RU2824038C1

RU2824038C1 - Battery charging and desulphation device

Info

Publication number: RU2824038C1
Application number: RU2023136203A
Authority: RU
Inventors: Матвей Борисович Маньков; Константин Владимирович Сидоров
Filing date: 2023-12-29
Publication date: 2024-08-01

Abstract

FIELD: electrical engineering.

SUBSTANCE: invention relates to electrical engineering, namely to devices for charging accumulators with asymmetric current. Device additionally includes a voltage amplifier on one bipolar transistor for controlling a power switch located separately from the multivibrator, in order to stabilize the asymmetric current parameters, in addition, the multivibrator unit further includes logarithmic circuits to reduce the duration of pulse fronts and a diode to reduce noise on the multivibrator; as well as a device for implementing the possibility of alternation of alternating and direct voltage sources additionally includes two input terminals for connecting the solar battery and voltage stabilization units – for additional protection during charging from the solar battery, besides, the charging circuit additionally includes a switch and a resistor to select a power source: an alternating voltage network or a solar battery.

EFFECT: improved stabilization of asymmetric current parameters and possibility of alternation of alternating and direct voltage sources.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнической области техники, а именно к устройствам заряда аккумуляторов асимметричным током и может быть использовано во всех областях народного хозяйства.The invention relates to the electrical engineering field, namely to devices for charging batteries with asymmetric current and can be used in all areas of the national economy.

Известно устройство для заряда аккумуляторной батареи асимметричным током [SU №1167684, кл. H02J/10, опубл. 15.07.1985], содержащее две входные клеммы для подключения источника питания и две выходные клеммы для подключения к аккумулятору, мультивибратор, выполненный на биполярных транзисторах, зарядную и разрядную цепи, а также полевые транзисторы для регулирования периода и скважности импульсов асимметричного тока. Заряд аккумулятора происходит за счет автоматического переключения устройства в режимы заряда и разряда с определенным отношением времени протекания импульса тока в прямом и обратном направлении.A device for charging a storage battery with an asymmetric current is known [SU No. 1167684, class H02J/10, published 15.07.1985], containing two input terminals for connecting a power source and two output terminals for connecting to a battery, a multivibrator made on bipolar transistors, a charging and discharging circuit, as well as field-effect transistors for regulating the period and duty cycle of the asymmetric current pulses. The battery is charged by automatically switching the device to charge and discharge modes with a certain ratio of the time of the current pulse flow in the forward and reverse directions.

Однако в указанном устройстве используют блок фазоимпульсного управления тиристорным выпрямителем тока заряда, работающий от сети переменного напряжения, что не позволяет устройству работать от источников постоянного напряжения и поэтому исключает использование альтернативных источников энергии.However, the specified device uses a phase-pulse control unit for a thyristor rectifier of the charging current, operating from an alternating voltage network, which does not allow the device to operate from direct voltage sources and therefore excludes the use of alternative energy sources.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для заряда и десульфатации аккумуляторов асимметричным током [RU №2721006, кл. H02J/7, опубл. 15.05.2020], содержащее две входные клеммы для подключения источника питания и две выходные клеммы для подключения к аккумулятору, мультивибратор, зарядную цепь, включенную между источником питания и выходными клеммами, разрядную цепь, одним выводом соединенную с выходной клеммой, а другим с линией входа аккумулятора. Также устройство содержит параллельно мультивибратору блок защиты от несанкционированного отключения питающего напряжения, выполненный на основе электромагнитного реле с использованием в качестве индикатора светодиода. При этом мультивибратор включает блок силового коммутатора, содержащий реле и диод, для осуществления коммутации постоянного и переменного напряжения, а также в мультивибратор включены времязадающие цепи, состоящие из резисторов и конденсаторов, для регулировки частоты и скважности колебаний и интегрирующие цепи для стабилизации частоты колебаний. Кроме того, зарядная цепь через зарядные резисторы связана с аккумулятором, при этом содержит переключатель для реализации регулировки амплитуды зарядного тока; разрядная цепь содержит RC-цепь для формирования амплитуды. А также в устройство включены термопредохранители, один из которых последовательно включен во входную цепь, а другой - в выходную.The closest in technical essence is a device for charging and desulfating batteries with an asymmetric current [RU No. 2721006, cl. H02J / 7, published 05/15/2020], containing two input terminals for connecting a power source and two output terminals for connecting to the battery, a multivibrator, a charging circuit connected between the power source and the output terminals, a discharge circuit connected with one terminal to the output terminal and the other to the battery input line. The device also contains, in parallel with the multivibrator, a unit for protection against unauthorized disconnection of the supply voltage, made on the basis of an electromagnetic relay using an LED as an indicator. In this case, the multivibrator includes a power switch unit containing a relay and a diode for switching DC and AC voltage, and the multivibrator also includes timing circuits consisting of resistors and capacitors for adjusting the frequency and duty cycle of oscillations and integrating circuits for stabilizing the oscillation frequency. In addition, the charging circuit is connected to the battery via charging resistors, and contains a switch for implementing the regulation of the charging current amplitude; the discharge circuit contains an RC circuit for forming the amplitude. Thermal fuses are also included in the device, one of which is connected in series to the input circuit, and the other to the output circuit.

Однако из-за включения силового коммутатора в правую часть мультивибратора происходит изменение частоты колебаний во времени при увеличении напряжения на аккумуляторе, а также снижение точности регулировки частоты и скважности асимметричного тока. Кроме того, не предусмотрена возможность поочередного подключения источников переменного и постоянного напряжения.However, due to the inclusion of a power switch in the right part of the multivibrator, the oscillation frequency changes over time with increasing voltage on the battery, and the accuracy of frequency adjustment and duty cycle of the asymmetric current decreases. In addition, the possibility of alternately connecting AC and DC voltage sources is not provided.

Проблемой изобретения является создание устройства для заряда и десульфатации аккумуляторов от различных источников напряжения со стабильными параметрами частоты и скважности асимметричного тока.The problem of the invention is the creation of a device for charging and desulfating batteries from various voltage sources with stable parameters of frequency and duty cycle of asymmetric current.

Техническим результатом является улучшение стабилизации параметров асимметричного тока и реализация возможности чередования источников переменного и постоянного напряжения.The technical result is an improvement in the stabilization of asymmetric current parameters and the implementation of the possibility of alternating AC and DC voltage sources.

Поставленная проблема и технический результат достигаются тем, что устройство для заряда и десульфатации аккумуляторов асимметричным током содержит две входные клеммы для подключения источника питания и две выходные клеммы, для подключения к аккумулятору, мультивибратор, силовой коммутатор для осуществления коммутации постоянного и переменного напряжения, зарядную и разрядную цепи, блок защиты от несанкционированного отключения питающего напряжения, включенный параллельно мультивибратору, а также входящие в мультивибратор времязадающие цепи, состоящие из резисторов и конденсаторов, для регулировки частоты и скважности колебаний. Согласно изобретению устройство дополнительно включает усилитель напряжения на одном биполярном транзисторе для управления силовым коммутатором, расположенным отдельно от мультивибратора, с целью стабилизации параметров асимметричного тока, кроме того, в блок мультивибратора дополнительно включены логарифмирующие цепи для сокращения длительности фронтов импульсов и диод - для уменьшения помех на мультивибраторе; а также устройство для реализации возможности чередования источников переменного и постоянного напряжения дополнительно включает две входные клеммы для подсоединения солнечной батареи и блоки стабилизации напряжения - для дополнительной защиты при заряде от солнечной батареи, кроме того в зарядную цепь дополнительно включены переключатель и резистор для выбора источника питания: сети переменного напряжения или солнечной батареи.The stated problem and technical result are achieved in that the device for charging and desulfating batteries with an asymmetric current contains two input terminals for connecting a power source and two output terminals for connecting to a battery, a multivibrator, a power switch for switching direct and alternating voltage, a charging and discharging circuit, a unit for protection against unauthorized disconnection of the supply voltage, connected in parallel to the multivibrator, as well as timing circuits included in the multivibrator, consisting of resistors and capacitors, for adjusting the frequency and duty cycle of oscillations. According to the invention, the device additionally includes a voltage amplifier on one bipolar transistor for controlling the power switch located separately from the multivibrator, in order to stabilize the parameters of the asymmetric current, in addition, logarithmic circuits for reducing the duration of pulse fronts and a diode are additionally included in the multivibrator unit - for reducing interference on the multivibrator; and also the device for implementing the possibility of alternating AC and DC voltage sources additionally includes two input terminals for connecting a solar battery and voltage stabilization units - for additional protection when charging from a solar battery, in addition, a switch and a resistor are additionally included in the charging circuit for selecting a power source: AC mains or a solar battery.

Дополнительное включение в устройство усилителя напряжения на одном биполярном транзисторе позволяет осуществлять управление силовым коммутатором с целью обеспечения стабилизации частоты колебаний и повышения точности регулировки скважности асимметричного тока. В результате отдельно расположенный от мультивибратора блок коммутатора, для осуществления коммутации постоянного и переменного напряжения, реализует поочередность подключения зарядной и разрядной цепи, но при этом мультивибратор не зависит от напряжения на аккумуляторе, что позволяет задавать необходимые параметры частоты и скважности асимметричного тока.Additional inclusion of a voltage amplifier on one bipolar transistor in the device allows for control of the power switch in order to ensure stabilization of the oscillation frequency and increase the accuracy of the asymmetric current duty cycle adjustment. As a result, the switch unit, located separately from the multivibrator, implements the alternating connection of the charging and discharging circuits for switching direct and alternating voltage, but the multivibrator does not depend on the voltage on the battery, which allows for setting the required parameters of the frequency and duty cycle of the asymmetric current.

Дополнительное включение в блок мультивибратора логарифмирующих цепей способствует сокращению длительности фронтов импульсов, а включение диода - уменьшению помех на мультивибраторе, что, соответственно, положительно влияет на стабилизацию параметров асимметричного тока.The additional inclusion of logarithmic circuits in the multivibrator block helps to reduce the duration of the pulse fronts, and the inclusion of a diode helps to reduce interference on the multivibrator, which, accordingly, has a positive effect on the stabilization of the parameters of the asymmetric current.

Две дополнительные входные клеммы для подключения солнечной батареи реализуют поочередность использования источников переменного и постоянного напряжения при осуществлении заряда и десульфатации аккумуляторов.Two additional input terminals for connecting a solar battery implement the alternating use of AC and DC voltage sources when charging and desulfating batteries.

Дополнительное включение в устройство блока стабилизации напряжения на основе DC/DC преобразователя позволяет защитить мультивибратор при подключении в качестве источника питания солнечной батареи, поскольку в процессе заряда могут происходить колебания напряжения на входе устройства.The additional inclusion of a voltage stabilization unit based on a DC/DC converter in the device allows the multivibrator to be protected when connected as a power source to a solar battery, since voltage fluctuations at the input of the device may occur during the charging process.

Дополнительное включение в устройство линейного регулируемого стабилизатора напряжения требуется в связи с тем, что блок защиты от несанкционированного отключения питающего напряжения выполнен на основе электромагнитного реле, защита которого необходима при заряде от солнечной батареи из-за нестабильности ее ЭДС.An additional inclusion of a linear adjustable voltage stabilizer in the device is required due to the fact that the protection unit against unauthorized disconnection of the supply voltage is based on an electromagnetic relay, the protection of which is necessary when charging from a solar battery due to the instability of its EMF.

Введение в зарядную цепь дополнительных переключателя и резистора необходимо для осуществления выбора источника питания: сети переменного напряжения или солнечной батареи.The introduction of an additional switch and resistor into the charging circuit is necessary to select the power source: an AC network or a solar battery.

На фиг. представлена принципиальная схема предлагаемого устройства.The figure shows a schematic diagram of the proposed device.

Устройство содержит входные клеммы 1, 2 для сети переменного напряжения, или 3, 4 - для подключения солнечной батареи, выходные клеммы 5, 6 для подключения к аккумулятору, мультивибратор 7 и силовой коммутатор 8, расположенный отдельно от мультивибратора 7, зарядную цепь 9, включенную между источником питания и выходными клеммами, разрядную цепь 10, одним выводом соединенную с выходной клеммой, а другим с линией входа аккумулятора, блок стабилизации напряжения 11, включенный последовательно с мультивибратором 7, и блок защиты от несанкционированного отключения питающего напряжения 12, подключенный параллельно мультивибратору 7.The device comprises input terminals 1, 2 for an alternating voltage network, or 3, 4 for connecting a solar battery, output terminals 5, 6 for connecting to a battery, a multivibrator 7 and a power switch 8 located separately from the multivibrator 7, a charging circuit 9 connected between the power source and the output terminals, a discharge circuit 10 connected with one output to the output terminal and with the other to the battery input line, a voltage stabilization unit 11 connected in series with the multivibrator 7, and a unit for protection against unauthorized disconnection of the supply voltage 12 connected in parallel to the multivibrator 7.

Мультивибратор 7 содержит два биполярных транзистора 13 и 14 для формирования электрических колебаний. Для регулировки частоты и скважности колебаний мультивибратор 7 содержит времязадающие цепи, состоящие из резисторов 15, 16 и конденсаторов 17-19. Логарифмирующие цепи, состоящие из резисторов 20, 21 и диодов 22, 23, дополнительно включены для сокращения длительности фронтов импульсов, а диод 24 дополнительно введен для уменьшения помех на мультивибраторе. Для стабилизации частоты колебаний необходимы интегрирующие конденсаторы 25, 26, а резисторы 27, 28 - для формирования положительной обратной связи. Для индикации зарядного и разрядного импульсов нужны светодиоды 29, 30, для их защиты необходимы резисторы 31, 32.Multivibrator 7 contains two bipolar transistors 13 and 14 for generating electrical oscillations. To regulate the frequency and duty cycle of oscillations, multivibrator 7 contains timing circuits consisting of resistors 15, 16 and capacitors 17-19. Logarithmic circuits consisting of resistors 20, 21 and diodes 22, 23 are additionally included to reduce the duration of pulse fronts, and diode 24 is additionally introduced to reduce interference on the multivibrator. Integrating capacitors 25, 26 are required to stabilize the oscillation frequency, and resistors 27, 28 are required to generate positive feedback. LEDs 29, 30 are required to indicate charging and discharging pulses, and resistors 31, 32 are required to protect them.

Дополнительно включенный усилитель напряжения на одном биполярном транзисторе 33 необходим для управления силовым коммутатором 8, расположенным отдельно от мультивибратора, с целью стабилизации параметров асимметричного тока. Резистор 34 дополнительно включен для определения рабочей точки биполярного транзистора 33, диод 35 введен для уменьшения длительности заднего фронта импульса с целью обеспечения быстрого закрывания транзистора 33, а резистор 36 введен для ограничения тока базового перехода транзистора 33.An additionally included voltage amplifier on one bipolar transistor 33 is necessary for controlling the power switch 8, located separately from the multivibrator, in order to stabilize the parameters of the asymmetric current. Resistor 34 is additionally included to determine the operating point of bipolar transistor 33, diode 35 is introduced to reduce the duration of the trailing edge of the pulse in order to ensure rapid closing of transistor 33, and resistor 36 is introduced to limit the current of the base junction of transistor 33.

Силовой коммутатор 8 состоит из электромагнитного реле 37 для формирования импульсов зарядного и разрядного тока и контакта 38 для подключения зарядной и разрядной цепей 9 и 10, диод 39 нужен для защиты устройства от ЭДС самоиндукции.Power switch 8 consists of electromagnetic relay 37 for generating pulses of charging and discharging current and contact 38 for connecting charging and discharging circuits 9 and 10, diode 39 is needed to protect the device from self-induction EMF.

Зарядная цепь 9 необходима для подачи зарядного импульса на аккумулятор через зарядные резисторы 40-41 и содержит переключатель 42 для регулировки амплитуды зарядного тока. Введение в зарядную цепь дополнительных переключателя 43 и резистора 44 требуется для осуществления выбора солнечной батареи в качестве источника питания.Charging circuit 9 is necessary for supplying a charging pulse to the battery via charging resistors 40-41 and contains switch 42 for adjusting the amplitude of the charging current. Introduction of additional switch 43 and resistor 44 into the charging circuit is required to select the solar battery as a power source.

Разрядная цепь 10 необходима для подачи разрядного импульса с аккумулятора. Она содержит RC-цепь из резистора 45 и конденсатора 46 для регулировки амплитуды и резисторы 47, 48 для формирования разрядной составляющей асимметричного тока.Discharge circuit 10 is necessary for supplying a discharge pulse from the battery. It contains an RC circuit of resistor 45 and capacitor 46 for regulating the amplitude and resistors 47, 48 for forming the discharge component of the asymmetric current.

Дополнительно включенный в устройство блок стабилизации напряжения 11 на основе DC/DC преобразователя 49 необходим для защиты мультивибратора 7 при подключении солнечной батареи в качестве источника питания. Введение дополнительных варисторов 50, 51 требуется для защиты DC/DC преобразователя 49 от воздействия электростатических помех, дополнительных конденсаторов 52-55 - для защиты от электромагнитных помех, а диода 56 - от воздействия обратных токов.The additionally included in the device voltage stabilization unit 11 based on the DC/DC converter 49 is necessary for protecting the multivibrator 7 when connecting the solar battery as a power source. The introduction of additional varistors 50, 51 is required to protect the DC/DC converter 49 from the effects of electrostatic interference, additional capacitors 52-55 - for protection from electromagnetic interference, and diode 56 - from the effects of reverse currents.

Блок защиты от несанкционированного отключения питающего напряжения 12 представляет собой релейную защиту для отключения аккумулятора от нагрузок на основе реле 57 и его контакта 58, которая исключает разряд аккумулятора на внутреннее сопротивление устройства при перебоях питания. Диод 59 нужен для защиты устройства от ЭДС самоиндукции. Для индикации срабатывания защиты необходим светодиод 60, а резистор 61 - для защиты светодиода.The power supply voltage unauthorized disconnection protection unit 12 is a relay protection for disconnecting the battery from loads based on relay 57 and its contact 58, which eliminates battery discharge to the internal resistance of the device during power failures. Diode 59 is needed to protect the device from self-induction EMF. LED 60 is needed to indicate the operation of the protection, and resistor 61 is needed to protect the LED.

Дополнительное включение линейного регулируемого стабилизатора напряжения 62 требуется в связи с тем, что блок защиты 12 выполнен на основе электромагнитного реле 57, защита которого от перенапряжения необходима при заряде от солнечной батареи. Введение дополнительных диодов 63, 64 требуется для защиты стабилизатора от воздействия обратных токов, а диод 65 и конденсаторы 66-70 - от электромагнитных помех. Дополнительные резисторы 71, 72 необходимы для определения напряжения стабилизации.Additional inclusion of the linear adjustable voltage stabilizer 62 is required due to the fact that the protection unit 12 is implemented on the basis of the electromagnetic relay 57, the protection of which from overvoltage is necessary when charging from a solar battery. The introduction of additional diodes 63, 64 is required to protect the stabilizer from the effects of reverse currents, and diode 65 and capacitors 66-70 - from electromagnetic interference. Additional resistors 71, 72 are necessary to determine the stabilization voltage.

Во многих зарядных устройствах защита от переполюсовки и короткого замыкания срабатывает после того, как событие произошло. В разработанном устройстве принято схемотехническое решение, ориентированное на предупреждение возникновения перегрузки в выходных цепях: схема силовой части устройства разделена на две части - мультивибратор 7 подключен к источнику питания, а усилитель напряжения 33 и коммутатор 8 подключены к аккумулятору - это необходимо для осуществления защиты от короткого замыкания и переполюсовки полярности выходных проводов.In many chargers, protection against polarity reversal and short circuit is triggered after the event has occurred. The developed device uses a circuit solution aimed at preventing overload in the output circuits: the circuit of the power section of the device is divided into two parts - the multivibrator 7 is connected to the power source, and the voltage amplifier 33 and the switch 8 are connected to the battery - this is necessary to implement protection against short circuits and polarity reversal of the output wires.

Диоды 73-78 нужны для защиты блоков устройства от переполюсовок.Diodes 73-78 are needed to protect the device units from reverse polarity.

Для повышения надежности работы устройства служит защита от перегрева, обеспечивающая противопожарную безопасность. Она выполнена на термопредохранителе 79, который подсоединен последовательно с блоком защиты от несанкционированного отключения питающего напряжения 12.To increase the reliability of the device, overheating protection is provided, ensuring fire safety. It is implemented on the thermal fuse 79, which is connected in series with the protection unit against unauthorized disconnection of the supply voltage 12.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

Напряжение подается с источника питания - сети переменного напряжения или солнечной батареи - через блок защиты от несанкционированного отключения питающего напряжения 12 на мультивибратор 7 и силовой коммутатор 8. При подаче питания в схему мультивибратора 7 возникают автоколебания. Мультивибратор 7 на трех биполярных транзисторах управляет силовым коммутатором 8 с целью генерации асимметричного тока. Управление осуществляется следующим образом.Voltage is supplied from a power source - an AC network or a solar battery - through a power supply voltage protection unit 12 to a multivibrator 7 and a power switch 8. When power is supplied to the multivibrator 7 circuit, self-oscillations occur. A multivibrator 7 on three bipolar transistors controls a power switch 8 in order to generate an asymmetric current. Control is performed as follows.

При подключении аккумулятора к выходным клеммам 5, 6 возбуждается мультивибратор 7. Во время прохождения импульса через правую часть мультивибратора 7 включается реле 37 силового коммутатора 8, его контакт 38 соединяет аккумулятор с источником питания через зарядную цепь 9, и на аккумулятор поступает зарядный импульс через зарядные резисторы 40, 41 или 44 - при заряде от солнечной батареи. Мощный резистор 40 исключает большой ток, нагрев и выделение водорода при заряде и десульфатации аккумулятора. Для регулировки амплитуды зарядного тока в зависимости от емкости заряжаемого аккумулятора служит переключатель 42. Индикация заряда осуществляется посредством светодиода 29.When the battery is connected to the output terminals 5, 6, the multivibrator 7 is excited. During the pulse passage through the right part of the multivibrator 7, the relay 37 of the power switch 8 is switched on, its contact 38 connects the battery to the power source through the charging circuit 9, and a charging pulse is sent to the battery through the charging resistors 40, 41 or 44 - when charging from a solar battery. Powerful resistor 40 eliminates high current, heating and hydrogen emission during charging and desulfation of the battery. Switch 42 is used to adjust the amplitude of the charging current depending on the capacity of the battery being charged. The charge is indicated by LED 29.

При переходе мультивибратора 7 в другое состояние в момент отсутствия импульса в правой части - контакт 38 реле 37 силового коммутатора 8 соединяет аккумулятор с разрядной цепью 10 и от аккумулятора поступает разрядный импульс. Регулировка амплитуды разрядного тока осуществляется резистором 47, RC-цепь второго рода 45-46 и резистор 48 служат для ее ограничения. Индикация разряда осуществляется посредством светодиода 30.When the multivibrator 7 switches to another state at the moment when there is no pulse in the right part, contact 38 of relay 37 of power switch 8 connects the battery to the discharge circuit 10 and a discharge pulse comes from the battery. The amplitude of the discharge current is adjusted by resistor 47, the RC circuit of the second kind 45-46 and resistor 48 serve to limit it. The discharge is indicated by LED 30.

Контакт 38 реле 37 для заряда-разряда управляется усилителем напряжения на биполярном транзисторе 33. Данные процессы чередуются с частотой работы мультивибратора 7 около 1 Гц. Формирование импульсов происходит за счет переключения блоков в режимы заряда и разряда с определенным соотношением времени протекания импульса тока в прямом и обратном направлении. Это осуществляется посредством времязадающих и логарифмирующих цепей в правой и левой частях мультивибратора 7, реализованных на резисторах 15, 16, 20, 21 и конденсаторах 17-19.Contact 38 of relay 37 for charging and discharging is controlled by a voltage amplifier on a bipolar transistor 33. These processes alternate with the operating frequency of multivibrator 7 of about 1 Hz. Pulses are formed by switching the blocks to charge and discharge modes with a certain ratio of the current pulse flow time in the forward and reverse directions. This is done by means of time-setting and logarithmic circuits in the right and left parts of multivibrator 7, implemented on resistors 15, 16, 20, 21 and capacitors 17-19.

С целью повышения надежности эксплуатации устройства необходима стабильность частоты генератора импульсов асимметричного тока в диапазоне напряжений от 9 до 15 вольт.In order to increase the reliability of the device, the frequency of the asymmetric current pulse generator must be stable in the voltage range from 9 to 15 volts.

Для стабилизации частоты колебаний мультивибратора 7 в широких пределах периода и скважности при малых значениях хронирующих конденсаторов 17-19, в схеме мультивибратора 7 служат интегрирующие конденсаторы 24 и 25, предназначенные для подавления дифференциальных токов.To stabilize the oscillation frequency of the multivibrator 7 within wide limits of the period and duty cycle at small values of the timing capacitors 17-19, the circuit of the multivibrator 7 includes integrating capacitors 24 and 25, designed to suppress differential currents.

В процессе работы над устройством было установлено, что для гарантии стабильности частоты колебаний необходимо дополнительное включение в схему устройства усилителя напряжения на биполярном транзисторе 33 для обеспечения независимости работы мультивибратора 7 от изменения напряжения на аккумуляторе. Резистор 34 определяет рабочую точку биполярного транзистора 33. Диод 35 служит для уменьшения длительности заднего фронта импульса с целью обеспечения быстрого закрывания транзистора 33, а резистор 36 ограничивает ток базового перехода транзистора 33.During the work on the device, it was found that to guarantee the stability of the oscillation frequency, it is necessary to additionally include a voltage amplifier on a bipolar transistor 33 in the circuit of the device to ensure the independence of the operation of the multivibrator 7 from the change in voltage on the battery. Resistor 34 determines the operating point of bipolar transistor 33. Diode 35 serves to reduce the duration of the trailing edge of the pulse in order to ensure rapid closing of transistor 33, and resistor 36 limits the current of the base junction of transistor 33.

При заряде аккумулятора от солнечной батареи могут происходить колебания напряжения на входе устройства, вследствие чего возможен выход из строя мультивибратора 7. Для предотвращения данной ситуации в устройство дополнительно включен блок стабилизации напряжения 11 на основе DC/DC преобразователя 49, который удерживает выходное напряжение на заданном уровне при входном напряжении как выше выходного, так и ниже. Варисторы 50, 51 защищают DC/DC преобразователь 49 от воздействия электростатических помех, конденсаторы 52-55 - от электромагнитных помех, диод 56 - от воздействия обратных токов.When charging the battery from a solar panel, voltage fluctuations may occur at the input of the device, which may result in failure of the multivibrator 7. To prevent this situation, the device additionally includes a voltage stabilization unit 11 based on the DC/DC converter 49, which maintains the output voltage at a given level at the input voltage both above and below the output. Varistors 50, 51 protect the DC/DC converter 49 from the effects of electrostatic interference, capacitors 52-55 - from electromagnetic interference, diode 56 - from the effects of reverse currents.

Блок защиты от отключения питающего напряжения 12, представляет собой релейную защиту из реле 57 и контакта 58, исключающую разряд аккумулятора на внутреннее сопротивление устройства при перебоях питания, в случае длительной эксплуатации устройства в автоматическом режиме.The power supply voltage shutdown protection unit 12 is a relay protection consisting of relay 57 and contact 58, which prevents the battery from discharging to the internal resistance of the device during power interruptions, in the event of long-term operation of the device in automatic mode.

Работает следующим образом. В случае несанкционированного отключения сети, отключается реле 57, отсоединяя аккумулятор от всех нагрузок. Диод 59 реализует защиту устройства от импульсов ЭДС самоиндукции. Светодиод 60, подсоединенный параллельно обмотке электромагнитного реле 57, погаснет, просигнализировав о возникновении нештатной ситуации. В случае возобновления поступления на вход устройства питающего напряжения - реле 57, входящее в блок защиты, сработает, подключив аккумулятор. Функционирование устройства продолжиться в штатном режиме, засветится светодиод 60.It works as follows. In case of unauthorized disconnection of the network, relay 57 is disconnected, disconnecting the battery from all loads. Diode 59 implements protection of the device from self-induction EMF pulses. LED 60, connected in parallel to the winding of electromagnetic relay 57, goes out, signaling the occurrence of an abnormal situation. In case of resumption of supply voltage to the input of the device, relay 57, included in the protection unit, will operate, connecting the battery. The device will continue to function in the normal mode, LED 60 will light up.

Дополнительно введенный в устройство линейный стабилизатор напряжения 62 защищает реле 57 от перенапряжения, возникающего из-за нестабильности ЭДС солнечной батареи. При подключении солнечной батареи к контактам 3,4 включается реле 57, которое контролирует наличие напряжения на аккумуляторе. Диоды 63, 64 защищают стабилизатор от воздействия обратных токов, диод 65 и конденсаторы 66-70 - от электромагнитных помех. Резисторы 71, 72 определяют напряжение стабилизации.Additionally, the linear voltage stabilizer 62 introduced into the device protects the relay 57 from overvoltage, which occurs due to instability of the solar battery EMF. When the solar battery is connected to contacts 3,4, the relay 57 is switched on, which monitors the presence of voltage on the battery. Diodes 63, 64 protect the stabilizer from the effects of reverse currents, diode 65 and capacitors 66-70 - from electromagnetic interference. Resistors 71, 72 determine the stabilization voltage.

Защита устройства от короткого замыкания и от переполюсовки полярности выходных проводов осуществляется следующим образом.The device is protected from short circuits and reverse polarity of the output wires as follows.

В случае отключения устройства от аккумулятора - напряжение перестает подаваться на биполярный транзистор 33 и реле 37 силового коммутатора 8, в результате коммутатор 8 выключается, обесточивая выходные провода, предотвращая опасность. При правильном подключении - возобновляется подача напряжения от аккумулятора на биполярный транзистор 33 и силовой коммутатор 8 и работа устройства возобновляется.If the device is disconnected from the battery, the voltage stops being supplied to the bipolar transistor 33 and relay 37 of the power switch 8, as a result, the switch 8 switches off, de-energizing the output wires, preventing danger. If connected correctly, the voltage supply from the battery to the bipolar transistor 33 and the power switch 8 is resumed, and the device resumes operation.

Диоды 73-78 служат для защиты блоков устройства от переполюсовок.Diodes 73-78 serve to protect the device units from reverse polarity.

Диоды 73 и 74, включенные последовательно с блоком защиты 12, защищают его от переполюсовки источников напряжения. Диод 75, включенный последовательно с разрядной цепью 10, защищает ее от переполюсовки аккумулятора. Диод 76, включенный последовательно с блоком стабилизации напряжения 11, защищает его и левую часть мультивибратора 7 от переполюсовки источников напряжения. Диоды 77 и 78, включенные последовательно с правой частью мультивибратора 7, защищают ее от переполюсовки аккумулятора.Diodes 73 and 74, connected in series with protection unit 12, protect it from polarity reversal of voltage sources. Diode 75, connected in series with discharge circuit 10, protects it from polarity reversal of battery. Diode 76, connected in series with voltage stabilization unit 11, protects it and the left part of multivibrator 7 from polarity reversal of voltage sources. Diodes 77 and 78, connected in series with the right part of multivibrator 7, protect it from polarity reversal of battery.

Защиту от перегрева обеспечивает термопредохранитель 79, включенный последовательно с блоком защиты от несанкционированного отключения питающего напряжения 12. В случае если температура внутри корпуса устройства превысит безопасный предел - термопредохранитель 79 сработает. Это приведет к отключению блока защиты 12 и его реле 57, а контакт реле 58 отключит аккумулятор, обеспечив защиту устройства.Overheating protection is provided by thermal fuse 79, connected in series with the power supply voltage protection unit 12. If the temperature inside the device case exceeds the safe limit, thermal fuse 79 will trip. This will lead to the shutdown of protection unit 12 and its relay 57, and the relay contact 58 will disconnect the battery, ensuring protection of the device.

Изобретение находится на стадии лабораторных исследований.The invention is at the laboratory research stage.

Claims

A device for charging and desulfating batteries with an asymmetric current, comprising two input terminals for connecting a power source and two output terminals for connecting to a battery, a multivibrator, a power switch for switching direct and alternating voltage, a charging and discharging circuit, a protection unit against unauthorized disconnection of the supply voltage, connected in parallel to the multivibrator, as well as timing circuits included in the multivibrator, consisting of resistors and capacitors, for adjusting the frequency and duty cycle of oscillations, characterized in that the device additionally includes a voltage amplifier on one bipolar transistor, located separately from the multivibrator, and also additionally contains two input terminals for connecting a solar battery, wherein the device includes in series with the multivibrator a voltage stabilization unit based on a DC/DC converter for protecting the multivibrator when connecting a solar battery, containing varistors, a diode and capacitors, wherein the protection unit against unauthorized disconnection of the supply voltage additionally contains a linear voltage stabilizer for protecting the electromagnetic relay when charging from a solar batteries, resistors, diodes and capacitors, while the multivibrator contains logarithmic circuits for the purpose of reducing the duration of pulse fronts and a diode for reducing interference on the multivibrator, in addition, the charging circuit additionally contains a switch and a resistor for implementing the choice of power source: AC mains or solar battery.