Аварийное освещение (серия дачная автоматизация)

Автор: KomSoft
Опубликовано 11.11.2014
Создано при помощи КотоРед.

Исходные требования к устройству были таковы:

• В выключенном состоянии совсем не потребляет ток (реализовано - за счет реле схема полностью отключена от аккумуляторной батареи - АБ.)
• При появлении сетевого напряжения (подключении к сети) нагрузка отключается и включается режим заряда АБ.
• Режим защиты АБ - при снижении напряжения (под нагрузкой) до 10.7В включается светодиод "Батарея разряжена", при снижении ниже 10.3В - нагрузка отключается. Пороги срабатывания регулируются.
• "Умная" зарядка в 3 этапа: этап I - зарядка постоянным током 0.2С, этап II - зарядка постоянным напряжением 14.6В, этап III - зарядка постоянным напряжением 13.6В.
• "Умная" зарядка реализована по схеме от volvolyn (https://radiokot.ru/forum/viewtopic.php?f=25&t=23&start=420)

Дай Бог РадиоКоту здоровья и полную миску валерьянки за идеи!

Чтобы не отбирать хлеб у авторов, подробно о работе схем читаем у них. Остановлюсь только на особенностях реализации.

Итак, как живет устройство.

В исходном состоянии, когда устройство стоит отдельно, все отключено от аккумулятора и батарея разряжается только за счет саморазряда.

Нажатие на кнопочку "On" через нормально замкнутые контакты реле К1 подает питание на схему УЗАБ.

Схема УЗАБ отличий от авторской не имеет, за исключением диода VD9. Дополнительный диод VD9 (которого нет в первоначальной схеме УЗАБ) запрещает подачу напряжения в нагрузку через кнопку SB1 "On" до срабатывания реле, что исключает перегорание слаботочной кнопки SB1 или диода VD8 при мощной нагрузке. Во-вторых, он компенсирует падение напряжения на VD8 для нормальной работы схемы сравнения напряжения АБ в УЗАБ.

Далее, если напряжение АБ выше порогового, через компаратор U1A и транзистор VT3 включает реле K2 и подает напряжение на нагрузку. Когда напряжение АБ снижается ниже порога, то вначале загорается светодиод HL4, индицирующий низкий заряд батареи, а затем при дальнейшем снижении напряжения - нагрузка отключается. Вручную отключить нагрузку можно, нажав кнопочку "Off".

При подключении к сети 220В через резистор R12 включается реле К1, отключая нагрузку (зачем нам аварийная лампочка, если есть свет?) и начинается зарядка батареи.

Аккумуляторная батарея (АБ) напряжением 12В подключается к клеммам В+ и В-, нагрузка подключается к "Out 12V". На вход подается напряжение от любого источника постоянного напряжения 17-20В, обеспечивающего нужный ток зарядки (1-2А).

Устройство обильно снабжено индикаторами состояния:
HL1 (оранжевый) - идет зарядка,
HL2 (зеленый) - подключено к сети,
HL3 (зеленый) - подано напряжение на нагрузку,
HL4 (красный) - батарея разряжена и скоро отключится.

Плата, дорожки в слое TOP, т.е. перед нами (темно-синим - перемычки). При повторении зеркалить не нужно:

Расположение деталей, выводные - с обратной стороны платы:

Фото собраной платы (все высокое уложено горизонтально), плата прикручена радиатором к крышке корпуса для теплоотвода ибо L200 нехило греется при зарядке:

Как говорится, правильно собраное устройство начинает работать сразу. Но в данном случае придется поработать отверткой покрутив четыре подстроечных резистора и подобрав еще один.

Настройка УЗАБ:
Резистором R16 - выставить желаемый порог индикации "Батарея разряжена" 10.5-11В.
Резистором R15 - выставить желаемый порог отключения нагрузки 10-10.5В.

Настройка зарядного устройства:
Резистором R11 установить на выходе 13,6...13,8В без нагрузки.
Резистор R9* (R91*) - подобрать для достижения на выходе 14,6...14,8В без нагрузки при закороченных К и Э VT1.
Резистором R6 - выставить 0,5В между движком и верхним по схеме выводом R6 (определяет ток зарядки, при котором устройство переходит из режима II в режим III. Я установил 0.45В - чтобы переход происходил при токе 0.02С).

Реализация в железе.

Поскольку я имею дело с компьютерами, реализовано это все практически бесплатно на их потрохах (покупалась только L200C и какие-то мелочи).

Корпус - от блока питания AT/ATX, АБ - после замены в UPS (для наших целей еще сгодиться), вертикально не стала в корпус, да и горизонтально с трудом - пришлось поработать ножовкой. Реле - от мониторов с петли размагничивания. Подстроечники, диоды, конденсаторы и резисторы - оттуда же. Транзисторы КТ502/503 заменяются на аналогичные p-n-p/n-p-n, например на A733/C945 с изменением рисунка платы или впаиванием "раком". Диод КД212 - любой мощный (желательно шоттки) от блока питания на ток более 1А (при использовании батареи 7А/ч зарядный ток 0.7А).

Блок питания используется на 17-20В и ток около 1-1.5А. Я использовал от какого-то старого ноута с нестандартным напряжением, пролежавший много лет в тумбочке из-за своей нестандартности, прикручен на заднюю стенку.

Готовое устройство:

Собственно аварийное освещение - светодиодная лампа на 12В, купленая шефом на eBay как ближний/дальний, а на деле оказавшаяся AntiFog. После перегорания предохранителей в автомобиле две штуки переданы мне в качестве наказания (вторая использована при освещении дачного туалета). Запаяна в переходную платку к разъему Molex от винчестера с прикрученым туда же магнитом на ушках от него же. Естественно можно подключить и другую нагрузку, требующую 12В.

Нажимаем на кнопочку "On" - да будет свет!

Подключаем провод питания - свет выключается, начинается зарядка батареи.

И пусть это устройство используется пореже.

Файлы:
Схема и плата (в формате OrCad 9.2)

Все вопросы в Форум.