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.

Автомобильную бортовую сеть до тех пор, пока силовая установка не запустится питает аккумуляторная батарея. Но сама она электрическую энергию не вырабатывает. Аккумулятор просто является вместилищем электроэнергии, которая храниться в нем и при надобности отдается потребителям. После израсходованная энергия восстанавливается за счет работы генератора, который ее вырабатывает.

Но даже постоянная подзарядка АКБ от генератора не способна полностью восстанавливать израсходованную энергию. Для этого периодически нужна зарядка от внешнего источника, а не генератора.

Конструкция и принцип работы зарядного устройства

Чтобы произвести используются зарядные устройства. Данные приборы работают от сети 220 В. На самом деле зарядное устройства является обычным преобразователем электрической энергии.

Он берет переменный ток сети 220 В, понижает его и преобразовывает в постоянный ток напряжением до 14 В, то есть до напряжения, которое выдает сам АКБ.

Сейчас производится большое количество всевозможных зарядных устройств – от примитивных и простейших до приборов с большим количеством всевозможных дополнительных функций.

Продаются и зарядные устройства, которые помимо возможной подзарядки АКБ, установленной на авто, могут еще и произвести запуск силовой установки. Такие устройства называются зарядно-пусковыми.

Есть и автономные зарядно-пусковые приборы, которые могут подзарядить АКБ или запустить мотор без подключения самого устройства к сети 220 В. Внутри же такого прибора помимо оборудования, преобразующего электрическую энергию, имеется еще и , что и делает такой прибор автономным, хотя батарее прибора тоже после каждой отдачи электроэнергии требуется зарядка.

Видео: Как сделать простейшее зарядное устройство

Что касается обычных зарядных устройств, то простейшее из них состоит всего из нескольких элементов. Основным элементом у такого устройства является понижающий трансформатор. В нем производится понижение напряжение с 220 В до 13,8 В, которые являются самыми оптимальными для зарядки АКБ. Однако трансформатор только понижает напряжение, а вот преобразование его с переменного тока на постоянный выполняется другим элементом устройства – диодным мостом, который производит выпрямление тока и разделение его на положительный и отрицательный полюса.

За диодным мостом обычно в схему включен амперметр, который показывает силу тока. В простейшем устройстве используется стрелочный амперметр. В более дорогих приборах, он может быть цифровым, также помимо амперметра может быть встроен и вольтметр. В некоторых зарядных устройствах существует возможность выбора напряжения, к примеру, им можно заряжать как 12-вольтовые АКБ, так и 6-вольтовые.

От диодного моста выходят провода с «плюсовой» и «минусовой» клеммами, которыми и производится подключение прибора к аккумулятору.

Все это заключено в корпус, из которого выходит провод с вилкой для подключения к сети, и провода с клеммами. Чтобы обезопасить всю схему от возможного повреждения, в нее включен плавкий предохранитель.

В целом, это и вся схема простого зарядного устройства. Выполнить им зарядку аккумулятора сравнительно просто. К разряженной батарее подключаются клеммы прибора, при этом важно не перепутать полюса. Затем прибор подключается к сети.

В самом начале зарядки прибор будет подавать напряжение с силой тока в 6-8 ампер, но по мере зарядки, сила тока будет уменьшаться. Все это будет отображаться на амперметре. Если батарея полностью зарядится, то стрелка амперметра опустится до нуля. Это и есть весь процесс зарядки аккумулятора.

Простота схемы зарядного устройства обеспечивает возможность самостоятельного его изготовления.

Самостоятельное изготовление автомобильного зарядного устройства

Теперь рассмотрим самые простые зарядные устройства, которые можно изготовить самому. Первым будет устройство, которое по принципиальной схеме очень сходно с описанным.

На схеме обозначено:
S1 - выключатель питания (тумблер);
FU1 - предохранитель на 1А;
T1 - трансформатор ТН44;
D1-D4 - диоды Д242;
C1 - конденсатор 4000 мкФ, 25 В;
A - амперметр на 10А.

Итак, для изготовления самодельного зарядного устройства понадобиться понижающий трансформатор ТС-180-2. Такие трансформаторы использовались на старых ламповых телевизорах. Его особенностью является наличие двух первичных и вторичных обмоток. При этом каждая их вторичных обмоток на выходе имеет по 6,4 В и 4,7 А. Поэтому чтобы добиться необходимых для зарядки АКБ 12,8 В, на которые способен этот трансформатор, нужно произвести последовательное соединение этих обмоток. Для этого используется короткий провод с сечением не менее 2,5 мм. кв. перемычкой соединяется не только вторичные обмотки, но и первичные.

Видео: Самое простое зарядное устройство для АКБ

Далее потребуется наличие диодного моста. Для его создания берутся 4 диода, рассчитанных на силу тока не менее 10 А. Эти диоды можно закрепить на текстолитовой пластине, а затем произвести правильное их соединение. К выходным диодам подсоединяются провода, которые устройство и будет подключаться к АКБ. На этом сборку прибора можно считать завершенной.

Теперь о правильности процесса зарядки. При подключении устройства к аккумулятору, нельзя перепутывать полярность, иначе можно вывести из строя и батарею, и прибор.

При подключении к АКБ, устройство должно быть полностью обесточено. Включать его в сеть можно только после подсоединения к батарее. Отключать от батареи его тоже следует после отключения от сети.

Сильно разряженную батарею нельзя подключать к прибору без средства, понижающего напряжение и силу тока, иначе прибор на АКБ будет подавать ток высокой силы, который может навредить батарее. В качестве понижающего средства может выступать обычная 12-вольтовая лампа, которая подсоединяется к выводным клеммам перед АКБ. Лампа при работе устройства будет гореть, тем самым частично забирая на себя напряжение и ток. Со временем, после частичной зарядки батареи, лампу из цепи можно исключить.

При зарядке периодически нужно проверять степень зарядки батареи, для чего можно воспользоваться мультиметром, вольтметром или нагрузочной вилкой.

Полностью заряженная батарея при проверке на ней напряжения должна показывать не менее 12,8 В, если значение ниже – требуется дальнейшая зарядка, для доведения этого показателя до нужного уровня.

Видео: Зарядное устройство для автомобильного аккумулятора своими руками

Поскольку данная схема не имеет защитного корпуса, не стоит оставлять устройство без присмотра во время работы.

И пусть этот прибор не обеспечивает оптимальные 13,8 В на выходе, но для подзарядки аккумулятора вполне годиться, хотя примерно через два года пользования батареей все же понадобиться выполнить ее зарядку заводским устройством, обеспечивающим все оптимальные параметры для зарядки батареи.

Бестрансформаторное зарядное устройство

Интересной по конструкции является схема самодельного устройства, которое не имеет трансформатора. Его роль в данном устройстве выполняет набор конденсаторов, рассчитанных на напряжение в 250 В. Таких конденсаторов должно быть не менее 4. Сами конденсаторы подключаются параллельно.

К набору конденсаторов параллельно подключается резистор, предназначенный для гашения остаточного напряжения после отключения прибора от сети.

Далее потребуется диодный мост для работы с допустимым током не менее 6 А. Он подключается в схему после набора конденсаторов. А далее уже к нему подсоединяются провода, которыми устройство будет подключаться к АКБ.

Как сделать самодельное автоматическое Зарядное устройство На фотографии представлено самодельное автоматическое зарядное устройство для зарядки
Как сделать самодельное автоматическое Зарядное устройство для автомобильного аккумулятора

Как сделать самодельное автоматическое Зарядное устройство

для автомобильного аккумулятора

На фотографии представлено самодельное автоматическое зарядное устройство для зарядки автомобильных аккумуляторов на 12 В током величиной до 8 А, собранного в корпусе от милливольтметра В3-38.

Почему нужно заряжать аккумулятор автомобиля

Аккумулятор в автомобиле заряжается от электрического генератора. Для обеспечения безопасного режима зарядки аккумулятора после генератора устанавливают реле-регулятор, обеспечивающий напряжение зарядки не более 14,1±0,2 В. Для полной же зарядки аккумулятора требуется напряжение 14,5 В. По этой причине зарядить аккумулятор на 100% генератор автомобиля не может. Поэтому необходимо периодически аккумулятор заряжать внешним зарядным устройством.

В теплый период времени обеспечить пуск двигателя может аккумулятор заряженный всего на 20%. При отрицательных температурах емкость аккумулятора уменьшается вдвое, а пусковые токи из-за загустевшей смазки двигателя возрастают. Поэтому если своевременно не зарядить аккумулятор, то с наступлением холодов двигатель может не запуститься.

Анализ схем зарядных устройств

Для зарядки автомобильного аккумулятора служат зарядные устройства. Его можно купить готовое, но при желании и небольшом радиолюбительском опыте можно сделать своими руками, сэкономив при этом немалые деньги.

Схем зарядных устройств автомобильных аккумуляторов в Интернете опубликовано много, но все они имеют недостатки.

Зарядные устройства, сделанные на транзисторах, выделяют много тепла, как правило, боятся короткого замыкания и ошибочного подключения полярности аккумулятора. Схемы на тиристорах и симисторах не обеспечивают требуемой стабильность зарядного тока и издают акустический шум, не допускают ошибок подключения аккумулятора и излучают мощные радиопомехи, которые можно уменьшить, одев на сетевой провод ферритовое кольцо.

Привлекательной выглядит схема изготовления зарядного устройства из блока питания компьютера. Структурные схемы компьютерных блоков питания одинаковые, но электрические разные, и для доработки требуется высокая радиотехническая квалификация.

Интерес у меня вызвала конденсаторная схема зарядного устройства, КПД высокий, тепла не выделяет, обеспечивает стабильный ток заряда вне зависимости от степени заряда аккумулятора и колебаний питающей сети, не боится коротких замыканий выхода. Но тоже имеет недостаток. Если в процессе заряда пропадет контакт с аккумулятором, то напряжение на конденсаторах возрастает в несколько раз, (конденсаторы и трансформатор образуют резонансный колебательный контур с частотой электросети), и они пробиваются. Надо было устранить только этот единственный недостаток, что мне и удалось сделать.

В результате получилась схема зарядного устройства для аккумуляторов в которой нет выше перечисленных недостатков. Более 15 лет заряжаю самодельным конденсаторным зарядным устройством любые кислотные аккумуляторы на 12 В. Устройство работает безотказно.

Принципиальная схема автоматического зарядного устройства

для автомобильного аккумулятора

При кажущейся сложности, схема самодельного зарядного устройства простая и состоит всего из нескольких законченных функциональных узлов.

Если схема для повторения Вам показалась сложной, то можно собрать более простую, работающую на таком же принципе, но без функции автоматического отключения при полной зарядке аккумулятора.

Схема ограничителя тока на балластных конденсаторах

В конденсаторном автомобильном зарядном устройстве регулировка величины и стабилизация силы тока заряда аккумулятора обеспечивается за счет включения последовательно с первичной обмоткой силового трансформатора Т1 балластных конденсаторов С4-С9. Чем больше емкость конденсатора, тем больше будет ток заряда аккумулятора.

Практически это законченный вариант зарядного устройства, можно подключить после диодного моста аккумулятор и зарядить его, но надежность такой схемы низкая. Если нарушится контакт с клеммами аккумулятора, то конденсаторы могут выйти из строя.

Емкость конденсаторов, которая зависит от величины тока и напряжения на вторичной обмотке трансформатора, можно приблизительно определить по формуле, но легче ориентироваться по данным таблицы.

Для регулировки тока, чтобы сократить количество конденсаторов, их можно подключать параллельно группами. У меня переключение осуществляется с помощью двух галетного переключателя, но можно поставить несколько тумблеров.

Схема защиты

от ошибочного подключения полюсов аккумулятора

Схема измерения тока и напряжения зарядки аккумулятора

Благодаря наличию переключателя S3 на схеме выше, при зарядке аккумулятора есть возможность контролировать не только величину тока зарядки, но и напряжение. При верхнем положении S3, измеряется ток, при нижнем – напряжение. Если зарядное устройство не подключено к электросети, то вольтметр покажет напряжение аккумулятора, а когда идет зарядка аккумулятора, то напряжение зарядки. В качестве головки применен микроамперметр М24 с электромагнитной системой. R17 шунтирует головку в режиме измерения тока, а R18 служит делителем при измерении напряжения.

Схема автоматического отключения ЗУ

при полной зарядке аккумулятора

Для питания операционного усилителя и создания опорного напряжения применена микросхема стабилизатора DA1 типа 142ЕН8Г на 9В. Микросхема это выбрана не случайно. При изменении температуры корпуса микросхемы на 10º, выходное напряжение изменяется не более чем на сотые доли вольта.

Система автоматического отключения зарядки при достижении напряжения 15,6 В выполнена на половинке микросхемы А1.1. Вывод 4 микросхемы подключен к делителю напряжения R7, R8 с которого на него подается опорное напряжение 4,5 В. Вывод 4 микросхемы подключен к другому делителю на резисторах R4-R6, резистор R5 подстроечный для установки порога срабатывания автомата. Величиной резистора R9 задается порог включения зарядного устройства 12,54 В. Благодаря применению диода VD7 и резистора R9, обеспечивается необходимый гистерезис между напряжением включения и отключения заряда аккумулятора.

Работает схема следующим образом. При подключении к зарядному устройству автомобильного аккумулятора, напряжение на клеммах которого меньше 16,5 В, на выводе 2 микросхемы А1.1 устанавливается напряжение достаточное для открывания транзистора VT1, транзистор открывается и реле P1 срабатывает, подключая контактами К1.1 к электросети через блок конденсаторов первичную обмотку трансформатора и начинается зарядка аккумулятора. Как только напряжение заряда достигнет 16,5 В, напряжение на выходе А1.1 уменьшится до величины, недостаточной для поддержания транзистора VT1 в открытом состоянии. Реле отключится и контакты К1.1 подключат трансформатор через конденсатор дежурного режима С4, при котором ток заряда будет равен 0,5 А. В таком состоянии схема зарядного устройства будет находиться, пока напряжение на аккумуляторе не уменьшится до 12,54 В. Как только напряжение установится равным 12,54 В, опять включится реле и зарядка пойдет заданным током. Предусмотрена возможность, в случае необходимости, переключателем S2 отключить систему автоматического регулирования.

Таким образом, система автоматического слежения за зарядкой аккумулятора, исключит возможность перезаряда аккумулятора. Аккумулятор можно оставить подключенным к включенному зарядному устройству хоть на целый год. Такой режим актуален для автолюбителей, которые ездят только в летнее время. После окончания сезона автопробега можно подключить аккумулятор к зарядному устройству и выключить только весной. Даже если в электросети пропадет напряжение, при его появлении зарядное устройство продолжит заряжать аккумулятор в штатном режиме

Принцип работы схемы автоматического отключения зарядного устройства в случае превышения напряжения из-за отсутствия нагрузки, собранной на второй половинке операционного усилителя А1.2, такой же. Только порог полного отключения зарядного устройства от питающей сети выбран 19 В. Если напряжение зарядки менее 19 В, на выходе 8 микросхемы А1.2 напряжение достаточное, для удержания транзистора VT2 в открытом состоянии, при котором на реле P2 подано напряжение. Как только напряжение зарядки превысит 19 В, транзистор закроется, реле отпустит контакты К2.1 и подача напряжения на зарядное устройство полностью прекратится. Как только будет подключен аккумулятор, он запитает схему автоматики, и зарядное устройство сразу вернется в рабочее состояние.

Конструкция автоматического зарядного устройства

Все детали зарядного устройства размещены в корпусе миллиамперметра В3-38, из которого удалено все его содержимое, кроме стрелочного прибора. Монтаж элементов, кроме схемы автоматики, выполнен навесным способом.

Конструкция корпуса миллиамперметра, представляет собой две прямоугольные рамки, соединенные четырьмя уголками. В уголках с равным шагом сделаны отверстия, к которым удобно крепить детали.

Силовой трансформатор ТН61-220 закреплен на четырех винтах М4 на алюминиевой пластине толщиной 2 мм, пластина в свою очередь прикреплена винтами М3 к нижним уголкам корпуса. Силовой трансформатор ТН61-220 закреплен на четырех винтах М4 на алюминиевой пластине толщиной 2 мм, пластина в свою очередь прикреплена винтами М3 к нижним уголкам корпуса. На этой пластине установлен и С1. На фото вид зарядного устройства снизу.

К верхним уголкам корпуса закреплена тоже пластина из стеклотекстолита толщиной 2 мм, а к ней винтами конденсаторы С4-С9 и реле Р1 и Р2. К этим уголкам также прикручена печатная плата, на которой спаяна схема автоматического управления зарядкой аккумулятора. Реально количество конденсаторов не шесть, как по схеме, а 14, так как для получения конденсатора нужного номинала приходилось соединять их параллельно. Конденсаторы и реле подключены к остальной схеме зарядного устройства через разъем (на фото выше голубой), что облегчило доступ к другим элементам при монтаже.

На внешней стороне задней стенки установлен ребристый алюминиевый радиатор для охлаждения силовых диодов VD2-VD5. Тут так же установлен предохранитель Пр1 на 1 А и вилка, (взята от блока питания компьютера) для подачи питающего напряжения.

Силовые диоды зарядного устройства закреплены с помощью двух прижимных планок к радиатору внутри корпуса. Для этого в задней стенке корпуса сделано прямоугольное отверстие. Такое техническое решение позволило к минимуму свести количество выделяемого тепла внутри корпуса и экономии места. Выводы диодов и подводящие провода распаяны на не закрепленную планку из фольгированного стеклотекстолита.

На фотографии вид самодельного зарядного устройства с правой стороны. Монтаж электрической схемы выполнен цветными проводами, переменного напряжения – коричневым, плюсовые – красным, минусовые – проводами синего цвета. Сечение проводов, идущих от вторичной обмотки трансформатора к клеммам для подключения аккумулятора должно быть не менее 1 мм 2 .

Шунт амперметра представляет собой отрезок высокоомного провода константана длиной около сантиметра, концы которого запаяны в медные полоски. Длина провода шунта подбирается при калибровке амперметра. Провод я взял от шунта сгоревшего стрелочного тестера. Один конец из медных полосок припаян непосредственно к выходной клемме плюса, ко второй полоске припаян толстый проводник, идущий от контактов реле Р3. На стрелочный прибор от шунта идут желтый и красный провод.

Печатная плата блока автоматики зарядного устройства

Схема автоматического регулирования и защиты от неправильного подключения аккумулятора к зарядному устройству спаяна на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита.

На фотографии представлен внешний вид собранной схемы. Рисунок печатной платы схемы автоматического регулирования и защиты простой, отверстия выполнены с шагом 2,5 мм.

На фотографии выше вид печатной платы со стороны установки деталей с нанесенной красным цветом маркировкой деталей. Такой чертеж удобен при сборке печатной платы.

Чертеж печатной платы выше пригодится при ее изготовлении с помощью технологии с применением лазерного принтера.

А этот чертеж печатной платы пригодится при нанесении токоведущих дорожек печатной платы ручным способом.

Шкала вольтметра и амперметра зарядного устройства

Шкала стрелочного прибора милливольтметра В3-38 не подходила под требуемые измерения, пришлось начертить на компьютере свой вариант, напечатал на плотной белой бумаге и клеем момент приклеил сверху на штатную шкалу.

Благодаря большему размеру шкалы и калибровки прибора в зоне измерения, точность отсчета напряжения получилась 0,2 В.

Провода для подключения АЗУ к клеммам аккумулятора и сети

На провода для подключения автомобильного аккумулятора к зарядному устройству с одной стороны установлены зажимы типа крокодил, с другой стороны разрезные наконечники. Для подключения плюсового вывода аккумулятора выбран красный провод, для подключения минусового – синий. Сечение проводов для подключения к устройству аккумулятора должно быть не менее 1 мм 2 .

К электрической сети зарядное устройство подключается с помощью универсального шнура с вилкой и розеткой, как применяется для подключения компьютеров, оргтехники и других электроприборов.

О деталях зарядного устройства

Силовой трансформатор Т1 применен типа ТН61-220, вторичные обмотки которого соединены последовательно, как показано на схеме. Так как КПД зарядного устройства не менее 0,8 и ток заряда обычно не превышает 6 А, то подойдет любой трансформатор мощностью 150 ватт. Вторичная обмотка трансформатора должна обеспечить напряжение 18-20 В при токе нагрузки до 8 А. Рассчитать число витков вторичной обмотки трансформатора можно с помощью специального калькулятора.

Конденсаторы С4-С9 типа МБГЧ на напряжение не менее 350 В. Можно использовать конденсаторы любого типа, рассчитанные на работу в цепях переменного тока.

Диоды VD2-VD5 подойдут любого типа, рассчитанные на ток 10 А. VD7, VD11 - любые импульсные кремневые. VD6, VD8, VD10, VD5, VD12 и VD13 любые, выдерживающие ток 1 А. Светодиод VD1 – любой, VD9 я применил типа КИПД29. Отличительная особенность этого светодиода, что он меняет цвет свечения при смене полярности подключения. Для его переключения использованы контакты К1.2 реле Р1. Когда идет зарядка основным током светодиод светит желтым светом, а при переключении в режим подзарядки аккумулятора – зеленым. Вместо бинарного светодиода можно установить любых два одноцветных, подключив их по ниже приведенной схеме.

В качестве операционного усилителя выбран КР1005УД1, аналог зарубежного AN6551. Такие усилители применяли в блоке звука и видео в видеомагнитофоне ВМ-12. Усилитель хорош тем, что не требует двух полярного питания, цепей коррекции и сохраняет работоспособность при питающем напряжении от 5 до 12 В. Заменить его можно практически любым аналогичным. Хорошо подойдут для замены микросхемы, например, LM358, LM258, LM158, но нумерация выводов у них другая, и потребуется внести изменения в рисунок печатной платы.

Реле Р1 и Р2 любые на напряжение 9-12 В и контактами, рассчитанными на коммутируемый ток 1 А. Р3 на напряжение 9-12 В и ток коммутации 10 А, например РП-21-003. Если в реле несколько контактных групп, то их желательно запаять параллельно.

Переключатель S1 любого типа, рассчитанный на работу при напряжении 250 В и имеющий достаточное количество коммутирующих контактов. Если не нужен шаг регулирования тока в 1 А, то можно поставить несколько тумблеров и устанавливать ток заряда, допустим, 5 А и 8 А. Если заряжать только автомобильные аккумуляторы, то такое решение вполне оправдано. Переключатель S2 служит для отключения системы контроля уровня зарядки. В случае заряда аккумулятора большим током, возможно срабатывание системы раньше, чем аккумулятор зарядится полностью. В таком случае можно систему отключить и продолжить зарядку в ручном режиме.

Электромагнитная головка для измерителя тока и напряжения подойдет любая, с током полного отклонения 100 мкА, например типа М24. Если нет необходимости измерять напряжение, а только ток, то можно установить готовый амперметр, рассчитанный на максимальный постоянный ток измерения 10 А, а напряжение контролировать внешним стрелочным тестером или мультиметром, подключив их к контактам аккумулятора.

Настройка блока автоматической регулировки и защиты АЗУ

При безошибочной сборке платы и исправности всех радиоэлементов, схема заработает сразу. Останется только установить порог напряжения резистором R5, при достижении которого зарядка аккумулятора будет переведена в режим зарядки малым током.

Регулировку можно выполнить непосредственно при зарядке аккумулятора. Но все, же лучше подстраховаться и перед установкой в корпус, схему автоматического регулирования и защиты АЗУ проверить и настроить. Для этого понадобится блок питания постоянного тока, у которого есть возможность регулировать выходное напряжение в пределах от 10 до 20 В, рассчитанного на выходной ток величиной 0,5-1 А. Из измерительных приборов понадобится любой вольтметр, стрелочный тестер или мультиметр рассчитанный на измерение постоянного напряжения, с пределом измерения от 0 до 20 В.

Проверка стабилизатора напряжения

После монтажа всех деталей на печатную плату нужно подать от блока питания питающее напряжение величиной 12-15 В на общий провод (минус) и вывод 17 микросхемы DA1 (плюс). Изменяя напряжение на выходе блока питания от 12 до 20 В, нужно с помощью вольтметра убедиться, что величина напряжения на выходе 2 микросхемы стабилизатора напряжения DA1 равна 9 В. Если напряжение отличается или изменяется, то DA1 неисправна.

Микросхемы серии К142ЕН и аналоги имеют защиту от короткого замыкания по выходу и если закоротить ее выход на общий провод, то микросхема войдет в режим защиты и из строя не выйдет. Если проверка показала, что напряжение на выходе микросхемы равно 0, то это не всегда означает о ее неисправности. Вполне возможно наличие КЗ между дорожками печатной платы или неисправен один из радиоэлементов остальной части схемы. Для проверки микросхемы достаточно отсоединить от платы ее вывод 2 и если на нем появится 9 В, значит, микросхема исправна, и необходимо найти и устранить КЗ.

Проверка системы защиты от перенапряжения

Описание принципа работы схемы решил начать с более простой части схемы, к которой не предъявляются строгие нормы по напряжению срабатывания.

Функцию отключения АЗУ от электросети в случае отсоединения аккумулятора выполняет часть схемы, собранная на операционном дифференциальном усилителе А1.2 (далее ОУ).

Принцип работы операционного дифференциального усилителя

Без знания принципа работы ОУ разобраться в работе схемы сложно, поэтому приведу краткое описание. ОУ имеет два входа и один выход. Один из входов, который обозначается на схеме знаком «+», называется не инвертирующим, а второй вход, который обозначается знаком «–» или кружком, называется инвертирующим. Слово дифференциальный ОУ означает, что напряжение на выходе усилителя зависит от разности напряжений на его входах. В данной схеме операционный усилитель включен без обратной связи, в режиме компаратора – сравнения входных напряжений.

Таким образом, если напряжение на одном из входов будет неизменным, а на втором изменятся, то в момент перехода через точку равенства напряжений на входах, напряжение на выходе усилителя скачкообразно изменится.

Проверка схемы защиты от перенапряжения

Вернемся к схеме. Неинвертирующий вход усилителя А1.2 (вывод 6) подключен к делителю напряжения, собранного на резисторах R13 и R14. Этот делитель подключен к стабилизированному напряжению 9 В и поэтому напряжение в точке соединения резисторов, никогда не изменяется и составляет 6,75 В. Второй вход ОУ (вывод 7) подключен ко второму делителю напряжения, собранному на резисторах R11 и R12. Этот делитель напряжения подключен к шине, по которой идет зарядный ток, и напряжение на нем меняется в зависимости от величины тока и степени заряда аккумулятора. Поэтому и величина напряжения на выводе 7 тоже будет соответственно изменятся. Сопротивления делителя подобраны таким образом, что при изменении напряжения зарядки аккумулятора от 9 до 19 В напряжение на выводе 7 будет меньше, чем на выводе 6 и напряжение на выходе ОУ (вывод 8) будет больше 0,8 В и близко к напряжению питания ОУ. Транзистор будет открыт, на обмотку реле Р2 будет поступать напряжение и оно замкнет контакты К2.1. Напряжение на выходе также закроет диод VD11 и резистор R15 в работе схемы участвовать не будет.

Как только напряжение зарядки превысит 19 В (это может случится только в случае, если от выхода АЗУ будет отключен аккумулятор), напряжение на выводе 7 станет больше, чем на выводе 6. В этом случае на выходе ОУ напряжение скачкообразно уменьшится до нуля. Транзистор закроется, реле обесточится и контакты К2.1 разомкнутся. Подача питающего напряжения на ОЗУ будет прекращена. В момент, когда напряжение на выходе ОУ станет равно нулю, откроется диод VD11 и, таким образом, параллельно к R14 делителя подключится R15. Напряжение на 6 выводе мгновенно уменьшится, что исключит ложные срабатывания в момент равенства напряжений на входах ОУ из-за пульсаций и помех. Изменяя величину R15 можно менять гистерезис компаратора, то есть напряжение, при котором схема вернется в исходное состояние.

При подключения аккумулятора к ОЗУ напряжения на выводе 6 опять установится равным 6,75 В, а на выводе 7 будет меньше и схема начнет работать в штатном режиме.

Для проверки работы схемы достаточно изменять напряжение на блоке питания от 12 до 20 В и подключив вольтметр вместо реле Р2 наблюдать его показания. При напряжении меньше 19 В, вольтметр должен показывать напряжение, величиной 17-18 В (часть напряжения упадет на транзисторе), а при большем – ноль. Желательно все же подключить к схеме обмотку реле, тогда будет проверена не только работа схемы, но и его работоспособность, а по щелчкам реле можно будет контролировать работу автоматики без вольтметра.

Если схема не работает, то нужно проверить напряжения на входах 6 и 7, выходе ОУ. При отличии напряжений от указанных выше, нужно проверить номиналы резисторов соответствующих делителей. Если резисторы делителей и диод VD11 исправны, то, следовательно, неисправен ОУ.

Для проверки цепи R15, D11 достаточно отключить одни из выводов этих элементов, схема будет работать, только без гистерезиса, то есть включаться и отключаться при одном и том же подаваемом с блока питания напряжении. Транзистор VT12 легко проверить, отсоединив один из выводов R16 и контролируя напряжение на выходе ОУ. Если на выходе ОУ напряжение изменяется правильно, а реле все время включено, значит, имеет место пробой между коллектором и эмиттером транзистора.

Проверка схемы отключения аккумулятора при полной его зарядке

Принцип работы ОУ А1.1 ничем не отличается от работы А1.2, за исключением возможности изменять порог отключения напряжения с помощью подстроечного резистора R5.

Делитель для опорного напряжения собран на резисторах R7, R8 и напряжение на выводе 4 ОУ должно быть 4,5 В. Более подробно этот вопрос рассмотрен в статье сайта «Как заряжать аккумулятор».

Для проверки работы А1.1, питающее напряжение, поданное с блока питания плавно увеличивается и уменьшается в пределах 12-18 В. При достижении напряжения 15,6 В должно отключиться реле Р1 и контактами К1.1 переключить АЗУ в режим зарядки малым током через конденсатор С4. При снижении уровня напряжения ниже 12,54 В реле должно включится и переключить АЗУ в режим зарядки током заданной величины.

Напряжение порога включения 12,54 В можно регулировать изменением номинала резистора R9, но в этом нет необходимости.

С помощью переключателя S2 имеется возможность отключать автоматический режим работы, включив реле Р1 напрямую.

Схема зарядного устройства на конденсаторах

без автоматического отключения

Для тех, кто не имеет достаточного опыта по сборке электронных схем или не нуждается в автоматическом отключении ЗУ по окончании зарядки аккумулятора, предлагаю упрощенней вариант схемы устройства для зарядки кислотных автомобильных аккумуляторов. Отличительная особенность схемы в ее простоте для повторения, надежности, высоком КПД и стабильным током заряда, наличие защиты от неправильного подключения аккумулятора, автоматическое продолжение зарядки в случае пропадания питающего напряжения.

Принцип стабилизации зарядного тока остался неизменным и обеспечивается включением последовательно с сетевым трансформатором блока конденсаторов С1-С6. Для защиты от перенапряжения на входной обмотке и конденсаторах используется одна из пар нормально разомкнутых контактов реле Р1.

Когда аккумулятор не подключен, контакты реле Р1 К1.1 и К1.2 разомкнуты и даже если зарядное устройство подключено к питающей сети ток не поступает на схему. Тоже самое происходит, если подключить ошибочно аккумулятор по полярности. При правильном подключении аккумулятора ток с него поступает через диод VD8 на обмотку реле Р1, реле срабатывает и замыкаются его контакты К1.1 и К1.2. Через замкнутые контакты К1.1 сетевое напряжение поступает на зарядное устройство, а через К1.2 на аккумулятор поступает зарядный ток.

На первый взгляд кажется, что контакты реле К1.2 не нужны, но если их не будет, то при ошибочном подключении аккумулятора, ток потечет с плюсового вывода аккумулятора через минусовую клемму ЗУ, далее через диодный мост и далее непосредственно на минусовой вывод аккумулятора и диоды моста ЗУ выйдут из строя.

Предложенная простая схема для зарядки аккумуляторов легко адаптируется для зарядки аккумуляторов на напряжение 6 В или 24 В. Достаточно заменить реле Р1 на соответствующее напряжение. Для зарядки 24 вольтовых аккумуляторов необходимо обеспечить выходное напряжение с вторичной обмотки трансформатора Т1 не менее 36 В.

При желании схему простого зарядного устройства можно дополнить прибором индикации зарядного тока и напряжения, включив его как в схеме автоматического зарядного устройства.

Порядок зарядки автомобильного аккумулятора

автоматическим самодельным ЗУ

Перед зарядкой снятый с автомобиля аккумулятор необходимо очистить от грязи и протереть его поверхности, для удаления кислотных остатков, водным раствором соды. Если кислота на поверхности есть, то водный раствор соды пенится.

Если аккумулятор имеет пробки для заливки кислоты, то все пробки нужно выкрутить, для того, чтобы образующиеся при зарядке в аккумуляторе газы могли свободно выходить. Обязательно нужно проверить уровень электролита, и если он меньше требуемого, долить дистиллированной воды.

Далее нужно переключателем S1 на зарядном устройстве выставить величину тока заряда и подключить аккумулятор соблюдая полярность (плюсовой вывод аккумулятора нужно подсоединить к плюсовому выводу зарядного устройства) к его клеммам. Если переключатель S3 находится в нижнем положении, то стрелка прибора на зарядном устройстве сразу покажет напряжение, которое выдает аккумулятор. Осталось вставить вилку сетевого шнура в розетку и процесс зарядки аккумулятора начнется. Вольтметр уже начнет показывать напряжение зарядки.

Рассчитать время заряда аккумулятора с помощью онлайн калькулятора, выбрать оптимальный режим зарядки автомобильного аккумулятора и ознакомиться с правилами его эксплуатации Вы можете посетив статью сайта «Как заряжать аккумулятор».

Автоматические устройства представляют простую конструкцию, но очень надежную в работе. Создана их конструкция при использовании простого без лишних электронных дополнений. Они рассчитаны на простую зарядку аккумуляторов любых транспортных средств.

Плюсы:

1. Зарядка прослужит долгие годы при правильном использовании и должном ее обслуживании.

Минусы:

1. Отсутствие какой-либо защиты.
2. Исключение режима разрядки и возможности проведения восстановления аккумуляторной батареи.
3. Тяжелый вес.
4. Достаточно высокая стоимость.

Состоит классический зарядный прибор из следующих ключевых элементов:

1. Трансформатор.
2. Выпрямитель.
3. Блок регулировки.

Такой прибор вырабатывает постоянный ток под напряжением 14,4в, а не 12в. Поэтому согласно законам физики, невозможно зарядить одно устройство другим, если напряжение у них одинаковое. Руководствуясь вышесказанным, оптимальным значением для такого устройства является 14.4 Вольта.

Ключевыми компонентами любого зарядного устройства считаются:

• трансформатор;
• сетевая вилка;
• предохранитель (осуществляет защиту от короткого замыкания);
• проволочный реостат (осуществляет регулировку силы зарядного тока);
• амперметр (показывает силу электрического тока);
• выпрямитель (преобразовывает переменный в постоянный ток);
• реостат (регулирует силу тока, напряжение в электрической цепи);
• лампочка;
• включатель;
• корпус;

Провода для подключения

Для присоединения любого зарядного устройства используют, как правило, красный и черный провода, красный – это плюс, черный – минус.

При выборе кабелей, для подключения зарядного или пускового устройства, необходимо выбирать сечение не меньше 1 мм 2.

Внимание. Дальнейшая информация выложена в ознакомительных целях. Все что вы захотите воплотить в жизнь, вы делаете на свое усмотрение. Неправильное или неумелое обращение с теми или иными запчастями и приборами приведет их в неисправность.

Посмотрев доступные виды зарядных устройств, перейдем непосредственно к изготовлению своими руками.

Зарядка для АКБ из блока питания компьютера

Для зарядки любого аккумулятора хватит 5-6 ампер-часов, это является около 10% от емкости всей батареи. Произвести его, может, любой блок питания емкостью от 150 Вт.

Итак, рассмотрим 2 способа самостоятельного изготовления зарядного устройства из компьютерного блока питания.

Способ первый

Для изготовления нужны следующие детали:

• блок питания, мощностью от 150 Вт;
• резистор 27 кОм;
• регулятор тока R10 или блок резисторов;
• провода длиной от 1 метра с ;

Ход выполнения работ:

1. Для начала нам потребуется разобрать блок питания.
2. Извлекаем неиспользуемые нами провода, а именно -5в, +5в, -12в и +12в.
3. Совершаем замену резистора R1 на заранее заготовленный резистор 27 кОм.
4. Удаляем провода 14 и 15, а 16 просто отключаем.
5. Из блока выводим сетевой шнур и провода к аккумуляторной батарее.
6. Устанавливаем регулятор тока R10. В отсутствие такого регулятора, можно изготовить самодельный блок резисторов. Состоять будет он из двух резисторов 5 Вт, которые будут соединены параллельно.
7. Для настройки зарядного устройства, в плату устанавливаем переменный резистор.
8. К выходам 1,14,15,16 припаиваем провода, а резистором устанавливаем напряжение 13,8-14,5в.
9. На окончание проводов присоединяем клеммы.
10. Остальные ненужные дорожки удаляем.

Важно: придерживайтесь полного руководства, малейшее уклонение может привести к перегоранию прибора.

Способ второй

Для изготовления нашего устройства по данному способу, потребуется блок питания немного мощнее, а именно на 350 Вт. Так как он может выдать 12-14 ампер, что удовлетворит наши потребности.

Ход выполнения работ:

1. В блоках питания от компьютера импульсный трансформатор имеет несколько обмоток, Одна из них на 12в, а вторая на 5в. Для изготовления нашего устройства нужна только обмотка на 12в.
2. Для запуска нашего блока потребуется найти зеленый провод и замкнуть его с черным проводом. При использовании дешевого китайского блока, возможно, там будет не зеленый, а серый провод.
3. Если у вас блок питания старого образц а с кнопкой включения, вышеуказанная процедура не нужна.
4. Далее , составляем из желтых и черных проводов 2 толстые шины, а ненужные провода обрезаем. Черная шина будет минусом, желтая соответственно плюсом.
5. Для повышения надежности нашего устройства можно осуществить замену местами . Дело в том, что на 5в шине стоит более мощный диод, чем на 12в.
6. Так как в блоке питания стоит встроенный вентилятор , то ему не страшны перегревы.

Способ третий

Для изготовления нам потребуются следующие детали:

• блок питания, мощностью 230 Вт;
• плата с микросхемой TL 431;
• резистор 2,7 кОм;
• резистор 200 Ом мощностью 2 Вт;
• резистор 68 Ом мощностью 0,5 Вт;
• резистор 0,47 Ом мощностью 1 Вт;
• реле на 4 контакта;
• 2 диода 1N4007 или подобные диоды;
• резистор 1кОм;
• светодиод яркого цвета;
• длина провода не менее 1 метра и сечением не меньше 2,5 мм 2, с клеммами;

Ход выполнения работ:

1. Выпаиваем все провода кроме 4 черных и 2 желтых проводов, так как по ним поступает питание.
2. Замкнуть перемычкой контакты , отвечающие за защиту от перенапряжения, чтобы наш блок питания не выключался от перенапряжения.
3. Заменяем на плате с микросхемой TL 431 встроенный резистор на резистор 2,7 кОм, для установки выходного напряжения 14,4в.
4. Добавляем резистор 200 Ом мощностью 2 Вт на выход с канала 12в, для стабилизации напряжения.
5. Добавляем резистор 68 Ом мощностью 0,5 Вт на выход с канала 5в, для стабилизации напряжения.
6. Выпаиваем транзистор на плате с микросхемой TL 431 , для устранения препятствий при установке напряжения.
7. Заменяем стандартный резистор , в первичной цепи обмотки трансформатора, на резистор 0,47 Ом мощностью 1 Вт.
8. Собираем схему защиты от неправильного подключения к аккумулятору.
9. Выпаиваем из блока питания ненужные части.
10. Выводим необходимые провода из блока питания.
11. Припаиваем клеммы к проводам.

Для удобства пользования зарядным устройством подключите амперметр.

Преимуществом такого самодельного устройства является отсутствие возможности перезарядки батареи.

Простейшее устройство с использованием адаптера

адаптер для прикуривателя

Теперь рассмотрим случай, когда в наличии нет ненужного блока питания, наш аккумулятор сел и его нужно зарядить.

У каждого хорошего хозяина или поклонника всяких электронных приборов, имеется адаптер для подзарядки автономной техники. Любой 12в адаптер, можно использовать для зарядки автомобильного аккумулятора.

Главным условием такой зарядки является не меньшее выдаваемое напряжение источником, чем у аккумулятора.

Ход выполнения работ:

1. Необходимо отрезать разъем с окончания провода адаптера и счищаем изоляцию не меньше 5 см.
2. Так как провод идет сдвоенный , необходимо его разделить. Расстояние между окончанием 2 проводов, должно быть, не меньше 50 см.
3. Припаиваем или приматываем к окончаниям провода клеммы для надежной фиксации на аккумуляторной батарее.
4. Если клеммы одинаковые , то нужно позаботиться о нанесении на них знаков различия.
5. Самое большое неудобство этого способа заключается в постоянном контроле над температурой адаптера. Так как если адаптер перегорит, то это может вывести аккумулятор с рабочего состояния.

Перед включением адаптера в сеть, необходимо сначала подключить его к аккумулятору.

Зарядное устройство из диода и бытовой лампочки

Диод – это полупроводниковый электронный прибор, который способен проводит ток в одном направлении, имеет сопротивление, приравненное к нулю.

В качестве диода будет использован адаптер зарядки к ноутбуку.

Для изготовления такого вида устройства, нам потребуется:

• адаптер зарядки к ноутбуку;
• лампочка;
• провода длиной от 1 м;

Каждый зарядный прибор для автомобиля выдает около 20в напряжения. Так как диод его заменяет адаптер и пропускает напряжение только в одну сторону, он защищен от короткого замыкания, которое может случиться при неправильном подключении.

Чем больше мощность лампочки, тем быстрее происходит заряд аккумулятора.

Ход выполнения работ:

1. К плюсовому проводу адаптера ноутбука подсоединяем нашу лампочку.
2. От лампочки бросаем провод на плюс.
3. Минус от адаптера напрямую подключаем к аккумулятору.

В случае правильного подключения, наша лампочка будет светиться, потому что ток на клеммах низкий, а напряжение большое.

Также, нужно помнить, что правильная зарядка предусматривает среднюю силу тока в пределах в 2-3 ампера. Подключение лампочки высокой мощности, приводит к повышению силы тока, а это, в свою очередь, пагубно влияет на аккумулятор.

Исходя из этого, подключать лампочку высокой мощности можно только в особых случаях.

Этот способ предусматривает постоянное наблюдение и измерение напряжения на клеммах. Перезаряд батареи приведет к обильному выделению водорода, и она может выйти из строя.

При зарядке АКБ таким способом, постарайтесь находиться возле прибора, так как временное оставление его без присмотра может привести к выходу из строя прибора и АКБ.

Проверка и настройка

Для проверки нашего прибора необходимо наличие исправной автомобильной лампочки. Сначала, с помощью провода подключаем нашу лампочку к зарядке, помня о соблюдении полярности. Включаем зарядку в сеть и лампочка загорелась. Все работает.

Каждый раз, перед использованием самодельного заряжающего прибора, проверяйте его на работоспособность. Такая проверка исключит все возможности вывести из строя ваш аккумулятор.

Порядок зарядки автомобильного аккумулятора

Довольно большое количество автовладельцев считают зарядку аккумулятора очень простым дело.

Но в этом процессе существует некоторое количество нюансов, от которых зависит продолжительная работа батареи:

Перед тем, как поставить батарею на зарядку, необходимо провести ряд необходимых действий:

1. Используйте химически стойкие перчатки и очки.
2. После снятия аккумулятора тщательно осмотрите его на признаки механических повреждений, следов вытекания жидкости.
3. Выкрутить защитные крышки , для выхода выделяемого водорода, во избежание закипания аккумулятора.
4. Тщательно присмотритесь к жидкости. Она должна быть прозрачная, без хлопьев. Если цвет жидкости темный и имеются признаки осадка, немедленно обращайтесь за помощью к специалистам.
5. Проверить уровень жидкости. Исходя из действующих стандартов, на боковой стороне АКБ имеются пометки, «минимум и максимум» и если уровень жидкости ниже требуемого, необходимо его пополнить.
6. Заливать необходимо только дистиллированную воду.
7. Не включайте зарядный прибор в сеть, пока не подключены крокодилы к клеммам.
8. Соблюдайте полярность при подсоединении крокодилов на клеммы.
9. Если в процессе зарядки будут слышны звуки кипения, то отключите прибор от сети, дайте время остыть АКБ, проверьте уровень жидкости и после этого можно заново подключить зарядное устройство к сети.
10. Следите чтобы, АКБ не перезаряжался , так как от этого зависит состояние его пластин.
11. Проводите зарядку АКБ только в хорошо проветриваемых помещениях, так как в процессе заряжания выделяются токсические вещества.
12. Электрическая сеть должна иметь установленные автоматы, отключающие сеть в случае ее замыкания.

После того, как вы поставите аккумулятор на зарядку, со временем ток будет падать, а напряжение на клеммах будет возрастать. Когда напряжение достигнет 14,5в – зарядку стоит прекратить выключением из сети. При достижении напряжения более 14,5в, аккумулятор начнет кипеть, а пластины освобождаться от жидкости.

Знаю что достал уже всякими разными зарядными, но я не мог не повторить улучшенную копию тиристорной зарядки для автомобильных аккумуляторов. Доработка этой схемы дает возможность больше не следить за состоянием заряженности АКБ, так же обеспечивает защиту от переполюсовки, а так же сохраняет старые параметры

Слева в розовой рамке представлена уже давно известная схема фазоимпульсного регулятора тока, подробней о преимуществах этой схемы можно почитать

В правой части схемы представлен ограничитель напряжения автомобильного аккумулятора. Смысл этой доработки заключается в том, что бы при достижении на аккумуляторе напряжения 14,4В, напряжение с этой части схемы блокировала подачу импульсов на левую часть схемы через транзистор Q3 и зарядка завершается.

Схему я выложил такой как нашел, лиж на печатной плате изменил немного номиналы делителя с подстроечником

Вот такая печатная плата у меня получилась в проекте SprintLayout

На плате изменился делитель с подстроечником, как выше говорил, а так же добавил еще один резистор для переключения напряжений между 14,4В-15,2В. Это напряжение 15,2В необходим для зарядки кальциевых автомобильных аккумуляторов

На плате три светодиодных индикатора: Питание, АКБ подключен, Переполюсовка. Первые два рекомендую поставить зеленые, третий светодиод красный. Переменный резистор регулятора тока устанавливается на печатную плату, тиристор и диодный мост вынес на радиатор.

Выложу пару фоток собранных плат, но пока не в корпусе. Так же пока нет испытаний зарядного устройства для автомобильных аккумуляторов. Остальные фото выложу как буду в гараже

Так же начал рисовать лицевую панель в этом же приложении, но пока жду посылку с Китая, панелью еще не начинал заниматься

Так же нашел в интернете таблицу напряжений аккумулятора при разных степенях заряженности, возможно кому то пригодится

Интересна будет статья про другое простое зарядное устройство

Что бы не пропустить последние обновления в мастерской, подписывайтесь на обновления в Вконтакте или Одноклассниках , так же можно подписаться на обновления по электронной почте в колонке справа

Не хочется вникать в рутины радиоэлектроники? Рекомендую обратить внимание на предложения наших китайских друзей. За вполне приемлемую цену можно приобрести довольно таки качественные зарядные устройства

Простенькое зарядное устройство с светодиодным индикатором зарядки, зеленый батарея заряжается, красный батарея заряжена.

Есть защита от короткого замыкания, есть защита от переполюсовки. Отлично подойдет для зарядки Мото АКБ емкостью до 20А\ч, АКБ 9А\ч зарядит за 7 часов, 20А\ч — за 16 часов. Цена на это зарядное всего 403 рубля,доставка бесплатна

Этот тип зарядного способен автоматически заряжать практически любые типы автомобильных и мото аккумуляторов 12В до 80А\Ч. Имеет уникальный способ зарядки в три этапа: 1. Зарядка постоянным током, 2. Зарядка постоянным напряжением, 3. Капельная дозарядка до 100%.
На передней панеле два индикатора, первый указывает напряжение и процент зарядки, второй указывает ток зарядки.
Довольно качественный прибор для домашних нужд, цена всего 781,96 руб, доставка бесплатна. На момент написания этих строк количество заказов 1392, оценка 4,8 из 5. При заказе не забудьте указать Евровилку

Зарядное устройство для самых разнообразных типов аккумуляторов 12-24В с током до 10А и пиковым током 12А. Умеет заряжать Гелиевые АКБ и СА\СА. Технология зарядки как и у предыдущего в три этапа. Зарядное устройство способно заряжать как в автоматическом режиме, так и в ручном. На панеле есть ЖК индикатор указывающий напряжение, ток заряда и процент зарядки.

Хороший прибор если вам надо заряжать все возможные типы АКБ любых емкостей, аж до 150А\ч