Einführung

Neben Lithium-Ionen-Batterien sind auch heute noch Nickel-Cadmium-Batterien weit verbreitet. Diese Akkus sind billiger als Lithium-Ionen und behalten ihre Leistung in jedem Wetterverhältnisse, während Lithium-Ionen-Batterien einige Hersteller verlieren ihre Leistung bei negativen Temperaturen.

Nickel-Cadmium-Batterien werden in Elektroautos (als Triebfahrzeuge), Straßenbahnen und Trolleybussen (zur Versorgung von Regelkreisen), Fluss- und Seeschiffe... Sie werden in der Luftfahrt häufig als Bordspeicherbatterien für Flugzeuge und Hubschrauber eingesetzt. Sie dienen als Stromquelle für Stand-alone-Schrauber, Schrauber und Bohrer.

Der Nachteil von Nickel-Cadmium-Akkus ist der sogenannte „Memory-Effekt“, der auftritt, wenn der Akku geladen wird, ohne ihn vorher vollständig zu entladen. Dadurch nimmt die maximale Kapazität des Akkus mit der Zeit ab und die Betriebszeit des Akkus nimmt ab.

In dieser Diplomarbeit wird ein Gerät entwickelt für automatisiertes Training wiederaufladbare Batterien. Ein Batterietraining ist unerlässlich, um die Batterie in gutem Zustand zu halten und den aktuellen Batterieladezustand korrekt anzuzeigen. Dieser Vorgang besteht darin, einen Entlade-Lade-Zyklus durchzuführen.

Die Batterie ist über einen Widerstand mit Masse verbunden und entlädt sich vollständig. Anschließend wird die Batterie an den Stromkreis angeschlossen und geladen, bis sie einen Spannungswert erreicht, der sich in einem Ladezyklus lange Zeit nicht ändert. Wenn höchster Wert Spannung nicht hoch genug ist, wird der Entlade-Lade-Zyklus wiederholt.

Das im Rahmen dieser Diplomarbeit entwickelte Gerät kann von Servicediensten rund um die Batteriewartung, Bauunternehmen mit Große anzahl autonome Schraubendreher und Bohrer, Krankenhäuser, die Geräte zur Aufzeichnung der Vitalwerte des Patienten verwenden, die ständig vom Patienten getragen werden.

1. Überprüfung von Analoga und deren Analyse

Moderne Elektronikhersteller produzieren ähnliche Geräte, aber sie sind normalerweise ausschließlich auf analogen Elementen aufgebaut und haben nicht die Flexibilität, die ein auf einem Mikrocontroller basierendes Gerät hat.

a) Amateurschaltung eines analogen Gerätes zum manuellen Batterietraining.

Das Diagramm ist in Abbildung 1 dargestellt.

Abbildung 1 - Amateurschaltung eines analogen Gerätes zum manuellen Batterietraining

Arbeitsprinzip Dieses Gerät - manuelles Schalten Akku in den Entlade- und Lademodus.

Der Vorteil dieses Schemas ist seine unbestreitbare Einfachheit und niedrige Kosten. Der Nachteil ist manuelle Kontrolle und fehlender Schutz gegen Tiefentladung der Batterie. Der Benutzer muss den Spannungswert am Akku selbst überwachen und rechtzeitig von Entladen auf Laden umschalten. Es ist sinnvoll, ein solches Gerät zum Trainieren von ein oder zwei Batterien herzustellen, da der Trainingsprozess sehr lange dauert und eine ständige Überwachung erfordert.

b) Gerät automatisches Training Batterie.

Das Diagramm dieses Geräts ist in Abbildung 2 dargestellt.

Abbildung 2 - Elektrischer Schaltplan des automatischen Batterietrainingsgeräts

Mit diesem Gerät können Sie Ihre Batterien nur im Automatikmodus trainieren.

Der Benutzer stellt manuell ein Mindestspannung Lade- und Entladespannung der Batterie. Dazu wird ein Voltmeter an die Buchsen XS1 angeschlossen und mit einem variablen Widerstand R10 der Minimalwert der Entladespannung eingestellt. Anschließend wird das Voltmeter an die Buchsen XS2 angeschlossen und der Stellwiderstand R8 auf den minimalen Wert der Ladespannung eingestellt.

Die Vorteile dieser Schaltung sind eine gewisse Flexibilität im Vergleich zur vorherigen Schaltung, die Nachteile sind das Fehlen einer Anzeige, die den aktuellen Wert der Batteriespannung anzeigt, und die Notwendigkeit, dass der Benutzer ein separates Voltmeter für die Programmierung des Geräts benötigt .

c) Turnigy Fatboy 8 1300W Workststion Ladegerät

Dieses Gerät der in Singapur ansässigen Firma LEO Energy Pte Ltd., Revolectrix, hebt sich von Amateurschaltungen ab. Der Entwickler veröffentlicht das Schema nicht internes Gerät Gerät und erklärt nicht, wie es funktioniert.

Aussehen Dieses Gerät ist in Abbildung 3 dargestellt.

Abbildung 3 - Aussehen Turnigy Fatboy 8 1300W Workststion Ladegerät

Dieses Gerät kann viele Arten von Batterien laden und entladen: Nickel-Cadmium, Lithium-Ionen, Lithium-Polymer, Lithium-Mangan, Blei mit einer Spannung von 6, 12 und 24V. Es hat auch die Funktion, mehrere Lade-Entlade-Zyklen des Akkus durchzuführen, was jedoch nur dem Anschein eines Trainings des Akkus dient: Das Gerät produziert nur so viele Zyklen, wie der Benutzer zuweist, es verfolgt nicht, ob der Akku seine Kapazität wiederhergestellt oder nicht.

Die Vorteile dieses Gerätes sind: eine große Auswahl an Batterietypen, einfache Handhabung, die Möglichkeit, mehrere Entlade-Ladezyklen zuzuweisen und die Verfügbarkeit von Garantieleistungen.

Aber neben den Verdiensten Dieses Gerät hat auch eine Reihe von Nachteilen, darunter:

Geringe Zuverlässigkeit. Obwohl der Hersteller den Käufern das Gegenteil versichert, beschweren sich die Benutzer in den Bewertungen über den Ausfall des Geräts nach kurzer Nutzung;

Abwesenheit komplett automatischer Modus Batterietraining. Wie oben erwähnt, kann der Benutzer nur die Anzahl der Lade-Entlade-Zyklen zuweisen, es gibt keine Funktion "Entlade-Lade-Zyklen durchzuführen, bis die Batteriekapazität wiederhergestellt ist";

Hoher Stromverbrauch;

Der ziemlich hohe Preis des Geräts in Höhe von 199,95 US-Dollar, ohne den Preis des separat gekauften Boards mit Ausgleichsanschlüssen und die Lieferung aus dem Ausland, deren Kosten aufgrund des Gewichts des Geräts von etwa zwei Kilogramm auch ziemlich hoch sind.

Verwenden Sie ein solches Gerät nur zum Training von Nickel

Cadmiumbatterien sind wirtschaftlich nicht vertretbar.

Nachfolgend finden Sie eine zusammenfassende Tabelle des in Entwicklung befindlichen Geräts und der betrachteten Analoga, die die Vor- und Nachteile aller betrachteten Geräte aufzeigt.

Tabelle 1 - Übersichtstabelle des in Entwicklung befindlichen Geräts und der berücksichtigten Analoga

2. Entwicklung des Gerätes

2.1 Entwicklung struktureller Funktionsdiagramm

Dieses Gerät besteht nach technischen Anforderungen aus folgenden Blöcken:

Mikrocontroller PIC18F452;

Schalttafel;

Anzeigeblock;

Zwei Schlüssel;

Stecker zum Anschluss des Gerätes an einen stabilen Stromgenerator;

Anschluss zum Anschließen des Akkus an das Gerät.

Der Mikrocontroller wird verwendet, um Signale von der Steuertafel zu verarbeiten, um die Spannung an der Batterie zu entfernen und zu speichern. Es verarbeitet die empfangenen Daten und verbindet abhängig davon die Batterie über einen Widerstand mit der Stromversorgung oder Masse. Es ist auch so konzipiert, dass es Informationen über die Spannung des Akkus auf einer Sieben-Segment-Anzeige anzeigt und je nach aktuellem Zyklus eine bestimmte LED einschaltet.

Das Bedienfeld besteht aus fünf Tasten, die dem Mikrocontroller die folgenden Befehle geben:

a) Automatikmodus (der Lade- oder Entlademodus wird vom Mikrocontroller "gewählt", geleitet vom aktuellen und vorherigen Wert der Batteriespannung). Wird diese Taste nicht gedrückt, ist der manuelle Modus aktiv;

b) Lademodus (gibt dem Mikrocontroller einen Befehl zum Laden der Batterie; im Automatikmodus nicht verfügbar);

c) Entlademodus (ähnlich dem vorherigen Absatz);

d) Ausgabe des aktuellen Wertes der Spannung an der Batterie an eine Sieben-Segment-Anzeige;

e) Rückschluss auf eine Sieben-Segment-Anzeige der seit Beginn der Batterieladung/-entladung verstrichenen Zeit.

Zwei Schalter, die auf Transistoren implementiert sind, liefern eine Versorgungsspannung an die Batterie, um sie zu laden, oder verbinden sie über einen Widerstand mit Masse zum Entladen. Das Öffnen und Schließen von Schlüsseln wird von einem Mikrocontroller gesteuert.

Die Anzeigeeinheit besteht aus einer Sieben-Segment-Anzeige und drei LEDs verschiedene Farben glühen.

Die 7-Segment-Anzeige zeigt den aktuellen Wert der Batteriespannung oder die seit Beginn der Batterieladung/-entladung verstrichene Zeit an. Diese Informationen kommen vom Mikrocontroller zum Indikator.

Drei LEDs informieren den Benutzer über den aktuellen Modus:

Rot - Lademodus;

Gelb - Entlademodus;

Grün - das Gerät ist inaktiv.

Die LEDs sind mit dem Mikrocontroller verbunden und schalten sich auf dessen Befehl ein.

Der elektrische Aufbauplan ist in DP.44.23.01.01.03-347 / 13.E1 und in Abbildung 4 dargestellt.

Abbildung 4 - Blockschaltbild des Gerätes zum Batterietraining

2.2 Wahl der Elementbasis

Eine Schaltung auf Mikrocontrollerbasis ist flexibler als eine analoge Schaltung. Mit einem solchen Schema sind beliebige Einstellungen für den Betrieb des Geräts ohne eine wesentliche Überarbeitung des Schemageräts möglich.

Tabelle 2 listet die Hauptmerkmale des Mikrocontrollers PIC18F452 auf.

Tabelle 2 - Hauptmerkmale des Mikrocontrollers PIC18F452

Der Widerstandswert des Widerstands R15, durch den der Batterieentladestrom fließt, wurde unter Verwendung der Formel (1) berechnet.

R = U / I-Bit, (1)

U ist die Spannung an der Batterie;

Ich entlade - Entladestrom.

Der Entladestrom einer 4,5-Volt-Batterie sollte etwa 90 mA betragen, daher:

4,5 V / 0,09 A = 50 (Ohm)

Von den im Handel erhältlichen Widerständen sind Widerstände mit einem Widerstand von 51 Ohm am nächsten im Nennwiderstand.

Die Leistung des Widerstands wird mit der Formel (2) berechnet.

0,092 * 51 = 0,4131 W

Geeignet sind Widerstände ab einer Leistung von 0,5W. Ich wählte einen Widerstand CF-50 - 0,5 - 51 Ohm + 5%.

Der Rest der Widerstände wurde auf die gleiche Weise berechnet.

2.3 Entwicklung eines Elektroschaltplans

Der elektrische Schaltplan des Gerätes zum Trainieren der Batterie ist in der Zeichnung DP.44.23.01.01.03-347 / 13.E3 dargestellt.

Grundlage für die Entwicklung der elektrischen Schaltung ist das in der Zeichnung DP.44.23.01.01.03-347 / 13.E1 und in Bild 4 dargestellte Aufbauschema des Gerätes.

Das Bedienfeld besteht aus fünf SDTX-210-N-Takttasten, die mit dem C-Port des Mikrocontrollers verbunden und über CF-25-Widerstände mit einem Nennwert von 430 Ohm geerdet sind.

Die Anzeigeeinheit besteht aus einem Agilent 7-Segment HDSP-433G LED-Display und drei LEDs. Der Indikator ist mit acht Pins (sieben Segmente und einem Punkt) an Port B des Mikrocontrollers über CF-25-Widerstände und drei Pins (Steuerung jeder Ziffer des Indikators) an Port E angeschlossen.

LEDs:

1. Rot - L-1344IT

2. Gelb - L-1344YD

3. Grün - L-1344GT

LEDs sind über Anoden mit Port D des Mikrocontrollers verbunden, und Kathoden sind über CF-25-Widerstände mit Masse verbunden.

An den Transistoren VT1 - KT816A und VT2, VT3 - KT815G sind zwei Schlüssel implementiert, die die Batterie mit der Stromversorgung / Masse verbinden.

Der Transistor VT1 wird vom analogen Port des Mikrocontrollers über den Trimmerwiderstand R6 - PV32P502 gesteuert und leitet im offenen Zustand den Batterieversorgungsstrom durch sich selbst und liefert dadurch seine Ladung.

Der Transistor VT3 wird auch vom analogen Port des Mikrocontrollers über einen Trimmerwiderstand R4 gesteuert - ein Analogon von R6. Wenn der Transistor VT3 geöffnet ist, ist die Basis des Transistors VT2 über den Widerstand R14 - CF-25 mit einem Nennwert von 430 Ohm mit Masse verbunden, wodurch der durch ihn fließende Strom von der Batterie durch den Widerstand R15 . geöffnet wird auf den Boden. Dadurch wird die Batterie entladen.

Der Widerstand R1 - CF-25 mit einem Nennwert von 10 kOhm, der an die Stromversorgung und den Eingangskontakt des MCLR-Mikrocontrollers angeschlossen ist, dient dazu, Rauschen im Controller zu eliminieren, der seinen Betrieb stört.

Der Quarzresonator HC-49U ist mit den Mikrocontroller-Pins OSC1 und OSC2 verbunden.

3. Entwicklung des Gerätedesigns

3.1 Platzierung der Bauteile auf der Leiterplatte des Gerätes

Die Elemente auf der Leiterplatte wurden so weit wie möglich so positioniert, dass die Länge der Leiterbahnen, die die Verbindung zwischen den Elementen gewährleisten, verkürzt wird.

Der Mikrocontroller befindet sich in der Mitte der Platine, der Anzeigeteil und die Steuereinheit sind darin platziert rechte Seite Bretter. Die Sieben-Segment-Anzeige befindet sich in der oberen rechten Ecke der Platine, Taktschalter befinden sich unten rechts.

Kondensatoren, über die der Mikrocontroller mit Strom versorgt wird, befinden sich in unmittelbarer Nähe der VDD- und VSS-Pins des Mikrocontrollers.

Auf der linken Seite der Platine befinden sich Anschlüsse zum Anschluss an ein Netzteil und eine Batterie, sowie Widerstände und Transistoren, durch die Lade- und Entladeströme fließen.

3.2 Design des PCB-Layouts

Die Topologie der Leiterplatte wurde in der PCAD 2004 Umgebung entwickelt, das Routing wurde automatisch vom Quick Route Router durchgeführt, danach wurden einige Gleise manuell vervollständigt.

Die Topologie der Leiterplatte ist auf DP.44.23.01.01.03-347 / 13.СБ1 dargestellt.

3.3 Technologische Parameter der Leiterplatte

Die technologischen Parameter der Leiterplatte wurden entsprechend den Fähigkeiten ausgewählt Russische Hersteller Bretter mit einer bestimmten Genauigkeit herstellen.

Folgende Parameter wurden gewählt:

Spur-zu-Spur-Abstand, Pad-to-Pad, Spur-zu-Pad 15 mil (0,381 mm);

Spurbreite 12 mil;

Durchgangsdurchmesser 18 mil;

Via-to-Track-Abstand, 15 mil Via-to-Pad;

Siebdruck-Schrifthöhe 30 mil.

4. Entwicklung des Mikrocontroller-Programmalgorithmus

Unten ist ein vereinfachter Algorithmus für das Mikrocontroller-Programm.

a) Entladezyklus:

1) Öffne den Transistor VT1 und schließe den Transistor VT2 durch Anlegen einer logischen Einheit an die analogen Kontakte des Mikrocontrollers A0 und A1;

2) Halten Sie den Pegel einer logischen Einheit 10 Minuten lang auf den Kontakten;

b) Ladezyklus:

1) Schließen Sie den Transistor VT1 und öffnen Sie den Transistor VT2 durch Anlegen einer logischen Null an die analogen Kontakte des Mikrocontrollers A0 und A1;

2) Halten Sie den logischen Nullpegel an den Kontakten 10 Minuten lang;

4) Halten Sie den logischen Nullpegel an den Kontakten 10 Minuten lang;

5) Lesen Sie den Spannungswert, vergleichen Sie mit dem vorherigen Wert, schreiben Sie den neuen Wert in den Speicher. Wenn die Spannungen zugenommen haben, kehren Sie zur Umsetzung von Punkt II-4 zurück. Wenn nicht, den Ladevorgang beenden; der zuletzt aufgezeichnete Spannungswert wird als stabilisierte Spannung betrachtet.

c) Automatikmodus:

1) Führen Sie einen Entladezyklus durch, dann führen Sie einen Ladezyklus durch;

2) Notieren Sie die stabilisierte Spannung;

3) Führen Sie einen Entladezyklus durch, dann führen Sie einen Ladezyklus durch;

4) Vergleichen Sie den neuen Wert der stabilisierten Spannung mit dem vorherigen. Wenn es zugenommen hat, kehre zu Punkt III-3 zurück. Wenn nicht, beenden Sie den Automatikmodus.

Im manuellen Modus sind die Entlade- und Ladezyklen völlig autonom und werden vom Benutzer über das Bedienfeld gesteuert.

Abbildung 5 zeigt ein Blockschaltbild des Algorithmus des Hauptprogramms des Mikrocontrollers.

Abbildung 5 - Blockschaltbild des Algorithmus des Hauptprogramms des Mikrocontrollers

5. Design und technologischer Teil

5.1 Designentwicklung

Das Akku-Trainingsgerät dient der Wiederherstellung der Kapazität von Nickel-Cadmium-Akkus für Schraubendreher, eigenständige Bohrmaschinen und andere Geräte durch mehrere aufeinanderfolgende Lade-Entlade-Zyklen.

Das Gerät zum Trainieren der Batterie gehört nach den Betriebsbedingungen von Funkelektronischen Geräten (REA) zur Gruppe 2: zum Betrieb in Räumen, in denen sich Temperatur- und Feuchtigkeitsschwankungen nicht wesentlich von Schwankungen im Freien unterscheiden und freier Zugang besteht in Abwesenheit von lüften direkte Auswirkung Sonneneinstrahlung und Niederschlag.

Die Betriebseigenschaften des Batterietrainers sind:

Gerätegruppe - 2;

Mindestbetriebstemperatur, оС - -20;

Maximale Betriebstemperatur, оС - +40;

Minimum Grenztemperatur, оС - -40;

Maximale Grenztemperatur, оС - +60;

Relative Luftfeuchtigkeit (bei t = + 25 o-6C), % - 75;

Der Betriebsfaktor beträgt 3,4;

Mechanische Vibration, Hz - bis zu 50;

Schläge, g - 5.

Die Bewertung der Vereinheitlichung des Designs des Geräts zum Trainieren der Batterie erfolgt nach mehreren Koeffizienten, die durch die Formeln bestimmt werden:

a) Der Vereinigungskoeffizient (K1) berechnet sich nach der Formel (3)

K1 = (N un.det + N un.sb) / (N det + N sat) = (27 + 26) / (27 + 27) = 0,98 (3)

N un.det - die Anzahl der genormten Teile

N un.sb - die Anzahl der vereinigten Versammlungen

N det - die Anzahl der Teile

N sat - die Anzahl der Baugruppen

b) Auslastungsgrad von Mikroschaltungen (5)

K2 = Nims / (Nims + Nre) = 2 / (2 + 27) = 0,06 (5)

Nims - Anzahl der Mikroschaltungen

Nre - die Anzahl der Radioelemente

c) Komplexer Faktor der Herstellbarkeit (6)

Kcom. = (K1 1 + K2 2)/ 1 + 2 =(0,98+0,06)/1,75=0,59

- Gewichtskoeffizient ( 1 =0,75, 2 =1)

K1 - Vereinigungskoeffizient

K2 - Nutzungsfaktor von Mikroschaltungen

Nachdem wir die Erfüllung der Bedingung überprüft haben Kkom Kzad., Wo

Kzad. - ein gegebener Faktor der Herstellbarkeit (Kzad. = 0,40,5)

Aus dem Obigen folgt, dass die Bedingung erfüllt ist, daher ist diese Konstruktion technologisch fortgeschritten.

Die Herstellbarkeit eines Designs wird als eine Reihe von gestalterischen und technologischen Anforderungen verstanden, die eine einfache wirtschaftliche Herstellung unter technologischen Bedingungen ermöglichen. Um die Herstellbarkeit des Designs zu erhöhen, ist es notwendig: die Anzahl der ICs zu erhöhen, billige Materialien zu verwenden, das Design noch weiter zu vereinfachen, Standardtechnologien zu verwenden, die Nomenklatur der verwendeten Teile und Baugruppen zu reduzieren.

5.2 Entwicklung des PCB-Designs

Das Design erfolgt auf einer Leiterplatte mit den Maßen 118x80.

Das Brett besteht aus doppelseitigem Fiberglas der Marke SF2-35-1.5 GOST 10.316-78. Glasfaserlaminat dieser Marke hat eine hohe Festigkeit. Die Leiterplattendicke beträgt 1,5 mm, der Mindestabstand zwischen den Leitern beträgt 0,4 mm. Diese Platte sollte im kombinierten Verfahren mit einer Rasterstufe von 2,5 mm ausgeführt werden. Löten Sie mit POS61 GOST 21931-01 Lötmittel. Die Leiterplatte hat plattierte Befestigungslöcher für Stiftkomponenten.

Das Board wurde in P-CAD- und AutoCAD-Umgebungen entwickelt. In der P-CAD-Umgebung wurden die Elemente platziert und die Leiterplatte ausgelegt. Das Routing erfolgte durch den Quick Route Autorouter und wurde manuell nach Mindestgrößen Kontaktpads und Leiterbahnen und der Abstand zwischen den Kontaktpads und Leiterbahnen. Dann wurde in der AutoCAD-Umgebung der Umriss der Platine gezeichnet.

5.3 Entwicklung eines technologischen Verfahrens zur Herstellung einer Leiterplatte

Als Ergebnis des Entwurfs wurde ein technologisches Verfahren zum Zusammenbauen einer Vorrichtung zum automatisierten Training von Nickel-Cadmium-Akkumulatoren erstellt.

Die Auswahl und Begründung der Zusammensetzung der Operationen erfolgt auf der Grundlage von OST.4.GO.054.014 „Knoten und Blöcke elektronischer Geräte auf Mikroschaltungen. Typische Montageprozesse". Die Mikroschaltungen sind auf einer zweilagigen Leiterplatte montiert. Als Basis diente das Foliendielektrikum FDME1 mit einer Dicke von 0,09 mm, die Dicke des Abstandshalters (SP-2 Fiberglas) im Ausgangszustand betrug 0,06 mm.

Stahlhalterungen wie GT-1875, GT-1939 werden zum Formen und Schneiden der Anschlüsse von Mikroschaltungen verwendet. Die Schlussfolgerungen der Mikroschaltungen werden mit einem PEM-Lötkolben STU 38-739-65 gelötet. Nach dem Entlöten wird das restliche Flussmittel mit einem Alkohol-Benzin-Gemisch entfernt. Anschließend wird die Leiterplatte in einem 2ShZhM-Abzug getrocknet.

Schutz vor Feuchtigkeit bietet die dreifache Beschichtung der Platte mit E4.100 Lack. Nach jedem Auftragen einer Lackschicht wird die Leiterplatte in einem 2ShZhM-Trockenschrank bei einer Temperatur von 110-120 Grad getrocknet.

Die Leiterplattenbeschriftung erfolgt nach OST 4.GO.0707.200. Der letzte Arbeitsgang ist die Kontrolle des Gerätes, die durch visuelle Kontrolle der Lötqualität, des Feuchtigkeitsschutzes sowie der Funktionskontrolle der elektrischen Parameter des Geräts erfolgt.

Der betrachtete technologische Prozess gewährleistet die Bestückung der Leiterplatte mit den erforderlichen betrieblichen Anforderungen.

05 Eingangskontrolle

10 Kommissionierung

15 Vorbereitung

20 Montage

25 Spülen

30 Parametersteuerung

35 Markierung

40 Kontrolle

Die Eingangskontrolle besteht in der visuellen Inspektion und Kontrolle der elektrischen Parameter der Komponenten am Stand. Die Leiterplatte wird auf Dichtigkeit und mechanische Beschädigungen überprüft.

Der Kommissioniervorgang erfolgt auf dem Kommissioniertisch und besteht in der Auswahl aller in der Baugruppe enthaltenen Elemente gemäß der Spezifikation. Die Entnahme erfolgt auf einem speziellen Tisch mit einer Pinzette.

Der vorbereitende Vorgang besteht darin, die Leitungen zu formen und zu schneiden. Die Schlussfolgerungen werden durch Eintauchen in ein Flussmittel gefluxt. Verzinnen der Leitungen mit POS-61 Lötzinn GOST 21931-76, Temperatur + 250°C., Für Transistoren und Dioden 2-3 s. Für diesen Vorgang wird ein separater Raum verwendet, in dem jeder Arbeitstisch mit einer lokalen Absaugung ausgestattet ist. Um diesen Vorgang durchzuführen, werden Pinzetten, Seitenschneider, Zangen und eine Formvorrichtung verwendet.

Der Installationsvorgang besteht darin, die Kabel der Funkelemente zu verzinnen, sie auf der Platine zu installieren und die Funkelemente zu verlöten. Die Anschlüsse der Elemente werden mit einem Flussmittel bedeckt und dann in ein Bad mit geschmolzenem Lot POS-61 (GOST 21931-76) mit einer Temperatur von 250 ° C getaucht. Die Verzinnungszeit des ICs beträgt 1-1,5 Sekunden, die restlichen Elemente 2-3 Sekunden. Nach der Montage und Fixierung der Montageeinheiten auf der Leiterplatte (OST5.9307-79) werden die Funkelemente gemäß OST.4GO.010.030 montiert. Die Platine wird mit Flussmittel behandelt und die Elemente werden mit einer Welle aus geschmolzenem POS-61-Lot gelötet. Die Lötzeit ist gleich. Die Lötstelle sollte glatt und glänzend sein. Die Qualität wird visuell und die Stärke der Elemente mit einer Pinzette kontrolliert. Nach dem Löten ist es notwendig, die Lötstellen gründlich von Schmutz und Flussmittelresten zu reinigen.

Der Spülvorgang besteht darin, die Leiterplatte in einem speziellen Spülbad von überschüssigem Lot und Flussmittel zu reinigen.

Die Parameterkontrolle besteht darin, das Gerät zu testen und alle Parameter dieses Gerätes am Stand zu überprüfen.

Der Markierungsvorgang ist erforderlich, um alle erforderlichen Bezeichnungen auf der Platine mit einem speziellen Lack anzubringen.

Die Steuerung (Exit) wird ausgeführt, nachdem alle Operationen abgeschlossen sind. Allgemein Endkontrolle Funktionsfähigkeit eines fertig montierten Gerätes nach TU 023.019. Der technologische Prozess der Montage und Installation der Leiterplattenmontage ist in der beigefügten Streckenkarte GOST 3.1118-82 dargestellt.

5.4 Berechnung der Zuverlässigkeit des Gerätes zum automatisierten Training von Nickel-Cadmium-Akkus

Alle modernen elektronischen Geräte enthalten eine Vielzahl von Komponenten, die zu einer Vielzahl von Lötverbindungen, Leitern und Drähten führen. Daher ist während des Betriebs des Geräts ein Ausfall jeder Komponente möglich. Als Ergebnis wird das elektronische Gerät funktionsunfähig.

Hardwareausfälle können häufig und selten auftreten, daher stellen sich verschiedene Fragen:

Wie häufig werden die Fehler auftreten;

Wie lange wird das Gerät vor dem ersten Ausfall arbeiten?

Wie lange dauert die Reparatur;

Was muss getan werden, um die Zuverlässigkeit des Produkts zu erhöhen.

Zuverlässigkeit ist die Eigenschaft eines Produkts, seine beabsichtigten Funktionen zu erfüllen und gleichzeitig Betriebsparameter innerhalb der angegebenen Grenzen für den erforderlichen Zeitraum. Zuverlässigkeit zeichnet sich durch Langlebigkeit, Zuverlässigkeit und Wartbarkeit aus.

Bei der Entwicklung von elektronischen Geräten können zwei Arten von Zuverlässigkeitsberechnungen durchgeführt werden - vorläufige und endgültige. Basierend auf den Ergebnissen solcher Berechnungen wird eine Entscheidung getroffen: das Gerät weiterzuentwickeln oder die Schaltung neu zu konzipieren.

Die Ziele der Berechnung der Zuverlässigkeit sind:

Auswahl der zuverlässigsten Schemaoption;

Die meisten auswählen zuverlässiges Design Gerät;

Berechnung quantitativer Zuverlässigkeitsindikatoren;

Berechnung der Reparaturzeit.

Eine vorläufige Berechnung der Zuverlässigkeit wird in der Entwurfsphase durchgeführt, wenn das Produkt nur in Form eines schematischen Diagramms entwickelt wird. Die endgültige Zuverlässigkeitsberechnung wird in der Phase der Herstellung eines Prototyps oder einer Charge durchgeführt, in der die Zuverlässigkeit des gesamten Produkts berechnet wird.

Für das in dieser Diplomarbeit entwickelte Gerät wird eine vorläufige Zuverlässigkeitsberechnung durchgeführt. Für die Berechnung werden die Durchschnittswerte der Ausfallrate lsr verwendet, die Werte der Betriebsfaktoren Ke und des Kp-Modus werden nicht berücksichtigt, dh die tatsächlichen Betriebsbedingungen und Betriebsarten der Schaltung Elemente werden bei der Berechnung der Zuverlässigkeit nicht berücksichtigt. Alle für die Berechnung notwendigen Daten sind in Tabelle 3 dargestellt.

Tabelle 3 - Elemente

W av =?L av * N i * 10 -6 = 14,487 * 10 -6, 1 / h

W cf - der durchschnittliche Parameter des Fehlerflusses der Elemente dieser Schaltung;

l cf ist die durchschnittliche Ausfallrate jedes Elements;

N i ist die Anzahl der Elemente.

Lassen Sie uns die mittlere Zeit zwischen Fehlern berechnen:

T0 = ​​​​1 / W avg = 1 / 14,487 * 10 -6 = 69027,4 h

Fazit: Da der errechnete Wert T0 = 69027,4 Stunden größer als T0.set (T0.set = 10000 Stunden) ist, halten wir das entwickelte Gerät für zuverlässig.

Die Möglichkeiten zur Verbesserung der Zuverlässigkeit sind wie folgt:

In der Entwurfsphase:

Angemessene Reduzierung der Anzahl der Schaltungselemente, Auswahl von Elementen mit geringerer Ausfallrate;

Verwenden Sie in Neue Entwicklung einheitliche und Standardprodukte;

Persistente oder rollierende Backups verwenden.

In der Produktionsphase:

Strikte Einhaltung der technologischen Disziplin (d. h. Einhaltung des Designs oder der technologischen Dokumentation);

Sorgfältige Organisation der Eingangs- und Ausgangskontrolle;

Obligatorische Durchführung des Technologielaufs (Anwendung gemäß dem Verwendungszweck unter betriebsnahen Bedingungen) der hergestellten Ausrüstung;

Gegebenenfalls Durchführung eines elektrothermischen Trainings (Test unter Last, bei Änderung der Umgebungstemperatur, d.h. mit maximaler Annäherung an reale Bedingungen Betrieb).

Während der Betriebsphase wird zur Verbesserung der Zuverlässigkeit empfohlen, die Betriebsvorschriften zu befolgen.

5.5 Entwicklung eines technologischen Verfahrens zum Aufbau eines Gerätes zum automatisierten Training von Nickel-Cadmium-Batterien

Um die Leistung des Geräts für das automatisierte Training von Nickel-Cadmium-Batterien zu überprüfen, müssen Sie über bestimmte Softwaretools verfügen:

Übersetzer für Assembler;

Debugger;

Programmierer.

Um die Funktionalität des Boards zu überprüfen, müssen Sie zunächst den Mikrocontroller programmieren. Installieren Sie dazu den Mikrocontroller in der entsprechenden Krippe des Programmiergeräts, verbinden Sie ihn über die serielle Schnittstelle mit dem Computer und versorgen Sie ihn und den Computer mit Strom. Nehmen Sie als nächstes die erforderlichen Einstellungen vor, die die Dateien angeben, die das Programm für die Implementierung der Gerätefunktionen enthalten.

Übertragen Sie nach Abschluss der Programmierung den Mikrocontroller auf die Geräteplatine. Als nächstes wird die Steuerplatine mit Strom versorgt und das Oszilloskop überprüft das Vorhandensein von Ausgangssignalen. Nach Abschluss der Konfiguration müssen Sie das Produkt ausschalten und die Geräteplatine entfernen, die übertragen wird auf Arbeitsplatz, an dem der Feuchtigkeitsschutz durchgeführt wird, und vermerken Sie auf der Begleitkarte.

6. Organisatorischer Teil

6.1 Technisches Training Produktion und Phasen der Designausbildung

Die technologische Vorbereitung der Produktion ist eine Reihe miteinander verbundener Prozesse, die die technologische Bereitschaft des Unternehmens für die Herstellung von Produkten eines bestimmten Qualitätsniveaus gewährleisten Fristen, Produktionsvolumen und Kosten. Die technologische Ausbildung sollte in Übereinstimmung mit den Regeln und Vorschriften von ESTPP GOST 14002-73 durchgeführt werden. Diese Phase sollte die volle technologische Bereitschaft des Unternehmens für die Herstellung eines Produkts der höchsten Qualitätskategorie sicherstellen. Die technologische Vorbereitung beginnt bei der Erstellung eines Produktdesigns und gliedert sich in vier Phasen:

Sicherstellung der Herstellbarkeit des Produktdesigns;

Entwicklung technologischer Prozesse;

Entwurf und Herstellung von technologischen Geräten;

Anpassung und Umsetzung der geplanten technologischen Prozesse.

Das Hauptziel der technologischen Ausbildung ist die Entwicklung und Gestaltung völlig neuer technologischer Verfahren und Richtungen zur Herstellung moderner Spitzentechnologien.

Die Konstruktionsschulung nach GOST 2.103-68 umfasst folgende Stufen:

Technische Aufgabe

Avanproekt

Vorläufiges Design

Technisches Projekt

Arbeitsdokumentation

Prototyp

Pilotcharge

Zu den Referenzen gehören: Studienanleitungen und andere offizielle Materialien Zu diesem Thema. Erstellung einer Bibliographie (systematisierte Publikationsliste zum Thema). Literaturstudie, Schlussfolgerungen. Projektentwicklung Leistungsbeschreibung für Produktdesign. Abstimmung mit interessierten Organisationen. Erstellen eines Berechnungsthemas und eines Plans - eines Zeitplans. Machbarkeitsstudie zur Machbarkeit der Erstellung eines Produkts. Genehmigung der technischen Beauftragung für die Gestaltung des Gerätes.

Der technische Vorschlag umfasst: Klärung der Machbarkeitsstudie. Klärung der wichtigsten Wege zur Erstellung eines neuen Produkts. Klärung des Gesamtvolumens der Konstruktionsarbeiten, des Zeitpunkts der Entwicklungsphasen. Klärung der Kosten für Konstruktionsarbeiten und die Herstellung eines neuen Produktes. Abstimmung mit dem Kunden des Vorprojekts.

Der Entwurf umfasst: Erstellen einer schematischen Darstellung des Produkts. Ausarbeiten eines Schaltplans, Durchführung grundlegender Berechnungen.

Auswahl von allgemeinen Design- und Technologielösungen. Zusammenstellung von Gestaltungsrichtlinien. Entwicklung von Zeichnungen einer Gesamtansicht des Produkts. Design und Herstellung von Layout und komplexen Geräten. Testen des Layouts. Klärung anhand der Ergebnisse der Prüfung der technischen und wirtschaftlichen Leistungsfähigkeit des Produktes. Entwurfsentwurf ( volle Lautstärke Dokumentation zum Entwurf). Verteidigung des Entwurfsentwurfs im wissenschaftlich-technischen Rat.

Das technologische Projekt umfasst: technologische Kontrolle der CD. Endgültige Entscheidungen über das technologische Design und die Fertigungsgenauigkeit des Produkts und seiner Komponenten basierend auf final konstruktive Lösungen und ein vollständiges Verständnis der Vorrichtung des Produkts in Übereinstimmung mit den Hauptaufgaben, die während der Entwicklung des Designs für die Herstellbarkeit gelöst wurden.

Die Arbeitsdokumentation umfasst: technologische Kontrolle der Konstruktionsdokumentation. Sicherstellung der Herstellbarkeit der Konstruktions- und Fertigungsgenauigkeit des Produkts und seiner Komponenten.

Die Herstellung eines Prototyps umfasst: Abschluss der Hauptentwurfsprüfung auf Herstellbarkeit. Festlegung der Bedingungen zur Sicherstellung der bedingten Anforderungen an die Herstellbarkeit, einschließlich der Verwendung von Standard-TP, Neueinstellung der Ausrüstung und technologische Ausrüstung in Übereinstimmung mit den Bedingungen der Serien-(Massen-)Produktion und dem geplanten Produktionsmaßstab des Produkts.

Die Herstellung von Anlagenserien beinhaltet: das Produktdesign anforderungsgerecht zu gestalten Serienproduktion unter Berücksichtigung der Verwendung der produktivsten TP, der technologischen Ausrüstung, bei der Herstellung der Hauptkomponenten.

Die Herstellung einer Pilotcharge umfasst: die finale Entwicklung des Produktes und den technologischen Prozess bei der Herstellung der Kontrollcharge.

6.2 Organisation des Gerätemontageprozesses im Unternehmen

Das in dieser Diplomarbeit vorgestellte Gerät (ein Gerät zum automatisierten Trainieren von Nickel-Cadmium-Akkus) ist ein Gerät zur Wiederherstellung der Kapazität von Nickel-Cadmium-Akkus. Daher kann ein solches Gerät für fast jeden nützlich sein, der über solche Batterien verfügt. Die Nachfrage nach einem solchen Produkt wird mittel sein, denn Nickel-Cadmium-Batterien werden nach und nach aus dem breiten Einsatz durch Lithium-Ionen- und Lithium-Polymer-Batterien ersetzt und eng fokussiert, so dass die Produktion in Serie gehen wird.

Folgende Mitarbeiter werden an der Produktion beteiligt sein:

Inspektor der Qualitätskontrollabteilung;

Monteur;

Kollektor;

Programmierer;

Picker.

Der Montageprozess des Geräts erfolgt in mehreren Schritten, da er verschiedene Arten von Operationen umfasst. Das Unternehmen beschäftigt sich nicht mit der Herstellung von Einzelteilen, daher werden zunächst Standardteile eingekauft und die Herstellung von Teilen wie Leiterplatten sowie von Kunststoffgehäusen, die in einer Kunststoffproduktionsanlage geformt werden, in Auftrag gegeben .

Leiterplatten und Gehäuse aus den Fertigungswerken werden zunächst einer visuellen Eingangskontrolle unterzogen. Anschließend wird der Controller programmiert und die Leiterplatte montiert. Nach dem Waschen und Trocknen der Platine gehen sie in die Zwischenkontrolle, wo sie nach einem Ultraschallbad die Einhaltung der Konstruktionsunterlagen, die Lötqualität und Plaquefreiheit auf Platine und Elementen überprüfen.

Am Ende wird das Produkt einer Endkontrolle unterzogen, die eine Sichtprüfung und eine Funktionsprüfung jeder der Einheiten umfasst.

7. Der wirtschaftliche Teil

7.1 Branchenanalyse

Im Bereich der Wiederaufbereitung von Nickel-Cadmium-Batterien gibt es derzeit fast keine Entwicklung. Zuvor wurden Geräte veröffentlicht, mit denen Sie Batterien im manuellen Modus nur im automatischen Modus wiederherstellen können, und Geräte - "Kombinationen", mit denen Sie eine Vielzahl von Aktionen mit der Batterie ausführen können, z. Entladezyklen wurde jedoch kein Gerät entwickelt, das mit einem Mikrocontroller sowohl Entlade- als auch Ladezyklen sowie mehrere Lade-Entlade-Zyklen durchführen kann, bis die Kapazität der Nickel-Cadmium-Batterie wiederhergestellt ist.

Potenzielle Verbraucher dieses Produkts sind Serviceunternehmen, die Nickel-Cadmium-Batterien warten, Bauunternehmen, die eine große Flotte von Schraubendrehern, eigenständigen Bohrern und anderen Geräten haben, die mit Nickel-Cadmium-Batterien betrieben werden, sowie Krankenhäuser, die Geräte zur Aufzeichnung der Vitalwerte verwenden Anzeichen von Patienten, die auch mit Nickel-Cadmium-Batterien betrieben werden.

7.2 Die Essenz des zu entwickelnden Projekts

Das in diesem Dissertationsprojekt entwickelte Gerät ist für das Training (Kapazitätswiederherstellung) von Nickel-Cadmium-Akkus vorgesehen. Das Training kann sowohl im Automatikmodus als auch im manuellen Modus durchgeführt werden.

Im Automatikmodus überwacht der Mikrocontroller die Spannung am Akku und steuert selbst die Entlade- und Ladezyklen gemäß dem darin geschriebenen Programm. Die Anzahl der Entlade-Lade-Zyklen wird nicht vom Benutzer, sondern vom Mikrocontroller-Programm bestimmt und hängt davon ab, wie weit sich die Batterie erholt hat und ob eine weitere Erholung möglich ist.

Im manuellen Modus wählt der Benutzer selbst die Entlade- oder Ladezyklen durch Drücken der entsprechenden Tasten. Der Benutzer kann die Spannung an der Batterie mit Hilfe einer Sieben-Segment-Anzeige überwachen, zu der sie vom Mikrocontroller angezeigt wird.

Das Gerät soll in Form einer Leiterplatte mit einem Stromanschluss und Anschlüssen zum Verbinden der Batteriepole realisiert werden. Dem Gerät liegt eine Bedienungsanleitung bei.

Das Gerät wird von einem Generator angetrieben Gleichstrom mit einer Spannung von 4,5 bis 5,5 Volt. Es ist für Batterien mit einer Spannung von 3,6 Volt vorgesehen.

Dieses Gerät ist zwar nicht grundlegend innovativ, jedoch wurde die Kombination aus der Möglichkeit des automatischen Trainings des Akkus und des manuellen Trainings sowie der Einsatz eines Mikrocontrollers im Wesentlichen bisher nicht genutzt.

Dieses Gerät hat nicht viele Analoga, aber es hat eine Reihe von Vorteilen gegenüber allen. Gerät bessere Schaltung an analogen Komponenten durch automatisches Batterietraining, Schutz vor Batterieüberentladung, die die Batterie unbrauchbar machen kann, sowie Anzeige der aktuellen Batteriespannung und der Zeit seit Beginn der Stromentladung oder Ladezyklus.

Schon bestehendes Schema Das automatische Batterietraining beinhaltet keinen manuellen Modus, erfordert vom Benutzer ein separates Voltmeter und muss nicht von einem einfachen Benutzer verwendet werden. Das in dieser Dissertation entwickelte Gerät ermöglicht, wie bereits erwähnt, ein manuelles und automatisches Training der Batterie, bietet Informationsgehalt und ist für jede Person geeignet.

Turnigy Fatboy 8 1300W Workststion Charger, ein weiteres Analogon, verfügt über eine breite Palette von Funktionen wie Batterieentladung, Laden, mehrere Entlade-Ladezyklen (die Anzahl der Zyklen wird vom Benutzer bestimmt), verliert jedoch gegenüber allen Analoga an Kosten. Dieses Gerät ist extrem teuer (ca. 200 US-Dollar ohne Lieferung aus dem Ausland) und unzuverlässig: Benutzer bemerken in ihren Bewertungen den schnellen Ausfall dieses Geräts. Außerdem erlaubt dieses Gerät kein vollautomatisches Batterietraining.

Das entworfene Gerät ist nicht frei von Verbesserungsaussichten. So ist es beispielsweise möglich, die Reichweite der gewarteten Batterien um Spannung zu erweitern, um die Anzeigeeinheit noch aussagekräftiger zu gestalten. Es ist möglich, ein Gehäuse für das Gerät mit einer daran befestigten Steuereinheit und einer Anzeigeeinheit zu erstellen.

7.3 Rationierung des technologischen Prozesses der Montage und Installation des Geräts

T shk = Top * (1 + K / 100), (7)

Top - die für die Ausführung der Operation selbst aufgewendete Betriebszeit;

K ist ein komplexer Koeffizient, der den Zeitaufwand für alle standardisierten Kategorien von Arbeitszeitkosten berücksichtigt.

Top ist den Zeitstandards entnommen und besteht aus zwei Abschnitten:

Erweiterte Zeitvorgaben für Montagearbeiten;

Die erweiterten Zeitvorgaben für Installationsarbeiten.

Für Serienfertigung K = 10,5 %

Der Zeitaufwand für die Montage und Installation des Gerätes ist in Tabelle 4 angegeben.

Tabelle 4 - Zeitaufwand für die Montage und Installation des Geräts

Das Gantt-Diagramm ist in Abbildung 6 dargestellt.

Abbildung 6 - Gantt-Diagramm

7.4 Erstellung einer Planungs- und Betriebskarte des technologischen Prozesses der Montage und Installation des Geräts

Der Stückpreis für Operationen wird durch die Formel (8) bestimmt

R sd. i = (C h. i * T shk. i) / 60, reiben. (acht)

wobei C h. i - Stundenlohnsatz (nach Tätigkeitskategorie)

Von H. I für die 5. Kategorie = 70 Rubel.

Der Betriebsplan für die Baugruppe ist in Tabelle 5 dargestellt.

Tabelle 5 - Geplanter Betriebsplan der Montage und Installation des Geräts

7.5 Erstellung eines Plankostenvoranschlags des Produkts und Ermittlung des Verkaufspreises

Bei der Erstellung eines Plankostenvoranschlags werden insgesamt drei Hauptelemente herausgegriffen:

M - Materialkosten;

Ausschreibung - Lohn Hauptarbeiter;

H - Gemeinkosten.

Die Kosten für Grundmaterial und die Löhne der Grundarbeiter sind direkte Kosten. Gemeinkosten beziehen sich auf indirekte Kosten und umfassen: Werkstatt, allgemeines Werk, Nichtproduktion usw.

Die Materialkosten werden durch zwei Komponenten bestimmt:

Rohstoffe und Grundstoffe;

Zugekaufte Komponenten und Halbzeuge.

Die Liste der wichtigsten (Hilfs-)Materialien und die Berechnung ihrer Kosten sind in Tabelle 6 aufgeführt.

Tabelle 6 - Liste der wichtigsten (Hilfs-)Materialien für das Produkt und die Berechnung ihrer Kosten

Die Berechnung der Kosten von Einzelteilen und Halbzeugen ist in Tabelle 7 dargestellt.

Tabelle 7 - Berechnung der Kosten von Einzelteilen und Halbzeugen

Die Planung der Kosten des Verkaufspreises des Produkts ist in Tabelle 8 dargestellt.

Tabelle 8 – Planung der Kosten des Verkaufspreises des Produkts

Somit beträgt der Verkaufspreis des Produkts 510 Rubel 24 Kopeken.

7.6 Berechnung der geplanten und wirtschaftlichen Indikatoren der Arbeit des Standorts

Der Gewinn ist ein verallgemeinernder Wirtschaftsindikator, der die Endergebnisse eines Unternehmens (Abteilung) charakterisiert. Aus dem Gewinn wird ein Reservefonds gebildet und dem Entwicklungsfonds werden Abzüge vorgenommen, auf dessen Kosten Maßnahmen zur Erweiterung und Umrüstung der Produktion ergriffen werden.

In dieser Diplomarbeit wird nur der geplante Gewinn berechnet, da bei der Berechnung des Nettogewinns alle Steuern berücksichtigt werden müssen, auch auf hier nicht beschriebene Immobilien.

Ausgehend von der Tatsache, dass die Produktion einer Vorrichtung zum automatisierten Training von Nickel-Cadmium-Akkus in großem Umfang erfolgt, kann die Anzahl der hergestellten Produkte herkömmlich gleich 5000 Stück angenommen werden.

Die Gewinnberechnung ist in Tabelle 9 dargestellt

Tabelle 9 - Gewinnberechnung

Die Berechnung der Höhe der Steuern ist in Tabelle 10 dargestellt.

Tabelle 10 - Berechnung der Höhe der Steuern

Der Nettogewinn beträgt RUB 87.321.

In diesem Fall ist der Nettogewinn wie folgt zu verteilen:

An den Versicherungsfonds (20% des Nettogewinns) - 17.464,2 Rubel.

Produktionsausweitung (10% des Nettogewinns) - 8732,1 Rubel.

Gewinnrücklagen - RUB 61.124,7

Bei der Berechnung der Amortisationszeit von Kapitalanlagen (Current) werden Gewinnrücklagen berücksichtigt.

Aktuell = Gewinnrücklagen / Investitionen

Aktuell = 5 Jahre

8. Gewährleistung der Sicherheit und der sanitären und hygienischen Arbeitsbedingungen

Der Zweck dieses Abschnitts besteht darin, die Arbeitsbedingungen und die Sicherheit am Arbeitsplatz des Benutzers zu analysieren. Bei der Gestaltung der Sicherheit an einem Arbeitsplatz mit einem Personal Computer muss nicht nur erreicht werden Hohe Qualität und Zuverlässigkeit des technischen Supports, sondern auch um komfortable Umgebungsparameter für die Benutzer zu schaffen.

Hier die normalisierten Werte und Analyseergebnisse für die folgenden Parameter:

Mikroklima

Schadstoffe und Luftaustausch

Elektrischer Schock

Im analysierten Raum wird an der Entwicklung von Projekten und Algorithmen gearbeitet Softwareprodukte(PP).

8.1 Berechnung und Analyse von Mikroklimaparametern

Berechnungsschemata zur Analyse von Mikroklimaparametern sind in Abbildung 7 dargestellt.

Abbildung 7 - Entwurfsschemata zur Analyse von Mikroklimaparametern

Akzeptierte Bezeichnungen:

K - Lufterhitzer

B-Luftverteiler

WASSER VON - Warmwasserheizkörper

KON. - Klimaanlage

IPT - eine Quelle erhöhter Hitze

Das Mikroklima eines Raumes wird durch Temperatur (°C), relative Luftfeuchtigkeit (%) und Luftgeschwindigkeit (m/s) bestimmt. Gemäß GOST 12.1.005-88 „SSBT. Allgemeine sanitäre und hygienische Anforderungen an die Luft im Arbeitsbereich ”, die Regulierung der Mikroklimaparameter im Arbeitsbereich erfolgt in Abhängigkeit von der Jahreszeit, der Arbeitskategorie in Bezug auf den Energieverbrauch, dem Vorhandensein von sensibler Wärme Quellen im Raum.

In der kalten Jahreszeit optimale Temperatur ermöglicht Ihnen die Wartung einer Zentralheizung.

Das Mikroklima wird durch eine Kombination von vier Faktoren bewertet:

Lufttemperatur;

Luftgeschwindigkeit;

Relative Luftfeuchtigkeit;

Die Strahlungstemperatur der strahlenden Gehäuse.

Die relative Luftfeuchtigkeit W (%) wird durch die Beziehung (9) bestimmt

wobei A die absolute Luftfeuchtigkeit ist, d. h. die Menge an Wasserdampf (g), die in einem kg Luft enthalten ist;

F ist die maximale Luftfeuchtigkeit, d. h. die Menge an Wasserdampf (g), die bei einer bestimmten Temperatur und einem bestimmten Druck in einem kg Luft enthalten sein kann. Mit steigender Temperatur nimmt F zu.

8.2 Berechnung der Parameter von Luft- und Wasserheizungen für die kalte Jahreszeit

Die Verbesserung des Mikroklimas wird durch die Verwendung von wärmedämmenden Materialien, eine Verringerung der Wärmeleitfähigkeit von Fensteröffnungen erreicht, wodurch es möglich ist, den Wärmeeintrag in den Raum in der warmen Jahreszeit und den Wärmeverlust in der kalten Jahreszeit zu reduzieren.

Um die Lebensbedingungen zu verbessern, werden Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlagen installiert.

Heizsysteme nach Art des Wärmeträgers werden in Dampf, Wasser, Luft, Elektro und Brennstoff unterteilt. Die Heizung gleicht die Wärmeverluste Q p (kJ / h) aus, die sich aus der durch die Zäune und Verglasung der Räumlichkeiten austretenden Wärme Q-Grenze zusammensetzen. (kJ / h) und die erforderliche Wärme zum Erwärmen kalter Luft Q xv. (kJ/h) Betreten des Raumes:

wo F lim. - Zaun- oder Verglasungsfläche, m 2;

Zum Oger. - Wärmeübergangskoeffizient, kJ / (m 2 * Grad);

L ist die Menge der einströmenden Außenluft, m 3 / h;

s - spezifische Wärmekapazität der Außenluft, kJ / (kg * Grad);

с - Luftdichte, kg / m 3;

t int. -t pl. - Temperatur der Innen- und Außenluft, deg.

Ausschlaggebend ist in vielen Fällen der Wärmeverlust durch Fensteröffnungen Firmengelände. Wenn der Wärmeübergang durch die Raumwände signifikant ist, wird die Wärmeverlustmenge bestimmt.

In diesem Projekt werden Wärmeverluste durch Fensteröffnungen berücksichtigt. Kalte Luft kann von der Lüftungsanlage, von der Lüftung und durch das Eindringen von Schlitzen und Öffnungen in den Raum gelangen, besonders bei Wind schnelle Geschwindigkeit... Um diese Luft zu erwärmen, sind zusätzliche Wärmekosten erforderlich, die in Berechnungen manchmal mit (15-20)% des gesamten Wärmeverlusts angenommen werden. Das Heizsystem muss eine Heizleistung aufweisen, die nicht kleiner als der Gesamtwärmeverlust ist.

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Ergebend Missbrauch Autobatterieplatten können sulfatieren, und es bricht zusammen.
Es gibt ein bekanntes Verfahren zum Wiederherstellen solcher Batterien, wenn sie mit einem "asymmetrischen" Strom geladen werden. In diesem Fall wird das Verhältnis von Lade- und Entladestrom 10:1 gewählt (optimaler Modus). Dieser Modus ermöglicht nicht nur die Wiederherstellung sulfatierter Batterien, sondern auch die vorbeugende Behandlung von gebrauchsfähigen Batterien.

In Abb. 1 zeigt eine einfache Methode, die unter Verwendung des obigen Verfahrens berechnet wurde. Die Schaltung liefert einen gepulsten Ladestrom von bis zu 10 A (wird für die Schnellladung verwendet). Um Batterien wiederherzustellen und zu trainieren, ist es besser, einen Impulsladestrom von 5 A einzustellen. In diesem Fall beträgt der Entladestrom 0,5 A. Der Entladestrom wird durch den Wert des Widerstandswerts R4 bestimmt.

Reis. 1 Schaltplan Ladegerät.

Die Schaltung ist so ausgelegt, dass die Batterie während einer halben Netzspannungsperiode durch Stromimpulse geladen wird, wenn die Spannung am Ausgang der Schaltung die Spannung an der Batterie überschreitet. Während der zweiten Halbwelle sind die Dioden VD1, VD2 geschlossen und die Batterie wird über den Lastwiderstand R4 entladen.

Der Wert des Ladestroms wird vom R2-Regler entsprechend dem Amperemeter eingestellt. Bedenkt man, dass beim Laden der Batterie ein Teil des Stroms auch durch den Widerstand R4 fließt (10%), sollten die Messwerte des Amperemeters PA1 1,8 A (bei einem gepulsten Ladestrom von 5 A) entsprechen, da das Amperemeter der Durchschnittswert des Stroms über einen Zeitraum und die Ladung, die innerhalb der Hälfte des Zeitraums erzeugt wird.

Die Schaltung schützt den Akku vor unkontrollierter Entladung bei einem versehentlichen Ausfall der Netzspannung. In diesem Fall öffnet das Relais K1 mit seinen Kontakten den Batterieanschlusskreis. Das Relais K1 wird vom Typ RPU-0 mit einer Betriebsspannung der Wicklung von 24 V oder einer niedrigeren Spannung verwendet, gleichzeitig ist jedoch ein Begrenzungswiderstand in Reihe mit der Wicklung geschaltet.

Für das Gerät können Sie einen Transformator mit einer Leistung von mindestens 150 W mit einer Spannung in der Sekundärwicklung von 22 ... 25 V verwenden.

Das Messgerät PA1 ist mit einer Skala von 0 ... 5 A (0 ... 3 A) geeignet, zB M42100. Der Transistor VT1 ist auf einem Heizkörper mit einer Fläche von mindestens 200 Quadratmetern installiert. cm, für die es praktisch ist, das Metallgehäuse des Ladegeräts zu verwenden.

Die Schaltung verwendet einen Transistor mit großer Koeffizient Verstärkung (1000 ... 18000), die durch KT825 ersetzt werden kann, wenn die Polarität beim Einschalten der Dioden und der Zenerdiode geändert wird, da sie eine andere Leitfähigkeit hat. Der letzte Buchstabe in der Transistorbezeichnung kann beliebig sein.

Reis. 2 Schaltplan des Startgeräts.

Um den Stromkreis vor versehentlichen Kurzschlüssen zu schützen, ist am Ausgang die Sicherung FU2 installiert.

Die verwendeten Widerstände sind R1 Typ C2-23, R2 - PPBE-15, R3 - C5-16MB, R4 - PEV-15, R2 kann von 3,3 bis 15 kOhm betragen. Die Zenerdiode VD3 ist für jeden geeignet, mit einer Stabilisierungsspannung von 7,5 bis 12 V.

Die angegebenen Schaltungen des Starters (Abb. 2) und der Ladegeräte (Abb. 1) können leicht kombiniert werden (es ist nicht erforderlich, den Körper des Transistors VT1 vom Körper der Struktur zu isolieren), für den es ausreicht, zu wickeln eine weitere Wicklung am Starttransformator ca. 25 ... 30 Windungen Draht PEV-2 mit einem Durchmesser von 1,8 ... 2,0 mm.

Inhalt:

Grundlegende Batteriewiederherstellung und Trainingsmethoden

Rückgewinnung von Batterien durch die Methode der Langzeitladung mit niedrigen Strömen

Dieses Verfahren wird erfolgreich für die kleine und nicht alte Sulfatierung von Batterieplatten verwendet. Der Akku wird zum Laden mit normalem Strom (10% der Gesamtkapazität des Akkus) angeschlossen. Die Aufladung erfolgt bis zum Beginn der Gasbildung. Dann wird eine Pause von 20 Minuten gemacht. In der zweiten Stufe wird die Batterie geladen, wobei der Stromwert auf 1% der Kapazität reduziert wird. Dann machen Sie 20 Minuten Pause. Die Ladezyklen werden mehrmals wiederholt

Rückgewinnung von Batterien durch Tiefentladung mit niedrigen Strömen

Um eine Batterie mit alten Sulfatierungsspuren zu restaurieren, wird die Batterielademethode mit Wiederaufladen mit Strömen normaler Stärke und anschließender langer Tiefentladung mit niedrigen Stromwerten verwendet. Durch mehrere Zyklen starker Entladung mit niedrigen Strömen und normalem Laden kann die Batterie erfolgreich wiederhergestellt werden.

Rückgewinnung von Batterien durch die Methode des Ladens mit zyklischen Strömen

Die Batterie wird geleitet, der Innenwiderstand der Batterie wird gemessen. Überschreitet der tatsächliche Widerstand den werkseitig eingestellten Wert, wird der Akku mit geringem Strom geladen, anschließend wird für 5 Minuten eine Pause eingelegt und der Akku entladen. Machen Sie wieder eine Pause und wiederholen Sie die Zyklen "Laden - Pause - Entladen - Pause" viele Male.

Rückgewinnung von Akkumulatoren durch Stoßströme

Das Wesen des Verfahrens besteht darin, einen impulsförmigen Strom zum Laden der Batterie bereitzustellen. Die Amplitude des Stromwertes in Impulsen ist 5-mal höher als die üblichen Werte. Die maximalen Amplitudenwerte können kurzzeitig 50 Ampere erreichen. In diesem Fall ist die Pulsdauer kurz - einige Mikrosekunden. Bei diesem Lademodus schmelzen Bleisulfatkristalle und die Batterie wird wiederhergestellt.

Batteriewiederherstellung mit Konstantspannungsmethode

Das Wesen der Methode besteht darin, die Batterie mit einem konstanten Spannungsstrom zu laden, während sich die Stromstärke ändert (normalerweise abnimmt). Gleichzeitig beträgt die Stromstärke in der ersten Stufe des Ladevorgangs 150% der Batteriekapazität und nimmt im Laufe der Zeit allmählich auf kleine Werte ab

- professionelles Gerät zur Batteriewiederherstellung und zum Training

SKAT-UTTV ist ein modernes automatisches Gerät zum Testen, Trainieren, Bergen, Laden und Wiederbeleben von Blei-Säure-Batterien verschiedener Typen (versiegelt und offener Typ). Das Gerät ermöglicht es, zu bestimmen, wie lange der Akku in Zukunft halten kann, ihn aufzuladen, einen Akku mit reduzierter Kapazität wiederherzustellen. Das Gerät verfügt über eine komfortable Benutzeroberfläche, alle Betriebsarten und Parameter zum Laden und Entladen werden auf einem digitalen Display angezeigt

Möglichkeiten des Gerätes zur Erholung und zum Training von Batterien

• Das Gerät ermittelt die Restkapazität der Batterie nach der Kontrollentladungsmethode, normale Ladung Batterien, beschleunigte Batterieladung, Wiederherstellung von Batterien mit Sulfatierung von Platten, Trainingsbatterien durch abwechselnde Lade- und Entladezyklen, Zwangsladung einer stark entladenen Batterie.
• Das Gerät hat wirksamer Schutz von Kurzschluss im Stromkreis, elektronischer Schutz vor fehlerhaftem Anschluss an die Batteriepole, zuverlässiger Schutz vor Überhitzung der Geräteelemente, klare Lichtanzeige der Gerätebetriebsarten, Ausgabe von Batterieparametern und Gerätebetriebsarten.

Erholungs- und Trainingsmethoden für SKAT-UTTV Gerätebatterien

Das Gerät verwendet die folgenden Methoden zum Laden, Trainieren und Wiederherstellen von Batterien:

• DC-Ladung von 10 % der Batteriekapazität bis zum Erreichen der Spannungsschwelle;
• DC-Ladung von 5 % der Batteriekapazität bis zum Erreichen der Spannungsschwelle;
• Konstantspannungsladung mit automatische Auswahl aktuelle Werte;
• DC-Ladung von 20 % der Batteriekapazität bis zum Erreichen der Spannungsschwelle;
• Laden mit konstanter Spannung, bis die Schwelle für den Wert der Batteriekapazität erreicht ist;
• aufladen asymmetrischer Strom Wechselimpulse optimale Ladung, automatisch gewählt, bis die Schwelle für den Batteriespannungswert erreicht ist, mit einem konstanten Strom eines kleinen Wertes von 5% der Batteriekapazität entladen, bis die minimale Spannungsschwelle erreicht ist.

Während des Ladens, Trainierens und Wiederherstellens des Akkus wählt das Gerät automatisch Programme aus, um alle Methoden in verschiedenen Zyklen zu verwenden.
Es ist möglich, benutzerdefinierte Programme zum Laden, Trainieren und Wiederherstellen von Batterien zu programmieren, indem die folgenden Parameter der Betriebsarten eingestellt werden: Wahl der Methode, Anzahl der Betriebszyklen, Werte der elektrischen Parameter, Werte der Ansprechgrenzen.

Das Gerät ist für die professionelle Batteriewiederherstellung ausgelegt verschiedene Typen, einschließlich Autobatterien und Batterien für Quellen unterbrechungsfreie Stromversorgung... Der Einsatz des Gerätes ermöglicht es, die Lebensdauer der Batterien in verschiedenen Geräten deutlich zu erhöhen.

Das beschriebene Gerät ist für die Wartung von Säurespeicherbatterien mit einer Nennspannung von 12 V und einer Kapazität von 40 bis 100 A * h bestimmt. Das Wichtigste<заболевание>solche Batterien - Sulfatierung, die eine Erhöhung des Innenwiderstands und eine Abnahme der Batteriekapazität verursacht. Eine der bekanntesten Methoden zur Bekämpfung der Sulfatierung besteht darin, die Batterie in regelmäßigen Abständen (1 - 2 Mal pro Jahr) mit geringem Strom (nicht mehr als 0,05 ihrer Kapazität) zu entladen und dann mit demselben Strom aufzuladen.

Weniger bekannt ist die Desulfatierungsmethode, die das Laden der Batterie in Zyklen vorsieht: 6 ... 8 Stunden Laden mit einem Strom von 0,04 ... 0,06 des Kapazitätswertes mit einer Pause von mindestens 8 Stunden. Elektrodenpotentiale an der Oberfläche und in der Tiefe der aktiven Masse der Batterieplatten egalisieren ein dichterer Elektrolyt aus den Poren der Platten diffundiert in den Elektrodenzwischenraum, während die Batteriespannung abnimmt und die Elektrolytdichte zunimmt.

Reis. 1. Schema des Gerätes zum automatischen Trainieren von Batterien

Bei dem vorgeschlagenen Gerät wird ein pseudokombiniertes Verfahren verwendet, bei dem es an jeder Batterie auf eine Spannung von 1,7 ... 1,8 V entladen und dann in Zyklen nachgeladen wird. Als Kriterium zur Steuerung des Ladevorgangs dient die Spannung an der Batterie, die funktionell mit ihrem Ladezustand zusammenhängt. Der Ladevorgang in jedem Zyklus endet, wenn die Spannung an den Batteriepolen 14,8 ... 15 V erreicht und wird fortgesetzt, wenn sie auf 12,8 ... 13 V abfällt. Diese Lademethode wird im Artikel beschrieben.

Das Gerät zum automatischen Batterietraining (PATA) entlädt den Akku auf eine Spannung von 10,5 ... 10,8 V, wechselt automatisch in den Lademodus und führt diesen wie oben beschrieben zyklisch durch. Das Gerät arbeitet in drei Modi. Im ersten Modus (<Щ>) gibt es zwei Möglichkeiten: entweder zyklisches Laden oder Entladen auf eine Spannung von 10,5 ... 10,8 V und dann zyklisches Laden. Im nächsten Modus ( ) erfolgt ein mehrfacher Übergang vom Laden zum Entladen, wenn die Spannung an den Klemmen des Akkus 14,8 ... 15 V erreicht und vom Entladen zum Laden, wenn die Spannung an den Klemmen 10,5 ... 10,8 V beträgt. Der dritte Modus (<НЗ>) entspricht dem Betrieb eines herkömmlichen Ladegerätes ohne Automatisierung.

Der Akku wird mit einem Strom von 2 ... 1,7 A entladen und mit einem Strom von 2 oder 5 A geladen (im ersten Fall variiert er von 2 bis 1,5 A, im zweiten Fall von 5,8 bis 4,5 A) .

Das Gerät wird mit 220 V Wechselstrom betrieben und verbraucht ohne Aufladen nicht mehr als 25 W und maximal 180 W Ladestrom.

Die schematische Darstellung des Gerätes ist in Abb. 1. Der Abwärtstransformator T1 liefert an der Sekundärwicklung eine Wechselspannung von ca. 19 V. Mit Hilfe der Dioden VD1 - VD4 wird eine pulsierende Spannung mit einer Amplitude von ca. 27 V erhalten, und nach der Diode VD5 wird Am Kondensator C1 bildet sich eine konstante Spannung von ca. 26 V, die zur Versorgung der Automatisierungseinheit erforderlich ist. An die Anode des VS1-SCR wird eine pulsierende Spannung angelegt. Wenn die entsprechende Spannung an die Steuerelektrode des SCR angelegt wird, öffnet sich der SCR und leitet den Strom zum Laden der Batterie durch die Lampen HL2 - HL6 und den Schalter SA3. Der Ladestrom wird durch HL6-Glühlampen (in<2А>) oder HL4 - HL6 (in<5А>). Die Batterie wird über den Transistor VT13 und die Widerstände R25, R26 entladen.

Der SCR- und der VT13-Transistor werden von der Automatisierungseinheit angesteuert. Es enthält eine beispielhafte Spannungsquelle (Widerstand R15, Dioden VD9, VD10), einen Entladeschwellenschalter (Transistoren VT7, VT8, Widerstände R17 - R20), einen Entladestromsignalverstärker (Transistoren VT10 - VT12), einen Schwellenladeschalter (Transistoren VT3 - VT6 mit den entsprechenden Widerständen, einschließlich R13, R16), dem Verstärker des Ladestromsignals (Transistoren VT1, VT2) und den Elementen zum Sperren des Ladesignals (Diode VD7, Transistor VT9). Betrachten wir die Arbeit dieser Kaskaden.

Der Entladeschwellwertschalter wird an die Ausgangsklemmen des Gerätes XTZ, XT4 angeschlossen, die für den Anschluss des Akkus bestimmt sind. Die an ihnen verfügbare Spannung ist sowohl die Versorgungsspannung als auch die gesteuerte Spannung des Schalters.

Funkamateure kennen ein Analogon eines Trinistors, bestehend aus zwei Transistoren andere Struktur... Das Analogon ist in der Lage externes Signal schalten Sie in den offenen Zustand und halten Sie ihn, während mindestens einer der Transistoren in Sättigung ist. Das Ausschalten erfolgt, wenn der Strom auf den Schwellenwert abfällt, wenn beide Transistoren aus der Sättigung gehen. Der Schwellwertschalter wird mit ähnlichen Verbindungen hergestellt, jedoch nicht direkt, sondern über Widerstände, und der Emitter eines der Transistoren ist mit der Referenzspannung verbunden und die Basis ist mit dem Spannungsteiler verbunden. Dadurch weist der Schwellwertschalter eine Temperaturstabilität der Abschaltschwellenspannung auf. Der Schalter wird mit einem Trimmer R19 auf die Schwellenspannung (10,5 ... 10,8 V) eingestellt.

Der Entladestromsignalverstärker besteht aus einer Kette von Transistoren mit alternierender Struktur. Transistoren arbeiten im Tastenmodus. Der Betrieb eines davon (VT11) wird vom Vorhandensein einer Spannung von 26 V abhängig gemacht. Dies geschieht, um die Batterieentladung bei einer Notabschaltung der Netzspannung zu stoppen.

Der Ladeschwellenschalter besteht aus einem Transistorverstärker (VT6), einem Schmitt-Trigger (VT3, VT4) und einem Tasttransistor (VT5). Letzteres soll den Einfluss der unteren Schaltschwelle (Widerstand R13) auf die obere (Widerstand R16) eliminieren.

Sowohl der Ladestromverstärker als auch der Entladeverstärker bestehen aus einer Kette von Transistoren unterschiedlicher Struktur, die in einem Tastenmodus arbeiten. In diesem Fall kann der Kollektorstrom des Transistors VT1 durch die Basisschaltung des Transistors VT2 fließen, wenn der Transistor VT9 geschlossen ist (d. h. keine Entladung erfolgt). Die VD7-Diode erhöht die Zuverlässigkeit des Schließens des VT2-Transistors beim Öffnen des VT9-Transistors (wenn die Batterie entladen wird und der Strom durch die Steuerelektrode des SCR nicht fließen sollte).

Die VD8-Diode schützt die SCR-Steuerelektrode vor Rückstrom, das kann sein, wenn das Netzwerk ausgeschaltet und der Akku angeschlossen ist.

Die Kette C2, R29, VD11 wird zum Laden einer tiefentladenen oder sulfatierten Batterie benötigt, wenn an deren Klemmen eine Welligkeitsspannung auftreten kann. Dank der VD11-Diode erscheint am Kondensator C2 eine geglättete Spannung. Ohne diese Kette könnten Spannungsstöße den Schwellwertschalter vorzeitig aus dem Lademodus entfernen.

Der SZ-Kondensator spielt die Rolle einer Art Batterie und wird verwendet, um den Zustand des Geräts zu überwachen. Schwanger<Контроль>, Schalter SA3, kann er nur über die Diode VD12 und den Widerstand R34 geladen und über die Automatisierungseinheit entladen werden. Da in Modi<1Ц>und die Lade- und Entladevorgänge erfolgen mit einer Wiederholungsperiode von ca. 1 s, am PU1-Voltmeter werden Pfeilschwingungen beobachtet, die die Spannungen der Schaltschwellen und die Steuerbarkeit aller Ladekreise und des Schwellwertschalters widerspiegeln.

Die Klemmen XT1 und XT2 mit einer Spannung von 12,6 V dienen zum Anschluss eines Vulkanisators, einer Hintergrundbeleuchtung, eines kleinen Lötkolbens und anderer Verbraucher mit einer Leistung von bis zu 100 W.

Betrachten wir den Betrieb des Geräts in verschiedenen Modi genauer, wenn der Schalter SA3 auf Position gestellt ist<Контроль>(Batterie nicht angeschlossen).

Im Modus<1Ц>nach dem Anlegen der Netzspannung an das Gerät steigt die Spannung am Kondensator C3 nicht an, da kein Basisstrom des Transistors VT1 fließt. Um die anfänglichen Betriebsbedingungen bereitzustellen, Schalter SA1 kurz den Modus einstellen<НЗ>und zurück zur Position<1Ц>... Danach beginnt der Schwellwertschalter zu arbeiten, der das Laden unterbindet, wenn die Spannung am Kondensator über das eingestellte Maximum (14,8 ... 15 V) ansteigt und es erlaubt, wenn es unter das eingestellte Minimum (12D..13V) fällt.

Beim Umschalten des SA1 in den Modus<МЦ>Spannung wird dem Kollektor des Transistors VT8 über die Diode VD6 zugeführt und der Schwellwertschalter wird ausgelöst, was eine Entladung ermöglicht. In diesem Fall verhindert der offene Transistor VT9 das Laden und der Kondensator C3 wird über die Automatisierungseinheit auf eine Spannung von 10,5 ... 10,8 V entladen.

Nach Umlegen des Schwellwertschalters schließt der Transistor VT9, der Kollektorstrom des Transistors VT1 fließt durch die Diode VD7 und die Basisschaltung des Transistors VT2. Dieser Transistor und danach der Trinistor öffnen sich. Durch den Kondensator fließt ein Ladestrom und die Spannung am Kondensator steigt auf 14,8 ... 15 V.

Während dieser Kontrolle bleiben die Entladungselemente ungetestet, da Defekte wie ein offener Stromkreis in den Stromkreisen der Transistoren VT11 - VT13 die Messwerte des Voltmeters PU1 in keiner Weise beeinflussen. Um den Betrieb dieser Elemente zu steuern, wird der Schalter SA3 auf Position gestellt<Работа>- dann im Modus der Kondensator C3 wird hauptsächlich über den VT13-Transistor entladen. Als Ergebnis beginnt die HL7-Lampe zu blinken<Разрядка>, die den Zustand der Entladestromkreise anzeigt.

Bei angeschlossenem Akku funktioniert das Gerät genauso. Im Modus<1Ц>Der Ladevorgang beginnt sofort in Zyklen (d. h. die Batteriespannung überschreitet die Schwellenspannung von 12,8 ... 13 V nicht). Die Lampe HL2 leuchtet bei einem Ladestrom von 2 A oder HL3 bei einem Strom von 5 A. Drücken des Tasters SB1<Разрядка>Am Triggereingang des Schwellwertschalters liegt Spannung an, wodurch dieser getriggert wird. Die Entladung wird durch die HL7-Lampe angezeigt.

Im Modus Bei angeschlossenem Akku kann sowohl mit dem Laden als auch mit dem Entladen begonnen werden, je nachdem, in welchem ​​Modus sich der Schwellwertschalter zum Zeitpunkt des Einschaltens befand. Wenn Sie einen bestimmten Modus einstellen möchten, wird der Schalter SA1 zuerst auf Position . gestellt<1Ц>, und danach - zur Position<МЦ>.

Im nicht-automatischen Lademodus (<НЗ>) blockieren die Kontakte des Schalters den Schwellwertschalter und der SCR wird direkt von der DC-Quelle gesteuert.

Welche Teile werden im Gerät verwendet:

Dauerwiderstände R25, R26 sind verglaste Drähte vom Typ PEV-10, der Rest sind MLT der im Diagramm angegebenen Leistung, die Trimmwiderstände R13, R16, R19 sind vom Typ PPZ oder andere. Zusätzlich zu den im Diagramm angegebenen Transistoren VT1, VT6, VT7, VT10 können P307, P307V P309-VT2 - GT403A, GT403V - GT403Yu sein; VT3, VT4, VT8 VT9, VT11 - MP20, MP20A, MP20B, MP2.1, MP21A - MP21E; VT5, VT12 - KT603A, KT608A, KT608B; VT13 - eine der Serien P214 - P217. Die Dioden VD1 - VD4 können zusätzlich zu den im Diagramm angegebenen D242, D243 D243A D245, D245A, D246, D246A, D247 sein; VD5 - KD202B - KD202S; VD6, VD7 - D223A, D223B, D219A, D220- VD8, VD11, USh2 - D226V - D226D, D206-D211; anstelle von D808 Zenerdioden sind D809 - D813, D814A - D814D geeignet. Der Trinistor kann KU202A - KU202N sein.

Kondensatoren C1, SZ - K50-6; C2 - K50-15. Lampen HL1-HL3, H17-SSh8, HL4-HL6 sind Autolampen für Spannung 12 V und Leistung 50 + 40 W (bei Verwendung eines Fadens von 50 W). Schalter Q1 - Kippschalter TV (TP), Schalter SA2, SA3 - Kippschalter VBT, Drucktaster SB1 - KM-1, Schalter SA1 - Typ PKG (ZPZN). Transformator 77 - fertig konfektioniert, TN-61-220 / 127-50 (Nennleistung 190 W). DC-Voltmeter - Typ М4200 mit einer Skala von 30 V.

Der Aufbau des Gerätes ist in Abb. 2 und 3. Es basiert auf einem Sockel mit den Maßen 240 × 225 mm aus Duraluminium mit einer Dicke von 3 mm. Am Sockel befestigt sind die Frontplatte, die Platine mit den Details der Automatisierungseinheit, Kondensatoren C1, C3, Netztrafo, rückseitige und seitliche Montageplatten.

Die Frontplatte enthält Bedien- und Anzeigeelemente sowie die Klemmen XT1, XT2. Auf der rückwärtigen Platine aus Glasfaser mit einer Dicke von 3 mm (Platinenabmessungen 105 × 215 mm) befinden sich VD1 - VD4 Dioden (bei Rippenstrahlern), eine VD5 Diode, ein SCR (bei einem Rippenstrahler), a VT13-Transistor (auf einem U-förmigen Strahler) , Widerstände R25, R26, Lampen HL4HL6. Die Widerstände Rll, R29, R32 - R34, Dioden VD8, VD11, VD12, Kondensator C2, Trimmerwiderstände sind auf der seitlich neben dem Transformator installierten Platine montiert. -

Zum Anschließen des Akkus wird ein Schlauch mit zwei dicken Drähten und gekennzeichneten (mit "+" und "-" Zeichen) Klemmen an den Enden durch ein Loch in der Frontplatte herausgeführt. Die Oberseite des Gerätes ist mit einem Gehäuse aus Aluminiumblech abgedeckt.

Eine Zeichnung der Platine der Automatisierungseinheit ist in Abb. 4. Es wird mit zwei L-förmigen Eckwinkeln an der Basis befestigt.

Zum Aufstellen des Gerätes benötigen Sie eine einstellbare Gleichstromquelle mit einer maximalen Spannung von 15 V und einem Laststrom von mindestens 0,2 A, ein Kontrollvoltmeter oder eine Signallampe für eine Spannung von 27 V.

Reis. 4. Leiterplatte (a) der Automatisierungseinheit und Lage der Teile darauf (b)

Stellen Sie vor dem Einstellen der Trimmwiderstandsmotoren auf die Position des maximalen Widerstands, ein Kontrollvoltmeter oder Warnlicht zwischen Klemme 2 der Platine der Automatisierungseinheit und der gemeinsamen Ader (Klemme XT4) anschließen und die Stromquelle (Polarität beachten) an die Ausgangsklemmen des Geräts anschließen. Der Schalter SA1 steht auf Position „1C“, der Schalter SA3 steht auf Position „Control“. Die Ausgangsspannung der DC-Quelle sollte 14,8 ... 15 V betragen.

Nach dem Anschließen des Geräts an das Netzwerk sollte das Steuervoltmeter eine Spannung von etwa 26 V haben. Durch sanftes Bewegen des Trimmers R16-Schieberegler erreichen sie, dass die Steuerspannung schlagartig auf Null abfällt.

An der Quelle wird die Spannung von 12,8 ... 13 V eingestellt und der Schieber des Widerstands R13 stufenlos verschoben, bis am Steuervoltmeter ein Spannungsstoß von 26 V erscheint Drücken Sie die Taste SB1 - die geregelte Spannung sollte wieder auf Null sinken . Nachdem Sie an der Quelle eine Spannung von 10,5 ... 10,8 V eingestellt haben, verschieben Sie den Schieberegler des Widerstands R19, bis am Steuervoltmeter eine Spannung von 26 V erscheint.

Danach sollten Sie die Betriebsstufen der Maschine bei Spannungsänderungen der Stromquelle überprüfen und ggf. genauer auswählen.

Das Einstellen der oberen Schwelle von 15 V führt nicht zum Abkochen des Elektrolyten nach volle Ladung Batterien, da sich die Batterie in diesem Fall zum Laden automatisch für 8 ... 10 Minuten einschaltet und für ca. 2 Stunden ausschaltet.Beobachtungen haben gezeigt, dass bei Betrieb in diesem Modus auch über mehrere Monate der Elektrolytstand in den Batteriebänken nimmt nicht ab.
Literatur

• Um dem Funkamateur zu helfen: Sammlung. Problem 100 / C80 Komp. B. S. Ivanov. -M.: DOSAAF\A.Korobkov

Einführung

Neben Lithium-Ionen-Batterien sind auch heute noch Nickel-Cadmium-Batterien weit verbreitet. Diese Akkus sind billiger als Lithium-Ionen und behalten ihre Leistung bei allen Wetterbedingungen, während Lithium-Ionen-Akkus einiger Hersteller ihre Leistung bei Minusgraden verlieren.

Nickel-Cadmium-Batterien werden in Elektroautos (als Triebfahrzeuge), Straßenbahnen und Oberleitungsbussen (zur Versorgung von Regelkreisen), Fluss- und Seeschiffen eingesetzt. Sie werden in der Luftfahrt häufig als Bordspeicherbatterien für Flugzeuge und Hubschrauber eingesetzt. Sie dienen als Stromquelle für Stand-alone-Schrauber, Schrauber und Bohrer.

Der Nachteil von Nickel-Cadmium-Akkus ist der sogenannte „Memory-Effekt“, der auftritt, wenn der Akku geladen wird, ohne ihn vorher vollständig zu entladen. Dadurch nimmt die maximale Kapazität des Akkus mit der Zeit ab und die Betriebszeit des Akkus nimmt ab.

In diesem Graduierungsprojekt wird ein Gerät zum automatisierten Training von Batterien entwickelt. Ein Batterietraining ist unerlässlich, um die Batterie in gutem Zustand zu halten und den aktuellen Batterieladezustand korrekt anzuzeigen. Dieser Vorgang besteht darin, einen Entlade-Lade-Zyklus durchzuführen.

Die Batterie ist über einen Widerstand mit Masse verbunden und entlädt sich vollständig. Anschließend wird die Batterie an den Stromkreis angeschlossen und geladen, bis sie einen Spannungswert erreicht, der sich in einem Ladezyklus lange Zeit nicht ändert. Wenn der maximale Spannungswert nicht hoch genug ist, wird der Entlade-Lade-Zyklus wiederholt.

Das im Rahmen dieser Diplomarbeit entwickelte Gerät kann von Batteriedienstleistern, Bauunternehmen, die über eine Vielzahl von autarken Schraubendrehern und Bohrern verfügen, Krankenhäusern, die Geräte zur Erfassung der Vitalwerte des Patienten verwenden, die vom Patienten ständig getragen werden, eingesetzt werden.

Überprüfung von Analoga und deren Analyse

Moderne Elektronikhersteller produzieren ähnliche Geräte, aber sie sind normalerweise ausschließlich auf analogen Elementen aufgebaut und haben nicht die Flexibilität, die ein auf einem Mikrocontroller basierendes Gerät hat.

a) Amateurschaltung eines analogen Gerätes zum manuellen Batterietraining.

Das Diagramm ist in Abbildung 1 dargestellt.

Abbildung 1 - Amateurschaltung eines analogen Gerätes zum manuellen Batterietraining

Das Funktionsprinzip dieses Geräts besteht darin, den Akku manuell in den Entlade- und Lademodus zu schalten.

Der Vorteil dieses Schemas ist seine unbestreitbare Einfachheit und niedrige Kosten. Nachteilig ist die manuelle Steuerung und der fehlende Schutz vor Tiefentladung des Akkus. Der Benutzer muss den Spannungswert am Akku selbst überwachen und rechtzeitig von Entladen auf Laden umschalten. Es ist sinnvoll, ein solches Gerät zum Trainieren von ein oder zwei Batterien herzustellen, da der Trainingsprozess sehr lange dauert und eine ständige Überwachung erfordert.

b) Gerät zum automatischen Batterietraining.

Das Diagramm dieses Geräts ist in Abbildung 2 dargestellt.

Abbildung 2 - Elektrischer Schaltplan des automatischen Batterietrainingsgeräts

Mit diesem Gerät können Sie Ihre Batterien nur im Automatikmodus trainieren.

Der Benutzer stellt manuell die minimale Ladespannung und die Entladespannung der Batterie ein. Dazu wird ein Voltmeter an die Buchsen XS1 angeschlossen und mit einem variablen Widerstand R10 der Minimalwert der Entladespannung eingestellt. Anschließend wird das Voltmeter an die Buchsen XS2 angeschlossen und der Stellwiderstand R8 auf den minimalen Wert der Ladespannung eingestellt.

Die Vorteile dieser Schaltung sind eine gewisse Flexibilität im Vergleich zur vorherigen Schaltung, die Nachteile sind das Fehlen einer Anzeige, die den aktuellen Wert der Batteriespannung anzeigt, und die Notwendigkeit, dass der Benutzer ein separates Voltmeter für die Programmierung des Geräts benötigt .

c) Turnigy Fatboy 8 1300W Workststion Ladegerät

Dieses Gerät der in Singapur ansässigen Firma LEO Energy Pte Ltd., Revolectrix, hebt sich von Amateurschaltungen ab. Der Entwickler veröffentlicht kein Diagramm der internen Struktur des Geräts und erklärt nicht das Funktionsprinzip.

Das Aussehen dieses Geräts ist in Abbildung 3 dargestellt.

Abbildung 3 - Aussehen Turnigy Fatboy 8 1300W Workststion Ladegerät

Dieses Gerät kann viele Arten von Batterien laden und entladen: Nickel-Cadmium, Lithium-Ionen, Lithium-Polymer, Lithium-Mangan, Blei mit einer Spannung von 6, 12 und 24V. Es hat auch die Funktion, mehrere Lade-Entlade-Zyklen des Akkus durchzuführen, was jedoch nur dem Anschein eines Trainings des Akkus dient: Das Gerät produziert nur so viele Zyklen, wie der Benutzer zuweist, es verfolgt nicht, ob der Akku seine Kapazität wiederhergestellt oder nicht.

Die Vorteile dieses Gerätes sind: eine große Auswahl an Batterietypen, einfache Handhabung, die Möglichkeit, mehrere Entlade-Ladezyklen zuzuweisen und die Verfügbarkeit von Garantieleistungen.

Aber neben den Vorteilen hat dieses Gerät auch eine Reihe von Nachteilen, darunter:

Geringe Zuverlässigkeit. Obwohl der Hersteller den Käufern das Gegenteil versichert, beschweren sich die Benutzer in den Bewertungen über den Ausfall des Geräts nach kurzer Nutzung;

Fehlender vollautomatischer Akku-Trainingsmodus. Wie oben erwähnt, kann der Benutzer nur die Anzahl der Lade-Entlade-Zyklen zuweisen, es gibt keine Funktion "Entlade-Lade-Zyklen durchzuführen, bis die Batteriekapazität wiederhergestellt ist";

Hoher Stromverbrauch;

Der ziemlich hohe Preis des Geräts in Höhe von 199,95 US-Dollar, ohne den Preis des separat gekauften Boards mit Ausgleichsanschlüssen und die Lieferung aus dem Ausland, deren Kosten aufgrund des Gewichts des Geräts von etwa zwei Kilogramm auch ziemlich hoch sind.

Verwenden Sie ein solches Gerät nur zum Training von Nickel

Cadmiumbatterien sind wirtschaftlich nicht vertretbar.

Nachfolgend finden Sie eine zusammenfassende Tabelle des in Entwicklung befindlichen Geräts und der betrachteten Analoga, die die Vor- und Nachteile aller betrachteten Geräte aufzeigt.

Tabelle 1 - Übersichtstabelle des in Entwicklung befindlichen Geräts und der berücksichtigten Analoga