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.
Кто не сталкивался в своей практике с необходимостью зарядки батареи и, разочаровавшись в отсутствии зарядного устройства с необходимыми параметрами, вынужден был приобретать новое ЗУ в магазине, либо собирать вновь нужную схему?
Вот и мне неоднократно приходилось решать проблему зарядки различных аккумуляторных батарей, когда под рукой не оказывалось подходящего ЗУ. Приходилось на скорую руку собирать что-то простое, применительно к конкретному аккумулятору.
Ситуация была терпимой до того момента, пока не появилась необходимость в массовой подготовке и, соответственно, зарядке батарей. Понадобилось изготовить несколько универсальных ЗУ - недорогих, работающих в широком диапазоне входных и выходных напряжений и зарядных токов.
Предлагаемые ниже схемы ЗУ были разработаны для зарядки литий-ионных аккумуляторов, но существует возможность зарядки и других типов аккумуляторов и составных батарей (с применением однотипных элементов, далее - АБ).
Все представленные схемы имеют следующие основные параметры:
входное напряжение 15-24 В;
ток заряда (регулируемый) до 4 А;
выходное напряжение (регулируемое) 0,7 - 18 В (при Uвх=19В).
Все схемы были ориентированы на работу с блоками питания от ноутбуков либо на работу с другими БП с выходными напряжениями постоянного тока от 15 до 24 Вольт и построены на широко распространенных компонентах, которые присутствуют на платах старых компьютерных БП, БП прочих устройств, ноутбуков и пр.
Схема ЗУ № 1 (TL494)
ЗУ на схеме 1 является мощным генератором импульсов, работающим в диапазоне от десятков до пары тысяч герц (частота варьировалась при исследованиях), с регулируемой шириной импульсов.
Зарядка АБ производится импульсами тока, ограниченного обратной связью, образованной датчиком тока R10, включенным между общим проводом схемы и истоком ключа на полевом транзисторе VT2 (IRF3205), фильтром R9C2, выводом 1, являющимся «прямым» входом одного из усилителей ошибки микросхемы TL494.
На инверсный вход (вывод 2) этого же усилителя ошибки подается регулируемое посредством переменного резистора PR1, напряжение сравнения с встроенного в микросхему источника опорного напряжения (ИОН - вывод 14), меняющего разность потенциалов между входами усилителя ошибки.
Как только величина напряжения на R10 превысит значение напряжения (установленного переменным резистором PR1) на выводе 2 микросхемы TL494, зарядный импульс тока будет прерван и возобновлен вновь лишь при следующем такте импульсной последовательности, вырабатываемой генератором микросхемы.
Регулируя таким образом ширину импульсов на затворе транзистора VT2, управляем током зарядки АБ.
Транзистор VT1, включенный параллельно затвору мощного ключа, обеспечивает необходимую скорость разрядки затворной емкости последнего, предотвращая «плавное» запирание VT2. При этом амплитуда выходного напряжения при отсутствии АБ (или прочей нагрузки) практически равна входному напряжению питания.
При активной нагрузке выходное напряжение будет определяться током через нагрузку (её сопротивлением), что позволит использовать эту схему в качестве драйвера тока.
При заряде АБ напряжение на выходе ключа (а, значит, и на самой АБ) в течении времени будет стремиться в росте к величине, определяемой входным напряжением (теоретически) и этого, конечно, допустить нельзя, зная, что величина напряжения заряжаемого литиевого аккумулятора должна быть ограничена на уровне 4,1 В (4,2 В). Поэтому в ЗУ применена схема порогового устройства, представляющего из себя триггер Шмитта (здесь и далее - ТШ) на ОУ КР140УД608 (IC1) или на любом другом ОУ.
При достижении необходимого значения напряжения на АБ, при котором потенциалы на прямом и инверсном входах (выводы 3, 2 - соответственно) IC1 сравняются, на выходе ОУ появится высокий логический уровень (практически равный входному напряжению), заставив зажечься светодиод индикации окончания зарядки HL2 и светодиод оптрона VH1 который откроет собственный транзистор, блокирующий подачу импульсов на выход U1. Ключ на VT2 закроется, заряд АБ прекратится.
По окончании заряда АБ он начнет разряжаться через встроенный в VT2 обратный диод, который окажется прямовключенным по отношению к АБ и ток разряда составит приблизительно 15-25 мА с учетом разряда кроме того через элементы схемы ТШ. Если это обстоятельство кому-то покажется критичным, в разрыв между стоком и отрицательным выводом АБ следует поставить мощный диод (лучше с малым прямым падением напряжения).
Гистерезис ТШ в этом варианте ЗУ выбран таким, что заряд вновь начнется при понижении величины напряжения на АБ до 3,9 В.
Это ЗУ можно использовать и для заряда последовательно соединенных литиевых (и не только) АБ. Достаточно откалибровать с помощью переменного резистора PR3 необходимый порог срабатывания.
Так, например, ЗУ, собранный по схеме 1, функционирует с трехсекционной последовательной АБ от ноутбука, состоящей из сдвоенных элементов, которая была смонтирована взамен никель-кадмиевой АБ шуруповерта.
БП от ноутбука (19В/4,7А) подключен к ЗУ, собранному в штатном корпусе ЗУ шуруповерта взамен оригинальной схемы. Зарядный ток «новой» АБ составляет 2 А. При этом транзистор VT2, работая без радиатора нагревается до температуры 40-42 С в максимуме.
ЗУ отключается, естественно, при достижении напряжения на АБ=12,3В.
Гистерезис ТШ при изменении порога срабатывания остается прежним в ПРОЦЕНТНОМ отношении. Т.е., если при напряжении отключения 4,1 В, повторное включение ЗУ происходило при снижении напряжения 3,9 В, то в данном случае повторное включение ЗУ происходит при снижении напряжения на АБ до 11,7 В. Но при необходимости глубину гистерезиса можно изменить.
Калибровка порога и гистерезиса зарядного устройства
Калибровка происходит при использовании внешнего регулятора напряжения (лабораторного БП).Выставляется верхний порог срабатывания ТШ.
1. Отсоединяем верхний вывод PR3 от схемы ЗУ.
2. Подключаем «минус» лабораторного БП (далее везде ЛБП) к минусовой клемме для АБ (самой АБ в схеме во время настройки быть не должно), «плюс» ЛБП - к плюсовой клемме для АБ.
3. Включаем ЗУ и ЛБП и выставляем необходимое напряжение (12,3 В, например).
4. Если горит индикация окончания заряда, вращаем движок PR3 вниз (по схеме) до гашения индикации (HL2).
5. Медленно вращаем движок PR3 вверх (по схеме) до зажигания индикации.
6. Медленно снижаем уровень напряжения на выходе ЛБП и отслеживаем значение, при котором индикация вновь погаснет.
7. Проверяем уровень срабатывания верхнего порога еще раз. Хорошо. Можно настроить гистерезис, если не устроил уровень напряжения, включающий ЗУ.
8. Если гистерезис слишком глубок (включение ЗУ происходит при слишком низком уровне напряжения - ниже, например, уровня разряда АБ, выкручиваем движок PR4 влево (по схеме) или наоборот, - при недостаточной глубине гистерезиса, - вправо (по схеме). При изменении глубины гистерезиса уровень порога может сместиться на пару десятых долей вольта.
9. Сделайте контрольный прогон, поднимая и опуская уровень напряжения на выходе ЛБП.
Настройка токового режима еще проще.
1. Отключаем пороговое устройство любыми доступными (но безопасными) способами: например, «посадив» движок PR3 на общий провод устройства или «закорачивая» светодиод оптрона.
2. Вместо АБ подключаем к выходу ЗУ нагрузку в виде 12-вольтовой лампочки (например, я использовал для настройки пару 12V ламп на 20 Вт).
3. Амперметр включаем в разрыв любого из проводов питания на входе ЗУ.
4. Устанавливаем на минимум движок PR1 (максимально влево по схеме).
5. Включаем ЗУ. Плавно вращаем ручку регулировки PR1 в сторону роста тока до получения необходимого значения.
Можете попробовать поменять сопротивление нагрузки в сторону меньших значений ее сопротивления, присоединив параллельно, скажем, ещё одну такую же лампу или даже «закоротить» выход ЗУ. Ток при этом не должен измениться значительно.
В процессе испытаний устройства выяснилось, что частоты в диапазоне 100-700 Гц оказались оптимальными для этой схемы при условии использования IRF3205, IRF3710 (минимальный нагрев). Так как TL494 используется неполно в этой схеме, свободный усилитель ошибки микросхемы можно использовать, например, для работы с датчиком температуры.
Следует иметь в виду и то, что при неправильной компоновке даже правильно собранное импульсное устройство будет работать некорректно. Поэтому не следует пренебрегать опытом сборки силовых импульсных устройств, описанном в литературе неоднократно, а именно: все одноименные «силовые» соединения следует располагать на кратчайшем расстоянии относительно друг друга (в идеале - в одной точке). Так, например, точки соединения такие, как коллектор VT1, выводы резисторов R6, R10 (точки соединения с общим проводом схемы), вывод 7 U1 - следует объединить практически в одной точке либо посредством прямого короткого и широкого проводника (шины). То же касается и стока VT2, вывод которого следует «повесить» непосредственно на клемму "-" АБ. Выводы IC1 также должны находиться в непосредственной «электрической» близости к клеммам АБ.
Схема ЗУ № 2 (TL494)
Схема 2 не сильно отличается от схемы 1, но если предыдущая версия ЗУ была придумана для работы с АБ шуруповерта, то ЗУ на схеме 2 задумывалось, как универсальное, малогабаритное (без лишних элементов настройки), рассчитанное для работы как с составными, последовательно включенными элементами числом до 3-х, так и с одиночными.
Как видно, для быстрой смены токового режима и работы с разным количеством последовательно соединенных элементов, введены фиксированные настройки с подстроечными резисторами PR1-PR3 (установка тока), PR5-PR7 (установка порога окончания зарядки для разного количества элементов) и переключателей SA1 (выбор тока зарядки) и SA2 (выбор количества заряжаемых элементов АБ).
Переключатели имеют по два направления, где вторые их секции переключают светодиоды индикации выбора режима.
Ещё одно отличие от предыдущего устройства - использование второго усилителя ошибки TL494 в качестве порогового элемента (включенного по схеме ТШ), определяющего окончание зарядки АБ.
Ну, и, конечно, в качестве ключа использован транзистор р-проводимости, что упростило полное использование TL494 без применения дополнительных компонентов.
Методика настройки порогов окончания зарядки и токовых режимов такая же , как и для настройки предыдущей версии ЗУ. Разумеется, для разного количества элементов, порог срабатывания будет меняться кратно.
При испытании этой схемы был замечен более сильный нагрев ключа на транзисторе VT2 (при макетировании использую транзисторы без радиатора). По этой причине следует использовать другой транзистор (которого у меня просто не оказалось) соответствующей проводимости, но с лучшими токовыми параметрами и меньшим сопротивлением открытого канала, либо удвоить количество указанных в схеме транзисторов, включив их параллельно с раздельными затворными резисторами.
Использование указанных транзисторов (в «одиночном» варианте) не критично в большинстве случаев, но в данном случае размещение компонентов устройства планируется в малогабаритном корпусе с использованием радиаторов малого размера или вовсе без радиаторов.
Схема ЗУ № 3 (TL494)
В ЗУ на схеме 3 добавлено автоматическое отключение АБ от ЗУ с переключением на нагрузку. Это удобно для проверки и исследования неизвестных АБ. Гистерезис ТШ для работы с разрядом АБ следует увеличить до нижнего порога (на включение ЗУ), равного полному разряду АБ (2,8-3,0 В).
Схема ЗУ № 3а (TL494)
Схема 3а - как вариант схемы 3.
Схема ЗУ № 4 (TL494)
ЗУ на схеме 4 не сложнее предыдущих устройств, но отличие от предыдущих схем в том, что АБ здесь заряжается постоянным током, а само ЗУ является стабилизированным регулятором тока и напряжения и может быть использовано в качестве модуля лабораторного источника питания, классически построенного по «даташитовским» канонам.
Такой модуль всегда пригодится для стендовых испытаний как АБ, так и прочих устройств. Имеет смысл использование встроенных приборов (вольтметр, амперметр). Формулы расчета накопительных и помеховых дросселей описаны в литературе. Скажу лишь, что использовал готовые различные дроссели (с диапазоном указанных индуктивностей) при испытаниях, экспериментируя с частотой ШИМ от 20 до 90 кГц. Особой разницы в работе регулятора (в диапазоне выходных напряжений 2-18 В и токов 0-4 А) не заметил: незначительные изменения в нагреве ключа (без радиатора) меня вполне устраивали. КПД, однако, выше при использовании меньших индуктивностей.
Лучше всего регулятор работал с двумя последовательно соединенными дросселями 22 мкГн в квадратных броневых сердечниках от преобразователей, интегрированных в материнские платы ноутбуков.
Схема ЗУ № 5 (MC34063)
На схеме 5 вариант ШИ-регулятора с регулировкой тока и напряжения выполнена на микросхеме ШИМ/ЧИМ MC34063 с «довеском» на ОУ CA3130 (возможно использование прочих ОУ), с помощью которого осуществляется регулировка и стабилизация тока.
Такая модификация несколько расширила возможности MC34063 в отличии от классического включения микросхемы позволив реализовать функцию плавной регулировки тока.
Схема ЗУ № 6 (UC3843)
На схеме 6 - вариант ШИ-регулятора выполнен на микросхеме UC3843 (U1), ОУ CA3130 (IC1), оптроне LTV817. Регулировка тока в этом варианте ЗУ осуществляется с помощью переменного резистора PR1 по входу токового усилителя микросхемы U1, выходное напряжение регулируется с помощью PR2 по инвертирующему входу IC1.
На «прямом» входе ОУ присутствует «обратное» опорное напряжение. Т.е., регулирование производится относительно "+" питания.
В схемах 5 и 6, при экспериментах использовались те же наборы компонентов (включая дроссели). По результатам испытаний все перечисленные схемы мало в чем уступают друг другу в заявленном диапазоне параметров (частота/ток/напряжение). Поэтому схема с меньшим количеством компонентов предпочтительнее для повторения.
Схема ЗУ № 7 (TL494)
ЗУ на схеме 7 задумывалось, как стендовое устройство с максимальной функциональностью, потому и по объему схемы и по количеству регулировок ограничений не было. Данный вариант ЗУ так же выполнен на базе ШИ-регулятора тока и напряжения, как и вариант на схеме 4.
В схему введены дополнительно режимы.
1. «Калибровка - заряд» - для предварительной установки порогов напряжения окончания и повтора зарядки от дополнительного аналогового регулятора.
2. «Сброс» - для сброса ЗУ в режим заряда.
3. «Ток - буфер» - для перевода регулятора в токовый или буферный (ограничение выходного напряжения регулятора в совместном питании устройства напряжением АБ и регулятора) режим заряда.
Применено реле для коммутации батареи из режима «заряд» в режим «нагрузка».
Работа с ЗУ аналогична работе с предыдущими устройствами. Калибровка осуществляется переводом тумблера в режим «калибровка». При этом контакт тумблера S1 подключает пороговое устройство и вольтметр к выходу интегрального регулятора IC2. Выставив необходимое напряжение для предстоящей зарядки конкретной АБ на выходе IC2, с помощью PR3 (плавно вращая) добиваются зажигания светодиода HL2 и, соответственно, срабатывания реле К1. Уменьшая напряжение на выходе IC2, добиваются гашения HL2. В обоих случаях контроль осуществляется встроенным вольтметром. После установки параметров срабатывания ПУ, тумблер переводится в режим заряда.
Схема № 8
Применения калибровочного источника напряжения можно избежать, используя для калибровки собственно ЗУ. В этом случае следует отвязать выход ТШ от ШИ-регулятора, предотвратив его выключение при окончании заряда АБ, определяемым параметрами ТШ. АБ так или иначе будет отключена от ЗУ контактами реле К1. Изменения для этого случая показаны на схеме 8.
В режиме калибровки тумблер S1 отключает реле от плюса источника питания для предотвращения неуместных срабатываний. При этом работает индикация срабатывания ТШ.
Тумблер S2 осуществляет (при необходимости) принудительное включение реле К1 (только при отключенном режиме калибровки). Контакт К1.2 необходим для смены полярности амперметра при переключении батареи на нагрузку.
Таким образом однополярный амперметр будет контролировать и ток нагрузки. При наличии двухполярного прибора, этот контакт можно исключить.
Конструкция зарядного устройства
В конструкциях желательно в качестве переменных и подстроечных резисторов использование многооборотных потенциометров во избежании мучений при установке необходимых параметров.
Варианты конструктива приведены на фото. Схемы распаивались на перфорированных макетных платах экспромтом. Вся начинка смонтирована в корпусах от ноутбучных БП.
В конструкциях использовались (они же использовались и в качестве амперметров после небольшой доработки).
На корпусах смонтированы гнезда для внешнего подключения АБ, нагрузки, джек для подключения внешнего БП (от ноутбука).
За 18 лет работы в Северо-Западном Телекоме изготовил много различных стендов для проверки различного ремонтируемого оборудования.
Сконструировал несколько, различных по функционалу и элементной базе, цифровых измерителей длительности импульсов.
Более 30-ти рацпредложений по модернизации узлов различного профильного оборудования, в т.ч. - электропитающего. С давних пор все больше занимаюсь силовой автоматикой и электроникой.
Почему я здесь? Да потому, что здесь все - такие же, как я. Здесь много для меня интересного, поскольку я не силен в аудио-технике, а хотелось бы иметь больший опыт именно в этом направлении.
Читательское голосование
Статью одобрили 77 читателей.
Для участия в голосовании зарегистрируйтесь и войдите на сайт с вашими логином и паролем.Очень часто, особенно в холодное время года, автолюбители сталкиваются с необходимостью зарядки автомобильного аккумулятора. Можно, и желательно, приобрести заводское зарядное устройство, лучше зарядно-пусковое для использования в гараже.
Но, если у вас есть навыки электротехнических работ, определенные знания в области радиотехники, то можно изготовить и своими руками простое зарядное устройство для автомобильного аккумулятора. Кроме того, лучше заранее подготовиться к возможному случаю, когда АКБ внезапно разрядилась вдали от дома либо места стоянки и обслуживания.
Общие сведения о процессе зарядки АКБ
Заряд автомобильного аккумулятора необходим при падении напряжения на клеммах менее 11,2 Вольта. Несмотря на то, что аккумуляторная батарея может запустить двигатель автомобиля и при таком заряде, во время длительной стоянки при пониженных напряжениях начинаются процессы сульфатации пластин, которые приводят к потере емкости АКБ.
Поэтому во время зимовки автомобиля на стоянке либо в гараже необходимо постоянно производить подзарядку аккумулятора, следить за напряжением на его клеммах. Более лучший вариант – снять аккумуляторную батарею, занести в теплое место, но все равно не забывать о поддержании его заряда.
Заряд аккумулятора ведется постоянным либо импульсным током. В случае зарядки от источника постоянного напряжения обычно выбирается ток заряда равный одной десятой от емкости АКБ.
Например, если емкость аккумуляторной батареи составляет 60 ампер-часов, ток заряда следует выбирать 6 Ампер. Однако, исследования показывают, что, чем меньше ток заряда, тем наименее интенсивно идут процессы сульфатации.
Мало того, существуют методы десульфатации пластин аккумулятора. Они заключаются в следующем. Сначала АКБ разряжается до напряжения 3 – 5 Вольт большими токами малой длительности. Например такими, как при включении стартера. Затем идет медленный полный заряд током около 1 Ампера. Такие процедуры повторяют 7-10 раз. Эффект десульфатации от этих действий есть.
Практически на таком принципе основаны десульфатирующие импульсные зарядные устройства. АКБ в таких приборах заряжается импульсным током. За период зарядки (несколько миллисекунд) на клеммы аккумулятора подается разрядный короткий импульс обратной полярности и более длительный зарядный прямой полярности.
Очень важно в процессе заряда не допустить эффекта перезаряда аккумуляторной батареи, то есть момента, когда он зарядится до предельного напряжения (12,8 – 13,2 Вольта в зависимости от типа АКБ).
Это может вызвать , увеличение плотности и концентрации электролита, необратимые разрушения пластин. Именно поэтому заводские зарядные устройства снабжены электронной системой контроля и отключения.
Схемы самодельных простых зарядных устройств для автомобильного аккумулятора
Простейшие
Рассмотрим случай, как нужно зарядить аккумулятор подручными средствами. Например, ситуацию, когда вечером вы оставили автомобиль возле дома, забыв выключить какое-нибудь электрооборудование. К утру АКБ разрядилась и не заводит авто.
В этом случае, если у вас автомобиль заводится хорошо (с пол-оборота) аккумуляторную батарею достаточно немного «подтянуть». Как это сделать? Во-первых, необходим источник постоянного напряжения в пределах от 12 до 25 вольт. Во-вторых, ограничительное сопротивление.
Что можно посоветовать?
Сейчас практически в каждом доме есть ноутбук. Блок питания ноутбука или нетбука, как правило, имеет выходное напряжение 19 Вольт, ток не менее 2 ампера. Внешний вывод разъема питания – минус, внутренний – плюс.
В качестве ограничительного сопротивления, а оно обязательно !!!, можно использовать салонную лампочку автомобиля. Можно, конечно и более мощную от поворотников или еще хуже стопов или габаритов, но есть вероятность перегрузки блока питания. Собирается простейшая схема: минус блока питания – лампочка – минус АКБ – плюс АКБ – плюс блока питания. За пару часов аккумулятор подзарядится настолько, что сможет запустить двигатель.
Если ноутбук отсутствует, можно на радиорынке заранее приобрести мощный выпрямительный диод с обратным напряжением более 1000 Вольт и током от 3 Ампер. Он имеет небольшие размеры, можно положить в бардачок на экстренный случай.
Что делать в экстренном случае?
В качестве ограничительной нагрузки можно использовать обычные лампы накаливания на 220 Вольт. Например, лампа на 100 Ватт (мощность = напряжение Х ток). Таким образом, при использовании 100 ваттной лампы ток заряда будет составлять около 0,5 Ампер. Немного, но за ночь он отдаст 5 Ампер-часов емкости в аккумулятор. Обычно достаточно, чтобы утром пару раз прокрутить стартер автомобиля.
Если соединить в параллель три лампы по 100 Ватт ток заряда увеличится втрое. Можно за ночь почти наполовину зарядить автомобильный аккумулятор. Иногда вместо ламп включают электроплитку. Но здесь уже может выйти из строя диод, а заодно и АКБ.
Вообще, подобного рода эксперименты с прямым зарядом аккумуляторной батареи от сети переменного напряжения 220 Вольт крайне опасны . Их следует использовать только в экстремальных случаях, когда нет другого выхода.
Из блоков питания компьютера
Перед тем, как приступить к изготовлению своими руками зарядного устройства для автомобильного аккумулятор, следует оценить свои познания и опыт в области электро- и радиотехники. В соответствии с этим выбрать уровень сложности устройства.
Прежде всего, следует определиться с элементной базой. Очень часто у пользователей компьютеров остаются старые системные блоки. Там есть блоки питания. Наряду с напряжением питания +5В в них присутствует шина +12 Вольт. Как правило, она рассчитана на ток до 2 Ампер. Этого вполне достаточно для немощного зарядного устройства.
Видео — пошаговая инструкция по изготовлению и схема простого зарядного устройства для автомобильного аккумулятора из компьютерного блока питания:
Вот только напряжения 12 Вольт маловато. Необходимо «разогнать» его до 15. Каким образом? Обычно методом «тыка». Берут сопротивление около 1 килоОм и подсоединяют параллельно другим сопротивлениям вблизи микросхемы с 8-ю ногами во вторичной цепи блока питания.
Таким образом, изменяют коэффициент передачи цепи обратной связи, соответственно, и выходное напряжение.
Сложновато объяснять на словах, но обычно у пользователей это получается. Подбором величины сопротивления можно достичь напряжения на выходе около 13,5 Вольт. Это достаточно для зарядки автомобильного аккумулятора.
Если блока питания под рукой нет, можно поискать трансформатор с вторичной обмоткой на 12 – 18 Вольт. Они использовались в старых ламповых телевизорах и прочей бытовой технике.
Сейчас такие трансформаторы можно найти в отработанных источниках бесперебойного питания, его можно за копейки купить на вторичном рынке. Далее приступают к изготовлению трансформаторного зарядного устройства.
Трансформаторные ЗУ
Трансформаторные зарядные устройства — наиболее распространенные и безопасные приборы, широко используемые в автолюбительской практике.
Видео — простое зарядное устройство для автомобильного аккумулятора с использованием трансформатора:
Самая простая схема трансформаторного зарядного устройства для автомобильного аккумулятора содержит:
- сетевой трансформатор;
- выпрямительный мост;
- ограничительную нагрузку.
Через ограничительную нагрузку протекает большой ток, она сильно нагревается, поэтому для ограничения тока зарядки часто используют конденсаторы в первичной цепи трансформатора.
В принципе, в такой схеме можно обойтись и без трансформатора, если грамотно подобрать конденсатор. Но без гальванической развязки с сетью переменного тока такая схема будет опасна с точки зрения поражения электрическим током.
Более практичны схемы зарядных устройств для автомобильных аккумуляторов с регулировкой и ограничением тока заряда. Одна из таких схем изображена на рисунке:
В качестве мощных выпрямительных диодов можно использовать выпрямительный мост неисправного генератора автомобиля, слегка перекоммутировав схему.
Более сложные импульсные зарядные устройства с функцией десульфатации обычно выполнены с использованием микросхем, даже микропроцессоров. Они сложны в изготовлении, требуют специальных навыков монтажа и настройки. В таком случае проще приобрести заводское устройство.
Требования безопасности
Условия, которые следует выполнять при использовании самодельного зарядного устройства для автомобильного аккумулятора:
- зарядное устройство и АКБ на время зарядки должны быть расположены на несгораемой поверхности;
- в случае использования простейших зарядных устройств необходимо использовать индивидуальные средства защиты (изолирующие перчатки, резиновый коврик);
- во время использования вновь изготовленных устройств необходим постоянный контроль за процессом зарядки;
- основные контролируемые параметры процесса зарядки – ток, напряжение на клеммах аккумулятора, температура корпуса зарядного устройства и аккумулятора, контроль момента закипания;
- при постановке на зарядку в ночное время необходимо наличие устройств защитного отключения (УЗО) в сетевом подключении.
Видео — схема зарядного устройства для автомобильного аккумулятора из ИБП:
Может заинтересовать:
Сканер для самостоятельной диагностики автомобиля
Как быстро избавиться от царапин на кузове авто
Что дает установка автобаферов?
Зеркало видеорегистратор Car DVRs Mirror
Похожие статьи
Комментарии к статье:
Лёха
Информация, представленная здесь, конечно, любопытная и познавательная. Я, как бывший радиотехник советской школы, прочитал с большим интересом. Но в реальности сейчас даже «отчаянные» радиолюбители вряд ли будут заморачиваться с поиском схем самодельного зарядного устройства и позже собирать его с паяльником и радиодеталями. На это пойдут только радиолюбители-фанатики. Гораздо проще купить заводской аппарат, тем более цены, думаю, доступные. В крайнем случае, можно обратиться к другим автолюбителям с просьбой «прикурить», благо, сейчас автомобилей везде полно. Написанное здесь полезно не столько практической ценностью (хотя и это тоже), сколько прививанием интереса к радиотехнике в целом. Ведь большинство современных детей не то что отличить резистор от транзистора не могут, да и выговорить-то с первого раза не выговорят. И это очень печально…
Михаил
Когда аккумулятор был старый и полудохлый, частенько пользовался ноутбучным блоком питания для подзарядки. В качестве токоограничителя использовал ненужный старый задний фонарь с четырьмя лампочками по 21 Ватт, включенными параллельно. Напряжение на клеммах контролирую, в начале зарядки обычно примерно 13 В, аккумулятор жадно ест заряд, потом напряжение заряда возрастает, и когда доходит до 15 В, зарядку прекращаю. Хватает полчаса-час, чтобы уверенно запустить двигатель.
Игнат
У меня в гараже советское зарядное устройство, «Волна» называется, 79-го года выпуска. Внутри здоровенный и тяжеленный трансформатор и несколько диодов, резисторов и транзисторов. Почти 40 лет в строю и это при том, что юзаем его с отцом и братом постоянно и не только для зарядки, а и в качестве блока питания в 12 В. А сейчас действительно, проще купить дешевое китайское устройство за пять соток, чем заморачиваться с паяльником. А на Алиэкспресс даже можно и за полторы сотни купить, пересылать правда будут долго. Хотя вот из блока питания компьютера вариант мне понравился, у меня как раз десяток валяется в гараже старых, но вполне рабочих.
Сан Саныч
Мда. Растёт конечно пепсиколовое поколение… :-\ Правильное зарядное устройство должно выдавать 14.2 вольта. Не больше и не меньше. При большей разности потенциалов электролит вскипит, а аккумулятор вздует так, что его потом будет проблематично вытащить или, наоборот, — не установить обратно в авто. При меньшей разности потенциалов заряда АКБ не будет. Самая нормальная схема из представленных в материале, — с понижающим трансформатором (первая). При этом трансформатор должен выдавать ровно 10 вольт при токе не менее 2 ампера. Таких в продаже навалом. Диоды лучше ставить отечественные, — Д246А (необходимо ставить на радиатор с изоляторами из слюды). На худой конец — КД213А (эти можно приклеить на суперклей к алюминиевому радиатору). Конденсатор любой электролитический емкостью не менее 1000 мкФ на рабочее напряжение не менее 25 вольт. Сильно большой конденсатор тоже нафиг не нужен, так как за счёт пульсаций недовыпрямленного напряжения получаем оптимальный заряд для АКБ. Итого получим 10 * корень из 2 = 14.2 вольта. У самого такой зарядник ещё со времён 412го москвича. Не убиваемый вообще. 🙂
Кирилл
В принципе при наличии нужного трансформатора собрать схему трансформаторного зарядного устройства самому не так и сложно. Даже для меня, не сильно большого специалиста в обрасти радиоэлектроники. Многие говорят, мол зачем морочиться, если проще купить. Согласен, но тут дело не конечного результата, а самого процесса, ведь куда приятнее пользоваться вещью изготовленной собственными руками, чем покупной. И самое главное, если эта самоделка выйдет из стоя, то тот кто её собирал знает свою зарядку для аккумулятора досконально и способен починить быстро. А если сгорает покупное изделие, то еще покопаться нужно и вовсе не факт, что поломка будет найдена. Я голосую за устройства собственной сборки!
Олег
Вообще считаю, что идеальный вариант — это зарядное устройство промышленного производства, поэтому такое имею и вожу в багажнике постоянно. Но в жизни ситуации разные. Как- то был в гостях у дочери в Черногории, а там вообще с собой ничего не возят и даже редко кто имеет. Вот и она забыла на ночь закрыть дверь. Аккумулятор разрядила. Ни диода под рукой, ни компа. Нашел у нее шуруповерт бошевский на 18 вольт и 1 ампер тока. Вот его зарядку и использовал. Правда заряжал всю ночь и периодически трогал на предмет перегрева. Но ничего выдержала, утром завели с полпинка. Так что вариантов много, надо искать. Ну а по поводу самодельных зарядок, как радиоинженер могу посоветовать только трансформаторные, т.е. развязанные по сети, они безопасны по сравнению с конденсаторными, диодными с лампочкой.
Сергей
Зарядка аккумулятора нестандартными устройствами может привести или к полному безвозвратному износу, или к снижению гарантированной эксплуатации. Вся проблема в подключение самоделок, что бы номинальное напряжение ни превышало допустимого. Необходимо учитывать перепады температур и это очень важный момент, особенно в зимнее время. При понижении на градус увеличиваем и наоборот. Есть примерная таблица в зависимости от типа батареи – запомнить ее не сложно. Еще один важный момент – все замеры напряжения и естественно плотности производятся только на холодную, на неработающем двигателе.
Виталик
Вообще зарядным устройством пользуюсь крайне редко, может раз в два-три года, и то, когда уезжаю на долго, к примеру летом на пару месяцев на юг к родственникам. А так в основном машина почти ежедневно в работе, аккумулятор заряжается и надобности в таких устройствах нет. По этому считаю, что покупать за деньги то, чем практически не пользуешься не слишком умно. Оптимальный вариант — собрать такую простенькую поделку, допустим из компьютерного блока питания, и пуская валяется в ожидании своего часа. Ведь здесь принципиально не зарядить батарею полностью, а немного взбодрить её для пуска мотора, а дальше генератор сделает свое дело.
Николай
Буквально вчера подзаряжали аккумулятор от зарядника для шуруповерта. Машина стояла на улице, мороз -28, аккумулятор пару раз крутанул и встал. Достали шуруповерт, пару проводов, подключили и через полчаса авто благополучно завелось.
Дмитрий
Готовое магазинное зарядное устройство конечно идеальный вариант, ну а кому хочется приложить свои руки, да учитывая что пользоваться им приходится не часто, то можно не тратить деньги на покупку и сделать зарядку самим.
Самодельное зарядное должно быть автономно, не требовать присмотра, контроля тока, так как заряжаем чаще всего ночью. Кроме того оно должно обеспечивать напряжение 14,4 В и обеспечивать отключение АКБ при превышении тока и напряжения выше нормы. Также должно обеспечивать защиту от переполюсовки.
Основные ошибки которые совершают «кулибины» — это подключение напрямую к бытовой электросети, это и не ошибка даже а нарушение техники безопасности, следующая ограничение тока заряда емкостями, да и дороже: одна батарея конденсаторов 32 мкф на 350-400 В (меньше нельзя) обойдется как крутое фирменное зарядное устройство.
Проще всего использовать компьютерный импульсный блок питания (ИБП), он сейчас доступнее трансформатора на железе, да и отдельную защиту делать не надо, все готово.
Если нет компьютерного блока питания надо искать трансформатор. Подойдет силовой с накальными обмотками от старых ламповых телевизоров – ТС-130, ТС-180, ТС-220, ТС-270. Мощности у них за глаза с избытком. Можно найти на авторынке старый накальный трансформатор ТН.
Но все это только для тех кто дружит с электрикой. Если нет не заморачивайтесь – вы не сделаете зарядку отвечающую всем требованиям, поэтому покупайте готовую и не тратьте время.
Лора
Мне досталось от деда зарядное устройство. С советских времен. Самодельное. Я в этом совсем не разбираюсь, но знакомые увидев его восхищенно и уважительно цокают языком, мол, вот эта вещь «на века». Говорят, на каких-то лампах собрана и до сих пор работает. Я, правда, им практически не пользуюсь, но не в этом дело. Все советскую технику ругают, а она в разы оказывается надежнее современной, даже самодельная.
Владислав
В целом полезная вещица в хозяйстве, особенно если есть функция регулировки выходного напряжения
Алексей
Ни пользоваться, ни собирать самодельные зарядки как-то не доводилось, но принцип сборки и работы вполне представляю. Думаю, самоделки ничем не хуже заводских, просто возиться никто не хочет, тем более цены на магазинные вполне доступные.
Виктор
В целом, схемы несложные, деталей немного и они доступные. Наладку при наличии некоторого опыта тоже реально сделать. Так что вполне можно собрать. Конечно, очень приятно пользоваться прибором, собранным собственными руками)).
Иван
Зарядник, конечно штука полезная, но сейчас на рынке есть экземпляры поинтереснее — имя им пуско-зарядные устройства
Сергей
Схем зарядного устройства очень много и я как радиоинженер перепробовал многие из них. До прошлого года у меня работала схема еще с советских времен и она работала прекрасно. Но однажды у меня (по моей вине) в гараже умер полностью аккумулятор и понадобился циклический режим, чтобы его восстановить. Тогда и не стал заморачиваться (в связи с нехваткой времени) с созданием новой схемы, а просто пошел и купил. И теперь вожу зарядку в багажнике на всякий случай.
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.
Загрузка...