Автомобильную бортовую сеть до тех пор, пока силовая установка не запустится питает аккумуляторная батарея. Но сама она электрическую энергию не вырабатывает. Аккумулятор просто является вместилищем электроэнергии, которая храниться в нем и при надобности отдается потребителям. После израсходованная энергия восстанавливается за счет работы генератора, который ее вырабатывает.
Но даже постоянная подзарядка АКБ от генератора не способна полностью восстанавливать израсходованную энергию. Для этого периодически нужна зарядка от внешнего источника, а не генератора.
Конструкция и принцип работы зарядного устройства
Чтобы произвести используются зарядные устройства. Данные приборы работают от сети 220 В. На самом деле зарядное устройства является обычным преобразователем электрической энергии.
Он берет переменный ток сети 220 В, понижает его и преобразовывает в постоянный ток напряжением до 14 В, то есть до напряжения, которое выдает сам АКБ.
Сейчас производится большое количество всевозможных зарядных устройств – от примитивных и простейших до приборов с большим количеством всевозможных дополнительных функций.
Продаются и зарядные устройства, которые помимо возможной подзарядки АКБ, установленной на авто, могут еще и произвести запуск силовой установки. Такие устройства называются зарядно-пусковыми.
Есть и автономные зарядно-пусковые приборы, которые могут подзарядить АКБ или запустить мотор без подключения самого устройства к сети 220 В. Внутри же такого прибора помимо оборудования, преобразующего электрическую энергию, имеется еще и , что и делает такой прибор автономным, хотя батарее прибора тоже после каждой отдачи электроэнергии требуется зарядка.
Видео: Как сделать простейшее зарядное устройство
Что касается обычных зарядных устройств, то простейшее из них состоит всего из нескольких элементов. Основным элементом у такого устройства является понижающий трансформатор. В нем производится понижение напряжение с 220 В до 13,8 В, которые являются самыми оптимальными для зарядки АКБ. Однако трансформатор только понижает напряжение, а вот преобразование его с переменного тока на постоянный выполняется другим элементом устройства – диодным мостом, который производит выпрямление тока и разделение его на положительный и отрицательный полюса.
За диодным мостом обычно в схему включен амперметр, который показывает силу тока. В простейшем устройстве используется стрелочный амперметр. В более дорогих приборах, он может быть цифровым, также помимо амперметра может быть встроен и вольтметр. В некоторых зарядных устройствах существует возможность выбора напряжения, к примеру, им можно заряжать как 12-вольтовые АКБ, так и 6-вольтовые.
От диодного моста выходят провода с «плюсовой» и «минусовой» клеммами, которыми и производится подключение прибора к аккумулятору.
Все это заключено в корпус, из которого выходит провод с вилкой для подключения к сети, и провода с клеммами. Чтобы обезопасить всю схему от возможного повреждения, в нее включен плавкий предохранитель.
В целом, это и вся схема простого зарядного устройства. Выполнить им зарядку аккумулятора сравнительно просто. К разряженной батарее подключаются клеммы прибора, при этом важно не перепутать полюса. Затем прибор подключается к сети.
В самом начале зарядки прибор будет подавать напряжение с силой тока в 6-8 ампер, но по мере зарядки, сила тока будет уменьшаться. Все это будет отображаться на амперметре. Если батарея полностью зарядится, то стрелка амперметра опустится до нуля. Это и есть весь процесс зарядки аккумулятора.
Простота схемы зарядного устройства обеспечивает возможность самостоятельного его изготовления.
Самостоятельное изготовление автомобильного зарядного устройства
Теперь рассмотрим самые простые зарядные устройства, которые можно изготовить самому. Первым будет устройство, которое по принципиальной схеме очень сходно с описанным.
На схеме обозначено:
S1 - выключатель питания (тумблер);
FU1 - предохранитель на 1А;
T1 - трансформатор ТН44;
D1-D4 - диоды Д242;
C1 - конденсатор 4000 мкФ, 25 В;
A - амперметр на 10А.
Итак, для изготовления самодельного зарядного устройства понадобиться понижающий трансформатор ТС-180-2. Такие трансформаторы использовались на старых ламповых телевизорах. Его особенностью является наличие двух первичных и вторичных обмоток. При этом каждая их вторичных обмоток на выходе имеет по 6,4 В и 4,7 А. Поэтому чтобы добиться необходимых для зарядки АКБ 12,8 В, на которые способен этот трансформатор, нужно произвести последовательное соединение этих обмоток. Для этого используется короткий провод с сечением не менее 2,5 мм. кв. перемычкой соединяется не только вторичные обмотки, но и первичные.
Видео: Самое простое зарядное устройство для АКБ
Далее потребуется наличие диодного моста. Для его создания берутся 4 диода, рассчитанных на силу тока не менее 10 А. Эти диоды можно закрепить на текстолитовой пластине, а затем произвести правильное их соединение. К выходным диодам подсоединяются провода, которые устройство и будет подключаться к АКБ. На этом сборку прибора можно считать завершенной.
Теперь о правильности процесса зарядки. При подключении устройства к аккумулятору, нельзя перепутывать полярность, иначе можно вывести из строя и батарею, и прибор.
При подключении к АКБ, устройство должно быть полностью обесточено. Включать его в сеть можно только после подсоединения к батарее. Отключать от батареи его тоже следует после отключения от сети.
Сильно разряженную батарею нельзя подключать к прибору без средства, понижающего напряжение и силу тока, иначе прибор на АКБ будет подавать ток высокой силы, который может навредить батарее. В качестве понижающего средства может выступать обычная 12-вольтовая лампа, которая подсоединяется к выводным клеммам перед АКБ. Лампа при работе устройства будет гореть, тем самым частично забирая на себя напряжение и ток. Со временем, после частичной зарядки батареи, лампу из цепи можно исключить.
При зарядке периодически нужно проверять степень зарядки батареи, для чего можно воспользоваться мультиметром, вольтметром или нагрузочной вилкой.
Полностью заряженная батарея при проверке на ней напряжения должна показывать не менее 12,8 В, если значение ниже – требуется дальнейшая зарядка, для доведения этого показателя до нужного уровня.
Видео: Зарядное устройство для автомобильного аккумулятора своими руками
Поскольку данная схема не имеет защитного корпуса, не стоит оставлять устройство без присмотра во время работы.
И пусть этот прибор не обеспечивает оптимальные 13,8 В на выходе, но для подзарядки аккумулятора вполне годиться, хотя примерно через два года пользования батареей все же понадобиться выполнить ее зарядку заводским устройством, обеспечивающим все оптимальные параметры для зарядки батареи.
Бестрансформаторное зарядное устройство
Интересной по конструкции является схема самодельного устройства, которое не имеет трансформатора. Его роль в данном устройстве выполняет набор конденсаторов, рассчитанных на напряжение в 250 В. Таких конденсаторов должно быть не менее 4. Сами конденсаторы подключаются параллельно.
К набору конденсаторов параллельно подключается резистор, предназначенный для гашения остаточного напряжения после отключения прибора от сети.
Далее потребуется диодный мост для работы с допустимым током не менее 6 А. Он подключается в схему после набора конденсаторов. А далее уже к нему подсоединяются провода, которыми устройство будет подключаться к АКБ.
У каждого автомобилиста рано или поздно возникают проблемы с аккумулятором. Не избежал этой участи и я. После 10 минут безуспешных попыток завести свой автомобиль решил, что необходимо приобрести или сделать самому зарядное устройство. Вечером сделав ревизию в гараже и найдя там подходящий трансформатор решил делать зарядку сам.
Там же среди ненужного барахла нашел и стабилизатор напряжения от старого телевизора, который по моему мнению чудесно подойдет в качестве корпуса.
Проштудировав бескрайние просторы Интернета и реально оценив свои силы выбрал наверное самую простую схему.
Распечатав схему пошел к соседу, увлекающемуся радиоэлектроникой. Он в течение 15 минут набрал мне необходимые детали, отрезал кусок фольгированного текстолита и дал маркер для рисования плат. Затратив около часа времени, я нарисовал приемлемую плату (монтаж просторный размеры корпуса позволяют). Как травить плату рассказывать не буду, об этом много информации. Я же отнес своё творение соседу, и он мне её протравил. В принципе можно было купить монтажную плату и все сделать на ней, но как говорят дареному коню ….
Просверлив все необходимые отверстия и выведя на экран монитора цоколевку транзисторов я взялся за паяльник и спустя примерно час у меня была готовая плата.
Диодный мостик можно купить на рынке, главное чтобы он был рассчитан на ток не менее 10 ампер. У меня нашлись диоды Д 242 их характеристики вполне подходят, и на кусочке текстолита я спаял диодный мост.
Тиристор необходимо устанавливать на радиатор, так как при работе он заметно греется.
Отдельно должен сказать про амперметр. Его пришлось покупать в магазине, там же продавец консультант подобрал и шунт. Схему решил немного доработать и добавить переключатель, чтобы можно было измерять напряжение на аккумуляторе. Здесь тоже понадобился шунт, но при измерении напряжения он подключается не параллельно, а последовательно. Формулу расчета можно найти в Интернете, от себя добавлю, что большое значение имеет мощность рассеивания резисторов шунта. По моим расчетам она должна была быть 2,25 ватт, но у меня грелся шунт мощностью 4 ватта. Причина мне неизвестна, не хватает опыта в подобных делах, но, решив, что в основном мне нужны показания амперметра, а не вольтметра я с этим смерился. Тем более что в режиме вольтметра шунт заметно нагревался секунд за 30-40. Итак, собрав все необходимое и проверив все на табуретке, я взялся за корпус. Полностью разобрав стабилизатор я вынул всю его начинку.
Разметив переднюю стенку я просверлил отверстия под переменный резистор и переключатель, потом сверлом маленького диаметра по окружности просверлил отверстия под амперметр. Острые края доработал напильником.
Немного поломав голову над расположением трансформатора и радиатора с тиристором, остановился на таком варианте.
Прикупил еще пару зажимов «крокодил» и все-зарядка готова. Особенностью данной схемы является то что она работает только под нагрузкой, поэтому собрав устройство и не найдя напряжения на выводах вольтметром не спешите меня ругать. Просто повесьте на выводы хотя бы автомобильную лампочку, и будет вам счастье.
Трансформатор берите с напряжением на вторичной обмотке 20-24 вольта. Стабилитрон Д 814. Все остальные элементы указанны на схеме.
Вам понадобится
- Трансформатор силовой ТС-180-2, провода сечением 2,5 мм2, четыре диода Д242А, сетевая вилка, паяльник, припой, предохранители 0,5А и 10А;
- бытовая лампочка мощностью до 200 Вт;
- полупроводниковый диод, проводящий электричество только в одном направлении. В качестве такого диода можно использовать зарядку от ноутбука.
Инструкция
Простое зарядное устройство для можно сделать из старого блока питания компьютера. Так как для нужен ток в размере 10% от всей емкости батареи, любой блок питания с мощностью более 150 вольт может стать эффективным источником заряда. Почти у всех блоков питания стоит ШИМ-контроллер на микросхеме TL494 (или аналогичной KA7500). В первую очередь нужно выпаять лишние провода (с источников -5В, -12B, +5B, +12B). Затем убрать R1 и заменить на подстроечный резистор с наивысшим значением 27 кОм. От основного провода отключается также шестнадцатый вывод, четырнадцатый и пятнадцатый перерезаются на месте соединения.
На задней планке блока нужно установить потенциометр-регулятор тока R10. Там же проводятся 2 шнура: один для сети, другой – для клемм АКБ.
Теперь нужно заняться выводами 1, 14,15 и 16. Сначала их необходимо облудить. Для этого провод очищается от изоляции и прижигается паяльником. Это уберет оксидную пленку, после чего провод прикладывается к кусочку канифоли, а затем опять прижимается паяльником. Провод должен приобрести желто-коричневый цвет. Теперь необходимо приложить его к кусочку припоя и в третий, последний раз прижать паяльником. Провод должен стать серебристым. После окончания этой процедуры осталось подпаять многожилистые тонкие провода.
Холостой ход нужно выставить переменным резистором при среднем положении потенциометра R10. Напряжение холостого хода будет задавать полный заряд в пределах от 13,8 до 14,2 вольт. На концы клемм устанавливаются зажимы. Изоляционные трубки лучше сделать разноцветными, чтобы не путаться в проводах. Это может привести к порче прибора. Красный цвет обычно относится к «плюсу», а черный – к «минусу».
Если устройство будет использоваться только для заряда аккумулятора, можно обойтись без вольтметра и амперметра. Достаточно будет использовать отградуированную шкалу потенциометра R10 со значением 5,5-6,5 ампера. Процесс зарядки от такого устройства должен быть легким, автоматическим и не требовать ваших дополнительных усилий. Это зарядное устройство практически исключает возможность перегрева или перезарядки АКБ.
Еще один способ изготовления автомобильного аккумулятора основан на использовании приспособленного двенадцативольтного адаптера. Для него не потребуется зарядного устройства для автомобильного аккумулятора. Важно помнить, что напряжение аккумулятора и напряжение источника питания должны быть равны, иначе зарядное устройство будет бесполезным.
Сначала нужно обрезать и оголить до 5 см конец провода адаптера. Затем разноименные провода разводятся на 40 см. Теперь нужно на каждый из проводов надеть зажим типа «крокодил». Не забудьте взять разноцветные зажимы, чтобы не перепутать полярности. Нужно последовательно подключить каждый зажим к аккумулятору, следуя принципу «от плюса к плюсу» и «от минуса к минусу». Теперь осталось включить адаптер. Этот способ довольно прост, единственная сложность – в выборе верного источника питания. Такой аккумулятор может перегреться в процессе зарядки, поэтому важно следить за ним и прерывать на время в случае перегрева.
Зарядное устройство для автомобильного аккумулятора можно сделать из обычной лампочки и диода. Такое устройство будет совсем простым и для нужно совсем немного исходных элементов: лампочка, полупроводниковый диод, провода с клеммами и штекер. Лампочка должна быть мощностью до 200 вольт. Чем выше ее мощность – тем быстрее будет процесс зарядки. Полупроводниковый диод должен проводить электричество только в одном направлении. Можно взять, например, зарядку от ноутбука.
Лампочка должна гореть в половину накала, если же она совсем не горит, нужно доработать схему. Есть возможность, что лампочка будет выключаться при полном заряде автомобильного аккумулятора, но это маловероятно. Зарядка с таким устройством займет около 10 часов. Затем обязательно нужно отключить его от сети, иначе неизбежен перегрев, который выведет аккумулятор из строя.
Если ситуация экстренная, и времени на сооружение более сложных зарядных приборов нет, можно зарядить аккумулятор с помощью мощного диода и обогревателя, используя ток от сети. Подключать к сети нужно в такой последовательности: диод, затем обогреватель, затем аккумулятор. Такой способ малоэффективен, потому что на него уходит много электроэнергии, а коэффициент полезного действия составлять всего 1%. Поэтому это зарядное устройство является самым ненадежным, но и самым простым в изготовлении.
Для того чтобы сделать самое простое зарядное устройство, потребуются значительные усилия и технические знания. Лучше всегда иметь под рукой надежную фабричную зарядку, но при необходимости и достаточных технических умениях, можно сделать ее и своими руками.
Сегодня у нас весьма полезная самоделка для автолюбителей, особенно в зимнюю пору! На этот раз мы расскажем как сделать своими руками из старого принтера самодельное зарядное устройство!
Если у Вас есть старый принтер не спешите его выбрасывать, в нем есть блок питания из которого можно сделать простенькое автоматическое зарядное устройство для автомобильного аккумулятора с функцией регулировки напряжения и тока заряда. В свое время я запас прочности которых был больше чем у принтерных печатающих головок. В связи с этим у меня скопилось пара-тройка принтеров с абсолютно рабочими блоками питания, вполне пригодными для создания маломощных автоматических зарядных устройств для аккумуляторов.
В основе схемы лежит 2 стабилизатора:
- Стабилизатор тока на микросхеме LM317
- Регулируемый стабилизатор напряжения выполненный на микросхеме (регулируемом стабилитроне) TL431
Так же в устройстве задействован еще одна микросхема стабилизатор Lm7812 от нее питается 12 Вольтовой кулер (который и был изначально в этом корпусе).
Собрано зарядное устройство в корпусе , все содержимое блока, кроме кулера, удалено. Микросхемы стабилизаторы Lm317 и Lm 7812 установлены каждая на свой радиатор, которые прикручены к пластиковому корпусу (ВНИМАНИЕ на общий радиатор их ставить нельзя!).
Схема собрана навесным монтажом на микросхемах стабилизаторов. Резисторы R2 и R3 мощностью 2-5 Ватт в керамических корпусах отвечают за ограничение тока заряда. Они устанавливаются так, что бы через них проходил . Их значение рассчитывается по формуле R=1.25(V) /I(A) можете рассчитать необходимый Вам максимальный ток заряда. Раз пошла речь о рассчетах напомню, что у нас есть Если Вам необходимо плавно регулировать ток заряда, можно установить мощный реостат с дополнительным ограничивающим резистором (что бы не превысить максимально допустимый ток для Lm317)
В моем случае был на 24 Вольта с максимальным током нагрузки 1Ампер. Необходимо из этого 1Ампера зарезервировать 0.1 Ампера на запитку кулера (на наклейке указан ток потребления) + я оставил 10% на запас прочности, соответственно под основное назначение- на зарядный ток остается 0.8 Ампера.
Понятно, что током в 800 мА быстро автомобильный Акб не зарядишь. За сутки аккумулятору можно сообщить 24ч*0.8А=19.2 Ампер часа, что составляет 30-45% от емкости аккумулятора легкового автомобиля (как правило 45-65 Ач).
Если у Вас будет «донор» блок питания с током 1.5 Ампера Вы за сутки сможете сообщить 30 Ампер часов, чего возможно хватит с головой для бывшего не один год в употреблении аккумулятора.
Но, с другой стороны, заряд малым током более полезен для Акб «лучше усваивается», достаточно выкрутить пробки из акб (если он обслуживаемый), подключить зарядное устройство к акб и все! Можно заниматься своими делами и не переживать, что аккумулятор перезарядится, максимальное напряжение на батарее не превысит 14.5 Вольт, а малый ток заряда не допустит чрезмерный перегрев и выкипание электролита. В связи с тем, что можно не контролировать процесс окончания заряда, думаю данную можно смело назвать автоматическим зарядным устройством для автомобильных акб, хотя никакой «следящей автоматики» в схеме нет.
Для удобства, зарядное устройство можно снабдить Вольт метром который даст возможность наглядно контролировать процесс заряда аккумулятора. Например таким за пару у.е.
Зарядное устройство необходимо обязательно снабдить защитой от «переполюсовки». Роль такой защиты выполняют два диода с допустимым током 5 Ампер подключенные на выходя зарядного устройства в сочетании с предохранителем на 2 Ампера (при монтаже будьте внимательны и соблюдайте полярность подключения диодов!!!). При неправильном подключении зарядного к АКБ, ток акб пойдет в зарядное через предохранитель и «упрется» в диод, когда значение тока достигнет 2 Ампера предохранитель спасет мир! Также не забудьте снабдить устройство предохранителями по цепи 220 Вольт (в моем случае по цепи 220 Вольт предохранитель уже имеется внутри блока питания).
К автомобильному аккумулятору зарядное подключаемся при помощи специальных зажимов «крокодилов», при покупке их в интернете обращайте внимание на физический размер указанный в характеристиках, так как можно легко купить крокодилы для «лабораторного блока питания» которые будут всем хороши, но не смогут налезть на плюсовую клемму акб, а надежный контакт, как Вы сами понимаете вещь обязательная в таких вопросах. Для удобства на проводах и корпусе есть несколько капроновых стяжек-липучек с помощью которых можно аккуратно и компактно сматывать провода.
Надеюсь эта идея утилизации принтера кому-нибудь пригодится. Если Вы делали самодельные автоматические зарядные устройства для автомобильных аккумуляторов, (или не автоматические) пожалуйста поделитесь с читателями нашего сайта,- пришлите нам на почту фото, схему и небольшое описание Вашего устройства. Если есть вопросы по схеме и принципу работы, задавайте в комментариях,- отвечу.
Как сделать самодельное автоматическое Зарядное устройство На фотографии представлено самодельное автоматическое зарядное устройство для зарядки
Как сделать самодельное автоматическое Зарядное устройство для автомобильного аккумулятора
Как сделать самодельное автоматическое Зарядное устройство
для автомобильного аккумулятора
На фотографии представлено самодельное автоматическое зарядное устройство для зарядки автомобильных аккумуляторов на 12 В током величиной до 8 А, собранного в корпусе от милливольтметра В3-38.
Почему нужно заряжать аккумулятор автомобиля
Аккумулятор в автомобиле заряжается от электрического генератора. Для обеспечения безопасного режима зарядки аккумулятора после генератора устанавливают реле-регулятор, обеспечивающий напряжение зарядки не более 14,1±0,2 В. Для полной же зарядки аккумулятора требуется напряжение 14,5 В. По этой причине зарядить аккумулятор на 100% генератор автомобиля не может. Поэтому необходимо периодически аккумулятор заряжать внешним зарядным устройством.
В теплый период времени обеспечить пуск двигателя может аккумулятор заряженный всего на 20%. При отрицательных температурах емкость аккумулятора уменьшается вдвое, а пусковые токи из-за загустевшей смазки двигателя возрастают. Поэтому если своевременно не зарядить аккумулятор, то с наступлением холодов двигатель может не запуститься.
Анализ схем зарядных устройств
Для зарядки автомобильного аккумулятора служат зарядные устройства. Его можно купить готовое, но при желании и небольшом радиолюбительском опыте можно сделать своими руками, сэкономив при этом немалые деньги.
Схем зарядных устройств автомобильных аккумуляторов в Интернете опубликовано много, но все они имеют недостатки.
Зарядные устройства, сделанные на транзисторах, выделяют много тепла, как правило, боятся короткого замыкания и ошибочного подключения полярности аккумулятора. Схемы на тиристорах и симисторах не обеспечивают требуемой стабильность зарядного тока и издают акустический шум, не допускают ошибок подключения аккумулятора и излучают мощные радиопомехи, которые можно уменьшить, одев на сетевой провод ферритовое кольцо.
Привлекательной выглядит схема изготовления зарядного устройства из блока питания компьютера. Структурные схемы компьютерных блоков питания одинаковые, но электрические разные, и для доработки требуется высокая радиотехническая квалификация.
Интерес у меня вызвала конденсаторная схема зарядного устройства, КПД высокий, тепла не выделяет, обеспечивает стабильный ток заряда вне зависимости от степени заряда аккумулятора и колебаний питающей сети, не боится коротких замыканий выхода. Но тоже имеет недостаток. Если в процессе заряда пропадет контакт с аккумулятором, то напряжение на конденсаторах возрастает в несколько раз, (конденсаторы и трансформатор образуют резонансный колебательный контур с частотой электросети), и они пробиваются. Надо было устранить только этот единственный недостаток, что мне и удалось сделать.
В результате получилась схема зарядного устройства для аккумуляторов в которой нет выше перечисленных недостатков. Более 15 лет заряжаю самодельным конденсаторным зарядным устройством любые кислотные аккумуляторы на 12 В. Устройство работает безотказно.
Принципиальная схема автоматического зарядного устройства
для автомобильного аккумулятора
При кажущейся сложности, схема самодельного зарядного устройства простая и состоит всего из нескольких законченных функциональных узлов.
Если схема для повторения Вам показалась сложной, то можно собрать более простую, работающую на таком же принципе, но без функции автоматического отключения при полной зарядке аккумулятора.
Схема ограничителя тока на балластных конденсаторах
В конденсаторном автомобильном зарядном устройстве регулировка величины и стабилизация силы тока заряда аккумулятора обеспечивается за счет включения последовательно с первичной обмоткой силового трансформатора Т1 балластных конденсаторов С4-С9. Чем больше емкость конденсатора, тем больше будет ток заряда аккумулятора.
Практически это законченный вариант зарядного устройства, можно подключить после диодного моста аккумулятор и зарядить его, но надежность такой схемы низкая. Если нарушится контакт с клеммами аккумулятора, то конденсаторы могут выйти из строя.
Емкость конденсаторов, которая зависит от величины тока и напряжения на вторичной обмотке трансформатора, можно приблизительно определить по формуле, но легче ориентироваться по данным таблицы.
Для регулировки тока, чтобы сократить количество конденсаторов, их можно подключать параллельно группами. У меня переключение осуществляется с помощью двух галетного переключателя, но можно поставить несколько тумблеров.
Схема защиты
от ошибочного подключения полюсов аккумулятора
Схема измерения тока и напряжения зарядки аккумулятора
Благодаря наличию переключателя S3 на схеме выше, при зарядке аккумулятора есть возможность контролировать не только величину тока зарядки, но и напряжение. При верхнем положении S3, измеряется ток, при нижнем – напряжение. Если зарядное устройство не подключено к электросети, то вольтметр покажет напряжение аккумулятора, а когда идет зарядка аккумулятора, то напряжение зарядки. В качестве головки применен микроамперметр М24 с электромагнитной системой. R17 шунтирует головку в режиме измерения тока, а R18 служит делителем при измерении напряжения.
Схема автоматического отключения ЗУ
при полной зарядке аккумулятора
Для питания операционного усилителя и создания опорного напряжения применена микросхема стабилизатора DA1 типа 142ЕН8Г на 9В. Микросхема это выбрана не случайно. При изменении температуры корпуса микросхемы на 10º, выходное напряжение изменяется не более чем на сотые доли вольта.
Система автоматического отключения зарядки при достижении напряжения 15,6 В выполнена на половинке микросхемы А1.1. Вывод 4 микросхемы подключен к делителю напряжения R7, R8 с которого на него подается опорное напряжение 4,5 В. Вывод 4 микросхемы подключен к другому делителю на резисторах R4-R6, резистор R5 подстроечный для установки порога срабатывания автомата. Величиной резистора R9 задается порог включения зарядного устройства 12,54 В. Благодаря применению диода VD7 и резистора R9, обеспечивается необходимый гистерезис между напряжением включения и отключения заряда аккумулятора.
Работает схема следующим образом. При подключении к зарядному устройству автомобильного аккумулятора, напряжение на клеммах которого меньше 16,5 В, на выводе 2 микросхемы А1.1 устанавливается напряжение достаточное для открывания транзистора VT1, транзистор открывается и реле P1 срабатывает, подключая контактами К1.1 к электросети через блок конденсаторов первичную обмотку трансформатора и начинается зарядка аккумулятора. Как только напряжение заряда достигнет 16,5 В, напряжение на выходе А1.1 уменьшится до величины, недостаточной для поддержания транзистора VT1 в открытом состоянии. Реле отключится и контакты К1.1 подключат трансформатор через конденсатор дежурного режима С4, при котором ток заряда будет равен 0,5 А. В таком состоянии схема зарядного устройства будет находиться, пока напряжение на аккумуляторе не уменьшится до 12,54 В. Как только напряжение установится равным 12,54 В, опять включится реле и зарядка пойдет заданным током. Предусмотрена возможность, в случае необходимости, переключателем S2 отключить систему автоматического регулирования.
Таким образом, система автоматического слежения за зарядкой аккумулятора, исключит возможность перезаряда аккумулятора. Аккумулятор можно оставить подключенным к включенному зарядному устройству хоть на целый год. Такой режим актуален для автолюбителей, которые ездят только в летнее время. После окончания сезона автопробега можно подключить аккумулятор к зарядному устройству и выключить только весной. Даже если в электросети пропадет напряжение, при его появлении зарядное устройство продолжит заряжать аккумулятор в штатном режиме
Принцип работы схемы автоматического отключения зарядного устройства в случае превышения напряжения из-за отсутствия нагрузки, собранной на второй половинке операционного усилителя А1.2, такой же. Только порог полного отключения зарядного устройства от питающей сети выбран 19 В. Если напряжение зарядки менее 19 В, на выходе 8 микросхемы А1.2 напряжение достаточное, для удержания транзистора VT2 в открытом состоянии, при котором на реле P2 подано напряжение. Как только напряжение зарядки превысит 19 В, транзистор закроется, реле отпустит контакты К2.1 и подача напряжения на зарядное устройство полностью прекратится. Как только будет подключен аккумулятор, он запитает схему автоматики, и зарядное устройство сразу вернется в рабочее состояние.
Конструкция автоматического зарядного устройства
Все детали зарядного устройства размещены в корпусе миллиамперметра В3-38, из которого удалено все его содержимое, кроме стрелочного прибора. Монтаж элементов, кроме схемы автоматики, выполнен навесным способом.
Конструкция корпуса миллиамперметра, представляет собой две прямоугольные рамки, соединенные четырьмя уголками. В уголках с равным шагом сделаны отверстия, к которым удобно крепить детали.
Силовой трансформатор ТН61-220 закреплен на четырех винтах М4 на алюминиевой пластине толщиной 2 мм, пластина в свою очередь прикреплена винтами М3 к нижним уголкам корпуса. Силовой трансформатор ТН61-220 закреплен на четырех винтах М4 на алюминиевой пластине толщиной 2 мм, пластина в свою очередь прикреплена винтами М3 к нижним уголкам корпуса. На этой пластине установлен и С1. На фото вид зарядного устройства снизу.
К верхним уголкам корпуса закреплена тоже пластина из стеклотекстолита толщиной 2 мм, а к ней винтами конденсаторы С4-С9 и реле Р1 и Р2. К этим уголкам также прикручена печатная плата, на которой спаяна схема автоматического управления зарядкой аккумулятора. Реально количество конденсаторов не шесть, как по схеме, а 14, так как для получения конденсатора нужного номинала приходилось соединять их параллельно. Конденсаторы и реле подключены к остальной схеме зарядного устройства через разъем (на фото выше голубой), что облегчило доступ к другим элементам при монтаже.
На внешней стороне задней стенки установлен ребристый алюминиевый радиатор для охлаждения силовых диодов VD2-VD5. Тут так же установлен предохранитель Пр1 на 1 А и вилка, (взята от блока питания компьютера) для подачи питающего напряжения.
Силовые диоды зарядного устройства закреплены с помощью двух прижимных планок к радиатору внутри корпуса. Для этого в задней стенке корпуса сделано прямоугольное отверстие. Такое техническое решение позволило к минимуму свести количество выделяемого тепла внутри корпуса и экономии места. Выводы диодов и подводящие провода распаяны на не закрепленную планку из фольгированного стеклотекстолита.
На фотографии вид самодельного зарядного устройства с правой стороны. Монтаж электрической схемы выполнен цветными проводами, переменного напряжения – коричневым, плюсовые – красным, минусовые – проводами синего цвета. Сечение проводов, идущих от вторичной обмотки трансформатора к клеммам для подключения аккумулятора должно быть не менее 1 мм 2 .
Шунт амперметра представляет собой отрезок высокоомного провода константана длиной около сантиметра, концы которого запаяны в медные полоски. Длина провода шунта подбирается при калибровке амперметра. Провод я взял от шунта сгоревшего стрелочного тестера. Один конец из медных полосок припаян непосредственно к выходной клемме плюса, ко второй полоске припаян толстый проводник, идущий от контактов реле Р3. На стрелочный прибор от шунта идут желтый и красный провод.
Печатная плата блока автоматики зарядного устройства
Схема автоматического регулирования и защиты от неправильного подключения аккумулятора к зарядному устройству спаяна на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита.
На фотографии представлен внешний вид собранной схемы. Рисунок печатной платы схемы автоматического регулирования и защиты простой, отверстия выполнены с шагом 2,5 мм.
На фотографии выше вид печатной платы со стороны установки деталей с нанесенной красным цветом маркировкой деталей. Такой чертеж удобен при сборке печатной платы.
Чертеж печатной платы выше пригодится при ее изготовлении с помощью технологии с применением лазерного принтера.
А этот чертеж печатной платы пригодится при нанесении токоведущих дорожек печатной платы ручным способом.
Шкала вольтметра и амперметра зарядного устройства
Шкала стрелочного прибора милливольтметра В3-38 не подходила под требуемые измерения, пришлось начертить на компьютере свой вариант, напечатал на плотной белой бумаге и клеем момент приклеил сверху на штатную шкалу.
Благодаря большему размеру шкалы и калибровки прибора в зоне измерения, точность отсчета напряжения получилась 0,2 В.
Провода для подключения АЗУ к клеммам аккумулятора и сети
На провода для подключения автомобильного аккумулятора к зарядному устройству с одной стороны установлены зажимы типа крокодил, с другой стороны разрезные наконечники. Для подключения плюсового вывода аккумулятора выбран красный провод, для подключения минусового – синий. Сечение проводов для подключения к устройству аккумулятора должно быть не менее 1 мм 2 .
К электрической сети зарядное устройство подключается с помощью универсального шнура с вилкой и розеткой, как применяется для подключения компьютеров, оргтехники и других электроприборов.
О деталях зарядного устройства
Силовой трансформатор Т1 применен типа ТН61-220, вторичные обмотки которого соединены последовательно, как показано на схеме. Так как КПД зарядного устройства не менее 0,8 и ток заряда обычно не превышает 6 А, то подойдет любой трансформатор мощностью 150 ватт. Вторичная обмотка трансформатора должна обеспечить напряжение 18-20 В при токе нагрузки до 8 А. Рассчитать число витков вторичной обмотки трансформатора можно с помощью специального калькулятора.
Конденсаторы С4-С9 типа МБГЧ на напряжение не менее 350 В. Можно использовать конденсаторы любого типа, рассчитанные на работу в цепях переменного тока.
Диоды VD2-VD5 подойдут любого типа, рассчитанные на ток 10 А. VD7, VD11 - любые импульсные кремневые. VD6, VD8, VD10, VD5, VD12 и VD13 любые, выдерживающие ток 1 А. Светодиод VD1 – любой, VD9 я применил типа КИПД29. Отличительная особенность этого светодиода, что он меняет цвет свечения при смене полярности подключения. Для его переключения использованы контакты К1.2 реле Р1. Когда идет зарядка основным током светодиод светит желтым светом, а при переключении в режим подзарядки аккумулятора – зеленым. Вместо бинарного светодиода можно установить любых два одноцветных, подключив их по ниже приведенной схеме.
В качестве операционного усилителя выбран КР1005УД1, аналог зарубежного AN6551. Такие усилители применяли в блоке звука и видео в видеомагнитофоне ВМ-12. Усилитель хорош тем, что не требует двух полярного питания, цепей коррекции и сохраняет работоспособность при питающем напряжении от 5 до 12 В. Заменить его можно практически любым аналогичным. Хорошо подойдут для замены микросхемы, например, LM358, LM258, LM158, но нумерация выводов у них другая, и потребуется внести изменения в рисунок печатной платы.
Реле Р1 и Р2 любые на напряжение 9-12 В и контактами, рассчитанными на коммутируемый ток 1 А. Р3 на напряжение 9-12 В и ток коммутации 10 А, например РП-21-003. Если в реле несколько контактных групп, то их желательно запаять параллельно.
Переключатель S1 любого типа, рассчитанный на работу при напряжении 250 В и имеющий достаточное количество коммутирующих контактов. Если не нужен шаг регулирования тока в 1 А, то можно поставить несколько тумблеров и устанавливать ток заряда, допустим, 5 А и 8 А. Если заряжать только автомобильные аккумуляторы, то такое решение вполне оправдано. Переключатель S2 служит для отключения системы контроля уровня зарядки. В случае заряда аккумулятора большим током, возможно срабатывание системы раньше, чем аккумулятор зарядится полностью. В таком случае можно систему отключить и продолжить зарядку в ручном режиме.
Электромагнитная головка для измерителя тока и напряжения подойдет любая, с током полного отклонения 100 мкА, например типа М24. Если нет необходимости измерять напряжение, а только ток, то можно установить готовый амперметр, рассчитанный на максимальный постоянный ток измерения 10 А, а напряжение контролировать внешним стрелочным тестером или мультиметром, подключив их к контактам аккумулятора.
Настройка блока автоматической регулировки и защиты АЗУ
При безошибочной сборке платы и исправности всех радиоэлементов, схема заработает сразу. Останется только установить порог напряжения резистором R5, при достижении которого зарядка аккумулятора будет переведена в режим зарядки малым током.
Регулировку можно выполнить непосредственно при зарядке аккумулятора. Но все, же лучше подстраховаться и перед установкой в корпус, схему автоматического регулирования и защиты АЗУ проверить и настроить. Для этого понадобится блок питания постоянного тока, у которого есть возможность регулировать выходное напряжение в пределах от 10 до 20 В, рассчитанного на выходной ток величиной 0,5-1 А. Из измерительных приборов понадобится любой вольтметр, стрелочный тестер или мультиметр рассчитанный на измерение постоянного напряжения, с пределом измерения от 0 до 20 В.
Проверка стабилизатора напряжения
После монтажа всех деталей на печатную плату нужно подать от блока питания питающее напряжение величиной 12-15 В на общий провод (минус) и вывод 17 микросхемы DA1 (плюс). Изменяя напряжение на выходе блока питания от 12 до 20 В, нужно с помощью вольтметра убедиться, что величина напряжения на выходе 2 микросхемы стабилизатора напряжения DA1 равна 9 В. Если напряжение отличается или изменяется, то DA1 неисправна.
Микросхемы серии К142ЕН и аналоги имеют защиту от короткого замыкания по выходу и если закоротить ее выход на общий провод, то микросхема войдет в режим защиты и из строя не выйдет. Если проверка показала, что напряжение на выходе микросхемы равно 0, то это не всегда означает о ее неисправности. Вполне возможно наличие КЗ между дорожками печатной платы или неисправен один из радиоэлементов остальной части схемы. Для проверки микросхемы достаточно отсоединить от платы ее вывод 2 и если на нем появится 9 В, значит, микросхема исправна, и необходимо найти и устранить КЗ.
Проверка системы защиты от перенапряжения
Описание принципа работы схемы решил начать с более простой части схемы, к которой не предъявляются строгие нормы по напряжению срабатывания.
Функцию отключения АЗУ от электросети в случае отсоединения аккумулятора выполняет часть схемы, собранная на операционном дифференциальном усилителе А1.2 (далее ОУ).
Принцип работы операционного дифференциального усилителя
Без знания принципа работы ОУ разобраться в работе схемы сложно, поэтому приведу краткое описание. ОУ имеет два входа и один выход. Один из входов, который обозначается на схеме знаком «+», называется не инвертирующим, а второй вход, который обозначается знаком «–» или кружком, называется инвертирующим. Слово дифференциальный ОУ означает, что напряжение на выходе усилителя зависит от разности напряжений на его входах. В данной схеме операционный усилитель включен без обратной связи, в режиме компаратора – сравнения входных напряжений.
Таким образом, если напряжение на одном из входов будет неизменным, а на втором изменятся, то в момент перехода через точку равенства напряжений на входах, напряжение на выходе усилителя скачкообразно изменится.
Проверка схемы защиты от перенапряжения
Вернемся к схеме. Неинвертирующий вход усилителя А1.2 (вывод 6) подключен к делителю напряжения, собранного на резисторах R13 и R14. Этот делитель подключен к стабилизированному напряжению 9 В и поэтому напряжение в точке соединения резисторов, никогда не изменяется и составляет 6,75 В. Второй вход ОУ (вывод 7) подключен ко второму делителю напряжения, собранному на резисторах R11 и R12. Этот делитель напряжения подключен к шине, по которой идет зарядный ток, и напряжение на нем меняется в зависимости от величины тока и степени заряда аккумулятора. Поэтому и величина напряжения на выводе 7 тоже будет соответственно изменятся. Сопротивления делителя подобраны таким образом, что при изменении напряжения зарядки аккумулятора от 9 до 19 В напряжение на выводе 7 будет меньше, чем на выводе 6 и напряжение на выходе ОУ (вывод 8) будет больше 0,8 В и близко к напряжению питания ОУ. Транзистор будет открыт, на обмотку реле Р2 будет поступать напряжение и оно замкнет контакты К2.1. Напряжение на выходе также закроет диод VD11 и резистор R15 в работе схемы участвовать не будет.
Как только напряжение зарядки превысит 19 В (это может случится только в случае, если от выхода АЗУ будет отключен аккумулятор), напряжение на выводе 7 станет больше, чем на выводе 6. В этом случае на выходе ОУ напряжение скачкообразно уменьшится до нуля. Транзистор закроется, реле обесточится и контакты К2.1 разомкнутся. Подача питающего напряжения на ОЗУ будет прекращена. В момент, когда напряжение на выходе ОУ станет равно нулю, откроется диод VD11 и, таким образом, параллельно к R14 делителя подключится R15. Напряжение на 6 выводе мгновенно уменьшится, что исключит ложные срабатывания в момент равенства напряжений на входах ОУ из-за пульсаций и помех. Изменяя величину R15 можно менять гистерезис компаратора, то есть напряжение, при котором схема вернется в исходное состояние.
При подключения аккумулятора к ОЗУ напряжения на выводе 6 опять установится равным 6,75 В, а на выводе 7 будет меньше и схема начнет работать в штатном режиме.
Для проверки работы схемы достаточно изменять напряжение на блоке питания от 12 до 20 В и подключив вольтметр вместо реле Р2 наблюдать его показания. При напряжении меньше 19 В, вольтметр должен показывать напряжение, величиной 17-18 В (часть напряжения упадет на транзисторе), а при большем – ноль. Желательно все же подключить к схеме обмотку реле, тогда будет проверена не только работа схемы, но и его работоспособность, а по щелчкам реле можно будет контролировать работу автоматики без вольтметра.
Если схема не работает, то нужно проверить напряжения на входах 6 и 7, выходе ОУ. При отличии напряжений от указанных выше, нужно проверить номиналы резисторов соответствующих делителей. Если резисторы делителей и диод VD11 исправны, то, следовательно, неисправен ОУ.
Для проверки цепи R15, D11 достаточно отключить одни из выводов этих элементов, схема будет работать, только без гистерезиса, то есть включаться и отключаться при одном и том же подаваемом с блока питания напряжении. Транзистор VT12 легко проверить, отсоединив один из выводов R16 и контролируя напряжение на выходе ОУ. Если на выходе ОУ напряжение изменяется правильно, а реле все время включено, значит, имеет место пробой между коллектором и эмиттером транзистора.
Проверка схемы отключения аккумулятора при полной его зарядке
Принцип работы ОУ А1.1 ничем не отличается от работы А1.2, за исключением возможности изменять порог отключения напряжения с помощью подстроечного резистора R5.
Делитель для опорного напряжения собран на резисторах R7, R8 и напряжение на выводе 4 ОУ должно быть 4,5 В. Более подробно этот вопрос рассмотрен в статье сайта «Как заряжать аккумулятор».
Для проверки работы А1.1, питающее напряжение, поданное с блока питания плавно увеличивается и уменьшается в пределах 12-18 В. При достижении напряжения 15,6 В должно отключиться реле Р1 и контактами К1.1 переключить АЗУ в режим зарядки малым током через конденсатор С4. При снижении уровня напряжения ниже 12,54 В реле должно включится и переключить АЗУ в режим зарядки током заданной величины.
Напряжение порога включения 12,54 В можно регулировать изменением номинала резистора R9, но в этом нет необходимости.
С помощью переключателя S2 имеется возможность отключать автоматический режим работы, включив реле Р1 напрямую.
Схема зарядного устройства на конденсаторах
без автоматического отключения
Для тех, кто не имеет достаточного опыта по сборке электронных схем или не нуждается в автоматическом отключении ЗУ по окончании зарядки аккумулятора, предлагаю упрощенней вариант схемы устройства для зарядки кислотных автомобильных аккумуляторов. Отличительная особенность схемы в ее простоте для повторения, надежности, высоком КПД и стабильным током заряда, наличие защиты от неправильного подключения аккумулятора, автоматическое продолжение зарядки в случае пропадания питающего напряжения.
Принцип стабилизации зарядного тока остался неизменным и обеспечивается включением последовательно с сетевым трансформатором блока конденсаторов С1-С6. Для защиты от перенапряжения на входной обмотке и конденсаторах используется одна из пар нормально разомкнутых контактов реле Р1.
Когда аккумулятор не подключен, контакты реле Р1 К1.1 и К1.2 разомкнуты и даже если зарядное устройство подключено к питающей сети ток не поступает на схему. Тоже самое происходит, если подключить ошибочно аккумулятор по полярности. При правильном подключении аккумулятора ток с него поступает через диод VD8 на обмотку реле Р1, реле срабатывает и замыкаются его контакты К1.1 и К1.2. Через замкнутые контакты К1.1 сетевое напряжение поступает на зарядное устройство, а через К1.2 на аккумулятор поступает зарядный ток.
На первый взгляд кажется, что контакты реле К1.2 не нужны, но если их не будет, то при ошибочном подключении аккумулятора, ток потечет с плюсового вывода аккумулятора через минусовую клемму ЗУ, далее через диодный мост и далее непосредственно на минусовой вывод аккумулятора и диоды моста ЗУ выйдут из строя.
Предложенная простая схема для зарядки аккумуляторов легко адаптируется для зарядки аккумуляторов на напряжение 6 В или 24 В. Достаточно заменить реле Р1 на соответствующее напряжение. Для зарядки 24 вольтовых аккумуляторов необходимо обеспечить выходное напряжение с вторичной обмотки трансформатора Т1 не менее 36 В.
При желании схему простого зарядного устройства можно дополнить прибором индикации зарядного тока и напряжения, включив его как в схеме автоматического зарядного устройства.
Порядок зарядки автомобильного аккумулятора
автоматическим самодельным ЗУ
Перед зарядкой снятый с автомобиля аккумулятор необходимо очистить от грязи и протереть его поверхности, для удаления кислотных остатков, водным раствором соды. Если кислота на поверхности есть, то водный раствор соды пенится.
Если аккумулятор имеет пробки для заливки кислоты, то все пробки нужно выкрутить, для того, чтобы образующиеся при зарядке в аккумуляторе газы могли свободно выходить. Обязательно нужно проверить уровень электролита, и если он меньше требуемого, долить дистиллированной воды.
Далее нужно переключателем S1 на зарядном устройстве выставить величину тока заряда и подключить аккумулятор соблюдая полярность (плюсовой вывод аккумулятора нужно подсоединить к плюсовому выводу зарядного устройства) к его клеммам. Если переключатель S3 находится в нижнем положении, то стрелка прибора на зарядном устройстве сразу покажет напряжение, которое выдает аккумулятор. Осталось вставить вилку сетевого шнура в розетку и процесс зарядки аккумулятора начнется. Вольтметр уже начнет показывать напряжение зарядки.
Рассчитать время заряда аккумулятора с помощью онлайн калькулятора, выбрать оптимальный режим зарядки автомобильного аккумулятора и ознакомиться с правилами его эксплуатации Вы можете посетив статью сайта «Как заряжать аккумулятор».
