バッテリーパルサー
ネットでパルスでバッテリー回復する回路を見つけて自作。
最新。スパイラルパルサー実験開始

555発振動作について考える

最終パワーアップ決定回路。
実態写真を載せる

2010.12.1ワゴンRで実験開始1年経過する
2012.2月マイナス10度以下でもエンジン始動
2013.2月、2年経過マイナス8度以下でもエンジン始動は異常なく使えてる。

2009年1月21日実験の為ガソリンスタンドに有った、セルモーターが回らなくて不良交換済みのバッテリーを借りてくる。
そのバッテリー内部、電極がサルフェーションを起こして白くなってる、電圧は12.4V出てる。電圧があっても容量が無いバッテリーだ、回復の見込みあり??
一部の電極は膨らんでる、こうなると普通は使えなくて交換する。
実験開始で12時間後、中を覗くと電解液の比重が上がり満充電の常態、発生した泡が電解液の中に閉じ込められている感じ、比重が低い時は泡は上に来て直ぐ消える。
電極もいくらか黒くなってる。
4月7日。ルーチェに付けてあった不良バッテリーを外して中の電極を見る。 2ヶ月半経過してDIYの回路ではここまでの回復。セルモーターの回転は力強く回る。しかしプラス電極版が茶色に見えるがサルフェーションがまだ残ってる。以前からこの状態が続くがいくらか少なくなった感じ。室内に持ち込み再度考案した高周波パルサーで実験開始。
4月20日、電極のサルフェーションは殆んど消えてる。
4月8日に満充電後、充電の電流計が100mAで推移、この内パルサーの消費電流が50mAなので、バッテリーには50mAが流れてる。
拡大図
最終的な定数の配線図です。DIYバルサーと定数はいくらか変わってます。 赤配線は太い線を使います。出力コイルの220μHを100μHにすると、パルス電圧は強くなりますが 消費電流も倍になります。
車体バッテリに付けたまま使うには50mA前後が妥当。 バッテリー充電器で充電しながら使うには、100μHで消費電流100mA強いパルスを加えて使う事も出来る。

実験でいろいろ試した結果で、発振周波数を上げた強力型配線図は最後に記載

555タイマー動作について考える。拡大図

555タイマー発振動作は、先ず560pFへの充電は、赤線で示したように電源電圧が8.2kと100kと並列に入ったダイオードを通して短時間で行われ、3番はHの状態にある。2番6番の電圧が8V付近になると、7番がONしアースに落ちて3番はLの状態になる、560Pの電圧が今度は青線のようにダイオードが逆方向なので100kを通してゆっくり7番からアースに流れるがまだ3番はLの状態。2&6番がある電圧(最低値)3V付近になると7番はOFFになり3番はHになり、560Pへの充電が始まる。この繰り返しが続く。

この回路の特徴は100kとダイオードを並列に使い、充電時はダイオード経由で短く、放電時は100k経由でゆっくりとして、3番に出る矩形波のデューティー比を大きくしてる。つまり、H時間は短くL時間は長くなる、結果、NチャンネルFETはONが短くOFFが長くなる。

発振周波数やデューティー比は、8.2k100k560PFで調整が出来る。
100kを大きくし560Pも大きくすれば発振周波数が低くなる。 当然消費電流も変化するので、調整は消費電流50から60mAを目処に。

拡大写真
上の配線図で組み上げたパルサー表、一番良い部品の配置、5個目でこの配置が決まる。
写真左下の整流ダイオードからバッテリーへは、太い線でなるべく短く結線、マイナス側も同じ。
バッテリーから取るバルサー電源線は、パルス出力線とは別に細い線をコイル状に巻いてポリスイッチに繋いでます。
出力コイルが横になってるのは、高さ20ミリケースの都合です、厚いケースなら立てて付けれます。
拡大写真
上写真を左右に反転した裏側の配線部分です、部品の配置で配線の取り回しが大きく変わります。
バルサーの発振周波数の影響で、音響機器からキーンと雑音が出る時は音響機器の電源から0.1μFぐらいのコンデンサーでアースすると音が消えるか小さくなります。
2009/3/1
電子機器満載の最新RX-8に装着してパルスの影響試験をする、いまのところ影響は無し。発振周波数8.48kHzで稼動
厚み20ミリ透明ケースでRX-8のバッテリーケース内にも収まる。
パルサーを付けた納車1年後のRX-8バッテリー電極。下に白く見えるのが硫酸鉛で、サルフェーションを起こしてる状態です、電極板はいくらか白く見える程度。
2009/7/1
エンジン動作時だけパルサーが働く状態で、時々乗る程度で3ヶ月経過、走行距離は500kほどサルフェーションが減ってる
NチャンネルFETのゲート(G)信号青色と
ドレイン(D)信号黄色。
自分なりの解釈では、
FETのGにプラス印加でD-Sがショート常態になりDがアースで0V、コンデンサの電荷が一気にL2を流れる、次にFETがOFFしL2コイルの性質でD電圧が一気に跳ね上がる、このパルス電圧がダイオードを通してバッテリーに印加される。
FET入力信号青と出力信号黄色。
本来なら黄色の出力信号が、上の写真の黄色のような波形が全ての波に出るべきだと思うが、実際は時々現れるだけで、発振周波数とパルスの数は一致していない、1400Hzでは1秒に1400回のパルスが出るはずだが、実際は波形を見る限り100分の一も出れば上出来。
この写真の時はパルスは出ていない、
バッテリープラス端子200ナノセコンド波形、バッテリ電圧12.23V。パルス電圧24.5V、パルス周波数は7.1MHzが出てる。このパルサーの場合は発振周波数は8.48KHzだった。しかし24.5Vのパルスは100分の一以下と思う。
パルス周波数を見てると目まぐるしく変化し、数百Hzから数MHzまで変化してる。
オシロが有るので計って見ただけで、5個作って思うに消費電流50mA前後でパルサーからピーと言う音が出ていれば働いているし、秋月P10テスターでバッテリー端子周波数を計ると1kHz以上が出てる。
安くて便利な秋月P10テスター、周波数が計れるのが味噌、8480Hzとあるがパルスの数ではなく単なる周波数と解釈。
後日計測の仕方を変える。室外でマイナステストリード棒を直接地中に刺して、バッテリープラス端子にプラス棒を当てるとオシロの周波数と同じ数字が出る、この測り方が一番近いと思う。
ルーチェに付けた不良廃品の試験用バッテリーもバッテリーパルサーの効果が出て来たか、最近セルモーターの回りが良くCDI点火でも難なく始動してる。一応効果がありだ。 実車に付けてセルを廻して大電流を流して、大電流で充電を繰り返した方がバッテリーの回復が早い。
効果が出るには一ヶ月位は掛かる気がする、電極板の内部まで硫酸鉛の除去が進んで初めて効果が現れるようだ。

発振周波数が全て強力なパルスにならないので回復に時間が掛かると思う、まだ完全ではない気がする、改良の余地がある。

時々稼動の車ではバッテリーが上がってしまった。そこで改良。 パルサーでバッテリの硫酸鉛除去は、充電中に取れるとあるのでこの方が都合が良い。

330Ωの変わりに2SA1015と13Vツェナーを入れ、エンジン起動で電圧が13.6V付近でパルサーが動作するようになる。
追加部品は抵抗150Ω。
トランジスタ2SA1015 RS品番5406318
12.87Vto13.53Vツェナーダイオード200mWRS品番188084
拡大図面
時々乗る車では乗らない間にパルサーの消費電流でバッテリーが上がってしまう恐れがあるので、エンジンを掛けた時だけパルサーが働くようにする。
裏側、明るくなってる所に米粒より小さい四角いツェナーダイオード。 咳をしたらどこかに飛んで行ったしまった。
ツェナー規格12.87Vto13.53Vの品を使い、実際は13.6V付近からパルサー電源が入る。
RSオンラインで買った主な部品

ポリスイッチ1.3AはRS品番6376381
FET-RFP45N06 RS品番215-8050
ダイオード1S2076A-E,60V,150mA RS品番 6061900
ダイオードD3S6M60V3A RS品番 6050326
680μH1.3A RS品番6043659
220μH2.4A RS品番6043693
100μH3.4A RS品番6043508
2SA1015 RS品番5406318
12.87Vto13.53Vツェナーダイオード200mWRS品番188084

発振周波数が1.3Khz位のFETのドレイン波形。放電後の波形が波打って2段になってる、コイルの性質が影響して普通と思っていた。
しかし発振周波数を上げていくと、低い部分が狭くなっていく事を偶然発見。周波数を上げて行くと消費電流も増えてポリスイッチが熱くなり電流が流れなくなる。回路の定数の見直しが必要。
ある周波数になるとこのように綺麗な矩形波になる。しかもパルスの出現率も多くなるように見える。
上に飛び出たパルス波形がダイオードを通してバルスとしてバッテリーに印加される。
555タイマーの発振周波数の定数を変えて、19.5KHzにして、EFTのON時間を10μs以下に設定した波形です。
DIYバッテリーバルサーのページにある説明に使われてい図ですが。FETのドレイン波形に相当すると思います。 上の波形の幅の広い部分がT1に相当。幅の狭い部分がT2に相当
ダイオード出力波形。
H20年11月12日、良品バッテリーの電極写真、サルフェーションが細かくて真っ白に付いてる。
パルスが一番届き難いと考えて、バッテリー中央電極を選び追う。
2月25日、いくらか荒くなった感じだが、まだサルフェーションで真っ白。
3月20日、右がマイナス電極
左プラス電極、プラス側に硫酸鉛が多く付くなかなか取れない。更に荒くなった感じ、分解が進んでる感じがする。
なかなかサルフェーションが取れないのでパルサーを改良、発振周波数19.5kHzで3月29日30日二日間、こんなにサルフェーション(硫酸鉛)が取れかけている。
パルサーを作り始めてからこんな現象は始めて
発振周波数19.5kHzで4月2日他の電極もサルフェーションが少なくなっている
サルフェーションが剥げた所はプラス側本来の色になってる。
比重を計る為比重計で電解液を吸い込み、測定後電極に向け吐き出したら、サルフェーションの塊は簡単に剥がれて消えてしまった。其の時電解液は僅かに白くなった程度。一番頑固な部分がこの様になってるので薄い板の方は取れてると思う。
卓上試験では振動が無くサルフェーションが取れるのも時間が掛かるが、車載ではバッテリーに振動が加わるし電解液も揺れるので早く取れると思う
4/7。卓上試験中のバッテリー電極、上の写真から5日目、殆んど取れてるのでルーチェに付ける。
4/20。サルフェーションは完全に無くなってる。富士宮往復も含め走行距離は約500km弱。
ルーチェではエンジンが起動してる時だけパルサーが働く構造なのだが効果有りだ。
発振周波数を上げて高性能に

発振周波数を決める220kΩを100kΩに変更、FET導通時間を決める0.0047μFを0.00056μF(560pF)に変更。
出力コイルは100μHです。
発振周波数20.56kHz、FET導通時間約10us以下になり、パルス発生回数が多くなる。消費電流は60mA前後に。またバッテリー端子でのパルス電圧も高くなった。
拡大図

拡大写真
この基板を変更して、上の配線図で組み上げたパルサー。
写真左下の整流ダイオードからバッテリーへは、太い線でなるべく短く結線、マイナス側も同じ。
バッテリーから取るバルサー電源線は、パルス出力線とは別に細い線をコイル状に巻いてポリスイッチに繋いでます。
出力コイルが横になってるのは、高さ20ミリケースの都合です、厚いケースなら立てて付けれます。
FETドレイン出力波形、(ダイオードIN側波形)、最初のオシロ波形のDIYバルサー波形とはだいぶ変化してます。
ダイオードOUT側波形。

実験追求中

4/2バッテリープラスターミナル電極だいぶ取れてる

4/7。完全除去
4/7。サルフェーションが取れて茶色に見えるプラス電極版。( 薄い板)に注目 2009年4月7日ルーチェに取り付ける。ルーチェではエンジン起動時に働くDIYパルサーが付いてる。この状態がどうなるか経過を見る。
2009年5月23日プラス電極を撮影、サルフェーションは完全に無し、パルサーが働いてる証拠。 これでバッテリーが長持すれば無駄な出費は少なくなる。
18ヶ月経過
2010年10月ルーチェに使ってるバッテリー経過を見る、電極写真を撮ると18ヶ月経過してもサルフェーションは殆ど無く良好。
paruser20k.jpg 最終回路>>>最終回路拡大図。赤線は太い線を使う

発振周波数20kHzパワーアップパルサーの 最終回路はエンジンを掛けて12.5V以上になるとパルサーが働くようにした。

ツェナーのジャンパーは短絡で常時動作用

プラス配線に巻いてあるエナメル線は、パルサー駆動用配線でバッテリーからポリスイッチへ接続し、コイルとして働きパルスの戻りを 防ぎます。パルス供給線と分けてます。
芯の赤線は太い線でダイオードよりパルスをバッテリーに供給してます。
念の為エナメル線を絶縁テープなどで保護してください

拡大 部品配置写真

配線図で赤線部分は太い線を使う
拡大 裏配線写真拡大
12.6Vで動作開始回路のツェナーダイオードと並列にジャンパーピンを入れ、ジャンパーで短絡すると常時動作の状態になるように改良
名付けて、スパイラルパルサー
発振周波数20kHzパワーアップパルサーの実験開始。(ツエナダイオードを短絡して常時稼動状態です)

1週間でバッテリーが上がる不良バッテリーで最終強力型「スパイラルパルサー」実験開始。
5月17日実験開始時のサルフェーション
12時間パルサーを掛けて充電。12時間充電無しでパルサーのみを掛ける。

左プラス端子電極。中央は中央セルプラス電極。右、マイナス端子セルプラス電極
5日経過。5月22日
マイナス端子セルのプラス電極のサルフェーションが一番取れてる。
左プラス端子電極。中央は中央セルプラス電極。右、マイナス端子セルプラス電極
12日経過。5月29日太陽光線で撮影

左プラス端子電極。中央は中央セルプラス電極。右、マイナス端子セルプラス電極
各電極のサルフェーション除去が進んでる、
マイナス端子セルのプラス電極はサルフェーションが殆ど見えない。
22日経過。6月7日太陽光線で撮影

左プラス端子電極。中央は中央セルプラス電極。右、マイナス端子セルプラス電極
各電極のサルフェーション除去が進んでる、マイナス端子セルのプラス電極の剥離??
ここまでサルフェーションが無くなると回復したと判断する。
52日経過。7月7日太陽光線で撮影。約2ヶ月で除去完了。

左プラス端子電極。中央は中央セルプラス電極。右、マイナス端子セルプラス電極
各電極のサルフェーションは無くなってる、マイナス端子セルのプラス電極の剥離もはっきり見える。
拡大写真で経過を見る
1週間でバッテリーが上がる不良バッテリーで最終強力型「スパイラルパルサー」実験開始。
実験方法は半日パルスを掛けて充電、パルスのみで半日充電無し。
5月17日プラス端子電極
18日のプラス端子電極。
満充電から110W電球で放電テスト、1時間で9Vまで低下。
21日のプラス電極
22日のプラス電極。 110W電球で放電テスト、1時間後で12.14Vを維持。性能が回復してる。
実験開始マイナス端子側セルのプラス電極
22日のマイナス端子側セルのプラス電極、サルフェーションが除去が一番進んでる。
17日実験開始時中央セルのプラス電極
22日の中央セルのプラス電極、中央はパルスが届きにくいのか除去が遅れる。
28Bバッテリー回復テスト。(110W電球放電テスト)

1回目、18日は1時間後で9Vまで低下。
2回目、23日は1時間後でも12.14Vを維持、性能の回復が分る。
3回目、29日の放電テストでは9Vまで下がるのに2時間45分かかった、80%以上の性能に回復。

卓上試験で完全にサルフェーションが無くなったので、2010年12月1日よりワゴンRに付けて実証試験、一度は捨てられていたバッテリーが何年持つか。
2011年1月31日マイナス11度でもエンジンスタート。

2011年12月10日、殆ど毎日町乗り稼動のワゴンRにスパイラルパルサーを付けて一年経過する。
2012年12月2年経過でも異常なく使えてる。
2011年12月10日、一年経過して電極も綺麗でサルフェーションは無し。 3枚前の写真のバッテリーとは思えないほど綺麗。効果は絶大。