Symulator akumulatora jako obciążenie ładowarki

Często zdarza się w praktyce warsztatowej, że potrzeba sprawdzić działanie zasilacza do ładowania akumulatorów - ładowarki. Praca takiego zasilacza odbywa się w dwóch fazach - stałego prądu (CC) oraz stałego napięcia (CV).
By więc móc zaobserwować działanie czyli pomierzyć prąd, napięcie czy przebiegi w ważnych punktach zasilacza należałoby go obciążyć symulując stan ładowania.

Włączanie rezystorów jako obciążenia nie jest zbyt wygodne, gdyż w fazie CC napięcie na wyjściu może przyjmować różne wartości zależnie od rezystancji, czasem zbyt niskie jak na rzeczywiście rozładowany akumulator (akumulatora nie rozładowuje się do zera).
Poza tym obserwacja zachowania zasilacza podczas przechodzenia z fazy CC do CV przy takim sposobie obciążania byłaby bardzo utrudniona.

W takiej sytuacji najlepszym rozwiązaniem staje się układ symulujący akumulator - urządzenie, w którym w prosty sposób, korzystając z potencjometru można ustawić napięcie na wyjściu dopasowując się tym do badanego zasilacza.
Podłączone do ładowarki zachowuje się tak, jak ładowany akumulator.

Wykorzystałem tu gotowe elementy skonstruowane wcześniej do "Zespołu obciążenia aktywnego". Zmienił się jedynie sterownik.

Obsługa sprowadza się do ustalenia przełącznikiem zakresu napięć, jakie może osiągać akumulator podczas ładowania. Następnym krokiem jest symulowanie bieżącego napięcia pokrętłem potencjometru. Mierniki wskazują aktualne wartości.

Nareszcie schemat doczekał się ostatecznego kształtu. Zwykle pozostają luźne zapisane kartki, z których po czasie trudno doszukać się ostatecznego kształtu.
Opublikowanie tego projektu zmusiło mnie do postawienia kropki nad przysłowiowym "i".

Trochę tu dodatkowych, niepotrzebnych informacji, których nie usuwałem. To np. opisy kolorów przewodów, czy wartości napięć. Lenistwo wzięło górę - nie usuwałem.
Jeszcze zasilacz:

Hm, a nie jest tak, że przynajmniej część współczesnych ładowarek "wyczuwa" obecność rzeczywistego akumulatora? Nie wiem, nie wnikałem nigdy na jakiej dokładnie zasadzie, może wstępnie pomiaru napięcia aku? W każdym razie chodzi mi o to, że na zwykłym obciążeniu rezystancyjnym taka testowana ładowarka może nie "ruszyć".

[EDIT] Chyba się pospieszyłem, nie przyjrzałem się dobrze schematowi. Napięcie 56V i źródło 1mA na tranzystorach 2SA1627/BC858 służy do symulacji napięcia akumulatora?

Stanley_P wrote:

Napięcie 56V i źródło 1mA na tranzystorach 2SA1627/BC858 służy do symulacji napięcia akumulatora?

Tak rzeczywiście jest.
Myślę, że 1mA w zupełności wystarczy by ładowarka wykryła podłączenie akumulatora. Początkowo myślałem o 5mA, jednak wymagałoby to dołożenia jednego ogniwa w łańcuchu powielacza, a i tak jest dość "miękki" (poza tym kończyło mi się miejsce na płytce).

Dotychczas przetestowałem 2 fabryczne ładowarki do Li-Ion 10S z dobrym skutkiem.

Powitać

Przyznam szczerze, że chętnie bym takowe urządzenie zakupił, jedyne co mnie martwi to, że często naprwiam ładowarki do akumulatorów trakcyjnych od wózków widłowych, a te wymagają od baterii wydajności prądowej na poziomie wystarczającej do załączenia przekaźnika wewnątrz ładowarki, a na to już 1mA to zdecydowanie za mało...
Pytanie jednak dalej aktualne, jakie koszty wykonania?

Przyznaję, że zabierając się do tej konstrukcji myślałem o rozbudowaniu układu pozwalającym na taką funkcjonalność, zwłaszcza że podczas prób z ładowarką do akumulatora w rowerze wyraźnie słyszałem kliknięcie przekaźnika.

Rozumiem, że rolą przekaźnika jest połączenie obwodów wyjściowych zasilacza z akumulatorem po spełnieniu warunków właściwej polaryzacji oraz przedziału napięcia. Taką kontrolę zwykle przeprowadza nieskomplikowany układ komparatora zakończony w/w przekaźnikiem. Prąd pobierany przez taki układ to zwykle ułamek mA.

Spotkałem się jednak z ładowarką, gdzie owa kontrola sprowadzała się do zasilenia obwodu przekaźnika bezpośrednio z ładowanego akumulatora. Cewka przekaźnika sterowana przez tranzystor, którego w obwodzie bazy umieszczono diodę Zenera.
Tak też można - rozwiązanie proste i skuteczne, jednak przedstawione przeze mnie rozwiązanie symulatora w takim przypadku nie zadziała.

Oczywiście nie do końca. Trzeba zastosować coś, co byłoby rodzajem rozrusznika uruchamiającego przekaźnik.
Tak więc z zewnętrznego zasilacza podać przez rezystor napięcie o wartości z zakresu napięć ładowanego akumulatora a po zadziałaniu przekaźnika i podjęciu obciążenia przez symulator odłączyć zasilacz pomocniczy.

Świadomie zrezygnowałem ze zwiększonej wydajności prądowej na rzecz wykorzystania istniejących już elementów tworzących skonstruowane wcześniej bliźniacze urządzenie będące obciążeniem aktywnym. Wykorzystałem więc istniejący zasilacz AC.
Chcąc zachować funkcjonalność pozwalającą na testowanie ładowarek z obciążającym wejście przekaźnikiem musiałbym rozbudować nieco obwody zasilania a przede wszystkim zmienić zasilacz (no i rodzaj wtyku by mając 2 sterowniki w identycznych obudowach nie pomylić się).

Teraz z perspektywy czasu wydaje mi się, że układ znacznie uprościłby się . Nie chcę już go przerabiać wiedząc, że będzie potrzebny może raz w roku, może rzadziej.
Od pewnego czasu szykuję się do konstrukcji ładowarki do akumulatora w rowerze, o dużej wydajności prądowej, zapewniającej krótki czas ładowania pakietu. To przesądziło o powstaniu opisanego symulatora.

Dodano po 6 [minuty]:

Co do kosztów wykonania... To właściwie z tzw. przydasiów oraz kilku dokupionych składników jak np. obudowa, złącza, oprawki na żarówki halogenowe, podstawki pod nie, trochę blachy, wkrętów etc.
Ogólnie to, o co potykamy się zwykle w warsztacie i co pozostaje na co dzień w twórczym nieładzie.
Cena kilku paczek papierosów i kilkanaście godzin pracy.