Самодельное зарядное устройство для акб. Как сделать автоматическое зарядное устройство для автомобильного аккумулятора своими руками Автомат отключения зарядного устройства автомобиля

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:

1. 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.
2. Зарядное оборудование должно самостоятельно обеспечивать стабильный уровень напряжения 14,4 вольта. Этот параметр необходим для восстановления любых батарей, работающих в 12-вольтной сети.
3. 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.
4. 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.
5. 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:

1. 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.
2. 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:

1. Сначала идет клемма от бытовой розетки на 220 вольт.
2. Затем — отрицательный контакт диодного элемента.
3. Следующим будет положительный вывод диода.
4. Затем подключается ограничительная нагрузка - источник освещения.
5. Следующим будет отрицательный контакт аккумулятора.
6. Затем положительный вывод батареи.
7. 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:

1. Отсутствует защита от скачка напряжения по контакту от переплюсовки, если аккумулятор полностью разряжен.
2. Нет самоблокировки оборудования. В результате воздействия экстратока реле будет отключаться, пока не выйдут из строя контактные элементы.
3. 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:

1. Производится выпаивание элементов К1, VD2 и VD3. Либо при сборке их можно не запаивать.
2. Выполняется активация мультиметра, который надо заранее настроить на замер напряжения в 20 вольт. Его надо подключить вместо обмотки К1.
3. 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.
4. На вход от зарядного оборудования подается напряжение 15,6 вольт.
5. Должна сработать токовая защита. Мультиметр покажет напряжение, поскольку элемент сопротивления R1 выбран с небольшим избытком.
6. Производится уменьшение параметра напряжения, пока тестер не покажет 0. Значение выходного напряжения надо записать.
7. Затем производится выпайка детали VT1, а VD2 и К1 устанавливаются на место. R3 необходимо поставить в крайнее нижнее положение в соответствии с электросхемой.
8. Величина напряжения зарядного оборудования увеличивается, пока на нагрузке не будет 15,6 вольт.
9. Элемент R3 плавно вращается, пока не сработает К1.
10. Выполняется снижение напряжения зарядного прибора до значения, которое было записано ранее.
11. Обратно устанавливаются и припаиваются элементы VT1 и VD3. После этого электросхему можно проверять на работоспособность.
12. Через амперметр выполняется подключение рабочего, но севшего или недозаряженного аккумулятора. К батарее надо подсоединить тестер, который заранее настроен на измерение напряжения.
13. 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.
14. 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:

1. 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.
2. Происходит открытие этой детали.
3. Активируется реле Р1. В результате к сети через блок конденсаторных механизмов посредством контактных элементов подключается первичная обмотка трансформаторного устройства.
4. Начинается процесс восполнения заряда АКБ.
5. 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.
6. 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.
7. 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:

1. 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.
2. 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.
3. Диодные элементы VD2-VD5 можно использовать любые, но они должны быть рассчитаны на ток 10 ампер.
4. Детали VD7 и VD11 - кремневые импульсные.
5. Диодные элементы VD6, VD8, VD10, VD5, VD12, VD13 должны выдерживать ток величиной 1 ампер.
6. Светодиодный элемент VD1 — любой.
7. 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.
8. 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.
9. 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.
10. Реле Р3 — на 9-12 вольт, но величина тока коммутации будет 10 ампер.
11. 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.
12. Выключатель S2, предназначен для деактивации системы контроля уровня заряда.
13. 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:

1. Очистка поверхности аккумулятора.
2. Удаление пробок для заливки жидкости и контроль уровня электролита в банках.
3. Выставление значения тока на зарядном оборудовании.
4. Подключение клемм к аккумулятору с соблюдением полярности.

Очистка поверхности

Руководство по выполнению задачи:

1. В автомобиле отключается зажигание.
2. Открывается капот машины. Используя гаечные ключи соответствующего размера, от клемм аккумуляторной батареи надо отключить зажимы. Для этого гайки выкручивать не нужно, их можно ослабить.
3. Выполняется демонтаж фиксирующей пластины, которая крепит батарею. Для этого может потребоваться ключ-головка либо звездочка.
4. АКБ демонтируется.
5. Производится очистка его корпуса чистой ветошью. Впоследствии будут откручиваться крышки банок для залива электролита, поэтому нельзя допустить попадания грузи внутрь.
6. 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:

1. К клеммам АКБ подключаются зажимы от ЗУ. Сначала выполняется соединение положительного контакта, это красный провод.
2. 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.
3. 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:

1. 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.
2. 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.
3. 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.

Рассказать в:

В статье описана приставка, предназначенная для совместной работы с зарядным устройством, не имеющим функции отключения от сети по окончании зарядки аккумуляторной батареи. Эта приставка должна заинтересовать, в первую очередь, тех автолюбителей, которые, имея простейшее зарядное устройство заводского изготовления или самодельное, хотели бы с минимальными затратами времени и средств обеспечить автоматизацию зарядного процесса.

Известно, что напряжение на выводах заряжаемой стабильным током кислотнo-свинцовой аккумуляторной батареи почти перестает увеличиваться, как только она получит полный заряд. С этого момента практически вся поступающая на батарею энергия расходуется только на электролиз и нагревание электролита. Таким образом, в момент прекращения увеличения зарядного напряжения можно было бы отключать зарядное устройство от сети. Инструкция по эксплуатации автомобильных аккумуляторных батарей рекомендует, правда, продолжать зарядку в таком режиме еще два часа. Именно так работает автоматическое зарядное устройство, описанное мною ранее . Однако практика показывает, что эта дозарядка действительно необходима только при ежегодном проведении контрольно-профилактического зарядноразрядного цикла с целью определения технического состояния батареи.

В повседневной эксплуатации вполне достаточно выдержать батарею под неизменным напряжением в течение 15...30 мин. Такой подход позволяет значительно упростить автоматическое зарядное устройство без заметного влияния на полноту зарядки батареи. Если же заряжать батарею нестабилизированным током, то вместе с плавным увеличением зарядного напряжения (выраженным слабее, чем в первом случае) происходит уменьшение тока зарядки. Свидетельством полной заряженности батареи служит прекращение изменения и напряжения, и тока.

Этот принцип и положен в основу работы предлагаемой приставки. Она содержит компаратор, на один из входов которого подано напряжение, пропорционально увеличивающееся при увеличении зарядного напряжения на батарее (и уменьшающееся при уменьшении) и одновременно пропорционально уменьшающееся при увеличении (увеличивающееся при уменьшении) зарядного тока. На второй вход подано то же самое напряжение, что и на первый, но со значительной задержкой во времени. Иначе говоря, пока будет увеличиваться напряжение на батарее и (или) уменьшаться ток зарядки, значение напряжения на втором входе компаратора будет меньше значения напряжения на первом, и эта разность пропорциональна скорости изменения зарядного напряжения и тока. Когда напряжение на батарее и ток зарядки стабилизируются (что будет свидетельствовать о полной заряженности батареи), значения напряжения на входах компаратора сравняются, он переключится и даст сигнал на отключение зарядного устройства. Эта идея заимст-вована из .

Приставка выполнена на широко распространенных элементах. Максимальный рабочий ток равен 6 А, однако при не-обходимости его можно легко увеличить.

Принципиальная схема приставки изображена на рис. 1.

Устройство состоит из входного ОУ da1, двух компараторов напряжения на ОУ da2.1, da2.2, двувходового электронного реле vt1 - vt3, К1 и блока питания, состоящего из сетевого трансформатора Т1, диодов vd1-vd4, сглаживающего конденсатора С6 и параметрического стабилизатора напряжения vd5r19. Выход зарядного устройства подключают к зажимам Х1, Х3, а заряжаемую батарею - к зажимам Х2, Х3. Сетевую вилку зарядного устройства включают в розетку Х5 приставки.

При нажатии на кнопку sb1 напряжение сети поступает к зарядному устройству и на сетевую обмотку i трансформатора Т1 приставки. Нестабилизированным напряжением с диодного моста vd1-vd4 питается электронное реле, а выходным напряжением параметрического стабилизатора - микросхема da2 (da1 питается от зарядного устройства). Начинается зарядка аккумуляторной батареи.

Падение напряжения, создаваемое током зарядки на резисторе r1, поступает на вход ОУ da1, включенного по схеме инвертирующего усилителя. Напряжение на его выходе при уменьшении тока зарядки будет увеличиваться. С другой стороны, выходное напряжение ОУ пропорционально его напряжению питания. А поскольку усилитель питается непосредственно с заряжаемой батареи, то выходное напряжение ОУ будет функцией как напряжения на зажимах заряжаемой батареи, так и тока зарядки. Такое построение приставки дало возможность использовать ее совместно с самыми разными зарядными устройствами, в том числе и простейшими.

К выходу ОУ подключен ФНЧ r4c2, с которого напряжение через интегрирующие цепи r7c3 и r5r6r8c4 поступает на входы компаратора, выполненного на ОУ da2.2. Цепь r8c4 имеет постоянную времени, во много раз большую, чем цепь r7c3, поэтому напряжение на неинвертирующем входе этого компаратора будет меньше, чем на инвертирующем, и на выходе установится низкий уровень.

Компаратор на ОУ da2.1 представляет собой обычное пороговое устройство, на инвертирующий вход которого подано образцовое напряжение с резистивного делителя r15r16, а на неинвертирующий - с делителя r11r12r13, подключенного к заряжаемой аккумуляторной батарее. Компаратор переключается при достижении на батарее напряжения 14,4 В и служит для исключения возможности преждевременного отключения зарядного устройства в условиях незначительной динамики изменения напряжения на батарее.

В результате, пока напряжение на заряжаемой батарее не достигнет указанного значения, приставка не отключит зарядное устройство, даже если переключился компаратор da2.2. Такая ситуация возможна при установке заниженного значения зарядного тока и, как следствие, при очень медленном изменении зарядных напряжения и тока. Первоначально на выходе компаратора da2.1 также действует напряжение низкого уровня.

Выходы обоих компараторов через резистивные делители r17r18 и r20r21 соединены с базами транзисторов vt2 и vt1. Таким образом, при нажатии на кнопку sb1 эти транзисторы остаются закрытыми, a vt3 открывается. Срабатывает реле К1 и контактами К1.1 блокирует контакты кнопки. Приставка остается включенной после отпускания кнопки.

Поскольку транзисторы vt1 и vt2 включены по логической схеме И, они открываются только при высоком уровне напряжения одновременно на выходе компараторов da2.1, da2.2. Это может произойти только тогда, когда батарея будет полностью заряжена. При этом транзистор vt3 закрывается и реле К1 отпускает якорь, размыкая цепь питания приставки и зарядного устройства.

На рис. 2 показаны графики изменения напряжения на входах компаратора da2.2, а также зарядного тока в процессе дозарядки аккумуляторной батареи 6СТ-60 с помощью простейшего зарядного устройства с нестабилизированным током зарядки. Первоначальная степень заряженности батареи - около 75 %.

В случае, когда приставка будет работать в условиях сильных помех, цепь питания ОУ da2 следует шунтировать керамическим конденсатором емкостью 0,1 мкФ.

Приставка отличается пониженной чувствительностью к колебаниям напряжения сети. Если оно, например, увеличивается, то увеличивается и напряжение на заряжаемой батарее, но одновременно увеличится и ток зарядки. В результате напряжение на выходе ОУ da1 изменится незначительно.

Приставка смонтирована в металлической коробке размерами 140x100x70 мм. На ее лицевой панели размещены зажимы Х1-Х3, предохранитель fu1 и розетка Х5. Большая часть деталей приставки размещена на печатной плате размерами 76x60 мм, выполненной из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. Чертеж платы изображен на рис. 3. Трансформатор Т1 и реле К1 смонтированы отдельно рядом с платой. Резистор r1 припаян непосредственно к зажимам Х1, Х2.

Резистор r1 составлен из двух параллельно соединенных резисторов С5-16В сопротивлением по 0,1 Ом и номинальной мощностью рассеяния 1 Вт; остальные постоянные - МЛТ. Подстроечные резисторы r9, r12 - СПЗ-16в.

Конденсатор С1 - КМ5, остальные - К50-35. Конденсатор С4 желательно перед установкой на плату подвергнуть тренировке, подключив его на несколько часов к источнику постоянного напряжения 10...12 В.

Вместо КД105Б можно использовать диоды КД106А, а вместо КД522Б - любой из серии КД521. Стабилитрон vd5 - любой маломощный с напряжением стабилизации 11... 13 В.

Транзисторы КТ3102Б заменимы любыми маломощными соответствующей структуры со статическим коэффициентом передачи тока базы не менее 50, а при замене транзистора vt3 следует ориентироваться на ток срабатывания имеющегося реле К1. При выборе замены ОУ К553УД2 необходимо учитывать, что не все операционные усилители допускают работу с входным напряжением, равным питающему.

В приставке использован готовый маломощный сетевой трансформатор с переменным напряжением вторичной обмотки 14 В при токе нагрузки до 120 мА. Реле К1 - РМУ, паспорт РС4.523.303, но подойдет любое с напряжением срабатывания 12...14 В, контакты которого рассчитаны на коммутацию переменного напряжения 220 В при токе 0,3...0,5 А.

Для налаживания приставки потребуются стабилизированный источник напряжения, регулируемого в пределах 10... 15 В, и цифровой вольтметр с пределом измерения 20 В. Сначала движок резистора r12 устанавливают в нижнее, a r9 - в левое по схеме положение. К зажимам Х1 и Х3 подключают источник, устанавливают на его выходе напряжение 14,4 В и включают приставку в сеть.

Нажимают на кнопку sb1, при этом должно сработать реле К1. Убеждаются в том, что на выходах ОУ da2.1 и da2.2 (выводы 10 и 12) присутствует низкий уровень напряжения (1,3... 1,5 В). Затем измеряют напряжение на выходе ОУ da1 (вывод 10). Оно должно быть примерно равным напряжению подключенного источника питания.

Замыкают на 30.. .40 с выводы резистора r8, обеспечивая быструю зарядку конденсатора С4, а затем после десятиминутной выдержки вольтметр подключают к выходу ОУ da2.2 и плавно вращают ручку резистора r9 до момента переключения компаратора, т. е. скачкообразного увеличения напряжения на его выходе до 11... 11,5 В. Затем измеряют напряжение на инвертирующем входе ОУ da2.2 и резистором r9 уменьшают его на 15...20 мВ.

Следует отметить, что измерять напряжение во входных цепях компаратора нужно цифровым вольтметром с входным сопротивлением не менее 5...10 МОм, чтобы не допускать разрядки конденсатора c3. Поскольку входное сопротивление многих популярных цифровых авометров не превышает 1 МОм, можно включить на входе имеющегося вольтметра десятимегаомный резистор, образующий совместно с входным сопротивлением прибора делитель напряжения с коэффициентом 1:10.

В заключение вращают ручку резистора r12 до момента переключения ОУ da2.1. При этом реле К1 должно отпустить якорь.

Если у радиолюбителя отсутствует цифровой вольтметр и нет источника питания, наладить приставку можно непосредственно в процессе реальной зарядки батареи. Для этого подключают к приставке зарядное устройство и аккумуляторную батарею, выключатель зарядного устройства устанавливают в положение "Включено", а движки резисторов r9, r12 приставки - как указано выше. Нажимают на кнопку sb1, убеждаются в срабатывании реле К1 и устанавливают зарядный ток в соответствии с инструкцией по эксплуатации зарядного устройства.

Когда напряжение перестанет увеличиваться, продолжают зарядку в таком режиме еще 20...30 мин и затем плавно вращают ручку резистора r9 до срабатывания ОУ da2.2 и отключения приставки и зарядного устройства от сети. На этом налаживание заканчивают.

В заключение следует отметить, что для гарантии полной зарядки аккумуляторной батареи желательно устанавливать максимально допустимые значения зарядного тока с тем, чтобы обеспечить хорошую динамику изменения напряжения на выходе ОУ da1. Особенно это касается зарядных устройств с нестабилизированным выходным током и сильно разряженных батарей.

Литература

• ЖУИЦ.563.410.001ИЭ. Батареи аккумуляторные свинцовые стартерные емкостью свыше 30 Ач. Инструкция по эксплуатации. 1987.
• Куприянов К. Автоматическое зарядное устройство. - Радио, 2000, № 12, с. 33-37.
• Тенев Л. Устройство для обнаружения движущихся металлических предметов. - Радио, 1987, № 5, с. 61.

Раздел: [Зарядные устройства (для авто)]
Сохрани статью в:

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
зарядным устройством

АКБ в автомобиле заряжается с помощью электрического генератора. Для защиты электрооборудования и приборов от повышенного напряжения, которое вырабатывает автомобильным генератором, после него устанавливают реле-регулятор, который ограничивает напряжение в бортовой сети автомобиля до 14,1±0,2 В. Для полной же зарядки аккумулятора требуется напряжение не менее 14,5 В.

Таким образом, полностью зарядить АКБ от генератора невозможно и перед наступлением холодов необходимо подзаряжать аккумулятор от зарядного устройства.

Анализ схем зарядных устройств

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 без выше перечисленных недостатков. Более 16 лет заряжаю ним любые кислотные аккумуляторы на 12 В. Устройство работает безотказно.

Принципиальная схема автомобильного зарядного устройства

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 , 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 защиты от переполюсовки зарядного устройства при неправильном подключении аккумулятора к выводам выполнена на реле Р3. Если аккумулятор подключен неправильно, диод VD13 не пропускает ток, реле обесточено, контакты реле К3.1 разомкнуты и ток не поступает на клеммы аккумулятора. При правильном подключении реле срабатывает, контакты К3.1 замыкаются, и аккумулятор подключается к схеме зарядки. Такую схему защиты от переполюсовки можно использовать с любым зарядным устройством, как транзисторным, так и тиристорным. Ее достаточно включить в разрыв проводов, с помощью которых аккумулятор подключается к зарядному устройству.

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 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. Если нет готового трансформатора, то можно взять любой подходящий по мощности и перемотать вторичную обмотку. 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. Не инвертирующий 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.

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.

В статье описано зарядное устройство для автомобильных аккумуляторов , позволяющее устанавливать зарядный ток до 10 А и автоматически отключать зарядку аккумулятора при достижении установленного напряжения на нем. В статье приведены принципиальные схемы, рисунки монтажа деталей, печатной платы, конструкции устройства и дана ме тодика его наладки.

Большинство зарядных устройств позволяет устанавливать только требуемый ток заряда. В простых устройствах этот ток поддерживается в ручном режиме, а в части устройств он поддерживается автоматически стабилизаторами тока. При использовании таких устройств необходимо следить за процессом зарядки аккумулятора до предельно допустимого напряжения, что требует соответствующего времени и внимания. Дело в том, что перезаряд аккумулятора приводит к кипению электролита, что сокращает срок его эксплуатации. Предлагаемое зарядное устройство позволяет устанавливать ток заряда и автоматически отключать его при достижении установленной величины напряжения

Зарядное устройство построено на базе промышленного выпрямителя типа ВСА-6К (можно использовать любой выпрямитель подходящей мощности), преобразующего переменное напряжение 220 В в фиксированные постоянные напряжения 12 В и 24 В, которые переключаются пакетным переключателем. Выпрямитель рассчитан на ток в нагрузке до 24 А и не содержит сглаживающего фильтра. Для заряда аккумуляторных батарей выпрямитель дополнен электронной схемой управления, позволяющей устанавливать необходимый ток заряда и величину номинального напряжения отключения зарядного устройства от аккумуляторной батареи при достижении полной зарядки.

Зарядное устройство, в основном, предназначено для зарядки автомобильных аккумуляторов напряжением 12 В и зарядным током до 10 А, а также может использоваться для других целей. Для зарядки указанных аккумуляторов используется выпрямленное напряжение 24 В, а для аккумуляторов напряжением 6 В - напряжение 12 В. Сглаживающий фильтр к выходу выпрямителя подключать нельзя, т. к, тиристор может закрываться только при достижении напряжения ноля, а открываться в нужный момент схемой управления.

Рис.1 Схема силовой части зарядного устройства

Принципиальная схема подключения выпрямителя ВСА-6К к плате электронной схемы управления и к внешним элементам приведена на рис.1. Выводы зарядного устройства для подключения аккумуляторной батареи соединены со штатными клеммами лицевой панели выпрямителя ХЗ и Х4. Для использования фиксированных постоянных напряжений 12 В или 24 В при использовании устройства в других целях штатные выводы выпрямителя подключены к винтовым клеммам XI и Х2, расположенным на изоляционной планке рядом с предохранителем FU2, которые закрыты съемной крышкой правой боковой стенки аппарата .

Вольтметр выпрямителя соединен с клеммами подключения аккумуляторной батареи. Амперметр остается включенным в общую цепь «+» и измеряет как ток заряда аккумулятора, так и ток нагрузки, подключаемой к клеммам X1 и Х2. Напряжение на схему управления подается только при подключенной аккумуляторной батарее.

Поступающие в продажу аккумуляторные батареи, обычно, заряженные и залитые электролитом или сухозаряженные без электролита. Они требуют только до-зарядки до номинальной емкости. Эксплуатируемые автомобильные аккумуляторы также требуют дозарядки после техобслуживания или длительного простоя. Если случится необходимость формовать и заряжать аккумулятор с «нуля», то первоначально его необходимо подзарядить от источника с фиксированным напряжением 12 В через реостат, которым выставляется требуемый зарядный ток. После достижения напряжения на аккумуляторе порядка 10 В дальнейшие операции можно производить, подключив его к клеммам ХЗ, Х4.

Для последующего описания работы зарядного устройства следует кратко напомнить, что кислотные аккумуляторные батареи, которые используются в легковых автомобилях, содержат шесть банок. При достижении напряжения на банке 2,4 В начинается газовыделение взрывоопасной кислородно-водородной смеси, что свидетельствует о полной зарядке батареи. Газовыделение разрушает активную массу, содержащуюся в свинцовых аккумуляторных пластинах, поэтому для обеспечения максимального срока службы аккумулятора напряжение на каждом его элементе в среднем не должно превышать 2,3 В, учитывая также то, что внутренние сопротивления элементов и напряжения на них могут несколько отличаться друг от друга. В итоге это соответствует максимальному напряжению батареи 13,8 В, при котором зарядное устройство должно автоматически отключиться.

Работа устройства

Принципиальная схема управления приведена на рис.2, монтаж деталей показан на рис.З, а печатная плата - на рис.4. Схема управления состоит из усилителя постоянного напряжения на транзисторах VT1, VT2 , VT3 и схемы с аналогом однопереходного транзистора на VT4 и VT5, которая управляет тиристором VS1 для установки необходимого зарядного тока. Применение аналога вместо обычного однопереходного транзистора (например, КТ117А-Г) выгодно тем, что выбором транзисторов и резисторов R9 - R1 1 можно подбирать необходимые его характеристики.

При напряжении на аккумуляторе меньше 13,8 В транзистор VT3 закрыт, а VT2 и VT1 открыты. На вывод 6 платы управления поступают положительные полуволны напряжения с диодного моста выпрямителя, которые накладываются на постоянное напряжение аккумулятора и через открытый VT1, VD1, R8 подаются на тиристорный регулятор тока.

Рис.2 Схема управления

Он работает следующим образом: напряжение с R8 поступает на базу VT4 и через регулятор установки зарядного тока R12 на конденсатор С1.

В начальный момент VT4 и VT5 закрыты. При заряде С1 до напряжения срабатывания аналога однопереходного транзистора с эмиттера VT5 подается импульс на управляющий электрод тиристора, который открывается и замыкает цепь заряда аккумулятора. При этом С1 быстро разряжается через низкое сопротивление открытого аналога однопереходного транзистора. При поступлении следующего импульса процесс повторяется. Чем меньше величина сопротивления R12 (рис.1), тем быстрее заряжается С1 и открывается VS1, в результате чего он дольше находится в открытом состоянии, и тем больше зарядный ток. Свечение VD1 сигнализирует о зарядке аккумулятора.

При достижении напряжения на аккумуляторе 13,8 В, что соответствует его полной зарядке, транзистор VT3 открывается, а VT2 и VT1 закрываются, напряжение на схеме управления тиристором исчезает, заряд аккумулятора прекращается и гаснет светодиод VD1.

Наладка устройства

Наладка зарядного устройства выполняется при открытой его лицевой панели и заключается в установке напряжения отключения зарядного тока. Для этого необходимо вольтметр класса точности не хуже 1,5 подключить к аккумулятору, убедиться в наличии на нем напряжения не менее 10,8 В (разряд кислотного аккумулятора напряжением 12 В до напряжения ниже 10,8 В не допускается), установить зарядный ток (величиной 0,1 емкости аккумулятора), а движок подстроечного резистора R5 установить в среднее положение и начать зарядку. Если зарядное устройство отключилось при напряжении на аккумуляторе меньше 13,8 В, то движок резистора R5 необходимо повернуть на некоторый угол против часовой стрелки до зажигания светодиода и продолжить зарядку до 13,8 В, а если устройство не отключилось при этом напряжении - повернуть движок по часовой стрелке до отключения устройства. При этом светодиод должен погаснуть. На этом наладка схемы заканчивается и лицевая панель устанавливается на свое место. Для дальнейшей эксплуатации зарядного устройства необходимо заметить, какое положение стрелки штатного вольтметра соответствует напряжению 13,8 В, чтобы не пользоваться дополнительным вольтметром.

Рис.З

Рис.4

Рис.5

Конструктивно плата управления, тиристор с охладителем, светодиод VD1 и переменный резистор R12 установки зарядного тока закреплены на внутренней стороне лицевой панели (рис.5) Радиатор тиристора закреплен на панели с применением двух текстолитовых полосок. К одной он прикреплен двумя винтами М3 с потайной головкой, а другая служит изоляционной прокладкой. Плата управления закреплена дополнительной гайкой на выводе амперметра, который не должен касаться ее печатных дорожек.

В заключение следует отметить, что данное устройство может обеспечить зарядный ток до 24 А при установке более мощного тиристора и предохранителя FU2 на ток 25 А.

Анатолий Журенков

Литература

1. С. Елкин Применение тринисторных регуляторов с фазоимпульсным управлением // Радиоамматор. - 1998.-№9.-С.37-38.

2. В. Воевода Простое тринисторное зарядное устройство // Радио. - 2001. - № 11. - С.35.

Зарядное устройство для автомобильных аккумуляторов желательно дополнить автоматом, включающим его при понижении напряжения на аккумуляторе до минимума и отключающим после зарядки. Особенно это актуально при использовании батареи в качестве резервного питания или при долгосрочном хранении аккумулятора без работы - для предотвращения саморазряда .

Предлагаемая схема самодельного автомата включает аккумуляторную батарею на зарядку при понижении на ней напряжения до определенного уровня и отключает при достижении максимума.

Максимальным напряжением для кислотных автомобильных аккумуляторов является величина 14,2...14,5 В, а минимально допустимое при разряде - 10,8 В. Минимум желательно ограничить для большей надежности величиной 11,5...12 В.

Схема автомата включения-отключения зарядного устройства состоит из компаратора на транзисторах VT1, VT2 и ключа на VT3, VT4.

Нажмите на рисунок для просмотра.

Работает устройство следующим образом. После подключения батареи и включения сети нажимают кнопку SB1 "Пуск". Транзисторы VT1 и VT2 закрываются, открывая ключ VT3, VT4, включающий реле К1. Оно своими нормально замкнутыми контактами К1.2 отключает реле К2, нормально замкнутые контакты которого (К2.1), замыкаясь, подключают зарядное устройство (ЗУ) к сети.Такая сложная схема коммутаций используется по двум причинам:

во-первых, обеспечивается развязка высоковольтной цепи от низковольтной;

во-вторых, чтобы реле К2 включалось при максимальном напряжении АБ и отключалось при минимальном, т.к. примененное реле РЭС22 (паспорт РФ 4500163) имеет напряжение включения 12...12,5 В.

Контакты К1.1 реле К1 переключаются в нижнее по схема положение. В процессе зарядки АБ напряжение на резисторах R1 и R2 возрастает, и при достижении на базе VT1 отпирающего напряжения, транзисторы VT1 и VT2 открываются, закрывая ключ VT3, VT4.

Реле К1 отключается, включая К2. Нормально замкнутые контакты К2.1 размыкаются и обесточивают зарядное устройство. Контакты К1.1 переходят в верхнее по схеме положение. Теперь напряжение на базе составного транзистора VT1, VT2 определяется падением напряжения на резисторах R1 и R2. По мере разряда АБ напряжение на базе VT1 снижается, и в какой-то момент VT1, VT2 закрываются, открывая ключ VT3, VT4. Снова начинается цикл зарядки. Конденсатор С1 служит для устранения помех от дребезга контактов К1.1 в момент переключения.

Регулировку устройства проводят без АБ и зарядного устройства. Необходим регулируемый источник постоянного напряжения с пределами регулировки 10...20 В. Его подключают к выводам схемы вместо GB1.

Движок резистора R1 переводят в верхнее положение, а движок R5 - в нижнее. Напряжение источника устанавливают равным минимальному напряжению батареи (11.5...12 В). Перемещением движка R5 добиваются включения реле К1 и светодиода VD7. Затем, поднимая напряжение источника до 14,2...14,5 В, перемещением движка R1 достигают отключения К1 и светодиода. Изменяя напряжение источника в обе стороны, убеждаются, что включение устройства происходит при напряжении 11,5...12 В, а отключение - при 14,2...14,5 В. На этом регулировка заканчивается.