Схемы заводских зарядных устройств. Простое автоматическое зарядное устройство
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.
Существуют огромное число схем и конструкций, которые позволят нам зарядить автомобильный аккумулятор, в данной статье рассмотрим лишь некоторые из них, но наиболее интересные и максимально простые
За основу этого зарядника для авто возьмем одну из самых простых схем которые я смог откопать в просторах интернета, мне в первую очередь понравился тот факт, что трансформатор можно позаимствовать из старого телевизора
Как уже сказал выше, самую дорогую часть зарядника я взял из блока питания телевизора Рекорд, им оказался силовой трансформатор ТС-160, что особо порадоволо на нем имелась табличка с отображением всех возможных напряжений и тока. Я выбрал сочетание с максимальным током, т.е со вторичной обмотки я взял 6,55 в на 7,5 А
Но как известно для зарядки автомобильного аккумулятора требуется 12 вольт, поэтому мы просто соеденяем две обмотки с одинаковыми параметрами последовательно (9 и 9" и 10 и 10"). А на выходе получим 6.55 + 6.55 = 13.1 В. переменного напряжения. Для его выпрямления потребуется собирать диодный мост, но учитывая большую силу тока диоды должны быть не слабыми. (Их параметры вы можете посмотреть в ). Я взял рекомендованные схемой отечественные диоды Д242А
Из курса электротехники нам известно, что разряженный аккумулятор имеет низкое , которое по мере заряда возрастает. Исходя из сила тока в начале процесса зарядки будет весьма высокая. И через диоды будет протекать большой ток из-за чего диоды будут нагреваться. Поэтому, чтобы их не сжечь, нужноиспользовать радиатор. В качестве радиатора проще всего использовать корпус нерабочего блока питания от;компьютера. Ну и для понимания на какой стадии идет зарядка аккумулятора мы используем амперметр который включаем последовательно. Когда зарядный ток упадет до 1А считаем аккумулятор полностью заряженым. Не выкидывайте из схемы предохранитель, иначе при замыкании вторичной обмотки (что может иногда происходить при сгорании накоротко одного из диодов) у вас накроется силовой трансформатор
Рассмотренное ниже простое самодельное зарядное устройство обладает большими пределами регулирования зарядного тока до 10 А, и отлично справляется с зарядкой различных стартерных батарей аккумуляторов расчитанных на напряжение 12 В, т.е подходит для большинства современных автомобилей.
Схема зарядного устройства выполнена на симисторном регуляторе, с дополнительными диодным мостом и резисторами R3 и R5.
Работа устройства При подаче питания при положительном полупериоде по цепи R3 - VD1 - R1 и R2 - SA1 заряжается конденсатор С2. При минусовом полупериоде конденсатор C2 заряжается уже через диод VD2 изменяется только полярность зарядки. В момент достижения порогового уровня заряда на конденсаторе вспыхнет неоновая лампа, и конденсатор разряжается через нее и управляющий электрод сммистора VS1. При этом последний откроется на оставшееся время до конца полупериода. Описанный процесс цикличен и повторяется в каждый полупериод сети.
Резистор R6 используется для формирования импульсов разрядного тока, что увеличивает срок службы батареи. Трансформатор должен обеспечивать напряжение на вторичной обмотке 20 В при токе 10 А. Симистор и диоды необходимо разместить на радиаторе. Резистор R1 регулирующий зарядный ток желательно разместить на передней панели.
При наладке схемы сначала устанавливают требуемый предел зарядного тока резистором R2. Амперметр на 10А вставляют в разрыв цепи, затем ручку переменного резистора R1 устанавливают в крайнее положение, а резистора R2 – в противоположное, и подключают устройство к сети. Двигая ручку R2, устанавливают требуемое значение максимального зарядного тока. В заключении калибруют шкалу резистора R1 в амперах. Необходимо помнить, что при зарядки батареи ток через нее уменьшаясь в среднем на 20% к концупроцесса. Поэтому перед началом операции следует установить начальный ток чуть больше номинального значения. Окончание процесса заряда определяют с помощью вольтметра – напряжение отключенной батареи должно быть 13,8 - 14,2 В.
Автомат для зарядного устройства автомобиля - Схема включает батарею на зарядку при понижении на ней напряжения до определенного уровня и отключает при достижении максимума. Максимальным напряжением для кислотных автомобильных аккумуляторов является величина 14,2...14,5 В, а минимально допустимое при разряде - 10,8 В
Автомат-переключатель полярности напряжения для зарядного устройства - предназначен для зарядки двенадцативольтных автомобильных аккумуляторных батареи. Главная его фича состоит в том, что оно допускает подключение батареи, при любой полярности.
Автоматическое зарядное устройство - Схема состоит из стабилизатора тока на транзисторе VT1, контрольного устройства на компараторе D1, тиристора VS1 для фиксации состояния и ключевого транзистора VT2, управляющего работой реле К1
Восстановление и зарядка автомобильного аккумулятора - Способ востановления "ассимметричным" током. При этом соотношение зарядного и разрядного тока выбрано 10:1 (оптимальный режим). Этот режим позволяет не только восстанавливать засульфатированные батареи аккумуляторов, но и проводить профилактическую обработку исправных.
Способ восстановление кислотных аккумуляторов переменным током - Технология восстановления свинцовых аккумуляторов переменным током позволяет в кратчайшее время снизить внутреннее сопротивление до заводского значения, при незначительном нагреве электролита. Положительный полупериод тока используется полностью при зарядке аккумуляторов с незначительной рабочей сульфатацией, когда мощности зарядного импульса тока достаточно для восстановления пластин.
Это зарядное устройство я сделал для зарядки автомобильных аккумуляторов, выходное напряжение 14.5 вольт, максимальный ток заряда 6 А. Но им можно заряжать и другие аккумуляторы, например литий-ионные, так как выходное напряжение и выходной ток можно регулировать в широких пределах. Основные компоненты зарядного устройства были куплены на сайте АлиЭкспресс.
Вот эти компоненты:
Еще потребуется электролитический конденсатор 2200 мкФ на 50 В, трансформатор для зарядного устройства ТС-180-2 (как распаивать трансформатор ТС-180-2 посмотрите в ), провода, сетевая вилка, предохранители, радиатор для диодного моста, крокодилы. Трансформатор можно использовать другой, мощностью не менее 150 Вт (для зарядного тока 6 А), вторичная обмотка должна быть рассчитана на ток 10 А и выдавать напряжение 15 – 20 вольт. Диодный мост можно набрать из отдельных диодов, рассчитанных на ток не менее 10А, например Д242А.
Провода в зарядном устройстве должны быть толстые и короткие. Диодный мост нужно закрепить на большой радиатор. Необходимо нарастить радиаторы DC-DC преобразователя, или использовать для охлаждения вентилятор.
Сборка зарядного устройства
Подсоедините шнур с сетевой вилкой и предохранителем к первичной обмотке трансформатора ТС-180-2, установите диодный мост на радиатор, соедините диодный мост и вторичную обмотку трансформатора. Припаяйте конденсатор к плюсовому и минусовому выводам диодного моста.
Подключите трансформатор к сети 220 вольт и произведите замеры напряжений мультиметром. У меня получились такие результаты:
- Переменное напряжение на выводах вторичной обмотки 14.3 вольта (напряжение в сети 228 вольт).
- Постоянное напряжение после диодного моста и конденсатора 18.4 вольта (без нагрузки).
Руководствуясь схемой, соедините с диодным мостом DC-DC понижающий преобразователь и вольтамперметр.
Настройка выходного напряжения и зарядного тока
На плате DC-DC преобразователя установлены два подстроечных резистора, один позволяет установить максимальное выходное напряжение, другим можно выставить максимальный зарядный ток.
Включите зарядное устройство в сеть (к выходным проводам ничего не подсоединено), индикатор будет показывать напряжение на выходе устройства, и ток равный нулю. Потенциометром напряжения установите на выходе 5 вольт. Замкните между собой выходные провода, потенциометром тока установите ток короткого замыкания 6 А. Затем устраните короткое замыкание, разъединив выходные провода и потенциометром напряжения, установите на выходе 14.5 вольт.
Данное зарядное устройство не боится короткого замыкания на выходе, но при переполюсовке может выйти из строя. Для защиты от переполюсовки, в разрыв плюсового провода идущего к аккумулятору можно установить мощный диод Шоттки. Такие диоды имеют малое падение напряжения при прямом включении. С такой защитой, если перепутать полярность при подключении аккумулятора, ток протекать не будет. Правда этот диод нужно будет установить на радиатор, так как через него при заряде будет протекать большой ток.
Подходящие диодные сборки применяются в компьютерных блоках питания. В такой сборке находятся два диода Шоттки с общим катодом, их нужно будет запараллелить. Для нашего зарядного устройства подойдут диоды с током не менее 15 А.
Нужно учитывать, что в таких сборках катод соединен с корпусом, поэтому эти диоды нужно устанавливать на радиатор через изолирующую прокладку.
Необходимо еще раз отрегулировать верхний предел напряжения, с учетом падения напряжения на диодах защиты. Для этого, потенциометром напряжения на плате DC-DC преобразователя нужно выставить 14.5 вольт измеряемых мультиметром непосредственно на выходных клеммах зарядного устройства.
Как заряжать аккумулятор
Протрите аккумулятор тряпицей смоченной в растворе соды, затем насухо. Выверните пробки и проконтролируйте уровень электролита, если необходимо, долейте дистиллированную воду. Пробки во время заряда должны быть вывернуты. Внутрь аккумулятора не должны попадать мусор и грязь. Помещение, в котором происходит заряд аккумулятора должно хорошо проветриваться.
Подключите аккумулятор к зарядному устройству и включите устройство в сеть. Во время заряда напряжение будет постепенно расти до 14.5 вольт, ток будет со временем уменьшаться. Аккумулятор можно условно считать заряженным, когда зарядный ток упадет до 0.6 – 0.7 А.
В статье будет рассказано о том, как своими руками изготовить самодельное Схемы вы можете использовать абсолютно любые, но наиболее простым вариантом изготовления является переделка компьютерного БП. Если у вас имеется такой блок, применение ему найти будет довольно просто. Для питания материнских плат используется напряжение величиной 5, 3.3, 12 Вольт. Как вы понимаете, интерес для вас представляет напряжение 12 Вольт. Зарядное устройство позволит производить зарядку аккумуляторов, емкость которых лежит в диапазоне от 55 до 65 Ампер-часов. Другими словами, его хватит для подзарядки аккумуляторов большинства автомобилей.
Общий вид схемы
Чтобы произвести переделку, нужно воспользоваться схемой, представленной в статье. Зарядное устройство для аккумулятора, своими руками из БП персонального компьютера изготовленное, позволяет контролировать на выходе ток зарядки и напряжение. Нужно обратить внимание на то, что имеется защита от КЗ - предохранитель на 10 Ампер. Но его устанавливать необязательно, так как в большинстве БП персональных компьютеров имеется защита, которая отключает устройство в случае КЗ. Поэтому схемы зарядных устройств для аккумуляторов из БП компьютеров способны сами себя защитить от КЗ.
ШИ-контроллер (обозначен DA1), как правило, в БП используется двух типов - KA7500 или TL494. Теперь немного теории. Может ли нормально подзарядить аккумулятор блок питания компьютера? Ответ - может, так как свинцовые АКБ большинства автомобилей имеют емкость 55-65 Ампер-час. А для нормальной зарядки ему необходим ток, равный 10 % от емкости АКБ - не более 6,5 Ампер. Если блок питания имеет мощность свыше 150 Вт, то его цепь «+12 В» способна отдать такой ток.
Начальный этап переделки
Чтобы повторить простое самодельное зарядное устройство для аккумулятора, необходимо слегка усовершенствовать блок питания:
- Избавляетесь от всех ненужных проводов. При помощи паяльника их убираете, чтобы не мешали.
- По схеме, приведенной в статье, находите постоянный резистор R1, который необходимо выпаять и на его место установить подстроечный с сопротивлением 27 кОм. На верхний контакт этого резистора впоследствии нужно подавать постоянное напряжение «+12 В». Без этого не сможет работать устройство.
- 16-й вывод микросхемы отсоединяется от минуса.
- Далее, нужно рассоединить 15-й и 14-й выводы.
Довольно простое получается самодельное Схемы можно использовать любые, но проще сделать из компьютерного БП - он легче, проще в эксплуатации, доступнее. Если сравнить с трансформаторными устройствами, то масса приборов существенно отличается (как и габариты).
Регулировки зарядного устройства
Задняя стенка теперь будет передней, изготовить ее желательно из куска материала (текстолит идеально подойдет). На этой стенке необходимо установить регулятор зарядного тока, обозначенный на схеме R10. Токоизмерительный резистор лучше всего использовать как можно мощнее - возьмите два с мощностью 5 Вт и сопротивлением 0,2 Ом. Но все зависит от выбора схемы зарядных устройств для аккумуляторов. В некоторых конструкциях не нужно использовать мощные резисторы.
При соединении их параллельно получается увеличение мощности в два раза, а сопротивление становится равным 0,1 Ом. На передней стенке также располагаются индикаторы - вольтметр и амперметр, которые позволяют контролировать соответствующие параметры зарядного устройства. Для точной настройки зарядчика используется подстроечный резистор, при помощи которого подается напряжение на 1-й вывод ШИ-контроллера.
Требования к устройству
Окончательная сборка
К 1, 14, 15 и 16 выводам нужно припаять многожильные тонкие провода. Изоляция у них должна быть надежной, чтобы под нагрузкой не произошло нагревание, в противном случае самодельное зарядное устройство для автомобиля выйдет из строя. После сборки нужно установить подстроечным резистором напряжение около 14 Вольт (+/-0,2 В). Именно такое напряжение считается нормальным для зарядки аккумуляторных батарей. Причем это значение должно быть в режиме холостого хода (без подключенной нагрузки).
На проводах, которые подключаются к аккумулятору, необходимо установить два зажима-крокодила. Один красного цвета, второй черного. Такие можно купить в любом магазине хозтоваров или автомобильных запчастей. Вот такое получается несложное самодельное зарядное устройство для автомобильного аккумулятора. Схемы соединений: черный крепится к минусу, а красный к плюсу. Процесс зарядки полностью автоматический, вмешательства человека не требуется. Но стоит рассмотреть основные этапы этого процесса.
Процесс зарядки аккумулятора
При начальном цикле вольтметр будет показывать напряжение примерно 12,4-12,5 В. Если аккумулятор имеет емкость 55 А*ч, то нужно вращать регулятор до тех пор, пока амперметр не покажет значение 5,5 Ампер. Это означает, что ток зарядки равен 5,5 А. По мере того, как заряжается аккумулятор, ток уменьшается, а напряжение стремится к максимуму. В итоге в самом конце ток будет равен 0, а напряжение 14 В.
Независимо от того, какая для изготовления использовалась подборка схем и конструкций зарядных устройств, принцип работы во многом схож. Когда аккумулятор заряжен полностью, устройство начинает компенсировать ток саморазряда. Поэтому вы не рискуете тем, что проявится перезарядка батареи. Поэтому зарядное устройство может быть подключено к аккумулятору и сутки, и неделю, и даже месяц.
Если у вас нет измерительных приборов, которые не жалко было бы установить в устройство, можно от них отказаться. Но для этого необходимо сделать шкалу для потенциометра - обозначить положение для значений тока зарядки, равных 5,5 А и 6,5 А. Конечно, установленный амперметр намного удобнее - можно визуально наблюдать процесс протекания зарядки аккумуляторной батареи. Но и зарядное устройство для аккумулятора, своими руками изготовленное без использования приборов, может с легкостью эксплуатироваться.
Первые батареи были медно-цинковыми. Но с того времени они существенно улучшились и модернизировались.
Как устроена аккумуляторная батарея
Единственный видимый элемент любого устройства - корпус. Он обеспечивает общность и целостность конструкции. Следует отметить, что наименование «аккумулятор» может быть полноценно применено только к одной ячейке батареи (их ещё называют банками), а том же стандартном автомобильном аккумуляторе на 12 В их всего шесть.
Возвращаемся к корпусу. К нему выдвигают жесткие требования. Так, он должен быть:
- стойким к агрессивным химическим реагентам;
- способным переносить значительные колебания температуры;
- обладающим хорошими показателями вибростойкости.
Всем этим требованиям отвечает современный синтетический материал - полипропилен. Более детальные различия следует выделять только при работе с конкретными образцами.
Принцип работы
В качестве примера мы рассмотрим свинцово-кислотные батареи.
Когда есть нагрузка на клемму, то начинает происходить химическая реакция, которая сопровождается выделением электричества. Со временем батарея будет разряжаться. А как она восстанавливается? Есть ли простая схема?
Зарядка аккумулятора не является чем-то сложным. Необходимо осуществлять обратный процесс - подаётся электричество на клеммы, вновь происходят химические реакции (восстанавливается чистый свинец), которые в будущем позволят использовать аккумулятор.
Также во время зарядки происходит повышение Таким образом батарея восстанавливает свои начальные свойства. Чем лучше были технология и материалы, которые применялись при изготовлении, тем больше циклов заряда/разряда может выдержать аккумулятор.
Какие электрические схемы зарядки аккумуляторов существуют
Классическое устройство делают из выпрямителя и трансформатора. Если рассматривать все те же автомобильные батареи с напряжением в 12 В, то зарядки для них обладают постоянным током примерно на 14 В.
Почему именно так? Такое напряжение необходимо для того, чтобы ток мог идти через разряженный автомобильный аккумулятор. Если он сам имеет 12 В, то устройство той же мощности ему помочь не сможет, поэтому и берут более высокие значения. Но во всём необходимо знать меру: если слишком завысить напряжение, то это пагубно скажется на сроке службы устройства.
Поэтому при желании сделать прибор своими руками, необходимо для машин искать подходящие схемы Это же относится и к другой технике. Если необходима схема зарядки то тут необходимо устройство на 4 В и не больше.
Процесс восстановления
Допустим, у вас есть схема зарядки аккумулятора от генератора, по которой было собрано устройство. Батарея подключается и сразу же начинается процесс восстановления. По мере его протекания будет расти устройства. Вместе с ним будет падать зарядный ток.
Когда напряжение приблизится к максимально возможному значению, то этот процесс вообще практически не протекает. А это свидетельствует о том, что устройство успешно зарядилось и его можно отключать.
Необходимо следить, чтобы ток аккумулятора составлял только 10% от его емкости. Причем не рекомендовано ни превышать этот показатель, ни уменьшать его. Так, если вы пойдёте по первому пути, то начнёт испаряться электролит, что значительно повлияет на максимальную емкость и время работы аккумулятора. На втором пути необходимые процессы не будут происходить в требуемой интенсивности, из-за чего негативные процессы продолжатся, хотя и в несколько меньшей мере.
Зарядка
Описываемое устройство можно купить или собрать своими руками. Для второго варианта нам понадобятся электрические схемы зарядки аккумуляторов. Выбор технологии, по которой она будет делаться, должен происходить зависимо от того, какие батареи являются целевыми. Понадобятся такие составляющие:
- Ограничитель тока (конструируется на балластных конденсаторах и трансформаторе). Чем большего показателя удастся достичь, тем значительней будет величина тока. В целом, для работы зарядки этого должно хватить. Но вот надёжность данного устройства весьма низкая. Так, если нарушить контакты или что-то перепутать, то и трансформатор, и конденсаторы выйдут из строя.
- Защита на случай подключения «не тех» полюсов. Для этого можно сконструировать реле. Так, условная завязка базируется на диоде. Если перепутать плюс и минус, то он не будет пропускать ток. А поскольку на нём завязано реле, то оно будет обесточенным. Причем использовать данную схему можно с устройством, в основе которого и тиристоры, и транзисторы. Подключать её необходимо в разрыв проводов, с помощью которых сама зарядка соединяется с аккумулятором.
- Автоматика, которой должна обладать зарядка аккумулятора. Схема в данном случае должна гарантировать, что устройство будет работать только тогда, когда в этом действительно есть потребность. Для этого с помощью резисторов меняется порог срабатывания контролирующего диода. Считается, что аккумуляторы на 12 В являются полностью, когда их напряжение находится в рамках 12,8 В. Поэтому этот показатель является желанным для данной схемы.
Заключение
Вот мы и рассмотрели, что собой представляет зарядка аккумулятора. Схема данного устройства может быть выполнена и на одной плате, но следует отметить, что это довольно сложно. Поэтому их делают многослойными.
В рамках статьи вашему вниманию были представлены различные принципиальные схемы, которые дают понять, как же, собственно, происходит зарядка аккумуляторов. Но необходимо понимать, что это только общие изображения, а более детальные, имеющие указания протекающих химических реакций, являются особенными для каждого типа батареи.
