителей.
       Поэтому, если вы в данном описании заметили какую-либо неточность или у вас есть идеи как его улучшить, то пишите на электронный адрес, указанный в самом низу страницы.
       Один философ говорил: "Верить это значит, отказываться понимать". Поэтому не повторяйте в слепую, а проверьте совместимость с вашими условиями перед повторением данной конструкции.

"Щелкните по этому тексту, чтобы развернуть пояснения"

Управление по месту.

       Без подключения к компьютеру устройство работает автономно и управляется с кнопок на передней панели устройства. Пользователю доступны 4 (SB1.. SB4) кнопки, из них три режимных и одна отмена. Плюс под кожухом спрятана кнопка Reset для активации режима самопрограммирования.
       SB1 - Заряд знакопеременным током. Еще используется для самопрограммирования (вход в бут блок если она при старте зажата).
       SB2 - Разряд пульсирующим током
       SB3 - В будущем тест, а пока аналогичен кнопки SB4.
       SB4 - Отмена
       Прерывает режимы заряд/разряд.
       Reset - Кнопка, которую можно нажать спичкой через щель воздуховода.
       Для активации режима самопрограммирования.

Дистанционное управление.

       Как описывалось выше, было принято решение не перегружать устройство элементами индикации по причине их высокой цены и малой эффективности при использовании системы в труднодоступных для визуального контроля местах.
       Поэтому, было принято решение снабдить устройство интерфейсом RS232, по которому данное устройство можно контролировать либо с компьютера, либо с пульта управления. Причем, в случае использования нескольких зарядных устройств параллельно, можно подключать один внешний пульт управления по очереди к каждой из зарядок.

Алгоритм заряда.

       1) Проверить напряжение на клеммах. Если менее 6,5В - отмена заряда со звуковым сигналом.
       2) Цикл заряда ограничение тока заряда (обычно около 1-2А) до некоторого порогового напряжения (обычно около 13.8-14.5В), а потом переход на стабилизацию напряжения.
       3) Проверка условия проведения раскачки.
       4) Проверка условия слива 1:10 залитого.
Если во время слива напряжение упало ниже 6,5 Вольт = выход со звуковым сигналом.
Если раскачка уже была, и во время слива 1:10 напряжение упало ниже 8,6 Вольт = выход со звуковым сигналом.
       5) Проверочное условие окончания заряда - Если раскачка уже была, но средний ток за минуту меньше 0,09A = выход со звуковым сигналом.
       6) Проверка условия генерации отчета за два цикла.
       7) Проверка условия генерации минутного отчета.
       8) Проверка не пришла ли по рс232 команда - остановка или не нажали ли SB4.
       9) Идти в пункт 2

Алгоритм разряда

       1) Проверить напряжение на клеммах. Если менее 12,0В - отмена разряда со звуковым сигналом.
2) Циклы разряда проводятся пульсирующим током с максимумом в 0.1С (для 7.2Ah при I=0.1С мы получим I=0.75А).
       3) Проверка напряжения на клеммах. Если среднее за минуту менее 10,8В - отмена разряда со звуковым сигналом.
       4) Проверка напряжения на клеммах. Если среднее за два цикла менее 6,5В - отмена разряда со звуковым сигналом.
       5) Проверка условия генерации отчета за два цикла.
       6) Проверка условия генерации минутного отчета.
       7) Проверка не пришла ли по рс232 команда - остановка или не нажали ли SB4.
       8) Идти в пункт 2

       Математическая часть проекта к простой не относится, поэтому мы пока разработали только базовую ее часть. Базовая часть умеет контролировать процессы заряда и разряда, отрабатывает все нештатные ситуации, имеет алгоритмы самодиагностики. Алгоритмы тестирования и гибкой настройки под ваiе железо (учитывающие допуски деталей) мы планируем написать позднее. Поэтому пока выкладываем файлы прошивки и программу контроля как есть (в архиве тестовый и основной набор), т.е. автор дописал систему до состояния "А у меня работает и мне все нравится!", но если вам интересно дальнейшее развитие проекта или есть идеи по улучшению, то пишите на адрес электронной почты внизу страницы... постараемся вместе, что либо придумать...
       К данной системе можно дописать:
1) Подстройку под железо с компа через RS232.
2) Загрузку подстроечных параметров в программу из железа.
3) Телепузиков и анимашек в программе контроля.
4) Алгоритм тестирования оставшейся емкости и процента заряда АК.
5) Аппаратный пульт управления - устройство логера снабженное LCD дисплеем и I2C памятью для записи логов.

       По вопросу самодельных зарядных устройств в интернете есть очень много разнотипной информации, но, на мой взгляд, критерием ее полезности служит ее соответствие с физикой и химией процессов в аккумуляторе. Под полезностью в данном контексте понимается отсутствие негативных последствий (вреда) для аккумуляторных батарей после применения информации на практике. Подробности и ссылки по данному пункту свернуты в "пояснения".

"Щелкните по этому тексту, чтобы развернуть пояснения"

       По специальности я инженер, проектирующий АСУ ТП (автоматизированных систем управления технологическими процессами) и немного далек от химии (ТЗ на управление химическими процессами обычно пишут химики-технологи), поэтому я в конце статьи собрал наиболее информативные, на мой взгляд, ссылки по данной теме. Но судить об их соответствии (адекватном отражении) физических и химических процессов в аккумуляторе я не берусь. Но хочу предупредить, что они написаны любителями и каждая из них может иметь свои положительные, отрицательные и даже, к сожалению, сильно вредные моменты.

       Материалы по ATX блокам питания:
Мощный блок питания путем модернизации блоков меньшей мощности.
Модификация блока питания.

       Алгоритмы заряда и восстановления свинцовых аккумуляторов:
Адаптивные алгоритмы зарядки свинцовых аккумуляторов.
Герметичные SLA аккумуляторы технологии AGM. Что внутри.
(С) и подробности от adopt-zu-soroka.

       Материалы по зарядным устройствам микропроцессоров:
Автоматическое зарядное устройство для свинцово-кислотных аккумуляторных батарей.
Обсуждение на форуме Автоматического зарядного устройства.
Зарядное устройство для автомобильного аккумулятора на TL494.

       Материалы по зарядным устройствам на микропроцессорах:
Автоматическое ЗУ-приставка для свинцовых батарей на МК.
ЗУ для свинцовых АКБ на МК Atmega8.
Зарядное утсройство на atmega8.

       Устройство разработано по принципу КАК ЕСТЬ и автор не несёт ответственности за явный (или не явный) ущерб, причинённый в результате повторения.

       Если вы нашли на моём сайте что-либо интересное или полезное для себя и хотите видеть на этом сайте новые интересные проекты, а также поддержку, доработки существующих проектов, то все желающие могут поддержать данный проект, частично покрыть оплату хостинга, затраты на разработку и переделку проектов.

       Кошелёк для оплаты накладных расходов на сайт Z158779319858 в системе WebMoney.

       Принимаю только безвозмездную помощь :)