Соблюдение режима эксплуатации аккумуляторных батарей, и в частности режима зарядки, гарантирует их безотказную работу в течение всего срока службы. Зарядку аккумуляторных батарей производят током, значение которого можно определить по формуле
где I - средний зарядный ток, А., а Q - паспортная электрическая емкость аккумуляторной батареи, А-ч.
Классическая зарядного устройства для автомобильного аккумулятора состоит из понижающего трансформатора, выпрямителя и регулятора тока зарядки. В качестве регуляторов тока применяют проволочные реостаты (см. Рис. 1) и транзисторные стабилизаторы тока.
В обоих случаях на этих элементах выделяется значительная тепловая мощность, что снижает КПД зарядного устройства и увеличивает вероятность выхода его из строя.
Для регулировки зарядного тока можно использовать магазин конденсаторов, включаемых последовательно с первичной (сетевой) обмоткой трансформатора и выполняющих функцию реактивных сопротивлений, гасящих избыточное напряжение сети. Упрощенная такого устройства приведена на рис. 2.
В этой схеме тепловая (активная) мощность выделяется лишь на диодах VD1-VD4 выпрямительного моста и трансформаторе, поэтому нагрев устройства незначителен.
Недостатком на Рис. 2 является необходимость обеспечить напряжение на вторичной обмотке трансформатора в полтора раза большее, чем номинальное напряжение нагрузки (~ 18÷20В).
Схема зарядного устройства, обеспечивающее зарядку 12-вольтовых аккумуляторных батарей током до 15 А, причем ток зарядки можно изменять от 1 до 15 А ступенями через 1 А, приведена на Рис. 3.
Предусмотрена возможность автоматического выключения устройства, когда батарея полностью зарядится. Оно не боится кратковременных коротких замыканий в цепи нагрузки и обрывов в ней.
Выключателями Q1 - Q4 можно подключать различные комбинации конденсаторов и тем самым регулировать ток зарядки.
Переменным резистором R4 устанавливают порог срабатывания К2, которое должно срабатывать при напряжении на зажимах аккумулятора, равном напряжению полностью заряженной батареи.
На Рис. 4 представлена еще одного зарядного устройства, в котором ток зарядки плавно регулируется от нуля до максимального значения.
Изменение тока в нагрузке достигается регулированием угла открывания тринистора VS1. Узел регулирования выполнен на однопереходном транзисторе VT1. Значение этого тока определяется положением движка переменного резистора R5. Максимальный ток заряда аккумулятора 10А, устанавливается амперметром. устройства обеспечена со стороны сети и нагрузки предохранителями F1 и F2.
Вариант печатной платы зарядного устройства (см. рис. 4), размером 60х75 мм приведен на следующем рисунке:
В схеме на рис. 4 вторичная обмотка трансформатора должна быть рассчитана на ток, втрое больший зарядного тока, и соответственно мощность трансформатора также должна быть втрое больше мощности, потребляемой аккумулятором.
Названное обстоятельство является существенным недостатком зарядных устройств с регулятором тока тринистором (тиристором).
Примечание:
Диоды выпрямительного мостика VD1-VD4 и тиристор VS1 необходимо установить на радиаторы.
Значительно снизить потери мощности в тринисторе, а следовательно, повысить КПД зарядного устройства можно, регулирующий элемент перенести из цепи вторичной обмотки трансформатора в цепь первичной обмотки. такого устройства показана на рис. 5.
В схеме на Рис. 5 регулирующий узел аналогичен примененному в предыдущем варианте устройства. Тринистор VS1 включен в диагональ выпрямительного моста VD1 - VD4. Поскольку ток первичной обмотки трансформатора примерно в 10 раз меньше тока заряда, на диодах VD1-VD4 и тринисторе VS1 выделяется относительно небольшая тепловая мощность и они не требуют установки на радиаторы. Кроме того, применение тринистора в цепи первичной обмотки трансформатора позволило несколько улучшить форму кривой зарядного тока и снизить значение коэффициента формы кривой тока (что также приводит к повышению КПД зарядного устройства). К недостатку этого зарядного устройства следует отнести гальваническую связь с сетью элементов узла регулирования, что необходимо учитывать при разработке конструктивного исполнения (например, использовать переменный резистор с пластмассовой осью).
Вариант печатной платы зарядного устройства на рисенке 5, размером 60х75 мм приведен на рисунке ниже:
Примечание:
Диоды выпрямительного мостика VD5-VD8 необходимо установить на радиаторы.
В зарядном устройстве на рисунке 5 диодный мостик VD1-VD4 типа КЦ402 или КЦ405 с буквами А, Б, В. Стабилитрон VD3 типа КС518, КС522, КС524, или составленный из двух одинаковых стабилитронов с суммарным напряжением стабилизации 16÷24 вольта (КС482, Д808, КС510 и др.). Транзистор VT1 однопереходной, типа КТ117А, Б, В, Г. Диодный мостик VD5-VD8 составлен из диодов, с рабочим током не менее 10 ампер (Д242÷Д247 и др.). Диоды устанавливаются на радиаторы площадью не менее 200 кв.см, а радиаторы будут сильно нагреваться, в корпус зарядного устройства можно установить вентилятор для обдува.
Сейчас нет смысла собирать самостоятельно зарядное устройство для автомобильных аккумуляторов: в магазинах огромный выбор готовых устройств, цены на них приемлемы. Однако не будем забывать о том, что приятно что-то сделать полезное своими руками, тем более что простое зарядное устройство для автомобильного аккумулятора вполне можно собрать из подручных деталей, и цена его будет копеечной.
Единственное, о чем сразу стоит предупредить: схемы без точной регулировки тока и напряжения на выходе, которые не имеют отсечки тока по окончании заряда, пригодны для зарядки только свинцово-кислотных аккумуляторов. Для AGM и использование подобных зарядок приводит к повреждению аккумуляторной батареи!
Как сделать простейшее трансформаторное устройство
Схема этого зарядного устройства из трансформатора примитивна, но работоспособна и собирается из доступных деталей – таким же образом сконструированы и заводские зарядные устройства простейшего типа.
По своей сути – это двухполупериодный выпрямитель, отсюда и требования к трансформатору: так как на выходе таких выпрямителей напряжение равно номинальному напряжению переменного тока, помноженному на корень из двух, то при 10В на обмотке трансформатора мы получим 14,1 В на выходе зарядного устройства. Диодный мост берётся любой с прямым током более 5 ампер или собрать его из четырех отдельных диодов, с теми же требованиями к току подбирается и измерительный амперметр. Главное – разместить его на радиаторе, который в простейшем случае представляет собой алюминиевую пластину не менее 25 см2 площадью.
Примитивность такого устройства – не только минус: за счет того, что у него нет ни регулировки, ни автоматического отключения, оно может использоваться для «реанимации» сульфатированных аккумуляторов. Но не нужно забывать и об отсутствии защиты от переполюсовки в этой схеме.
Главная проблема – где найти трансформатор подходящей мощности (не менее 60 Вт) и с заданным напряжением. Можно использовать, если подвернется советский накальный трансформатор. Однако его выходные обмотки имеют напряжение 6,3В, поэтому придется соединять две последовательно, одну из них отмотав так, чтобы в сумме на выходе получить 10В. Подойдет недорогой трансформатор ТП207-3, у которого вторичные обмотки соединяются следующим образом:
Отматываем при этом обмотку между клеммами 7-8.
Простое зарядное устройство с электронной регулировкой
Однако можно обойтись и без отмотки, дополнив схему электронным стабилизатором напряжения на выходе. К тому же такая схема будет удобнее в гаражном применении, так как позволит скорректировать ток заряда при просадках напряжения питания, ее используют и для автомобильных аккумуляторов небольшой емкости при необходимости.
Роль регулятора здесь выполняет составной транзистор КТ837-КТ814, переменный резистор регулирует ток на выходе устройства. При сборке зарядки стабилитрон 1N754A можно заменить советским Д814А.
Схема регулируемого зарядного устройства проста для повторения, и легко собирается навесным монтажом без необходимости в травлении печатной платы. Однако учтите, что полевые транзисторы размещаются на радиаторе, нагрев которого будет ощутим. Удобнее воспользоваться старым компьютерным кулером, подключив его вентилятор к выходам зарядного устройства. Резистор R1 должен иметь мощность не менее 5 Вт, его проще намотать из нихрома или фехраля самостоятельно или соединить параллельно 10 одноваттных резисторов по 10 ом. Его можно и не ставить, но нельзя забывать, что он защищает транзисторы в случае замыкания выводов.
При выборе трансформатора ориентируйтесь на выходное напряжение 12,6-16В, берите либо накальный трансформатор, соединив последовательно две обмотки, либо подбирайте готовую модель с нужным напряжением.
Видео: Самое простое зарядное устройство для АКБ
Переделка зарядного устройства от ноутбука
Однако можно обойтись и без поисков трансформатора, если под руками есть ненужное зарядное устройство от ноутбука – при простой переделке мы получим компактный и легкий импульсный блок питания, способный заряжать автомобильные аккумуляторы. Поскольку нам потребуется получить напряжение на выходе 14,1-14,3 В, ни один готовый блок питания не подойдет, однако переделка проста.
Посмотрим на участок типовой схемы, по которой собраны устройства такого рода:
В них поддержание стабилизированного напряжения осуществляет цепь из микросхемы TL431, управляющей оптопарой (на схеме не показана): как только напряжение на выходе превышает значение, которое задают резисторы R13 и R12, микросхема зажигает светодиод оптопары, сообщает ШИМ-контроллеру преобразователя сигнал на снижение скважности подаваемых на трансформатор импульсов. Сложно? На самом деле все просто смастерить своими руками.
Вскрыв зарядное устройство, находим недалеко от выходного разъема TL431 и два резистора, связанные с ножкой Ref. Удобнее настраивать верхнее плечо делителя (на схеме – резистор R13): уменьшая сопротивление, мы уменьшаем и напряжение на выходе зарядного устройства, увеличивая – поднимаем его. Если у нас ЗУ на 12 В, нам понадобится резистор с большим сопротивлением, если зарядное на 19 В – то с меньшим.
Видео: Зарядка для аккумуляторов авто. Защита от короткого замыкания и переполюсовки. Своими руками
Выпаиваем резистор и вместо него устанавливаем подстроечный, заранее настроенный по мультиметру на то же сопротивление. Затем, подключив к выходу зарядного устройства нагрузку (лампочку из фары), включаем в сеть и плавно вращаем движок подстроечника, одновременно контролируя напряжение. Как только мы получим напряжение в пределах 14,1-14,3 В, отключаем ЗУ из сети, фиксируем движок подстроечного резистора лаком (хотя бы для ногтей) и собираем корпус обратно. Это займет не больше времени, чем Вы потратили на чтение этой статьи.
Есть и более сложные схемы стабилизации, причем их уже можно встретить и в китайских блоках. Например, здесь оптопарой управляет микросхема TEA1761:
Однако принцип настройки тот же: меняется сопротивление резистора, впаянного между плюсовым выходом блока питания и 6 ножкой микросхемы. На приведенной схеме для этого использованы два запараллеленных резистора (таким образом получено сопротивление, выходящее из стандартного ряда). Нам нужно так же впаять вместо них подстроечник и настроить выход на нужное напряжение. Вот пример одной из таких плат:
Путем прозвонки можно понять, что нас интересует на этой плате одиночный резистор R32 (обведен красным) – его нам и надо выпаивать.
В Интернете часто встречаются похожие рекомендации, как сделать самодельное зарядное устройство из компьютерного блока питания. Но учитывайте, что все они по сути – перепечатки старых статей начала двухтысячных, и подобные рекомендации к более-менее современным блокам питания неприменимы. В них уже нельзя просто поднять напряжение 12 В до нужной величины, так как контролируются и другие напряжения на выходе, а они неизбежно «уплывут» при такой настройке, и сработает защита блока питания. Можно использовать зарядные устройства ноутбуков, выдающие единственное напряжение на выходе, они гораздо удобнее для переделки.
Далеко не у каждого автовладельца имеется в наличии зарядное устройство для автомобильного аккумулятора. Многие не считают нужным приобретать такой агрегат, считая, что он им не понадобится. Однако, как показывает практика, хотя бы раз в жизни каждый водитель оказывался в ситуации, когда необходимо ехать, а .
Необязательно приобретать новое заводское зарядное устройство, его можно самостоятельно выполнить из, например, старых электроприборов. Существует множество вариантов создания своими руками автомобильных зарядных устройств, но большая их часть обладает существенными недостатками.
- Трансформатор используется типа ТН61-22, обмотки соединяются последовательным образом. Коэффициент полезного действия зарядки не меньше 0,8, сила тока - не больше 6 ампер, поэтому прекрасно подойдёт трансформатор с мощностью, равной 150 ваттам. Обмотка трансформатора обязана обеспечивать напряжение до 20 вольт при силе тока до 8 ампер. При отсутствии готовой модели можно взять любой трансформатор необходимой мощности и намотать вторичную обработку. Для расчётов количества витков применяйте специально предназначенный для этого калькулятор, который можно найти на сайтах в интернете.
- Подходят конденсаторы из ряда МБГЧ, предназначенные для тока напряжением не меньше 350 вольт. Если конденсатор поддерживает работу с переменным током, то он подойдёт для создания зарядного устройства.
- Диоды подойдут абсолютно любые, но они должны быть рассчитаны на ток до 10 ампер.
- Операционным усилителем может быть выбран аналог AN6551 - КР1005УД1. Именно такую модель раньше вставляли в магнитофоны ВМ-12. Он очень хорош тем, что не требует при работе двухполярного питания, а также цепей коррекции. КР1005УД1 функционирует при колебаниях напряжения более 7 В. В общем, эту модель можно заменить любой аналогичной. К примеру, это могут быть LM158, LM358 и LM258, но тогда придётся менять рисунок печатной платы.
- Для измерения напряжения и тока подойдёт любая электромагнитная головка, например М24. Если показатели напряжения вас не интересуют, то просто установите амперметр, который рассчитан на постоянный ток. В обратном случае напряжение контролируется тестером или мультиметром.
На видео - создание автомобильного зарядного устройства:
Проверка и настройка
В том случае, когда все элементы исправны и сборка произошла без ошибок, то схема должна заработать сразу. И автовладельцу необходимо только лишь установить порог напряжения с помощью резистора. Когда зарядка достигнет этого прибора, произойдёт переключение на режим малого тока.
Регулировка осуществляется в момент зарядки. Но лучше, наверно, подстраховать себя: настроить и проверить схемы защиты и регулирования. Из измерительных приборов для этого понадобятся мультиметр или тестер, рассчитанный на работу с постоянным напряжением.
Как заряжать собранным устройством
Существуют определённые правила, которые необходимо соблюдать при использовании самодельного автомобильного зарядного устройства.
Важно ещё до начала зарядки , очистить его от пыли и грязи. Затем протереть раствором соды, для того чтобы удалить кислотные остатки. Если частички кислоты на аккумуляторе есть, то сода начнёт пениться.
Пробки для заливки кислот в аккумуляторе необходимо выкрутить. Это делается для того, чтобы газы, образующиеся в аккумуляторе, имели возможность выходить. Затем следует проверить количество : если уровень меньше оптимального, долейте дистиллированной воды.
После этого переключателем выставьте определённое показание тока заряда, подключите собранное устройство, учитывая при этом полярность. Соответственно, плюсовой вывод зарядки следует подсоединить к плюсовому выводу аккумулятора. Нахождение переключателя в нижнем положении приведёт стрелку устройства на показатель текущего напряжения. Вольтметр начинает в это же время показывать напряжение тока.
Если обладает ёмкостью 50 А·ч, на данный момент он заряжен на 50%, то сначала следует установить ток на отметку 25 ампер, постепенно уменьшая её до нуля. На подобном принципе функционируют автоматические устройства для зарядки. Они помогают зарядить на 100% аккумулятор автомобиля. Правда, такие устройства очень дорого стоят. При своевременной зарядке такой недешёвый аппарат не нужен.
Подводя итоги, можно сказать, что, используя даже б/у детали от старых приборов, можно собрать вполне приличное зарядное устройство для автомобильного аккумулятора. Если нет способностей выполнить это самостоятельно, то всегда можно найти такого умельца в каждом гаражном кооперативе. И уж наверняка обойдётся это существенно дешевле, чем купить новое заводское устройство.
Бывают случаи, особенно зимой, когда владельцы автомобилей нуждаются в подзарядке автомобильного аккумулятора от внешнего источника питания. Безусловно, людям, не имеющим хороших навыков работы с электротехникой, желательно купить заводское устройство зарядки аккумуляторной батареи , ещё лучше приобрести пуско-зарядное устройство для запуска двигателя с разряженным аккумулятором без потерь времени на внешнюю подзарядку.
Но если есть небольшие знания в области электроники, можно собрать простое зарядное устройство своими руками .
Общая характеристика
Для правильного обслуживания аккумулятора и продления срока его службы подзарядка требуется при падении напряжения на клеммах ниже 11,2 В. При таком напряжении двигатель, скорее всего, запустится, но при долгой стоянке зимой это приведёт к сульфатации пластин и, как следствие, к снижению ёмкости батареи. При длительной стоянке зимой необходимо регулярно следить за вольтажом на клеммах АКБ. Оно должно составлять 12 В. Лучше всего снять батарею и занести её в тёплое место, не забывая при этом следить за уровнем заряда
.
Зарядка АКБ производится постоянным или импульсным током. При использовании блока питания постоянного напряжения ток для правильной зарядки должен составлять одну десятую часть от ёмкости батареи . Если ёмкость АКБ составляет 50 А-ч, то для зарядки необходим ток 5 ампер.
Для продления срока службы АКБ применяют методики десульфатации аккумуляторных пластин. Батарею разряжают до напряжения менее пяти вольт многократным потреблением большого тока краткой длительности. Пример такого потребления - запуск стартера
. После этого производят медленную полную зарядку маленьким током в пределах одного ампера. Повторяют процесс 8-9 раз. Метод десульфатации является долгим по времени, но согласно всем исследованиям даёт хороший результат.
Нужно помнить, что при зарядке важно не допускать перезаряда АКБ. Заряд производится до напряжения 12,7-13,3 вольт и зависит от модели батареи. Максимальный заряд указывается в документации к аккумулятору, которую всегда можно найти в интернете.
Перезаряд вызывает закипание , увеличивает плотность электролита и, как следствие, разрушение пластин. Заводские устройства зарядки имеют системы контроля заряда и последующего отключения. Собрать самостоятельно такие системы , не обладая достаточными знаниями в электронике, достаточно сложно.
Схемы для сборки своими руками
Стоит рассказать о простых устройствах зарядки, которые можно собрать, обладая минимальными знаниями в электронике, а ёмкость заряда отследить путём подключения вольтметра или обыкновенного тестера.
Схема зарядки для экстренных случаев
Бывают случаи, когда автомобиль, простоявший ночь возле дома, утром невозможно завести из-за разряженного аккумулятора. Причин возникновения этого неприятного обстоятельства может быть много.
Если аккумулятор был в хорошем состоянии и немного разрядился, решить проблему помогут:
В качестве источника питания отлично подойдёт зарядное устройство от ноутбука . Оно обладает выходным напряжением в 19 вольт и током в пределах двух ампер, чего вполне достаточно для выполнения поставленной задачи. На выходном разъёме, как правило, внутренний вход - плюс, внешний контур штекера - минус.
В качестве ограничительного сопротивления, которое является обязательным, можно применить салонную лампочку. Можно использовать и более мощные лампы , например, от габаритов, но это создаст лишнюю нагрузку на блок питания, что очень нежелательно.
Собирается элементарная схема: минус блока питания подключается к лампочке, лампочка к минусу АКБ. Плюс идёт напрямую от батареи к блоку питания. В течение двух часов аккумулятор получит заряд для запуска двигателя .
Из блока питания от стационарного компьютера
Такое устройство более сложно в изготовлении, но его можно собрать с минимальными познаниями в электронике. Основой послужит ненужный блок от системного блока компьютера. Выходные напряжения таких блоков +5 и +12 вольт с выходным током около двух ампер. Эти параметры позволяют собрать немощное зарядное устройство, которое при правильной сборке долго и надёжно послужит хозяину
. Полная зарядка аккумулятора займёт длительное время и будет зависеть от ёмкости батареи, но не будет создаваться эффекта десульфатации пластин. Итак, пошаговая сборка прибора:
- Разобрать блок питания и выпаять все провода кроме зелёного. Запомнить или отметить места входа чёрного (GND) и жёлтого +12 В.
- Зелёный провод припаять к месту, где находился чёрный (это необходимо для старта блока без системной платы ПК). На место чёрного провода припаять отвод, который будет минусовым для зарядки АКБ. На место жёлтого провода припаять плюсовой отвод зарядки аккумулятора.
- Необходимо найти микросхему TL 494 или её аналог. Список аналогов легко найти в интернете, один из них обязательно будет найден в схеме. При всём многообразии блоков без этих микросхем их не производят.
- От первой ноги этой микросхемы - она левая нижняя, найти резистор, который идёт на выход +12 вольт (жёлтый провод). Это можно сделать визуально по дорожкам на схеме, можно при помощи тестера, подключив питание и замерив напряжение на входе резисторов, идущих к первой ноге. Не стоит забывать, что на первичную обмотку трансформатора идёт напряжение 220 вольт, поэтому нужно соблюдать меры безопасности при запуске блока без корпуса.
- Выпаять найденный резистор, замерить его сопротивление тестером. Подобрать близкий по номиналу переменный резистор. Выставить его на номинал нужного сопротивления и запаять на место удалённого элемента схемы гибкими проводами.
- Запустив блок питания путём регулировки переменного резистора, получить напряжение 14 В, в идеале 14.3 В. Главное, не перестараться помня, что 15 В, как правило, предел для отработки защиты и, как следствие, отключения.
- Выпаять переменный резистор, не сбив его настройку, и замерить получившееся сопротивление. Необходимый или максимально близкий номинал сопротивления подобрать или набрать из нескольких резисторов и запаять в схему.
- Блок проверить, на выходе должно быть искомое напряжение. При желании к выходам на схеме плюса и минуса можно подключить вольтметр, поместив его на корпусе для наглядности. Последующая сборка происходит в обратном порядке. Прибор готов к использованию.
Блок прекрасно заменит недорогую заводскую зарядку и достаточно надёжен. Но ОБЯЗАТЕЛЬНО нужно помнить, что устройство имеет защиту от перегрузки, но это не спасёт от ошибки в полярности. Проще говоря, если перепутать плюс и минус при подключении к АКБ, зарядное мгновенно выйдет из строя .
Схема зарядного устройства из старого трансформатора
Если под рукой нет старого блока питания от компьютера, и радиотехнический опыт позволяет самостоятельно монтировать несложные схемы, то можно воспользоваться следующей довольно интересной схемой зарядки АКБ с контролем и регулировкой подаваемого напряжения.
Для сборки устройства можно воспользоваться трансформаторами от старых блоков бесперебойного питания или телевизоров советского производства
. Подойдёт любой мощный понижающий трансформатор с суммарным набором напряжений на вторичных обмотках примерно 25 вольт.
Диодный выпрямитель собран на двух диодах КД 213А (VD 1, VD 2), которые устанавливаются обязательно на радиатор и могут быть заменены любыми импортными аналогами. Аналогов много, и они легко подбираются по справочникам в интернете. Наверняка нужные диоды найдутся дома в старой ненужной аппаратуре.
Такой же метод можно применить для замены управляющего транзистора КТ 827А (VT 1) и стабилитрона Д 814 А (VD 3). Транзистор устанавливается на радиатор.
Регулировка подаваемого напряжения осуществляется переменным резистором R2. Схема простая и заведомо рабочая. Собрать её сможет человеку с минимальными познаниями в электронике .
Импульсная зарядка для АКБ
Схема сложна в сборке, но это единственный недостаток. Найти простую схему импульсного блока зарядки вряд ли получится. Это компенсируется плюсами: такие блоки почти не греются, при этом имеют серьёзную мощность и большой КПД, отличаются компактным размером. Предложенная схема, в смонтированном на плате виде, уместиться в контейнер размером 160*50*40 мм. Для сборки прибора необходимо понимать принцип работы ШИМ (Широтно-импульсная модуляция) генератора. В предложенном варианте он реализован при помощи распространённого и недорогого контроллера IR 2153.
При применённых конденсаторах мощность прибора 190 Ватт. Этого хватит для зарядки любого аккумулятора лёгкого автомобиля ёмкостью до 100 А-ч. Установив конденсаторы по 470 мкФ, мощность возрастёт в два раза. Станет возможна зарядка АКБ ёмкостью до двухсот ампер/часов.
При использовании устройств без автоматического контроля заряда АКБ можно применить простейшее сетевое, суточное реле китайского производства. Это избавит от необходимости следить за временем отключения блока от сети.
Стоимость такого прибора около 200 рублей. Зная примерное время зарядки своего аккумулятора, можно выставить нужное время отключения. Это гарантирует своевременное прекращение подачи электричества. Можно отвлечься на дела и забыть о АКБ, что может привести к закипанию, разрушению пластин и выходу аккумулятора из строя. Новый аккумулятор будет стоить гораздо дороже
Меры предосторожности
При использовании приборов, собранных своими руками, следует соблюдать следующие меры безопасности:
- Все приборы, включая АКБ, должны находиться на огнеупорной поверхности.
- При первичном применении изготовленного прибора необходимо обеспечить полный контроль всех параметров зарядки. Обязательно нужно контролировать температуру нагрева всех элементов зарядки и АКБ, нельзя допускать закипания электролита. Параметры напряжения и тока контролируют тестером. Первичный контроль поможет определить время полной зарядки аккумулятора, что пригодится в будущем.
Собрать зарядку для АКБ несложно даже для новичка. Главное, делать всё внимательно и соблюдать меры безопасности, т. к. придётся иметь дело с открытым напряжением в 220 вольт.
Аккумуляторная батарея получает заряд в автомобиле от генератора во время движения транспортного средства. Однако, в качестве элемента безопасности в электроцепь входит контролирующее реле, которое обеспечивает значение выходного напряжения с генератора на уровне 14 ±0,3В.
Так как известно, что достаточный уровень для полной и быстрой зарядки батареи должен быть на уровне 14,5 В, то очевидно, АКБ для заполнения всей емкости потребуется помощь. В этом случае понадобится либо магазинный аппарат, либо нужно зарядное устройство для автомобильного аккумулятора своими руками изготовить в домашних условиях.
В теплое время года даже наполовину разряженная автомобильная батарея позволит запустить двигатель. Во время морозов ситуация обстоит хуже, ведь при отрицательной температуре снижается емкость, а одновременно повышаются пусковые токи. За счет увеличения вязкости холодного масла требуется большее усилие для раскручивания коленвала. Это значит, что в холодное время года АКБ нуждается в максимальном заряде.
Большое количество разнообразных вариантов самодельных зарядных устройств позволяет подобрать схему для разных уровней знаний и мастерства изготовителя. Есть даже вариант, при котором автомобиля изготавливается при помощи мощного диода и электрообогревателя. Двухкиловатный калорифер, включенный в бытовую сеть 220 В, в последовательной цепи с диодом и батареей АКБ даст на последнюю чуть больше 4 А тока. За ночь схема «накрутит» 15 кВт, но батарея получит полный заряд. Хотя общий КПД системы вряд ли превысит 1%.
Те, кто собираются изготавливать простое зарядное устройство для аккумулятора своими руками с транзисторами, должны знать, что такие аппараты могут значительно перегреваться. Также у них возникают проблемы при неправильной полярности и случайном коротком замыкании.
Для тиристорных и симисторных схем основными проблемами являются стабильность заряда и шумность. Отрицательной стороной являются также радиопомехи, от которых можно избавиться с помощью ферритового фильтра, и проблемы с полярностью.
Немало можно встретить предложений по переделке компьютерного блока питания в самодельное зарядное устройство для АКБ. Но нужно знать, что хотя и структурные схемы этих приборов схожи, но электрические имеют существенные различия. Для правильной переделки понадобится достаточный опыт в работе со схемами. Не всегда слепое копирование при таких переделках приводит к заданному результату.
Принципиальная схема на конденсаторах
Наиболее интересной может оказаться конденсаторная схема самодельного зарядного устройства для автомобильного аккумулятора. Она обладает высоким КПД, не перегревается, выдает стабильную силу тока, невзирая на уровень заряженности АКБ и возможных проблем с колебаниями сети, а также стойко переносит кратковременные короткие замыкания.
Визуально картинка кажется слишком громоздкой, но при детальном разборе все участки становятся понятными. Она оснащена даже алгоритмом выключения при полном заряде батареи.
Ограничитель тока
Для конденсаторных зарядок регулирование силы токи и ее стабильность обеспечивается последовательного включения обмотки трансформатора с балластными конденсаторами. При этом соблюдается прямая зависимость зарядного тока АКБ и емкости конденсаторов. Увеличивая последние, получим больший ампераж.
Теоретически данная схема уже может работать в качестве зарядки батареи, но проблемой окажется в ее надежности. Слабый контакт с электродами АКБ погубит незащищенные трансформаторы и конденсаторы.
Любой школьник, изучающий физику, сможет вычислить необходимую емкость для конденсаторов С=1/(2πvU). Однако быстрее будет сделать это по заранее подготовленной таблице:
В схеме можно уменьшит количество конденсаторов. Для этого их подключают группами либо с помощью переключателей (тумблеров).
Защита от неправильной полярности в зарядном устройстве
Чтобы не возникло проблем при переполюсовании контактов, в схеме находится реле Р3. Неверно подключенные провода защитит диод VD13. Он не пустит ток в неправильном направлении и не даст замкнуть контакт К3.1, соответственно неправильный заряд на АКБ не пойдет.
Если же полярность соблюдается, то реле замкнется, и начнется зарядка. Данную схему можно применять на любом из типов зарядных самодельных устройств, хоть с тиристорами, хоть с транзисторами.
Переключатель S3 контролирует в схеме напряжение. Нижнее замыкание дает значение напряжения (В), а при верхнем соединении контактов получим уровень силы тока (А). Если же устройство подключено только к батарее без включения в бытовую сеть, то можно узнать напряжение аккумулятора в соответствующем положении переключателя. Головкой служит микроамперметр М24.
Автоматика для самодельной зарядки
В качестве питания усилителя подбираем девятивольтовую схему 142ЕН8Г. Данный выбор обоснован ее характеристиками. Ведь при температурных колебаниях корпуса платы даже на десять градусов, на выходе прибора колебания напряжения сводятся к погрешности в сотые доли вольт.
Самоотключение срабатывает при параметре напряжения в 15,5 В. Эта часть схемы помечена А1.1. Четвертый вывод микросхемы (4) подключен к делителю R8, R7 где на него выходит напряжение в 4,5 В. Другой делитель подключен к резисторам R4-R5-R6. В качестве настройки данной цепи применяется регулировка резистора R5, чтобы обозначить уровень превышения. С помощью R9 в микросхеме контролируется нижний уровень включения аппарата, которое осуществляется на 12,5 В. Резистор R9 и диод VD7 обеспечивают интервал напряжения для бесперебойной работы зарядки.
Алгоритм работы схемы достаточно прост. Соединяясь с зарядником, проводится контроль уровня напряжения. Если оно ниже 16,5 В, то по схеме проходит команда на открытие транзистора VT1, который, в свою очередь, запускает соединение реле Р1. После этого подключается первичная обмотка установленного трансформатора, и процесс зарядки АКБ запущен.
После набора полной емкости и получения выходного параметра по напряжению на уровне 16,5 В, то в схеме понижается напряжение для того, чтобы удерживать транзистор VT1 открытым. Реле проводит отключение. Подача на клеммы тока снижается до уровня полампера. Цикл зарядки запускается снова лишь после снижения напряжения на клеммах батареи до 12,5 В, тогда подача зарядки возобновляется.
Так автомат контролирует возможность не перезарядить АКБ. Схему можно оставлять в рабочем состоянии даже на несколько месяцев. Особенно актуальным данный вариант окажется для тех, кто использует автомобиль сезонно.
Компоновка зарядного устройства
Корпусом такому аппарату может послужить миллиамперметр ВЗ-38. Ненужные внутренности удаляем, оставляем лишь стрелочный индикатор. Монтируем все за исключением автомата навесным способом.
Электроприбор состоит из пары щитков (лицевой и тыльный), которые зафиксированы при помощи перфорированных угольных горизонтальных балок. Через такие отверстия удобно крепить любые элементы конструкции. Для расположения силового трансформатора использована двухмиллиметровая алюминиевая пластина. Она саморезами крепится в нижней части устройства.
На верхней плоскости смонтирована стеклотекстолитовая пластина с реле и конденсаторами. На перфорированных ребрах также закреплена плата с автоматикой. Реле и конденсаторы данного элемента подключаются с помощью стандартного разъема.
Снизить нагрев диодов поможет радиатор на задней стенке. В этой зоне уместно будет расположить предохранители и мощную вилку. Ее можно взять от питания компьютера. Для прижима силовых диодов используем две прижимные планки. Их использование позволит рационально использовать место и снизить выделение тепла внутрь агрегата.
Проводить монтаж желательно с использованием интуитивно понятных цветов провода. В качестве положительного берем красный, для отрицательного – синий, а переменное напряжение выделяем с помощью, например, коричневого. Сечение во всех случаях должно быть более 1 мм.
Показания амперметра калибруются с помощью шунта. Один из его концов с помощью пайки крепится к контакту реле Р3, а второй паяется к выходной клемме плюса.
Составные элементы
Разберем внутренности прибора, которые составляют основу зарядника.
Печатная плата
Стеклотекстолит является основой для печатной платы, работающей в качестве защиты от перепадов напряжения и проблем с подключением. Изображение сформировано с шагом 2,5 мм. Без особых проблем данную схему можно изготовить в бытовых условиях.
Расположение элементов в реальности
Компановка для пайки
Плата для ручной пайки
Есть даже схематический план с выделенными элементами на нем. Чистое изображение применяется для нанесения его на основу с помощью порошковой печати на лазерных принтерах. Для ручного способа нанесения дорожек подойдет еще одно изображение.
Градуировочная шкала
Индикация установленного миллиамперметра ВЗ-38 не соответствует реальным показаниям, которые выдает прибор. Для корректировки и правильной градуировки необходимо к основе индикатора за стрелкой приклеить новую шкалу.
Обновленная информация будет соответствовать действительности с точностью до 0,2 В.
Соединительные кабели
Контакты, которые будут выходить на соединение с аккумулятором, должны на концах иметь пружинное фиксатор с зубцами («крокодил»). Чтобы различать полюса, желательно сразу же положительную часть подбирать красного цвета, а отрицательный кабель с зажимом брать синий или черный.
Сечение кабеля должно быть более 1 мм. Для соединения с бытовой сетью применяется стандартный неразборный кабель с вилкой от любой старой оргтехники.
Электрические элементы самодельной зарядки для АКБ
В качестве силового трансформатора подойдет ТН 61-220, ведь выходной ток получится на уровне 6 А. Для конденсаторов напряжение обязано быть более 350 В. На схему для С4 до С9 берем тип МБГЧ. Диоды от 2-го до 5-го нужны такие, чтобы выдержали десятиамперный ток. 11-й и 7-й можно брать любые импульсные. VD1 – это светодиод, а 9-й может быть аналогом КИПД29.
Для остальных нужно ориентироваться на входной параметр, допускающий ток в 1А. В реле Р1 можно применять два светодиода с разными цветовыми характеристиками, а можно применить бинарный светодиод.
Операционный усилитель AN6551 может быть заменен отечественным аналогом КР1005УД1. Их можно найти в старых усилителях звука. Первое и второе реле подбираются из диапазона 9-12 В и тока в 1 А. Для нескольких контактных групп в устройстве реле применяем запараллеливание.
Настройка и запуск
Если все сделано без ошибок, то схема сразу заработает. Корректировку порогового напряжения делаем с помощью резистора R5. Он поможет перевести зарядку в правильный режим низких токов.
