Fórum ElektroLab.eu

Desulfátor akumulátorov ElektroLab v.1.0

Desulfátor akumulátorov ElektroLab v.1.0
Pavol Meravý Pridal  Pavol Meravý
  964 zobrazení
7
 0
Batérie a akumulátory

Autor konštrukcie :  Pavol Meravý,  Spoluautori, konzultácia a testovanie : Ľubomír Gonda, Bc. Mikuláš Capalay


Desulfátor akumulátorov slúži na obnovu kapacity zasulfátovaných olovených akumulátorov, počas nabíjacieho cyklu. Použitie desulfátora je vhodné pre akumulátory používané v osobných automobiloch, solárnych ostrovných systémoch a trakčné akumulátory na báze olova. V žiadnom prípade však nie je možné zaručiť výsledok desulfatácie, nakoľko na jej úspech vplýva niekoľko dôležitých faktorov :

  1. Akumulátor musíte poznať, respektíve musíte poznať jeho históriu. V žiadnom prípade neodporúčam používať desulfátor na neznáme akumulátory, napríklad akumulátory zo zberného dvora! Dosť často sa pri týchto "pokladoch" totiž stáva, že sú vnútorne vyskratované a tým pádom nebezpečné pre nabíjanie, prevádzku a aj samotnú desulfatáciu.
  2. Pred desulfatáciou akumulátora vždy skontrolujte stav a hladinu prevádzkovej kvapaliny. Akumulátor očistite a prípade potreby doplňte prevádzkovú kvapalinu. Zmerajte jej hustotu, nakoľko na základe výsledku prípravných meraní sa rozhodnete pre použitie vhodného výkonnostného stupňa desulfatácie. Rovnako je dobré kontrolovať teplotu jednotlivých článkov počas procesu. Zvýšená teplota niektorého z článkov môže znamenať vnútorný skrat akumulátora.
  3. Desulfatáciu vykonávajte v dobre vetraných priestoroch a za stálej vonkajšej teploty.

Zariadenie produkuje špičkové impulzy o frekvencii cca 5kHz. Šírka jednotlivých impulzov je nastaviteľná, od čoho sa odvíja aj napäťová charakteristika výstupného impulzu smerujúceho do akumulátora. Čím je väčšia šírka impulzu, tím je väčší napäťový / prúdový impulz. Impulz je generovaný mikroprocesorom, zároveň sa sleduje teplota výkonových častí desulfátora a za použitia vhodného ventilátora je možnosť chladenia zariadenia, čo prispieva k jeho nepretržitej funkčnosti. Ventilátor je zapínaný podľa teploty zariadenia, ktorá je meraná priamo na chladiči výkonových prvkov digitálnym senzorom teploty. Ďalej desulfátor sleduje napätie na akumulátore podľa ktorého sa aktivuje aj samotná desulfatácia. Užívateľ má možnosť nastaviť výkon desulfatácie v rozmedzí od 1 do 10, podľa nameranej  kapacity daného akumulátora, viď. nižšie.

Výkon a výkonnosté stupne desulfátora

Výkon desulfátora je možné nastaviť v rozmedzí 1 až 10. Optimálne nastavenie výkonu desulfátora záleží od stupňa sulfatácie daného akumulátora, preto je dôležité pred samotným spustením desulfátora, aby ste opticky zhodnotili stav článkov a zmerali hustotu elektrolytu v jednotlivých článkoch vhodným meradlom. Rovnako sa výkon nastavuje podľa kapacity akumulátora, ktorá je udávaná v Ah (Ampér hodiny), čo znamená, že napríklad pre akumulátor o kapacite 44Ah zvolíte výkonnostný stupeň 3, alebo 4, a pri kapacite akumulátora 330Ah stupeň 9 alebo 10. Upozorňujem, že sa dajú desulfátovať aj takzvané "bezúdržbové" akumulátory. Odstránením informačnej etikety z vrchného dielu akumulátora získate prístup k plniacim otvorom jednotlivých článkov.

Schéma zapojenia

Schéma zapojenia desulfátora

Postup osádzania komponentov desulfátora

Osádzať začíname vždy od najnižších k najvyšším komponentom, nie naopak nakoľko budete mať problémy s osádzaním komponentov.

  • rezistory ( R1 až R13 )
  • diódy ( D2, D3 )
  • pätice integrovaných obvodov ( U1, U2 )
  • dvojica mikrospínačov TACT
  • kondenzátory ( C5, C6, C7, C8, C10, C11, C12 )
  • trimer ( RV1 )
  • tranzistory ( Q1, Q2 )
  • integrované obvody ( U4, U5 + malý chladič pre U5 )
  • kondenzátory ( C9, C13, C1, C2, C3, C4 )
  • cievky ( L1, L2 )
  • veľký chladič s už osadeným tranzistorom ( Q3 ) a diódou ( D1 )
  • LCD pomocou pravouhlej kolíkovej lišty ( LCD1 )
  • pripojenie senzoru teploty ( bez pripojenia zariadenie nebude správne pracovať ) do dosky na pozíciu "Teplota" a samotný senzor priskrutkovať na chladič

Výroba cievok desulfátora

Cievky L1 a L2 sú navíjané dvojicou paralelne spojených lakovaných vodičov 2 x 1 mm, ktorý je dodaný k stavebnici spolu s jadrami tlmiviek v patričnej dĺžke. Konce vývodov cievok po ich navinutí zastrihnite na patričnú dĺžku a oškriabte ich dôkladne ostrím nástrojom od vrstvy elektroizolačného laku, ešte pred samotným zaspájkovaním do dosky plošných spojov.

  • Cievka L1 má 19 závitov.
  • Cievka L2 má 8 závitov.

Postup navíjania oboch tlmiviek je znázornený na obrázku nižšie.

Osadenie tranzistora ( Q3 ) a diódy ( D1 ) na chladič

Tranzistor Q3 a dióda D1 musia byť elektricky odizolované od chladiča. Použijeme na to dodávanú izolačnú súpravu pre puzdra TO220, ktorá sa skladá z sľudovej podložky, skrutky a izolačnej priechodky. Samozrejme, nezabudnite aj na "kvapku" tepelne vodivej pasty. Celkový postup montáže je znázornený na obrázku nižšie.

 

Pripojenie ventilátora a senzora teploty

Senzor teploty musí byť osadený, nakoľko jednotka desulfátora si kontroluje pri zapnutí jeho prítomnosť a funkčnosť. Pokiaľ nebude senzor osadený, alebo bude nefunkčný, zobrazí sa na displeji chybové hlásenie "CHYBA SENZOR TEPLOTY". Pre pripojenie senzoru teploty je potrebné vykonať tieneným vodičom.

Video zo stavby desulfátora

Hotový desulfátor

Po správnom zložení a dodržaní všetkých pokynov by mal výsledok vyzerať takto.

Oživenie a prvé spustenie

Po dodržaní všetkých bodov postupu osádzania môžeme zariadenie pripojiť. Odporúčam prvé spustenie na regulovateľnom zdroji napätia a prúdu. Pozor na správnu polaritu plus a mínus. Nastavené hodnoty zdroja by mali byť 12 VDC a prúd 100 mADC.
Po pripojení napätia sa LCD rozsvieti. Pokiaľ tomu tak nie je a nie je vidno žiadne údaje na LCD, je potrebné pootočiť trimrom RV1 za pomoci skrutkovača a nastaviť vhodný kontrast LCD. Pokiaľ je na LCD informácia "CHYBA SENZOR TEPLOTY" na obrázku nižšie, je potrebné skontrolovať správne pripojenie senzora teploty. Zariadenie sa bez senzora teploty nespustí!
Odber desulfátora v kľudovom režime (bez pripojenej záťaže) by mal byť minimálny ( cca 20 mADC ). Po kontrole prítomnosti senzora a pripojení vodičov záťaže môžeme pripojiť desulfátor na akumulátor a spustiť samotnú desulfáciu. Zariadenie disponuje aj možnosťou pripojenia 12 VDC ventilátora pre lepšie chladenie výkonových častí. Pripojenie je možné na doske pozícia z označením ( Ventilátor ). Zariadenie ho bude zapínať len v prípade potreby. Dôrazne však odporúčam použiť chladenie ventilátorom, nakoľko sa výkonový stupeň desulfátora značne zahrieva. čoho dôsledkom je automatické zníženie výkonu desulfátora.

Ovládanie desulfátora

Obrazovka číslo 0 : Zariadenie sa ovláda dvoma tlačidlami, ktoré prepínajú jednotlivé zobrazené údaje a funkcie. Po pripojení zariadenia na akumulátor sa zobrazí úvodná obrazovka na cca 2 sekundy.

Obrazovka číslo 1 : Vrchný riadok informuje o tom či aktuálne prebieha desulfácia a je nemenný. Po stlačení tlačítka vpravo, vľavo sa dá medzi jednotlivými obrazovkami rolovať. Spodný riadok v tomto prípade informuje o úrovni napätia privedeného na svorky desulfátora.

Obrazovka číslo 2 : Informácia o aktuálnej teplote chladiča. Tento údaj sa zobrazuje po celý čas funkcie desulfátora. Keď sa teplota chladiča zvýši na kritické hodnoty, tak si zariadenie začne samé uberať výkon, aby nedošlo k jeho poškodeniu, či zničeniu. Po znížení teploty na bezpečnú úroveň sa zariadenie samé opätovne vráti do nastaveného výstupného výkonu a ďalej pokračuje v desulfatácii.

Obrazovka číslo 3 : Informácia o aktuálne nastavenom výkone zariadenia, ktorý sa dá nastavovať v rozmedzí 1 a ž 10 (údaje o výkone vyššie).

Obrazovka číslo 4 : Po pripojení nabíjačky na akumulátor sa napätie zvýši, a ak presiahne úroveň 13,3 VDC, tak sa spustí samotná desulfácia, o čom informuje prvý riadok obrazovky. Keď sa nabíjanie ukončí a napätie na akumulátore poklesne pod 13 VDC desulfácia sa ukončí. O jej výsledkoch sa môžte dodatočne presvedčiť zmeraním hustoty elektrolytu, alebo inými doplnkovými meraniami, či meračmi.

Obrazovka číslo 5 : Nastavenie výkonu zariadenia je možné po stlačení oboch tlačítok súšasne. Keď sa zobrazí nasledujúca obrazovka, tlačítkami vpravo a vľavo sa upravuje výkon zariadenia. Výkon sa dá upraviť v krokoch od 1 do 10. Po uplynutí cca 5 sekúnd sa nastavený výkon uloží a zobrazí sa obrazovka číslo 3. Nastavený výkon si zariadenie pamätá aj po odpojení zariadenia od akumulátora.

Video z prevádzky - regulácia teploty a výkonu

Ukážka tepelnej regulácie. Ventilátor sa zapne pri 50 ºC a vypne sa pri 44 ºC. Rovnako so vzrastajúcou teplotou znižuje aj výstupný výkon desulfátora. Pri permanentnom pripojení ventilátora zníženie výkonu nenastane a desulfátor pracuje s pôvodne nastaveným výkonom.

Rozpis použitých komponentov

Stavebnica desulfátora obsahuje všetky potrebné komponenty k stavbe a to aj vrátane feritových jadier a medeného vodiča pre navinutie cievok L1 a L2 v presnej dĺžke a tieneného vodiča pre pripojenie tepelného senzora "Teplota". Kompletnosť stavebnice si môžte skontrolovať so zoznamom komponentov, ktorý je uvedený v tabuľke nižšie.

 

Typ komponentu Počet Referencia Hodnota
Kondenzátor 4 C1, C4 4700 µF
Kondenzátor 7 C5, C8, C10, C12 100 nF
Kondenzátor 2 C9, C13 100 µF
Rezistor 1 R1 10 R
Rezistor 5 R2, R3, R6, R10, R13 4.7 K
Rezistor 2 R4, R8 10 K
Rezistor 1 R5 33 R
Rezistor 4 R7, R9, R11, R12 1 K
Trimer 1 RV1 10 K
Integrovaný obvod 1 U1 ATMEGA8 (naprogramovaný)
Integrovaný obvod 1 U2 TC4420CPA
Integrovaný obvod 1 U4 TL431
Integrovaný obvod 1 U5 7805
Tranzistor 1 Q1 BC337
Tranzistor 1 Q2 BD139
Tranzistor 1 Q3 IRF640
Dióda 1 D1 MBR20100CT
Dióda 2 D2, D3 1N4007
Cievka 1 L1 20 mH
Cievka 1 L2 4.5 mH
LCD 1 LCD1 DEM_16226_SYH-LY
Senzor teploty 1 Teplota DS18B20
Tlačítko 1 TL1 Mikrospínač TACT
Tlačítko 1 TL2 Mikrospínač TACT
Faston 2 - Faston do PCB 6.3 mm

 

Záverečné poznámky

Pre pripojenie desulfátora k akumulátoru zvoľte vždy vhodný priemer vodičov - odporúčaným minimom je do 6mm2. Pozor na správnu polaritu pripojenia! Prípojné vodiče nepoužívajte dlhšie ako 30 cm na jeden vývod, nakoľko pri dlhších  vodičoch nastáva útlm a  funkčnosť zariadenia by bola výrazne nižšia. Prípojné konektory - fastony je vhodné kontaktovať krimpovaním a následným pocínovaním a izolovaním kontaktu buď vhodnou krytkou konektora, alebo zmršťovacou bužírkou. Majte na pamäti, že zariadenie pracuje s vysoko napäťovými impulzmi, preto je vhodné pripojiť nabíjačku akumulátorov k desulfátoru prostredníctvom dodatočnej tlmivky o indukčnosti minimálne 200uH. Táto tlmivka nie je súčasťou stavebnice, nakoľko každej nabíjačke vyhovuje iná hodnota. Touto tlmivkou zamedzíte prieniku nežiadúcich impulzov do nabíjačky, čo by mohlo spôsobiť (v prípade inteligentnej nabíjačky) vypnutie desulfatácie a nabíjania akumulátora. Inteligentné nabíjačky sú citlivejšie na prienik takýchto impulzov a často sa preto môže stať, že daný impulz vyhodnotia nesprávne a ukončia celý proces predčasne. Zariadenie používajte vždy s pripojeným ventilátorom, nakoľko ochranná automatika zariadenia pracuje tak, že pri zvýšení teploty sa automaticky zníži výkon zariadenia na minimum a tým pádom sa predĺži aj samotný čas desulfatácie. Počas samotnej desulfatácie akumulátora je vhodné merať hustotu elektrolytu vhodným meradlom, napríklad refraktometrom, získate tak prehľad o stave desulfatácie a aj o kondícii akumulátora. Pri meraniach vykonávaných elektronickými meracími prístrojmi - dočasne odpojte desulfátor! V opačnom prípade môžte trvalo poškodiť merací prístroj napäťovým impulzom z desulfátora! Pred použitím na inom akumlátore majte na pamäti, že desulfátor si uchováva posledné nastavenie výkonu, ktoré bolo použité pri predošlej desulfatácii (predošlom akumulátore), preto e potrebné zmerať akumulátor a opätovne nastaviť výkon, ktorý bude optimálny pre daný akumulátor.

Poznámky z testovania desulfátora

Akumulátor, ktorý bol použitý pri teste desulfátora bol: zostava 2x6V blok v sérii. TROJAN J305P-AC (330Ah) Flooded / wet lead - acid battery. Jedná sa o olovený trakčný akumulátor, ktorý má zaplavené elektródy, vstupné zátky na dolievanie a kontrolu. Ideálny typ, nakoľko je pri ňom možnosť merania hustoty elektrolytu.
Cena tohto konkrétneho modelu jedného 6V bloku je aktuálne na úrovni okolo 440€ s DPH.

Jedná sa o 4 ročný akumulátor, ktorého história je neznáma. Bol vyradený zo zariadenia v ktorom pracoval, ja som majiteľom posledný rok. Používal som ho v 12V FV systéme cca 3/4 roka. Dosť často bol aj viac dní vo vybitom stave nakoľko  záležalo od počasia a spotreby z meniča.

Po vstupných meraniach som z hrôzou zistil že je problém len článkom č.4. Čo nie je ideálny príklad na desulfatáciu, nakoľko všetky ostatné články boli hustotou v poriadku. To napovedalo tomu že tu máme dočinenie už aj s iným a závažnejším poškodením. V pripravovanom článku budú všetky informácie a postupy a grafy zo samotnej desulfatácie tohoto akumulátora s použitím desulfátora.

 

Kúpiť v e-shope

 



Páčil sa Vám článok? Pridajte k nemu hodnotenie
 

     

Komentáre k článku

Zatiaľ nebol pridaný žiadny komentár. Pridáte prvý? Za obsah komentárov je zodpovedný užívateľ, nie prevádzkovateľ týchto stránok.
Pre komentovanie sa musíte prihlásiť.

Vyhľadajte niečo na našom blogu

Webwiki ButtonSeo servis