Stromkreis zur Wiederherstellung der Autobatterie. Gerät zum automatisierten Training von Batterien

Das Verfahren basiert auf der Wiederherstellung von Batterien mit einem "asymmetrischen" Strom. In diesem Fall wurde das Verhältnis von Lade- und Entladestrom 10:1 gewählt ( Die beste Option). In diesem Modus können Sie sulfatierte Batterien einfach wiederherstellen, aber auch ein vorbeugendes Verfahren mit einer wartungsfähigen Batterie durchführen.

Zur Erholung und zum Training wiederaufladbare Batterien Es ist am besten, den Impulsladestrom auf 5 A einzustellen. In diesem Fall beträgt der Entladestrom etwa 0,5 A. Er wird hauptsächlich durch den Widerstandswert des Widerstands R4 bestimmt. Die Schaltung ist so aufgebaut, dass die Batterie während der Hälfte der Netzspannungsperiode durch Stromimpulse geladen wird, wenn die Spannung am Geräteausgang den Potentialpegel an der Batterie überschreitet. Während der anderen Halbwelle werden die Dioden VD1, VD2 abgeschaltet und die Batterie über den Lastwiderstand R4 entladen.

Der Ladestromwert wird durch einen variablen Widerstand R2 unter Verwendung eines analogen Amperemeters eingestellt. Bedenkt man, dass beim Laden ein Teil des Stroms auch durch den Widerstand R4 (10 %) fließt, dann sollte der Amperemeterwert 1,8 A betragen (bei einem gepulsten Ladestrom im Bereich von 5 A), da das analoge Amperemeter den Mittelwert anzeigt des Stroms über einen Zeitraum, und die Ladung erfolgt innerhalb der Hälfte des Zeitraums.

Die Schaltung verfügt über einen Schutz der Batterie gegen unkontrollierte Entladung bei einem versehentlichen Verlust der Netzspannung. In diesem Szenario unterbricht das Relais K1 mit seinen Kontakten den Batterieanschlussstromkreis.

Relais K1 hat das alte genommen sowjetischer Typ RPU-0 mit einer Betriebsspannung der Wicklung von 24 V, in Reihe mit der Wicklung enthalten einen Begrenzungswiderstand. Für diese Schaltung ist fast jeder Transformator mit einer Leistung von mindestens 150 W mit einer Spannung in der Sekundärwicklung von etwa 22-25 V geeignet.

Die Technologie zur Rückgewinnung von Autobatterien mit Wechselstrom ermöglicht Ihnen eine schnelle Reduzierung Innenwiderstand fast auf Werksniveau, bei minimaler Erwärmung des Elektrolyten. Beim Laden wird die positive Halbwelle des Stroms voll ausgenutzt Autobatterien mit minimaler Arbeitssulfatierung, wenn die Leistung des gepulsten Ladestroms ausreicht, um die Batterieplatten wiederherzustellen.

Bei der Wiederherstellung einer Batterie mit langer Lebensdauer wird empfohlen, beide Halbzeiten zu verwenden. Wechselstrom in entsprechenden Mengen: bei einem Ladestrom von 0,05C (C - Kapazität) wird der Entladestrom im Bereich . gewählt 1/10-1/20 Abfluss von Gebühren. Das Zeitintervall des Ladestroms sollte nicht mehr als 5 ms betragen, da der Erholvorgang bei . erfolgen soll Maximales Level Spannung des positiven Teils der Sinuskurve, bei der die Pulsenergie für den chemischen Übergang von Bleisulfat in den amorphen Zustand ausreicht. Der freigesetzte SO4-Rückstand erhöht die Dichte des Elektrolyten, bis alle Bleisulfatkristalle wiederhergestellt sind und die Batteriespannung durch die laufende Elektrolyse ansteigt.

Bei Lade- und Wiederherstellungsvorgängen ist es erforderlich, die maximale Stromamplitude mit einer minimalen Dauer zu verwenden. Die steile Vorderflanke des Strompulses schmilzt die Sulfatkristalle, wenn andere Methoden keine greifbaren Ergebnisse liefern. Die Zeit zwischen Laden und Entladen wird auch für die Abkühlung der Platten und die Rekombination der Elektronen im sauren Elektrolyten benötigt. Ein sanfter Stromabfall in der zweiten Halbwelle der Sinuskurve schafft die notwendigen Voraussetzungen zum Abbremsen der Elektronen, wenn der Strom durch den Nullpunkt in die negative Halbwelle der Sinuskurve übergeht. Um die notwendigen Erholungsbedingungen zu schaffen, wird eine Thyristor-Dioden-Stromsteuerschaltung verwendet. Der Thyristor erzeugt beim Schalten eine ziemlich steile voreilende Stromfront und wird im Betrieb im Gegensatz zur möglichen Transistorausführung praktisch nicht erwärmt. Die Synchronisation des Ladestromimpulses mit der Versorgungsspannung reduziert das Störpotenzial.

Der Moment, in dem der Spannungspegel an den Batterien ansteigt, wird durch Hinzufügen einer negativen Spannungsrückkopplung zum Stromkreis von der Batterie zum wartenden Multivibrator auf dem DA1-Timer-Chip gesteuert. Das Design verwendet auch einen Temperatursensor, um die Hauptleistungskomponenten vor Überhitzung zu schützen. Mit dem Stromladeregler können Sie die Anfangshöhe des Erholungsstroms basierend auf den Parametern der Batteriekapazität einstellen. Der mittlere Ladestrom wird mit einem analogen Amperemeter mit linearer Skala und internem Shunt überwacht. Bei der Darstellung werden die Ströme aufsummiert, daher werden die Messwerte des durchschnittlichen Ladestroms unterschätzt.

Es folgt nicht lange Zeit nur eine negative Stromhalbwelle an die Batterie liefern - dies führt zu einer Entladung der Batterie mit Verpolung der Platten. Eine geladene Batterie entlädt sich aufgrund der unterschiedlichen Dichte der oberen und unteren Elektrolytstände in der Bank und anderer Faktoren immer selbst.

Teil schematische Darstellung enthält einen wartenden Multivibrator - einen Generator von synchronisierten Impulsen auf dem weit verbreiteten Timer KR1006VI1, der Verstärker der Stromimpulsamplitude erfolgt auf einem Bipolartransistor VT1, einen Temperatursensor und einen Gegenkopplungsspannungsverstärker auf VT2 Die Synchronisationsspannung kommt von einem Voll- Wellengleichrichter auf den Dioden VD3, VD4 und wird über einen Widerstandsspannungsteiler R13, R14 dem zweiten Eingang des unteren Komparators der Mikrobaugruppe DA1 zugeführt.

Die Pulsfrequenz des wartenden Multivibrators wird durch die Parameter der Widerstände R1, R2 und der Kapazität C1 bestimmt. Am dritten Ausgang DA1 steht im Anfangsmoment hohes Niveau Spannung in Abwesenheit einer Spannung von mehr als 1/3 U p am zweiten Eingang DA1, nach ihrem Auftreten wird die Mikrobaugruppe mit einer durch den Widerstand R14 eingestellten Schwelle getriggert, am Ausgang wird ein Impuls mit einer Periode von 10 ms . erzeugt und eine Dauer abhängig von der Position des variablen Widerstandsreglers R2 – die Zeit des Kondensatorladekondensators C1. Widerstand R1 stellt die minimale Ausgangsimpulsdauer ein. Der fünfte Pin der Mikrobaugruppe hat direkten Zugriff auf den 2/3 U n -Punkt des internen Spannungsteilers. Mit einem Anstieg der Spannung an den Batterien am Ende des Ladevorgangs wird der Bipolartransistor VT2 des Gegenkopplungskreises entriegelt und die Spannung am fünften Anschluss von DA1 sinkt, mit abnehmender Impulsdauer die Betriebszeit des offenen Thyristor sinkt. Der Impuls vom dritten Pin des Timers über den Widerstand R5 folgt dem Eingang des Verstärkers bei VT1.

Ein verstärkter Impuls durch einen Optokoppler tritt in die Steuerelektrode des Thyristors ein, der Thyristor öffnet und speist ihn in den Freischaltkreis ein Autobatterie ein Vollwellen-Ladestromimpuls mit einer Dauer, die von der Position des variablen Widerstandsschiebers R2 abhängt. Widerstände R9, R10 schützen den Optokoppler vor möglichen Überlastungen. Die Temperatur der Leistungskomponenten wird durch den Thermistor R11 gesteuert, der im Teiler des Gegenkopplungskreises installiert ist. Mit einer Erhöhung der Temperatur des Widerstands des Thermistors sinkt auch der Nebenschluss des fünften Ausgangs der Mikroschaltung durch den Transistor VT2, die Impulsdauer sinkt - auch der Strom.

Die Stromversorgung des Timers in der Schaltung wird durch eine Zener-Diode VD1 stabilisiert. Elektronisches Design von der Sekundärwicklung des Transformators über VD2-VD4 gespeist, wird die Welligkeit durch die Kapazität C3 geglättet. Der Thyristor wird von einer pulsierenden Vollwellenspannung gespeist und erfüllt die Funktion eines Schalters mit einer einstellbaren Einschaltzeit von positiven Stromimpulsen, ein negativer Impuls geht von einem Einweggleichrichter VD5 zur Autobatterie.

In Gelbatterien gibt es kein Gas - Helium, in ihnen befindet sich der Elektrolyt einfach im Gelzustand. Daher muss kein Druckverlust befürchtet werden, diese Art von wartungsfreien Batterien kann leicht geöffnet werden, sofern sie nicht geladen werden kann und die Spannung unter 10 V gefallen ist.

In Gelbatterien gibt es immer einen Elektrolyten auf Wasserbasis, der ein typischer Batterieverbrauch ist, da er bei der Wiederherstellung durch Elektrolyse in eine Hydroxylgruppe und Wasserstoff zerfällt. Und das Austreten des leichtesten Elements in die Umgebungsluft ist kaum zu stoppen, denn Wasserstoff sickert durch die Gummiventilkappen unter der äußeren Kunststoffabdeckung.

Erholung Gel-Batterie es ist notwendig, die geklebte obere Abdeckung abzureißen und alle Ventilkappen herauszuziehen. Es muss nur sehr wenig Wasser hinzugefügt werden - die eingefüllte Flüssigkeit wird vom Filterpapier absorbiert. Überprüfen Sie daher nach einer halben Stunde, wie viel destilliertes Wasser in jedem Abschnitt der Batterie noch vorhanden ist. Sein Niveau sollte die Oberfläche der Platten leicht bedecken, daher wird empfohlen, überschüssiges Wasser mit einem Gummiball abzupumpen.

Dazu verschließen wir alle Batteriefächer mit Ventilkappen. Und vergessen Sie auch nicht, sie mit einem Außendeckel abzudecken und mit einer Ladung nach unten zu drücken (wir werden es etwas später kleben). Während des Ladevorgangs durch die Kappen, Überdruck, aufgrund der Bildung von Wasserstoff, und der Deckel wird ihnen als Hindernis dienen.

Eine Batterie, die aufgrund des Austrocknens des Elektrolyten ihre Kapazität verloren hat, verbraucht im ersten Moment des Ladens keinen Strom vom Ladegerät, daher sollte die Spannung im Bereich von 15 V gewählt werden.

Sie müssen lange aufladen - bis der Akku anfängt Strom zu verbrauchen. Aber wenn es nach 15 Stunden keine Ampere "frisst", dann erwarten Sie das Wetter nicht vom Meer, sondern erhöhen Sie die Spannung des Ladegeräts auf 20 V und lassen Sie die Batterie nicht unbeaufsichtigt, bis die Stromaufnahme beginnt.

Die Methode, die den Akku nicht laden will, "schüttelt" gut, bei dem man zuerst den Akku laden darf und dann entladen wird - und so wiederum in kleinen Zeitabständen. Die ersten Zyklen sollten unter Hochspannung durchgeführt werden - im Bereich von 30 V, und in den folgenden Zyklen sollte die Ladespannung allmählich auf 14 V reduziert werden.

Sie müssen einen aufgeladenen Akku mit einer sehr kleinen Last entladen, z. B. einer Glühbirne oder einem 5 oder 10 W-Widerstand, während Sie die Spannung an der Batterie überwachen, damit sie nicht unter 10,5 V fällt.

Nachdem Sie es geschafft haben, die "problematische" Batterie dazu zu bringen, Strom zu ziehen, fahren Sie mit der Wiederherstellung fort, bis volle Ladung langfristiges Laden mit einem niedrigen Strom irgendwo auf dem Niveau von 0,05 der Kapazität.

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 des Ladegeräts.

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.

Das beschriebene Gerät ist für die Wartung von Säurespeicherbatterien mit einer Nennspannung von 12 V und einer Kapazität von 40 bis 100 Ah bestimmt. Das Gerät wird aus einem 220 V Wechselstromnetz gespeist und verbraucht nicht mehr als 25 W ohne Aufladen und nicht mehr als 180 W bei maximalem Ladestrom.

Bei der vorgeschlagenen Vorrichtung wird ein pseudo-kombiniertes Verfahren verwendet, bei dem die Entladung auf eine Spannung an jeder Batterie von 1,7-1,8 V und anschließendes Laden in Zyklen durchgeführt wird. Als Kriterium für die 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.

Um den Akku automatisch zu trainieren, entlädt das Gerät 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 kann in einem von drei Modi betrieben werden:

• im ersten Modus "Щ" sind zwei Optionen möglich: entweder Laden in Zyklen oder Entladen auf eine Spannung von 10,5 - 10,8 V und dann Laden in Zyklen;
• im zweiten Modus "NTS" 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 bei einer Spannung an den Klemmen von 10,5 - 10,8 V;
• manueller Modus„РЗ“ entspricht dem Betrieb eines herkömmlichen Ladegerätes ohne Automatisierung.

Die Batterie 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).

Der Betrieb der Geräteknoten

Der Abwärtstransformator T1 liefert an der Sekundärwicklung eine Wechselspannung von ca. 19 V. Mit den Dioden VD1 - VD4 ergibt sich eine pulsierende Spannung mit einer Amplitude von ca. 27 V und nach der Diode VD6 eine konstante Spannung von ca. Am Kondensator C1 bilden sich 26 V, die zur Versorgung der Automatisierungseinheit benötigt werden. An die Anode des Thyristors VS1 wird eine pulsierende Spannung angelegt. Wenn die entsprechende Spannung an die Steuerelektrode des Thyristors angelegt wird, öffnet der Thyristor und leitet den Strom zum Laden der Batterie durch die Lampen HL2 - HL6 und den Schalter SA3.

Der Ladestrom wird durch Glühlampen HL2 (im Modus „2A“) bzw. HL2 - HL4 (im Modus „5A“) begrenzt. Die Batterie wird über den Transistor VT13 und die Widerstände R25, R26 entladen.

Thyristor und Transistor VT13 werden von der Automatisierungseinheit angesteuert. Es enthält eine beispielhafte Spannungsquelle (Widerstand R17, Zenerdioden VD10, VD11), einen Entladeschwellwertschalter (Transistoren VT6, VT7, Widerstände R19 - R21), einen Entladestromsignalverstärker (Transistoren VT9, VT11, VT12), einen Schwellwertlade Schalter (Transistoren VT2 + VT5 mit entsprechenden Widerständen, einschließlich R12, R16), einen Ladestromsignalverstärker (Transistoren VT1, VT8) und Elemente zum Sperren des Ladesignals (Diode VD12, Transistor VT10).

Der Entladeschwellenschalter wird an den Geräteausgangsklemmen X1 und X2 angeschlossen, die für den Anschluss des Akkus vorgesehen sind. Die an ihnen verfügbare Spannung ist sowohl die Versorgungsspannung als auch die gesteuerte Spannung des Schalters.

Funkamateure kennen ein Analogon eines Thyristors, der aus zwei Transistoren unterschiedlicher Struktur besteht. 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. Stellen Sie den Schalter mit einem Trimmerwiderstand R19 auf eine Schwellenspannung von 10,5-10,8 V ein.

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 Entladung der Batterie bei einer Notabschaltung der Netzspannung zu stoppen.

Der Ladeschwellenschalter besteht aus einem Transistorverstärker (VT5), einem Schmitt-Trigger (VT2, VT3) und einem Tasttransistor (VT4). Letztere soll den Einfluss der unteren Schaltschwelle (Widerstand R12) auf die obere (Widerstand R16) eliminieren.

Der Ladestromverstärker besteht wie der Entladestromverstärker 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 VT8 fließen, wenn der Transistor VT10 geschlossen ist (d. h. keine Entladung erfolgt).

Die VD12-Diode erhöht die Zuverlässigkeit des Schließens des VT8-Transistors, wenn der VT10-Transistor geöffnet ist (wenn die Batterie entladen wird und der Strom durch die Thyristor-Steuerelektrode nicht fließen sollte). Die VD7-Diode schützt die Thyristor-Steuerelektrode vor Rückstrom, das kann sein, wenn das Netzwerk ausgeschaltet und der Akku angeschlossen ist.

Die Kette C2, R15, VD9 wird zum Laden einer tiefentladenen oder sulfatierten Batterie benötigt, wenn an deren Klemmen eine Welligkeitsspannung auftreten kann. Dank der VD9-Diode erscheint am Kondensator C2 eine geglättete Spannung. Ohne diese Kette könnten Spannungsstöße den Schwellwertschalter vorzeitig aus dem Ladebetrieb nehmen.

Reis. 1. Schematische Darstellung der Vorrichtung zum automatischen Training von Akkumulatoren.

Kondensator C3 spielt die Rolle einer Art Batterie und wird verwendet, um den Zustand des Geräts zu überwachen. In der Stellung "CONTROL" des Schalters SA3 kann dieser nur über die Diode VD12 und den Widerstand R34 geladen und über die Automatisierungseinheit entladen werden. Da in den Modi „1C“ und „NC“ die Lade- und Entladevorgänge mit einer Wiederholungsperiode von etwa 1 Sekunde erfolgen, kommt es auf dem PV1-Voltmeter zu Schwingungen des Pfeils, die die Spannungen der Schaltschwellen und die Steuerbarkeit aller Ladekreise und des Schwellwertschalters.

Die Klemmen X3 und X4 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 die Bedienung des Geräts in verschiedene Modi wenn der Schalter SA3 auf die Position "CONTROL" gestellt ist (der Akku ist nicht angeschlossen).

Im Modus "1C" steigt nach dem Anlegen der Netzspannung an das Gerät die Spannung am Kondensator C3 nicht an, da kein Basisstrom des Transistors VT1 vorhanden ist. Um die anfänglichen Betriebsbedingungen bereitzustellen, stellen Sie mit dem Schalter SA4 kurz den Modus "P3" ein und kehren Sie in die Position "1C" zurück. Danach beginnt der Schwellwertschalter zu arbeiten, der das Laden verhindert, wenn die Spannung am Kondensator über das eingestellte Maximum (14,8-15V) ansteigt und erlaubt, wenn sie unter das eingestellte Minimum (12,8-13V) fällt.

Wenn der Schalter SA4 in den "NC"-Modus geschaltet wird, wird dem Kollektor des Transistors VT7 über die Diode VD8 Spannung zugeführt, und der Schwellwertschalter wird ausgelöst, wodurch die Entladung ermöglicht wird. In diesem Fall verhindert der offene Transistor VT10 das Laden und der Kondensator C3 wird über die Automatisierungseinheit auf eine Spannung von 10,5 4-10,8 V entladen.

Nach dem Umlegen des Schwellwertschalters schließt der Transistor VT10, der Kollektorstrom des Transistors VT1 fließt durch die Diode VD12 und die Basisschaltung des Transistors VT8. Dieser Transistor und danach der Thyristor öffnen. Durch den Kondensator C3 fließt ein Ladestrom, und die Spannung am Kondensator steigt auf 14,8-15 V an.

Während dieser Kontrolle bleiben die Entladungselemente ungeprüft, da Defekte wie eine Unterbrechung in den Stromkreisen der Transistoren VT11 - VT13 die Messwerte des Voltmeters PV1 in keiner Weise beeinflussen. Um den Betrieb dieser Elemente zu steuern, wird der Schalter SA3 auf die Position "CHARGE" gestellt - dann wird im "NC"-Modus der Kondensator C3 hauptsächlich über den VT13-Transistor entladen. Als Ergebnis beginnt die HL7-Lampe "DISCHARGE" zu blinken und zeigt damit an, dass die Entladekreise ordnungsgemäß funktionieren.

Bei angeschlossenem Akku funktioniert das Gerät genauso. Im Modus "1C" beginnt der Ladevorgang sofort in Zyklen (d.h. die Batteriespannung überschreitet die Schwellenspannung von 12,8-13V nicht).

Die Lampe HL6 leuchtet bei einem Ladestrom von 2A oder HL5 bei einem Strom von 5A. Durch Drücken des Tastschalters SB1 "DISCHARGE" wird Spannung an den Triggereingang des Schwellwertschalters angelegt, wodurch dieser getriggert wird. Die Entladung wird durch die HL7-Lampe angezeigt.

Im Modus "NC" kann bei angeschlossenem Akku 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 die Position „1C“ und dann auf die Position „NC“ gestellt.

Im manuellen Lademodus „P3“ sperren die Schaltkontakte den Schwellwertschalter und der Thyristor wird direkt von der DC-Quelle angesteuert.

Gerät einrichten

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

Vor dem Abgleich werden die Trimmer-Widerstandsschieber auf die Position des maximalen Widerstands gestellt, das Kontrollvoltmeter oder die Signallampe zwischen dem VT8-Kollektor und der gemeinsamen Ader (Klemme X2) angeschlossen und die Spannungsversorgung (Polarität beachten) an . angeschlossen die Ausgangsanschlüsse des Geräts. Der Schalter SA4 steht auf Position „1C“, der Schalter SA3 steht auf Position „CONTROL“. Die Ausgangsspannung des DC-Netzteils sollte 14,8 - 15V betragen.

Nach dem Anschließen des Geräts an das Netzwerk sollte das Steuervoltmeter eine Spannung von ca. 26 V haben. Stellen Sie durch sanftes Bewegen des Trimmers R16-Schieberegler sicher, dass die Steuerspannung schlagartig auf Null abfällt.

An der Quelle wird die Spannung von 12,8-13 V eingestellt und der Schieber des Widerstands R12 wird sanft bewegt, bis am Steuervoltmeter ein Spannungsstoß von 26 V erscheint Drücken Sie die SB1-Taste - die geregelte Spannung sollte wieder auf Null sinken. Nachdem Sie an der Quelle eine Spannung von 10,5-10,8 V eingestellt haben, bewegen Sie den Schieberegler des Widerstands R21, bis am Steuervoltmeter eine Spannung von 26 V angezeigt wird.

Danach sollten Sie überprüfen und ggf. auswählen genauer Ebenen Betrieb der Maschine, wenn sich die Spannung der Stromquelle ändert.

Das Einstellen der oberen Schwelle von 15 V führt nicht zum Abkochen des Elektrolyts, nachdem die Batterie vollständig geladen ist, da sich die Batterie in diesem Fall automatisch für 8-10 Minuten zum Laden 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 nicht abnimmt.

Einzelheiten

Festwiderstände: R33 - Steinzeugdraht Typ PEV-20 oder zwei Widerstände (parallel geschaltet) je 15 Ohm (Typ PEV-10), der Rest - MLT-Leistung im Diagramm angegeben, Trimmerwiderstände R12, R16, R21 - Typ PPZ oder Andere.

Zusätzlich zu den im Diagramm angegebenen Transistoren VT1 VT5 VT6, VT9 können P307, P307V, P309 sein: VT8 - GT403A, GT403V - GT403Yu; VT2, VTЗ, VT7, VT10, VT11 - MP20, MP20A, MP20B, MP21, MP21A - MP21E; VT4, 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, VD7, VD9 - D226V + D226D, D206 - D211; VD6 - KD202B KD202S; VD8, VD12 - D223A, D223B, D219A, D220. Anstelle von D808-Zenerdioden sind D809-k D813, D814A -g D814D geeignet.

Der Thyristor kann KU202A-bis KU202N sein. Kondensatoren C1, C3 - K50-6; C2 - K50-15. Lampen HL1 t HL3, HL7 - CM28, HL4 HL6 - Autolampen für Spannung 12 V und Leistung 50 + 40 W (mit einem Faden von 50 W).

Schalter SA1 - Kippschalter TV (TP), Schalter SA2, SA3 - Kippschalter VBT, Drucktaster SB 1 - KM-1, Schalter SA - Typ PKG (ZPZN). Transformator T1 - fertig konfektioniert, TN-61 -220 / 127-50 (Nennleistung 190 W). DC-Voltmeter - Typ М4200 mit einer Skala von 30 V.

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 Anzeichen alter Sulfatierung zu restaurieren, wird die Batterielademethode mit Wiederaufladen mit Strömen normaler Stärke und anschließender Langzeit verwendet Tiefenentladung mit niedrigen Stromwerten. 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 durch das Kontrollentladeverfahren, normale Batterieladung, 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 von fehlerhaftem Anschluss an die Batteriepole, zuverlässiger Schutz aus dem Prozess der Überhitzung der Elemente des Geräts, klare Lichtanzeige der Betriebsmodi des Geräts, Ausgabe von Batterieparametern und Betriebsmodi des Geräts.

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;
• aufladen konstante Spannung 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 Rückgewinnung von Batterien unterschiedlicher Art konzipiert, darunter Autobatterien und Batterien für Quellen unterbrechungsfreie Stromversorgung... Der Einsatz des Gerätes ermöglicht es, die Lebensdauer der Batterien in verschiedenen Geräten deutlich zu erhöhen.

Einführung

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

Minus Nickel-Cadmium-Batterien 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 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 zum automatischen Batterietraining.

Das Diagramm dieses Geräts ist in Abbildung 2 dargestellt.

Abbildung 2 - Elektrischer Schaltplan des automatischen Batterietrainingsgeräts

Mit diesem Gerät können Sie Batterien nur in automatischer Modus.

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.

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 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;

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;

Genug hoher Preis Gerät, das 199,95 US-Dollar ohne den Preis eines separat gekauften Boards mit Ausgleichsanschlüssen und der Lieferung aus dem Ausland beträgt, 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 unterschiedlicher Farbe.

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 auf die rechte Seite der Platine verlegt. Die Sieben-Segment-Anzeige befindet sich auf der rechten Seite obere Ecke Platinen, Taktschalter - 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;

Minimum Arbeitstemperatur, оС - -20;

Maximale Betriebstemperatur, оС - +40;

Minimale 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 technologischer Prozess Leiterplattenherstellung

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 Visuelle Inspektion und Kontrolle der elektrischen Parameter von 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. Eine allgemeine Endkontrolle des fertig montierten Gerätes erfolgt gemäß 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;

Verwendung von einheitlichen und Standardprodukten in der Neuentwicklung;

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. Am Ende der Einrichtung müssen Sie das Produkt ausschalten und die Geräteplatine entfernen, die an den Arbeitsplatz gebracht wird, an dem der Feuchtigkeitsschutz durchgeführt wird, und auf der Begleitkarte markieren.

6. Organisatorischer Teil

6.1 Technische Produktionsvorbereitung und Phasen der Konstruktionsvorbereitung

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 Vorbereitung ist die Entwicklung und Gestaltung völlig neuer technologischer Prozesse und Produktionsrichtungen moderne Arten Fortgeschrittene Technologie.

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 zum Thema. Erstellung einer Bibliographie (systematisierte Publikationsliste zum Thema). Literaturstudie, Schlussfolgerungen. Entwicklung eines Entwurfs einer technischen Aufgabenstellung für das 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 Gesamtansicht Produkte. Design und Herstellung von Layout und komplexen Geräten. Testen des Layouts. Klärung anhand der Ergebnisse der Prüfung der technischen und wirtschaftlichen Leistungsfähigkeit des Produktes. Erstellung eines Entwurfsentwurfs (vollständige Dokumentation für einen Entwurfsentwurf). 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 den endgültigen Designlösungen und einem vollständigen Verständnis des Geräts 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

Auf dieser Moment Im Bereich der Wiederaufarbeitung von Nickel-Cadmium-Batterien gibt es so gut wie 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 4,5 bis 5,5 Volt Gleichstromgenerator gespeist. 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.

Die bereits vorhandene Schaltung zum automatischen Trainieren der Batterie enthält 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. Darüber hinaus ermöglicht dieses Gerät keine vollständige automatisches Training Batterie.

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)

wo C h. i - stündlich Zoll(nach Arbeitskategorie)

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;

ЗП - Löhne der 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 am Arbeitsplatz mit einem Personal Computer muss nicht nur eine hohe Qualität und Zuverlässigkeit erreicht werden technischer Support, sondern auch komfortable Umgebungsparameter für die Nutzer 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 für Softwareprodukte (PP) gearbeitet.

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 hält die Zentralheizung die optimale Temperatur.

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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