Автоматическое зарядное устройство для автомобильного аккумулятора состоит из источника электропитания и схем защиты. Собрать его самостоятельно можно, владея навыками электромонтажных работ. При сборке используют как сложные электросхемы, так и конструируют более простые варианты устройства.
[ Скрыть ]
Требования к самодельным зарядным устройствам
Чтобы зарядка автоматически могла восстановить АКБ автомобиля, к ней предъявляются жесткие требования:
- Любое простое современное ЗУ должно быть автономным. Благодаря этому за работой оборудования не придется следить, в частности, если оно функционирует ночью. Устройство будет самостоятельно контролировать рабочие параметры напряжения и тока заряда. Этот режим называется автоматом.
- Зарядное оборудование должно самостоятельно обеспечивать стабильный уровень напряжения 14,4 вольта. Этот параметр необходим для восстановления любых батарей, работающих в 12-вольтной сети.
- Зарядное оборудование должно обеспечить необратимое выключение батареи от прибора при двух условиях. В частности если ток заряда или напряжение увеличится более, чем на 15,6 вольт. Оборудование должно иметь функцию самоблокировки. Пользователю, чтобы сбросить рабочие параметры, придется отключить и активировать прибор.
- Оборудование обязательно должно быть защищено от переплюсовки, иначе АКБ может выйти из строя. Если потребитель спутает полярность и неверно подключит минусовой и плюсовой контакт, произойдет замыкание. Важно, чтобы зарядное оборудование обеспечивало защиту. Схема дополняется предохранительным устройством.
- Для подключения ЗУ к аккумуляторной батарее потребуется два провода, каждый из которых должно иметь сечение 1 мм2. На один конец каждого проводника требуется установить зажим типа крокодил. С другой стороны устанавливаются разрезные наконечники. Положительный контакт должен быть выполнен в красной оболочке, а отрицательный — в синей. Для бытовой сети используется универсальный кабель, оснащенный вилкой.
Если аппарат полностью сделать своими руками, несоблюдение требований навредит не только зарядному прибору, но и аккумулятору.
Владимир Кальченко подробно рассказал о переделке ЗУ и об использовании подходящих для этой цели проводов.
Конструкция автоматического зарядного устройства
Простейший образец зарядного приспособления конструктивно включает в себя главную деталь — понижающее трансформаторное устройство. В этом элементе производится снижение параметра напряжения с 220 до 13,8 вольт, которое требуется для восстановления заряда аккумулятора. Но трансформаторное устройство может снижать только эту величину. А преобразование переменного тока на постоянный осуществляется специальным элементом — диодным мостом.
Каждое зарядное устройство должно быть оборудовано диодным мостом, поскольку эта деталь выпрямляет значение тока и позволяет разделить его на плюсовой и минусовой полюса.
В любой схеме за этой деталью обычно устанавливается амперметр. Компонент предназначен для демонстрации силы тока.
Простейшие конструкции зарядных приборов оборудуются стрелочными датчиками. В более усовершенствованных и дорогих версиях используются цифровые амперметры, а кроме них электроника может дополняться и вольтметрами.
Некоторые модели приборов позволяют потребителю изменять уровень напряжения. То есть появляется возможность заряда не только 12-вольтных аккумуляторов, но и батарей, рассчитанных на работу в 6- и 24-вольтных сетях.
От диодного моста отходят провода с положительным и отрицательным клеммным зажимом. С их помощью выполняется подключение оборудования к батарее. Вся конструкция заключается в пластиковый либо металлический корпус, от которого отходит кабель с вилкой для подключения к электросети. Также из устройства выводятся два провода с минусовым и плюсовым клеммным зажимом. Для обеспечения более безопасной работы зарядного оборудования схема дополняется плавким предохранительным устройством.
Пользователь Артем Квантов наглядно разобрал фирменный прибор для подзарядки и рассказал о его конструктивных особенностях.
Схемы автоматических зарядных устройств
При наличии навыка работы с электрооборудованием можно произвести сборку прибора самостоятельно.
Простые схемы
Такие варианты приборов делятся на:
- устройства с одним диодным элементом;
- оборудование с диодным мостом;
- прибора, оснащенные сглаживающими конденсаторами.
Схема с одним диодом
Здесь есть два варианта:
- Можно собрать схему с трансформаторным устройством и установить диодный элемент после него. На выходе зарядного оборудования ток будет пульсирующим. Его биения будут серьезными, поскольку фактически срезывается одна полуволна.
- Можно собрать схему, используя блок питания от ноутбука. При его используется мощный выпрямительный диодный элемент с обратным напряжением больше 1000 вольт. Его ток должен составить не менее 3 ампер. Внешний вывод штекера питания будет отрицательным, а внутренний — положительным. Такую схему обязательно надо дополнить ограничительным сопротивлением, в качестве которого допускается применение лампочки для освещения салона.
Допускается применение более мощного осветительного устройства от указателя поворота, габаритных огней либо стоповых сигналов. При использовании блока питания от ноутбука, это может привести к его перегрузке. Если используется диод, то в качестве ограничителя надо установить лампу накаливания на 220 вольт и 100 ватт.
При применении диодного элемента выполняется сборка простой схемы:
- Сначала идет клемма от бытовой розетки на 220 вольт.
- Затем — отрицательный контакт диодного элемента.
- Следующим будет положительный вывод диода.
- Затем подключается ограничительная нагрузка - источник освещения.
- Следующим будет отрицательный контакт аккумулятора.
- Затем положительный вывод батареи.
- И вторая клемма для подключения к 220-вольтной сети.
При применении источника освещения на 100 ватт параметр тока заряда будет примерно 0,5 ампер. Так за одну ночь устройство сможет отдать аккумуляторной батарее 5 А/ч. Этого хватит, чтобы покрутить стартерный механизм транспортного средства.
Чтобы увеличить показатель, можно соединить параллельно три источника освещения по 100 ватт, за ночь это позволит восполнить половину емкости батареи. Некоторые пользователи вместо ламп используют электроплиты, но этого делать нельзя, поскольку из строя выйдет не только диодный элемент, но и аккумулятор.
Простейшая схема с одним диодом
Электросхема подключения АКБ к сети
Схема с диодным мостом
Этот компонент предназначен для «заворачивания» отрицательной волны наверх. Сам ток будет также пульсирующим, но его биения значительно меньше. Данный вариант схемы используется чаще остальных, но не является самым эффективным.
Диодный мост можно сделать самому, используя выпрямляющие элемент, или приобрести готовую деталь.
Электросхема ЗУ с диодным мостом
Схема со сглаживающим конденсатором
Эта деталь должна быть рассчитана на 4000-5000 мкФ и 25 вольт. На выходе полученной электросхемы образуется постоянный ток. Устройство обязательно дополняется предохранительными элементами на 1 ампер, а также измерительным оборудованием. Эти детали позволяют контролировать процесс восстановления аккумулятора. Можно их не использовать, но тогда периодически потребуется подключать мультиметр.
Если производить мониторинг напряжения удобно (путем подключения клемм к щупам), то с током будет сложнее. В данном режиме функционирования измерительное устройство придется подключать в разрыв электроцепи. Пользователю понадобится каждый раз отключать питание от сети, ставить тестер в режим замера тока. Затем активировать питание и разбирать электроцепь. Поэтому рекомендуется добавить в схему как минимум один амперметр на 10 ампер.
Основной минус простых электросхем заключается в отсутствии возможности регулировки параметров заряда.
При подборе элементной базы следует выбирать рабочие параметры так, чтобы на выходе величина силы тока составила 10% от общей емкости АКБ. Возможно незначительное снижение этой величины.
Если полученный параметр тока будет больше, чем требуется, схему можно дополнитель резисторным элементом. Он устанавливается на положительном выходе диодного моста, непосредственно перед амперметром. Уровень сопротивления подбирается в соответствии с использующимся мостом с учетом показателя тока, а мощность резистора должна быть более высокой.
Электросхема со сглаживающим конденсаторным устройством
Схема с возможностью ручной регулировки тока заряда для 12 В
Чтобы обеспечить возможность изменения параметра тока, необходимо поменять сопротивление. Простой способ решить эту проблему — поставить переменный подстроечный резистор. Но этот метод нельзя назвать самым надежным. Чтобы обеспечить более высокую надежность, требуется реализовать ручную регулировку с двумя транзисторными элементами и подстроечным резистором.
С помощью переменного резисторного компонента будет меняться ток зарядки. Эта деталь устанавливается после составного транзистора VT1-VT2. Поэтому ток через данный элемент будет проходить невысокий. Соответственно, небольшой будет и мощность, она составит около 0,5-1 Вт. Рабочий номинал зависит от использующихся транзисторных элементов и выбирается опытным путем, детали рассчитаны на 1-4,7 кОм.
В схеме используется трансформаторное устройство на 250-500 Вт, а также вторичная обмотка на 15-17 вольт. Сборка диодного моста осуществляется на деталях, рабочий ток которых составляет от 5 ампер и больше. Транзисторные элементы подбираются из двух вариантов. Это могут быть германиевые детали П13-П17 либо кремниевые устройства КТ814 и КТ816. Чтобы обеспечить качественный отвод тепла, схема должна быть размещена на радиаторном устройстве (не меньше 300 см3) либо стальной пластине.
На выходе оборудования устанавливается предохранительное устройство ПР2, рассчитанное на 5 ампер, а на входе — ПР1 на 1 А. Схема оснащается сигнальными световыми индикаторами. Один из них используется для определения напряжения в сети 220 вольт, второй — для тока заряда. Допускается использование любых источников освещения, рассчитанных на 24 вольта, в том числе диодов.
Электросхема для зарядного прибора с функцией ручной регулировки
Схема защиты от переплюсовки
Есть два варианта реализации такого ЗУ:
- с использованием реле Р3;
- путем сборки ЗУ с интегральной защитой, но не только от переплюсовки, но и от перенапряжения и перезаряда.
С реле Р3
Данный вариант схемы может применяться с любым зарядным оборудованием, как тиристорным, так и транзисторным. Ее необходимо включить в разрыв кабелей, посредством которых производится подключение батареи к ЗУ.
Схема защиты оборудования от переплюсовки на реле Р3
Если аккумуляторная батарея подключена к сети некорректно, диодный элемент VD13 не будет пропускать ток. Реле электросхемы обесточено, а его контакты разомкнуты. Соответственно, ток не сможет поступать на клеммы батареи. Если подключение выполнено правильно, то реле активируется и его контактные элементы замыкаются, поэтому АКБ заряжается.
С интегрированной защитой от переплюсовки, перезаряда и перенапряжения
Данный вариант электросхемы можно встроить в уже использующийся самодельный источник питания. В ней применяется медленный отклик аккумулятора на скачок напряжения, а также гистерезис реле. Напряжение с током отпускания будет в 304 раза меньше данного параметра при срабатывании.
Применяется реле переменного тока на напряжение активации 24 вольта, а ток величиной 6 ампер идет через контакты. При активации зарядного прибора включается реле, происходит замыкание контактных элементов и начинается зарядка.
Параметр напряжения на выходе трансформаторного устройства снижается ниже 24 вольт, но на выходе зарядного прибора будет 14,4 В. Реле должно удерживать это значение, но при появлении экстратока первичная величина напряжения еще больше просядет. Это приведет к отключению реле и разрыву электроцепи заряда.
Использование диодов Шоттки в этом случае нецелесообразно, поскольку данный тип схемы будет иметь серьезные недостатки:
- Отсутствует защита от скачка напряжения по контакту от переплюсовки, если аккумулятор полностью разряжен.
- Нет самоблокировки оборудования. В результате воздействия экстратока реле будет отключаться, пока не выйдут из строя контактные элементы.
- Нечеткое срабатывание оборудования.
Из-за этого добавить в данную схему устройство для регулировки тока срабатывания не имеет смысла. Реле и трансформаторное устройство точно подбираются друг к другу, чтобы повторяемость элементов была близка к нулю. Ток заряда проходит через замкнутые контакты реле К1, в результате чего снижается вероятность их выхода из строя из-за обгорания.
Обмотка К1 должна подключаться по логической электросхеме:
- к модулю защиты от экстратока, это VD1, VT1 и R1;
- к устройству защиты от перенапряжения, это элементы VD2, VT2, R2-R4;
- а также к электроцепи самоблокировки К1.2 и VD3.
Схема с интегрированной защитой от переплюсовки, перезаряда и перенапряжения
Основной минус состоит в необходимости налаживания схемы с применением балластной нагрузки, а также мультиметра:
- Производится выпаивание элементов К1, VD2 и VD3. Либо при сборке их можно не запаивать.
- Выполняется активация мультиметра, который надо заранее настроить на замер напряжения в 20 вольт. Его надо подключить вместо обмотки К1.
- Аккумулятор пока не подключается, вместо него устанавливается резисторное устройство. Оно должно обладать сопротивлением в 2,4 Ома для тока заряда 6 А или 1,6 Ом для 9 ампер. Для 12 А резистор должен быть рассчитан на 1,2 Ом и не меньше, чем на 25 Вт. Резисторный элемент можно накрутить из аналогичной проволоки, которая использовалась для R1.
- На вход от зарядного оборудования подается напряжение 15,6 вольт.
- Должна сработать токовая защита. Мультиметр покажет напряжение, поскольку элемент сопротивления R1 выбран с небольшим избытком.
- Производится уменьшение параметра напряжения, пока тестер не покажет 0. Значение выходного напряжения надо записать.
- Затем производится выпайка детали VT1, а VD2 и К1 устанавливаются на место. R3 необходимо поставить в крайнее нижнее положение в соответствии с электросхемой.
- Величина напряжения зарядного оборудования увеличивается, пока на нагрузке не будет 15,6 вольт.
- Элемент R3 плавно вращается, пока не сработает К1.
- Выполняется снижение напряжения зарядного прибора до значения, которое было записано ранее.
- Обратно устанавливаются и припаиваются элементы VT1 и VD3. После этого электросхему можно проверять на работоспособность.
- Через амперметр выполняется подключение рабочего, но севшего или недозаряженного аккумулятора. К батарее надо подсоединить тестер, который заранее настроен на измерение напряжения.
- Пробный заряд необходимо провести с непрерывным контролем. В момент, когда тестер покажет 14,4 вольта на аккумуляторе, необходимо засечь ток содержания. Этот параметр должен быть в норме или близким к нижнему пределу.
- Если величина тока содержания высокая, то напряжение зарядного прибора следует снизить.
Схема автоматического отключения при полной зарядке аккумулятора
Автоматика должна представлять собой электросхему, оснащенную системой питания операционного усилительного устройства и опорного напряжения. Для этого используется плата стабилизатора DA1 класса 142ЕН8Г для 9 вольт. Данную схему необходимо предназначать, чтобы уровень выходного напряжения при измерении температуры платы на 10 градусов практически не менялся. Изменение составит не больше, чем сотые доли вольта.
В соответствии с описанием схемы, система автоматической деактивации при увеличении напряжения на 15,6 вольт делается на половине платы А1.1. Четвертый ее вывод соединяется с делителем напряжения R7 и R8, с которого подается опорная величина, составляющая 4,5В. Рабочим параметром резисторного устройства задается порог активации зарядного приспособления 12,54 В. В результате использования диодного элемента VD7 и детали R9 можно обеспечить нужный гистерезис между величиной напряжения активации и отключения заряда батареи.
Электросхема ЗУ с автоматической деактивацией при заряженной батарее
Описание действия схемы такой:
- Когда происходит подключение батареи, уровень напряжения на клеммах которого меньше 16,5 вольт, на втором выводе схема А1.1 устанавливается параметр. Данное значение достаточно, чтобы транзисторный элемент VT1 открылся.
- Происходит открытие этой детали.
- Активируется реле Р1. В результате к сети через блок конденсаторных механизмов посредством контактных элементов подключается первичная обмотка трансформаторного устройства.
- Начинается процесс восполнения заряда АКБ.
- Когда уровень напряжения увеличится до 16,5 вольт, это значение на выходе А1.1 снизится. Уменьшение происходит до величины, которой недостаточно для поддержания транзисторного устройства VT1 в открытом состоянии.
- Происходит отключение реле и контактные элементы К1.1 подключать трансформаторный узел через конденсаторное устройство С4. При нем величина тока заряда будет 0,5 А. В этом состоянии схема оборудования будет работать, пока величина напряжения на батарее не снизится до 12,54 вольт.
- После того, как это произойдет, выполняется активация реле. Продолжается зарядка АКБ заданным пользователем током. В данной схеме реализована возможность отключения системы автоматической регулировки. Для этого используется переключательное устройство S2.
Данный порядок работы автоматического зарядного устройства для автомобильного аккумулятора позволяет предотвратить его разряд. Пользователь может оставить включенным оборудование хоть на неделю, это не навредит батарее. Если в бытовой сети пропадет напряжение, при его появлении ЗУ продолжит заряжать аккумулятор.
Если говорить о принципе действия схемы, собранной на второй половине платы А1.2, то он идентичен. Но уровень полной деактивации зарядного оборудования от сети питания составит 19 вольт. Если величина напряжения меньше, на восьмом выход платы А1.2 оно будет достаточным, чтобы удержать транзисторное устройство VT2 в открытом положении. При нем ток будет подаваться на реле Р2. Но если величина напряжения составит более 19 вольт, то транзисторное устройство закроется и контактные элементы К2.1 разомкнутся.
Необходимые материалы и инструменты
Описание деталей и элементов, которые потребуются для сборки:
- Силовой трансформаторное устройство Т1 класса ТН61-220. Его вторичные обмотки должны быть подключены последовательно. Можно использовать любой трансформатор, мощность которого не больше 150 ватт, поскольку ток заряда обычно составляет не более 6А. Вторичная обмотка устройства при воздействии электротока до 8 ампер должна обеспечить напряжение в диапазоне 18-20 вольт. При отсутствии готового трансформатора допускается применение деталей аналогичной мощности, но потребуется перемотать вторичную обмотку.
- Конденсаторные элементы С4-С9 должны соответствовать классу МГБЧ и иметь напряжение не ниже 350 вольт. Допускается применение устройств любого типа. Главное, чтобы они предназначались для функционирования в цепях переменного тока.
- Диодные элементы VD2-VD5 можно использовать любые, но они должны быть рассчитаны на ток 10 ампер.
- Детали VD7 и VD11 - кремневые импульсные.
- Диодные элементы VD6, VD8, VD10, VD5, VD12, VD13 должны выдерживать ток величиной 1 ампер.
- Светодиодный элемент VD1 — любой.
- В качестве детали VD9 допускается использование устройства класса КИПД29. Основная особенность данного источника освещения заключается в возможности изменения цвета, если меняется полярность соединения. Для переключения лампочки применяются контактные элементы К1.2 реле Р1. Если на аккумулятор идет зарядка основным током, светодиод горит желтым, а если включается режим подзарядки, то зеленым. Допускается применение двух одноцветных устройств, но их надо правильно подключить.
- Операционный усилитель КР1005УД1. Можно взять устройство из старого видеоплейера. Основная особенность заключается в том, что этой детали не требуется два полярных питания, она сможет работать при напряжении 5-12 вольт. Можно использовать любые аналогичные запчасти. Но из-за разной нумерации выводов надо будет изменить рисунок печатной схемы.
- Реле Р1 и Р2 должны быть рассчитаны на напряжения 9-12 вольт. А их контакты — на работу с током величиной 1 ампер. Если устройства оснащаются несколькими контактными группами, их рекомендуется запаять параллельным образом.
- Реле Р3 — на 9-12 вольт, но величина тока коммутации будет 10 ампер.
- Переключательное устройство S1, должно быть предназначено для работы с напряжением 250 вольт. Важно, чтобы в этом элементе было достаточно коммутирующих контактных компонентов. Если шаг регулировки в 1 ампер неважен, то можно поставить несколько переключателей и выставить ток заряда 5-8 А.
- Выключатель S2, предназначен для деактивации системы контроля уровня заряда.
- Также потребуется электромагнитная головка для измерителя тока и напряжения. Допускается применение любого типа устройств, главное, чтобы ток полного отклонения составит 100 мкА. Если будет замеряться не напряжение, а только ток, то в схему можно установить готовый амперметр. Он должен быть рассчитан на работу с максимальным постоянным током 10 ампер.
Пользователь Артем Квантов в теории рассказал о схеме зарядного оборудования, а также о подготовке материалов и деталей для ее сборки.
Порядок подключения аккумулятора к зарядным устройствам
Инструкция по включению ЗУ состоит из нескольких этапов:
- Очистка поверхности аккумулятора.
- Удаление пробок для заливки жидкости и контроль уровня электролита в банках.
- Выставление значения тока на зарядном оборудовании.
- Подключение клемм к аккумулятору с соблюдением полярности.
Очистка поверхности
Руководство по выполнению задачи:
- В автомобиле отключается зажигание.
- Открывается капот машины. Используя гаечные ключи соответствующего размера, от клемм аккумуляторной батареи надо отключить зажимы. Для этого гайки выкручивать не нужно, их можно ослабить.
- Выполняется демонтаж фиксирующей пластины, которая крепит батарею. Для этого может потребоваться ключ-головка либо звездочка.
- АКБ демонтируется.
- Производится очистка его корпуса чистой ветошью. Впоследствии будут откручиваться крышки банок для залива электролита, поэтому нельзя допустить попадания грузи внутрь.
- Выполняется визуальная диагностика целостности корпуса батареи. При наличии трещин, через которые вытекает электролит, заряжать АКБ нецелесообразно.
Пользователь Аккумуляторщик рассказал о выполнении очистки и промывки корпуса аккумуляторной батареи перед ее обслуживанием.
Удаление пробок заливки кислоты
Если аккумуляторная батарея обслуживаемая, в ней надо открутить крышки на пробках. Они могут быть скрыты под специальной защитной пластиной, ее нужно демонтировать. Для выкручивания пробок можно использовать отвертку или любую металлическую пластину соответствующего размера. После демонтажа надо оценить уровень электролита, жидкость должна полностью покрывать все банки внутри конструкции. Если ее недостаточно, то требуется долить дистиллированной воды.
Установка величины тока заряда на зарядном устройстве
Выставляется параметр тока для подзарядки АКБ. Если эта величина будет больше номинальной в 2-3 раза, то процедура заряда произойдет в быстрее. Но этот метод приведет к снижению ресурса эксплуатации батареи. Поэтому выставлять такой ток можно, если аккумулятор надо подзарядить быстро.
Подключение аккумулятора с соблюдением полярности
Процедура выполняется так:
- К клеммам АКБ подключаются зажимы от ЗУ. Сначала выполняется соединение положительного контакта, это красный провод.
- Отрицательный кабель можно не подключать, если АКБ остался в автомобиле и не демонтировался. Подсоединение данного контакта возможно к кузову транспортного средства либо к блоку цилиндров.
- Вилка от зарядного оборудования вставляется в розетку. Аккумулятор начинает заряжаться. Время заряда зависит от степени разряда устройства и его состояния. При выполнении задачи не рекомендуется использование удлинителей. Такой провод обязательно должен иметь заземление. Его величина будет достаточной, чтобы выдержать нагрузку силы тока.
Канал «VseInstrumenti» рассказал об особенностях подключения АКБ к зарядному прибору и соблюдении полярности при выполнении этой задачи.
Как определить степень разрядки аккумулятора
Для выполнения задачи потребуется мультиметр:
- Производится замер величины напряжения на автомобиле с отключенным двигателем. Электросеть транспортного средства в таком режиме будет потреблять часть энергии. Значение напряжения при замере должно соответствовать 12,5-13 вольтам. Выводы тестера подключаются с соблюдением полярности к контактам АКБ.
- Производится запуск силового агрегата, все электрооборудование должно быть выключено. Процедура измерения повторяется. Рабочая величина должна составить в диапазоне 13,5-14 вольт. Если полученное значение больше или меньше, это говорит о разряде аккумулятора и функционировании генераторного устройства не в штатном режиме. Увеличение данного параметра при низкой отрицательной температуре воздуха не может сообщить о разряде аккумулятора. Возможно, сначала полученный показатель будет больше, но если со временем он придет в норму, это говорит о работоспособности.
- Выполняется включение основных потребителей энергии - отопителя, магнитолы, оптики, системы обогрева заднего стекла. В таком режиме уровень напряжения составит в диапазоне от 12,8 до 13 вольт.
Величину разряда можно определить в соответствии с данными, приведенными в таблице.
Как рассчитать примерное время зарядки аккумулятора
Для определения приблизительного времени подзарядки потребителю необходимо знать разницу между максимальным значением заряда (12,8 В) и вольтажом в данный момент. Эта величина умножается на 10, в итоге получается время заряда в часах. Если уровень напряжения перед выполнением подзарядки составляет 11,9 вольт, то 12,8-11,9=0,8. Умножив это значение на 10 можно определить, что время подзарядки составит примерно 8 часов. Но это при условии, что будет осуществляться подача тока в размере 10% от емкости аккумулятора.
Бывают случаи, особенно зимой, когда владельцы автомобилей нуждаются в подзарядке автомобильного аккумулятора от внешнего источника питания. Безусловно, людям, не имеющим хороших навыков работы с электротехникой, желательно купить заводское устройство зарядки аккумуляторной батареи , ещё лучше приобрести пуско-зарядное устройство для запуска двигателя с разряженным аккумулятором без потерь времени на внешнюю подзарядку.
Но если есть небольшие знания в области электроники, можно собрать простое зарядное устройство своими руками .
Общая характеристика
Для правильного обслуживания аккумулятора и продления срока его службы подзарядка требуется при падении напряжения на клеммах ниже 11,2 В. При таком напряжении двигатель, скорее всего, запустится, но при долгой стоянке зимой это приведёт к сульфатации пластин и, как следствие, к снижению ёмкости батареи. При длительной стоянке зимой необходимо регулярно следить за вольтажом на клеммах АКБ. Оно должно составлять 12 В. Лучше всего снять батарею и занести её в тёплое место, не забывая при этом следить за уровнем заряда
.
Зарядка АКБ производится постоянным или импульсным током. При использовании блока питания постоянного напряжения ток для правильной зарядки должен составлять одну десятую часть от ёмкости батареи . Если ёмкость АКБ составляет 50 А-ч, то для зарядки необходим ток 5 ампер.
Для продления срока службы АКБ применяют методики десульфатации аккумуляторных пластин. Батарею разряжают до напряжения менее пяти вольт многократным потреблением большого тока краткой длительности. Пример такого потребления - запуск стартера
. После этого производят медленную полную зарядку маленьким током в пределах одного ампера. Повторяют процесс 8-9 раз. Метод десульфатации является долгим по времени, но согласно всем исследованиям даёт хороший результат.
Нужно помнить, что при зарядке важно не допускать перезаряда АКБ. Заряд производится до напряжения 12,7-13,3 вольт и зависит от модели батареи. Максимальный заряд указывается в документации к аккумулятору, которую всегда можно найти в интернете.
Перезаряд вызывает закипание , увеличивает плотность электролита и, как следствие, разрушение пластин. Заводские устройства зарядки имеют системы контроля заряда и последующего отключения. Собрать самостоятельно такие системы , не обладая достаточными знаниями в электронике, достаточно сложно.
Схемы для сборки своими руками
Стоит рассказать о простых устройствах зарядки, которые можно собрать, обладая минимальными знаниями в электронике, а ёмкость заряда отследить путём подключения вольтметра или обыкновенного тестера.
Схема зарядки для экстренных случаев
Бывают случаи, когда автомобиль, простоявший ночь возле дома, утром невозможно завести из-за разряженного аккумулятора. Причин возникновения этого неприятного обстоятельства может быть много.
Если аккумулятор был в хорошем состоянии и немного разрядился, решить проблему помогут:
В качестве источника питания отлично подойдёт зарядное устройство от ноутбука . Оно обладает выходным напряжением в 19 вольт и током в пределах двух ампер, чего вполне достаточно для выполнения поставленной задачи. На выходном разъёме, как правило, внутренний вход - плюс, внешний контур штекера - минус.
В качестве ограничительного сопротивления, которое является обязательным, можно применить салонную лампочку. Можно использовать и более мощные лампы , например, от габаритов, но это создаст лишнюю нагрузку на блок питания, что очень нежелательно.
Собирается элементарная схема: минус блока питания подключается к лампочке, лампочка к минусу АКБ. Плюс идёт напрямую от батареи к блоку питания. В течение двух часов аккумулятор получит заряд для запуска двигателя .
Из блока питания от стационарного компьютера
Такое устройство более сложно в изготовлении, но его можно собрать с минимальными познаниями в электронике. Основой послужит ненужный блок от системного блока компьютера. Выходные напряжения таких блоков +5 и +12 вольт с выходным током около двух ампер. Эти параметры позволяют собрать немощное зарядное устройство, которое при правильной сборке долго и надёжно послужит хозяину
. Полная зарядка аккумулятора займёт длительное время и будет зависеть от ёмкости батареи, но не будет создаваться эффекта десульфатации пластин. Итак, пошаговая сборка прибора:
- Разобрать блок питания и выпаять все провода кроме зелёного. Запомнить или отметить места входа чёрного (GND) и жёлтого +12 В.
- Зелёный провод припаять к месту, где находился чёрный (это необходимо для старта блока без системной платы ПК). На место чёрного провода припаять отвод, который будет минусовым для зарядки АКБ. На место жёлтого провода припаять плюсовой отвод зарядки аккумулятора.
- Необходимо найти микросхему TL 494 или её аналог. Список аналогов легко найти в интернете, один из них обязательно будет найден в схеме. При всём многообразии блоков без этих микросхем их не производят.
- От первой ноги этой микросхемы - она левая нижняя, найти резистор, который идёт на выход +12 вольт (жёлтый провод). Это можно сделать визуально по дорожкам на схеме, можно при помощи тестера, подключив питание и замерив напряжение на входе резисторов, идущих к первой ноге. Не стоит забывать, что на первичную обмотку трансформатора идёт напряжение 220 вольт, поэтому нужно соблюдать меры безопасности при запуске блока без корпуса.
- Выпаять найденный резистор, замерить его сопротивление тестером. Подобрать близкий по номиналу переменный резистор. Выставить его на номинал нужного сопротивления и запаять на место удалённого элемента схемы гибкими проводами.
- Запустив блок питания путём регулировки переменного резистора, получить напряжение 14 В, в идеале 14.3 В. Главное, не перестараться помня, что 15 В, как правило, предел для отработки защиты и, как следствие, отключения.
- Выпаять переменный резистор, не сбив его настройку, и замерить получившееся сопротивление. Необходимый или максимально близкий номинал сопротивления подобрать или набрать из нескольких резисторов и запаять в схему.
- Блок проверить, на выходе должно быть искомое напряжение. При желании к выходам на схеме плюса и минуса можно подключить вольтметр, поместив его на корпусе для наглядности. Последующая сборка происходит в обратном порядке. Прибор готов к использованию.
Блок прекрасно заменит недорогую заводскую зарядку и достаточно надёжен. Но ОБЯЗАТЕЛЬНО нужно помнить, что устройство имеет защиту от перегрузки, но это не спасёт от ошибки в полярности. Проще говоря, если перепутать плюс и минус при подключении к АКБ, зарядное мгновенно выйдет из строя .
Схема зарядного устройства из старого трансформатора
Если под рукой нет старого блока питания от компьютера, и радиотехнический опыт позволяет самостоятельно монтировать несложные схемы, то можно воспользоваться следующей довольно интересной схемой зарядки АКБ с контролем и регулировкой подаваемого напряжения.
Для сборки устройства можно воспользоваться трансформаторами от старых блоков бесперебойного питания или телевизоров советского производства
. Подойдёт любой мощный понижающий трансформатор с суммарным набором напряжений на вторичных обмотках примерно 25 вольт.
Диодный выпрямитель собран на двух диодах КД 213А (VD 1, VD 2), которые устанавливаются обязательно на радиатор и могут быть заменены любыми импортными аналогами. Аналогов много, и они легко подбираются по справочникам в интернете. Наверняка нужные диоды найдутся дома в старой ненужной аппаратуре.
Такой же метод можно применить для замены управляющего транзистора КТ 827А (VT 1) и стабилитрона Д 814 А (VD 3). Транзистор устанавливается на радиатор.
Регулировка подаваемого напряжения осуществляется переменным резистором R2. Схема простая и заведомо рабочая. Собрать её сможет человеку с минимальными познаниями в электронике .
Импульсная зарядка для АКБ
Схема сложна в сборке, но это единственный недостаток. Найти простую схему импульсного блока зарядки вряд ли получится. Это компенсируется плюсами: такие блоки почти не греются, при этом имеют серьёзную мощность и большой КПД, отличаются компактным размером. Предложенная схема, в смонтированном на плате виде, уместиться в контейнер размером 160*50*40 мм. Для сборки прибора необходимо понимать принцип работы ШИМ (Широтно-импульсная модуляция) генератора. В предложенном варианте он реализован при помощи распространённого и недорогого контроллера IR 2153.
При применённых конденсаторах мощность прибора 190 Ватт. Этого хватит для зарядки любого аккумулятора лёгкого автомобиля ёмкостью до 100 А-ч. Установив конденсаторы по 470 мкФ, мощность возрастёт в два раза. Станет возможна зарядка АКБ ёмкостью до двухсот ампер/часов.
При использовании устройств без автоматического контроля заряда АКБ можно применить простейшее сетевое, суточное реле китайского производства. Это избавит от необходимости следить за временем отключения блока от сети.
Стоимость такого прибора около 200 рублей. Зная примерное время зарядки своего аккумулятора, можно выставить нужное время отключения. Это гарантирует своевременное прекращение подачи электричества. Можно отвлечься на дела и забыть о АКБ, что может привести к закипанию, разрушению пластин и выходу аккумулятора из строя. Новый аккумулятор будет стоить гораздо дороже
Меры предосторожности
При использовании приборов, собранных своими руками, следует соблюдать следующие меры безопасности:
- Все приборы, включая АКБ, должны находиться на огнеупорной поверхности.
- При первичном применении изготовленного прибора необходимо обеспечить полный контроль всех параметров зарядки. Обязательно нужно контролировать температуру нагрева всех элементов зарядки и АКБ, нельзя допускать закипания электролита. Параметры напряжения и тока контролируют тестером. Первичный контроль поможет определить время полной зарядки аккумулятора, что пригодится в будущем.
Собрать зарядку для АКБ несложно даже для новичка. Главное, делать всё внимательно и соблюдать меры безопасности, т. к. придётся иметь дело с открытым напряжением в 220 вольт.
В интернет сети можно найти довольно большое количество различных примеров ЗУ, для каждого из них дается электрическая схема зарядного устройства для автомобильного аккумулятора.
Среди многочисленных вариантов привлекают внимание импульсные ИИП, их выходная мощность может составлять до 150 Вт, этого вполне достаточно не только для обыкновенной зарядки аккумулятора, но и для его «прикуривания» во время запуска двигателя в сложных зимних условиях.
Конечно, кратковременный ток запуска в этих режимах превышает возможности зарядного устройства, но и такая добавка мощности может значительно помочь не вполне зараженному .
Предлагаемая схема импульсного зарядного устройства для автомобильного аккумулятора не является догмой, в нее можно вносить некоторые изменения с целью улучшения выходных показателей.
Представленная схема позволяет самостоятельно собрать зарядное устройство, которое при показателях напряжения в пределах 12÷14 В может давать до 120 А постоянного тока.
По принципиальным характеристикам у схемы нет никаких сложностей, задающий генератор IR2153, он легко справляется с управлением двумя ключами.
Схема имеет надежные многоканальные полевые резисторы высокой мощности IRF740. Можно поставить и другие типы резисторов, но это отрицательно скажется на выходной мощности зарядного устройства.
Описание схемы блока зарядного устройства для автомобильного аккумулятора
Электрическая схема зарядного устройства для автомобильного аккумулятора представляет хорошо известный полумост. Напряжение от сети поступает после сетевого фильтра на выпрямитель, для ограничения величины пускового тока вмонтированы термисторы.
Сглаживание пусковых токов и понижение уровня помех выполняется дросселем и пленочными конденсаторами. Мостовой выпрямитель можно ставить покупной или собрать собственный из четырех диодов соответствующих параметров, но во всех случаях нужно следить, чтобы он выдерживал минимум 400 В, а лучше и все 1000 В, при этом сила тока должна быть в пределах 6÷10 А. Можно брать готовые диодные сборки от блока питания компьютеров.
Напряжение на электролитах полумоста должно составлять до 250 В, при больших показателях нужно соответственно увеличивать емкость конденсаторов. Кстати, эти конденсаторы также можно брать из бока питания компьютера.
Используется кольцевой трансформатор, но можно его заменить самодельным на феррите Ш-образного вида. Силовые транзисторы должны иметь эффективные теплоотводы, лучше их сделать отдельными.
В крайнем случае, допускается монтаж на общий теплоотвод. Правильно собранная схема импульсного зарядного устройства для автомобильного аккумулятора должна гарантировать отсутствие малейшего нагрева транзисторов без нагрузки, если их температура повышена – следует искать ошибки монтажа или несправные составные элементы.
Для диодных выпрямителей взяты импульсные выпрямители с большими значениями токов, в комплекте с ними нужно ставить мощные диодные шоттки. После моста можно поставить электролитический конденсатор.
В данном блоке не предусмотрена защита от сверхвысоких токов короткого замыкания на выходе. Это значит, что ни в коем случае не следует проверять работоспособность включенного зарядного устройства путем кратковременного замыкания проводов.
Если от такой привычки сложно избавиться, то в обязательном порядке следует установить дополнительную схему защиты, ее можно устанавливать отдельно или вмонтировать в общий корпус.
Другие по эксплуатации и ремонту автомобиля читайте в специальном разделе нашего сайта.
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.
Проблемы с аккумуляторами — не такое уж редкое явление. Для восстановления работоспособности необходима дозарядка, но нормальная зарядка стоит приличных денег, а сделать ее можно из подручного «хлама». Самое главное — найти трансформатор с нужными характеристиками, а сделать зарядное устройство для автомобильного аккумулятора своими руками — дело буквально пары часов (при наличии всех необходимых деталей).
Процесс заряда аккумуляторов должен проходить по определенным правилам. Причем процесс заряда зависит от вида батареи. Нарушения этих правил приводит к уменьшению емкости и срока эксплуатации. Потому параметры зарядного устройства для автомобильного аккумулятора подбираются для каждого конкретного случая. Такую возможность предоставляет сложное ЗУ с регулируемыми параметрами или купленное специально под эту батарею. Есть и более практичный вариант — сделать зарядное устройство для автомобильного аккумулятора своими руками. Чтобы знать, какие параметры должны быть, немного теории.
Виды зарядных устройств для аккумуляторных батарей
Заряд аккумулятора — процесс восстановления израсходованной емкости. Для этого на клеммы аккумулятора подается напряжение, немного превышающее рабочие показатели АБ. Подаваться может:
- Постоянный ток. Время заряда — не менее 10 часов, в течении всего этого времени подается фиксированный ток, напряжение изменяется от 13,8-14,4 В в начале процесса до 12,8 В в самом конце. При таком виде заряд накапливается постепенно, держится дольше. Недостаток этого способа — необходимо контролировать процесс, вовремя отключить зарядное устройство, так как при перезаряде электролит может закипеть, что существенно снизит его рабочий ресурс.
- Постоянное напряжение. При заряде постоянным напряжением, ЗУ выдает все время напряжение 14,4 В, а ток изменяется от больших значений в первые часы заряда, до очень небольших — в последние. Потому перезаряда АБ не будет (разве что вы оставите его на несколько суток). Положительный момент этого способа — время заряда уменьшается (90-95% можно набрать за 7-8 часов) и заряжаемый аккумулятор можно оставить без присмотра. Но такой «экстренный» режим восстановления заряда плохо влияет на срок службы. При частом использовании постоянным напряжением АБ быстрее разряжается.
В общем, если нет необходимости спешить, лучше использовать заряд постоянным током. Если надо за короткое время восстановить работоспособность аккумулятора — подавайте постоянное напряжение. Если говорить о том, какое лучше сделать зарядное устройство для автомобильного аккумулятора своими руками, ответ однозначен — подающее постоянный ток. Схемы будут простые, состоящие из доступных элементов.
Как определить нужные параметры при зарядке постоянным током
Опытным путем установлено, что заряжать автомобильные свинцовые кислотные аккумуляторы (их большинство) необходимо током, который не превышает 10% от емкости батарей . Если емкость заряжаемой АБ 55 А/ч, максимальный ток заряда будет 5,5 А; при емкости 70 А/ч — 7 А и т.д. При этом можно ставить чуть меньший ток. Заряд будет идти, но медленнее. Он будет накапливаться даже если ток заряда будет 0,1 А. Просто для восстановления емкости потребуется очень много времени.
Так как в расчетах принимают, что ток заряда составляет 10%, получаем минимальное время заряда — 10 часов. Но это — при полном разряде аккумулятора, а его допускать нельзя. Потому фактическое время заряда зависит от «глубины» разряда. Определить глубину разряда можно, замерив вольтаж на АБ до начала заряда:
Чтобы рассчитать примерное время заряда АБ , надо узнать разницу между максимальным зарядом батареи (12,8 В) и текущим ее вольтажом. Умножив цифру на 10 получим время в часах. Например, напряжение на аккумуляторе перед зарядом 11,9 В. Находим разницу: 12,8 В — 11,9 В = 0,8 В. Умножив эту цифру на 10, получаем что время заряда будет около 8 часов. Это при условии, что подавать будем ток, который составляет 10% от емкости батареи.
Схемы зарядного устройства для авто АБ
Для заряда аккумуляторов обычно используется бытовая сеть 220 В, которая преобразуется в пониженное напряжение при помощи преобразователя.
Простые схемы
Наиболее простой и эффективный способ — использование понижающего трансформатора. Именно он понижает 220 В до требуемых 13-15 В. Такие трансформаторы можно найти в старых ламповых телевизорах (ТС-180-2), компьютерных блоках питания, найти на «развалах» блошиного рынка.
Но на выходе трансформатора получается переменное напряжение, которое необходимо выпрямить. Делают это при помощи:
В приведенных схемах присутствуют также предохранители (1 А) и измерительные приборы. Они дают возможность контролировать процесс заряда. Их из схемы можно исключить, но придется периодически использовать для контроля мультиметр. С контролем напряжения это еще терпимо (просто приставлять к клеммам щупы), то контролировать ток сложно — в этом режиме измерительный прибор включают в разрыв цепи. То есть, придется каждый раз выключать питание, ставить мультиметр в режиме измерения тока, включать питание. разбирать измерительную цепь в обратном порядке. Потому, использование хотя-бы амперметра на 10 А — очень желательно.
Недостатки этих схем очевидны — нет возможности регулировать параметры заряда. То есть, при выборе элементной базы выбирайте параметры так, чтобы на выходе сила тока была те самые 10% от емкости вашего аккумулятора (или чуть меньше). Напряжение вы знаете — желательно в пределах 13,2-14,4 В. Что делать, если ток получается больше желаемого? Добавить в схему резистор. Его ставят на плюсовом выходе диодного моста перед амперметром. Сопротивление подбираете «по месту», ориентируясь на ток, мощность резистора — побольше, так как на них будет рассеиваться лишний заряд (10-20 ВТ или около того).
И еще один момент: зарядное устройство для автомобильного аккумулятора своими руками, сделанное по этим схемам, скорее всего, будет сильно греться. Потому желательно добавить куллер. Его можно вставить в схему после диодного моста.
Схемы с возможностью регулировки
Как уже говорили, недостаток всех этих схем — в невозможности регулировки тока. Единственная возможность — менять сопротивления. Кстати, можно поставить тут переменный подстроечный резистор. Это будет самый простой выход. Но более надежно реализована ручная регулировка тока в схеме с двумя транзисторами и подстроечным резистором.
Ток заряда изменяется переменным резистором. Он стоит уже после составного транзистора VT1-VT2, так что ток через него протекает небольшой. Потому мощность может быть порядка 0,5-1 Вт. Его номинал зависит от выбранных транзисторов, подбирается опытным путем (1-4,7 кОм).
Трансформатор мощностью 250-500 Вт, вторичная обмотка 15-17 В. Диодный мост собирается на диодах с рабочим током 5А и выше.
Транзистор VT1 — П210, VT2 выбирается из нескольких вариантов: германиевые П13 — П17; кремниевые КТ814, КТ 816. Для отвода тепла устанавливать на металлической пластине или радиаторе (не менее 300 см2).
Предохранители: на входе ПР1 — на 1 А, на выходе ПР2 — на 5 А. Также в схеме есть сигнальные лампы — наличия напряжения 220 В (HI1) и тока заряда (HI2). Тут можно ставить любые лампы на 24 В (в том числе и светодиоды).
Видео по теме
Зарядное устройство для автомобильного аккумулятора своими руками — популярная тема для автолюбителей. Откуда только не извлекают трансформаторы — из блоков питания, микроволновок.. даже мотают сами. Схемы реализуются не самые сложные. Так что даже без навыков в электротехнике можно справиться самостоятельно.
