Автомобильное зарядное устройство своими руками: схемы простых мощных и универсальных зарядников для всех типов АКБ

Нюансы работы аккумуляторов

Самым распространённым видом считается свинцово-кислотный аккумулятор. Срок эксплуатации устройства рассчитан, в среднем, на 5 лет. Подзарядка таких аккумуляторов требует использования хотя бы 10% тока от суммарной емкости устройства.

К примеру, при показателе 75Ахч для заряда необходима подача минимального значения тока – 7,5А. При большем показателе тока аккумулятор из строя не выйдет, но на автомобиле могут слететь «мозги».

Ремонт блока управления кондиционером, коробкой передач, сигнализацией и так далее – недешевое удовольствие.

Разряженным является устройство с напряжением 11,9-12,1 Вольт, в рабочем состоянии уровень заряда должен составлять 12,5-12,7 Вольт.

Еще более простой способ проверки оптрона PC817

Понятно что использование китайского тестера для проверки оптопары не самый простой , точнее простой но не самый дешевый метод. Такой прибор не во всех есть в хозяйстве.

Поэтому предлагаю вашему вниманию более простой , а главное дешевый тестер оптронов.

Он состоит из двух кнопок , двух резисторов , светодиода и панельки ( сокета ) под микросхему.

Описание, характеристики , Datasheet и методы проверки оптронов на примере PC817.

В продолжение темы «Популярные радиодетали при ремонтах импульсных блоков питания» разберем еще одну деталь- оптопара (оптрон ) PC817. Он состоит из светодиода и фототранзистора. Между собой электрически никак не связанны, благодаря чему на основе PC817 можно реализовать гальваническую развязку двух частей схемы — например с высоким напряжением и с низким. Открытие фототранзистора зависит от освещенности светодиодом. Как это происходит более подробно я разберу в следующей статье где в экспериментах подавая сигналы с генератора и анализируя его при помощи осциллографа можно понять более точную картину работы оптопары.

Условия для самодельной зарядки аккумулятора

Для процесса заряжания устройства необходимо выполнение следующих требований:

• Установка постоянного напряжения – 14,4В;
• Возможность зарядки в течение длительного времени;
• Самостоятельное отключение при превышении максимальных значений тока;
• Предохранение от ошибки подключения полюсов. При подключении минуса к плюсу процесс заряжания должен быть остановлен.

Любой из нарушений вышеперечисленных требований, может безвозвратно сломать Ваш прибор.

На современной базе

Очень хорошее простое и недорогое зарядное устройство для аккумулятора автомобиля может быть построено на основе универсального преобразователя DC/DC TC43200; он представляет собой импульсный тиристорный преобразователь напряжения с раздельными независимыми регулировками ограничения по току и величине стабилизированного выходного напряжения, слева на рис. TC43200 можно купить на том же Али Экспресс, а по расходам сравнительно со схемами на россыпи – отдельных дискретных компонентах, и радиаторами к ним, для ЗУ на TC43200 там же можно приобрести универсальный указатель тока/напряжения (в центре) и не требующий радиатора диодный мост на 10 А, напр. KBPC5010. Все вместе выйдет дешевле.

Простое недорогое зарядное устройство для аккумулятора автомобиля на преобразователе напряжения TC43200

Схема ЗУ АКБ на TC43200 дана справа. Входное напряжение – от 18 В; емкость C1 достаточна 220 мкФ. Налаживание предельно простое:

• Включаем ЗУ без нагрузки;
• Регулятором напряжения выставляем 5 В на выходе;
• Замыкаем выход накоротко;
• Регулятором тока выставляем нужный ток заряда, до 10 А;
• Раскорачиваем выход (нагрузка не нужна);
• Регулятором напряжения устанавливаем на нем 14,4 В или 15,6 В для использования со схемой защиты.

Недостатки TC43200 невелики и легко устранимы – радиаторы маловаты, а встроенной аварийной защиты нет. Длительной работы в режиме КЗ TC43200 не выдержит и АКБ от вскипания не спасет. Поэтому ЗУ на TC43200 требуется отдельное защитное устройство наподобие описанного выше.

Модели самодельных зарядок для аккумуляторов

Любое самодельное зарядное устройство не дает никакой гарантии длительной работы. Главное здесь простота и работоспособность. Далее рассмотрим примеры, как собственноручно можно зарядить автомобильный аккумулятор.

Добавить ссылку на обсуждение статьи на форуме

РадиоКот >Схемы >Питание >Зарядные устройства >

Теги статьи:

Добавить тег

Эволюция импульсных зарядных устройств для автомобильного аккумулятора на основе AT/ATX.

Автор: Провада Юрий Петрович aka Simurg Опубликовано 31.08.2010

2010

В инструкциях по эксплуатации к первым отечественным автомобилям было написано, что аккумулятор нельзя эксплуатировать летом (начинать заводить автомобиль и двигаться) при заряде менее 50%, и зимой менее 75%. Проанализируем, почему аккумулятор в некоторых случаях не будет успевать полностью заряжаться. Например, на улице зима, вам нужно за день съездить в 3-4 места, на улице -25, двигатель остывает уже через 15 мин, а перерывы межу поездками 1-3 часа. Уже темно и вы пользуетесь фарами, а также подогревом сиденья и стекол. В результате все это дело потребляет не менее 400- 500 ватт. Генератор дает ватт 800 и у вас остается ватт 300 (в теории) на зарядку аккумулятора. 300 ватт при 14 В в бортовой сети автомобиля это примерно 20 А. Так вот полностью разряженный аккумулятор с емкостью, например, в 52 Ач даже в теории полностью может зарядиться не быстрее чем за 3,5 часа (70 Ач химической емкости 3,5 часа * 20 А). А реально ток заряда никогда не достигнет значения 20 А, в первые минуты зарядка будет происходить током 10-15А, а далее 3-5А. В результате аккумулятор не успевает зарядиться по пути до ближайшего места стоянки. Конечно, он не полностью разряжен. Давайте посчитаем, насколько он разряжается стартером в зимнее время. При температуре -25 общее время работы стартера составит от 30 сек до 5 мин, например ваш стартер в общей сложности проработал 3 мин в день. Стартер потребляет при такой температуре двигателя в среднем 250А (при пуске может и 900А), при этом за 3 мин расходуется 360 часа * 250А = 12,5 Ач. Это много или мало? Как отмечалось выше, у аккумулятора есть химическая емкость и полезная. Химическая — это та, что запасается в химической реакции, а полезная, та, что расходуется на нагрузку. Естественно, что часть энергии при разряде в виде тепла теряется на самом аккумуляторе и полезная емкость зависит от нагрузки и температуры. Например, разряжаете аккумулятор в течении 10 часов при +25 градусах — его емкость становится 52 Ач (а химическая около 70), если разряжаете за час в тепле — его емкость падает до 35 Ач, остальные 35, от химической, идут на нагрев самого аккумулятора. Если же разряд идет при -25, то сопротивление электролита возрастает, и на самом аккумуляторе тепла теряется еще больше. Реальная емкость на морозе может составить 60% от номинальной, т.е при стартерном режиме 35*0,6= 21 Ач. Так много ли потраченных 12,5 Ач для работы стартера за день? В этой ситуации самым не приятным является то, что химическая емкость не меняется. И для того чтобы зарядить аккумулятор надо потратить в любой ситуации 70 Ач. Покрутили 3 минуты стартер, потратили 12.5 Ач (60 % емкости), вернуть придется 40 Ач. Если же вы не ездите по 4 часа до гаража, не стоите с работающем двигателем в морозы во многочасовых пробках, то ваш генератор не в состоянии обеспечить полный заряд аккумулятора, поэтому его и необходимо периодически дозаряжать.

Конечное напряжение заряда при температуре 20 градусов Цельсия равно 2.25-2.3 вольта на элемент батареи. Для батареи с номинальным напряжением 12 В (6 элементов) конечное напряжение заряда равно 13.5-13.8 В. Если батарея эксплуатируется при других температурах, то для увеличения ресурса батарей рекомендуется уменьшать конечное напряжение заряда до 2.2-2.25 В/эл при температуре 40 градусов и увеличивать напряжение до 2.35-2.4 В при температуре 0 градусов. Применение такой температурной компенсации зарядного напряжения позволяет увеличить ресурс батареи при 40 градусах Цельсия на 15 %. Но чтобы аккумулятор заряжался нужно выходное напряжение зарядного поднять хотя бы на один вольт выше максимального напряжения заряженного аккумулятора (напряжение примерно 15,8 вольта). Для полного заряда разряженной батареи рекомендуется проводить заряд в течение 24 часов. Если необходим более быстрый (в течение 8-10 часов) заряд батареи в случае циклического режима эксплуатации, конечное напряжение заряда увеличивают до 2.4-2.48 В/эл (при 20 градусах Цельсия) и обязательно ограничивают время заряда в соответствии с остаточным зарядом батареи перед зарядкой. Следует отметить, что потенциал электрохимической поляризации свинца примерно при 65С падает до нуля, и выше этой температуры аккумулятор не может существовать, т.е. его невозможно будет зарядить, так как на «-» будет идти исключительно побочная реакция, при которой будет восстанавливаться только водород, да и сам свинец начнет реагировать с серной кислотой. Подача на аккумулятор при заряде напряжения ЭДС в 2В + потенциал электрохимической поляризации 1,3В (примерно 3, 3В на ячейку) также ведет к полному смещению процесса к побочным реакциям. При эксплуатации для сведения к минимуму побочного газообразования и скорости коррозии положительных пластин подаваемое напряжения на элемент не следует делать выше 2,4В на ячейку. Если точнее, то максимальное напряжение заряда 2.33 В на банку при +25С. Температурный коэффициент 0,002 Вград. Т.е. зимой при -25 это будет составлять на каждую банку плюс 50град.*0.002 Вград = 0.1 В . Батарею из 6 банок летом надо заряжать напряжением не выше, чем 2,33*6=13,98 В, а зимой (2,33+0,1)*6= 14,58В. При этом, ни какого специального ограничения тока иили времени заряда не требуется. Ток будет ограничиваться естественным образом, за счет сопротивления проводников и переходного сопротивления на клеммах. А жестко заданное напряжение не приведет к закипанию аккумулятора и не создаст условий для повышенной коррозии положительных пластин. Фактически это будет эквивалентно заряду аккумулятора генератором в бортовой сети. И теперь самое важное, на что никогда не акцентируется внимание. Все эти напряжения являются максимальными (пиковыми), и справедливы для зарядных устройств с ограничением максимального напряжения, т.е. стабилизированных источников питания. Многие зарядные устройства не ограничивают напряжение, а регулируют мощность, отдаваемую в батарею. Действующее значение напряжение, которое будет показывать вольтметр может быть и меньше указанных 14 В, но аккумулятор будет кипеть и плохо заряжаться. Потому что часть времени подводимое напряжение будет превышать норму в 14 В, и большая часть подводимой мощности уйдет на электролиз воды и разрушение анода электрода, а оставшуюся часть периода напряжение будет ниже 14 В, ток будет равен 0. Вольтметр на зарядном устройстве может показывать и 11 В, но аккумулятор при этом будет кипеть и едва заряжаться. В нашем зарядном устройстве аккумулятор почти не кипит и хорошо заряжается. Огромный плюс зарядных устройств с ограничением пиковых напряжений — это возможность ставить аккумулятор на заряд не отключая клеммы аккумулятора от бортовой сети. При этом электроника не сбрасывается, крепления клемм не снашиваются, а времени на периодический подзаряд уходит минимум (открыл капот, поставил на заряд минут на 10-15). Зарядка автомобильного аккумулятора при постоянном напряжении: при этом методе, в течение всего времени заряда напряжение зарядного устройства остается постоянным. Зарядный ток убывает в ходе заряда по причине повышения внутреннего сопротивления батареи. В первый момент после включения, сила зарядного тока определяется следующими факторами: выходным напряжением источника питания, уровнем заряженности батареи и числом последовательно включенных батарей, а также температурой электролита батарей. Сила зарядного тока в первоначальный момент заряда может достигать (1,0-1,5)С20. Для исправных, но разряженных автомобильных аккумуляторов такие токи не принесут вредных последствий. Несмотря на большие токи в первоначальный момент зарядного процесса, общая длительность полного заряда аккумуляторных батарей приблизительно соответствует режиму при постоянстве тока. Дело в том, что завершающий этап заряда при постоянстве напряжения происходит при достаточно малой силе тока. Однако, заряд по такой методике в ряде случаев предпочтителен, так как он обеспечивает более быстрое доведение батареи до состояния, позволяющего обеспечить пуск двигателя. Кроме того, сообщаемая на первоначальном этапе заряда энергия тратится преимущественно на основной зарядный процесс, то есть на восстановление активной массы электродов. При этом реакция газообразования в аккумуляторе еще не возможна. Итак, зарядка при постоянстве напряжения позволяет ускорять процесс заряда аккумуляторов при подготовке к использованию.

Различных зарядных устройств на основе блока питания гуляет по просторам интернета немало. Вот решил поведать и я об истории развития своей схемы зарядок. Схема создавалась для того, чтобы наш котомобиль в морозы зимой все же продолжал ездить на авто, а собрать мог каждый желающий, мало-мальски радиокот. Основной упор в схемотехнике зарядных устройств -простота переделки. В наш век «китайтизации» электроники и электронной промышленности зачастую проще, дешевле и доступнее взять готовый AT/ATX блок питания и переделать его под любые свои нужды, нежели купить отдельно силовой трансформатор, диоды на мост, тиристор и прочие детали. Сначала поведаю о самом простом (ну уже проще просто не бывает!!!) и надежном зарядном на основе AT блока питания, без индикатора тока (хотя амперметр никто не мешает поставить).

Ну, вот блоков для переделки вы уже поднасобирали, тогда начнем-с пожалуй:

Подходим поближе и отыскиваем блоки АТ

Эх, наконец-то раздобыли. Разбираем и смотрим на плату. Для нашей схемы берем самого распространенного китайца, собранного на TL494. Его моем, чистим, сушим и смазываем кулер.

Надо сказать небольшое отступление. О качестве комплектующих для АТ и АТХ блоков. Хочу сказать о важном элементе схемы — фильтрующий конденсатор 310 вольт в первичной цепи. От него зависит не только такой параметр как пульсации выходного напряжения с частотой сети под большой нагрузкой, но и, что очень важно — нагрев самих выходных ключей. Если емкости не хватает, то им приходится работать до 35% своего времени на большей ширине импульса, чем при нормальной емкости, так как среднее средневыпрямленное напряжение уже не 310 вольт, а 250 — 260 вольт напряжение, за счет пульсаций. Контроллеру приходится отрабатывать такие провалы, увеличивая ширину и время открытого состояния транзистора. Следовательно, им приходится работать на большем токе, чем при достаточной емкости. Больше ток — больше нагрев — меньше кпд. (Он и так небольшой 60 — 75% в зависимости от блока). Проведя некоторые измерения более древних и очень старых АТ блоков питания и более новых АТХ выяснилось — китайцы совсем совесть потеряли. Если раньше ставили конденсаторы — как на нем написано,

так оно и есть. То теперь 50% допуск всегда в минус. Перебрал сотни блоков: Написано 470МКФ, выпаиваешь замеряешь — 300 -330МКФ, даже новый конденсатор — та же история.

Ну, да и ладно, пусть пишут что хотят: Ну, а нам необходимо заменить в АТ блоке, на основе которого мы будем строить зарядку 200МКФ на эти самые 330МКФ, или еще лучше 470МКФ (настоящих 470). Транзисторам легче будет. С дросселями та же история. АТ дроссель:

АТХ дроссель:

Не домотаны, и кольцо меньше… Следствием уменьшения индуктивности дросселя групповой стабилизации будет акустический свист на малых токах (1-2 ампера). Индуктивность этого дросселя рассчитывается, исходя из режима непрерывности тока через него при минимальных нагрузках. При включении блока, он сразу выходит на мощность не менее 150Вт (зависит от компьютера). Через дроссель протекают определённые токи, не менее какой то величины. Дроссель можно рассчитать на это минимальное значение тока, но тогда, при включении без нагрузки, ток через дроссель станет прерывистым, что повлечёт за собой некоторые неприятности… Схема ШИМ регулирования рассчитана для случая непрерывности тока, по этому, при прерывистом токе, регулирование будет сбиваться, дроссель будет петь, напряжения на выходах будут прыгать, вызывая дополнительные токи перезарядки электролитических конденсаторов… Конечно, в данном случае нам на помощь придет цепь RC коррекции обратной связи (некоторые расчеты ниже), но притуплять скорость реакции на изменение напряжения бесконечно нельзя, В какой-то момент TL494 при КЗ просто не успеет снизить ширину импульса и транзисторы выйдут из строя. Этот процесс достаточно быстрый. Поэтому с этим нужно быть осторожнее. Ну ладно, это было лирическое отступление. Продолжим с зарядным устройством.

Схема с мягкой характеристикой зарядного тока.

Плата стандартного АТ блока. Смотрим на схему, что надо выпаять (а выпаять надо много-много лишнего), а что запаять, чтобы получить самую простую зарядку для аккума. Схема взята стандартная, стандартного блока АТ и номиналы уже установленных элементов могут существенно отличаться от ваших. Менять их на указанные на схеме НЕ НАДО! Выпаиваем только ставшие ненужными защиты от перенапряжения, канал 5 вольт, канал -12 вольт. В общем, согласно схеме, оставляем следующее.

В итоге чтобы получить полноценную, регулируемую зарядку на 10 ампер и 15,8в с управляемым от тока нагрузки вентилятором, надо добавить всего восемь деталек!!! А именно: заменить два электролита, добавить шунт очень приближенного сопротивления 0,01ома -0,08 ома (например, три сантиметра шунта с китайского мультика — работает отлично). Фото исходного шунта (Авторский донор снят с советской Цэшки):

Резистор на 120ом, на 3,9к, и примерно 18к, переменный резистор на 10к, конденсатор на 10 нано и перевернуть обмотку на дросселе по каналу -5 вольта для вентилятора. Только не забудьте, что вентилятор теперь подключать надо так: красный на корпус, а черный на -5:.-12в. Шунт припаиваем в разрыв косички с силового трансформатора. Когда будете настраивать резистор на 3,9к то его сопротивление подберите по току заряда 10 ампер на реальном аккумуляторе. Вы не поверите — это всё! Это просто небывалая простота переделки практически уже металлолома во вполне достойную вещь! Если диоды по каналу +12в у Вас изначально стояли FR302, то надо заменить на более мощные, например выпаять из более современного ATX блока питания. Причем короткого замыкания он не боится — входит в ограничение тока. А вот переполюсовка подключения к аккумулятору приведет к большому ба-баху! Про «НОУ-ХАУ», уникальную защиту от перегрузки и короткого замыкания, в конце статьи. Цветными кружочками и линиями обозначены добавленные дополнительные элементы.

Настройка: Все включения до полной настройки проводить включая в сеть только последовательно с лампочкой накаливания 60 ватт. Проверяем монтаж. Настройка канала напряжения. Подключаем крокодилами мультиметр в режиме измерения напряжении на диапазоне до 200вольт. Включаем в сеть. Напряжение на выходе должно быть в пределах 16 вольт плюс/минус 4 вольта. Если что-то около 5 вольт, значит забыли заменить резистор в цепи контроля напряжения (1 вывод TL494) на 18к. Если около 23-25в, и постепенно без нагрузки нагреваются выходные ключи, то значит в цепи контроля напряжения (1 вывод TL494) обрыв или сопротивление 18к слишком большое, и блок вышел на полную ширину импульса и все равно не может набрать напряжение, для включения обратной связи. Настраиваем подбором этого резистора на напряжение примерно 15,8 — 16,2 вольта. Если вы выставите 14,4 в то акум через примерно 1 час перестанет у вас заряжаться вообще (проверено многократно на разных аккумуляторах). Настройка канала тока. Резистор включенный последовательно с регулятором тока временно меняем на подстроечник 22к выставляем его в положение минимального сопротивления. Подключаем крокодилами мультиметр в режиме измерения тока на диапазоне 10 ампер. Включаем в сеть блок через лампочку. Если лампочка вспыхнула и продолжает ярко светиться, значит что-то напутали, проверяем монтаж. Если амперметр показывает ток в пределах от 1 до 4 ампер то все нормально. Выставляем переменный резистор в режим максимального сопротивления, а подстроечным резистором настраиваем ток 15 -16 ампер. Иногда лампочка не дает так настроить, поэтому настройте примерно такой ток. Теперь подключив на выход разряженный аккумулятор и амперметр последовательно, убираем лампочку и включаем в сеть. Подстроечным резистором подстраиваем более точно ток, но уже 10 ампер. Затем подстроечник выпаиваем, меряем и впаиваем постоянный резистор такого же сопротивления. Вентилятор охлаждения должен вращаться с оборотами пропорционально току. Если на максимальном токе или коротком обороты слишком велики (напряжение выше 20 вольт), то необходимо отмотать витков 10 с обмотки минус 5 вольт канала питания вентилятора Напряжение на вентиляторе при подобранных витках должно быть от 6 вольт до 17 вольт. Все, на этом настройка закончена. В итоге на выходе сборочного стола получаем такое зарядное устройство. И даже с корпусом практически никаких слесарных работ не нужно. Выходные/входные провода выведены сзади через пластмассовые разъемы. Таких зарядных в свое время было сделано десятки, и все работают до сих пор :-).

Далее приспособим сюда индикатор тока на светодиодах или на люминесцентном индикаторе, кому, как нравится. В итоге чтобы получить на выходе такое симпатичное зарядное устройство, надо всего совсем немного доработать нашу схему. На люминесцентном индикаторе:

На светодиодах:

И корпус без покраски, индикатор на КТ315И.

Если всё устраивает, то тогда продолжаю мурлыкать по теме. Для измерения тока с более менее сносной точностью, нужно собрать усилитель напряжения с шунта на LM358 и сам индикатор на двух LM324 или на КТ315-х и всё :-). Приведу схему отдельно усилителя, с простой платой, и отдельно самого индикатора. Крепить внутри лучше и проще. Индикаторов два варианта.

Схема усилителя. Диод D1, резистор R3, конденсатор С3 интегрирующая цепь, так как на входе пульсирующее напряжение отрицательной полярности, а нам надо на выходе получить постоянное напряжение пропорциональное току. Настройка: обязательно проверить 12 вольт, часто попадаются бракованные КРЕН-ки, затем резистором R2 калибруют показания индикатора по мультиметру. Резистором регулировки тока выставляете максимальный ток и резистором настраиваете, чтобы только-только зажегся, последний светодиод. Конденсатор С3 работает как интегратор и задает плавность спадания показаний индикатора. Фото собранных плат усилителей напряжения с шунта (подстроечные сопротивления еще не запаяны).

Схема индикатора на КТ 315. Конечно, «прошлый век» и все такое, скажите Вы, но, а если их в наличии 3 литровая банка. Куда прикажите девать? Выбросить? А SMD-шные транзисторы надо идти на базар и купить, а места в корпусе все равно много. Сверлить отверстия под 315 тоже не надо. Но все же на ваш выбор, схема не критична к выбору транзисторов, хоть МП10 запаяйте, все равно будет работать.

Количество транзисторов и светодиодов можно уменьшить, например до 6 шт., но когда много, то красивше. Фото собранной линейки, пока еще без впаянных светодиодов.

И более ранняя разводка

Эмитерный повторитель можно и не запаивать, а включить напрямую, работает и без него, только спадают показания быстро, а не плавно по одному светодиоду. Иногда на некоторых экземплярах требовалось включать прямо включенный диод, типа КД522, между выходом усилителя и линейкой. Это было необходимо, когда при нулевом токе светились один — два первых светодиода. Налаживание линейки. Правильно собранный без ошибок индикатор работает сразу. Подключаем на вход переменный резистор — бегунок ко входу, правый конец резистора на +, левый на -. Подаем питание, вращаем резистор и смотрим на светодиоды, должны поочередно вспыхивать и гаснуть. Данный индикатор обладает существенной нелинейностью показаний (сначала завал и посередине бывают горбы), но для зарядного вполне подойдет. Просто при настройке значение каждого светодиода отмаркируете. В схеме блока на плате надо добавить источник 6…8в для светодиодной линейки. Для люминесцентного индикатора добавлять этот источник не надо.

Фото собранной зарядки по вышеприведенным схемам, но на блоке ATX (разницы с АТ особой нет, отличие что питание TL494 питается от дежурки):

Фото крепления платы усилителя. Припаивается в основную плату выводами: корпус и +22в.

Далее приведу схему индикатора на операционных усилителях. В качестве самого индикатора лучше использовать люминесцентный индикатор (схема проще). Если использовать светодиоды, то надо будет добавить еще 8 резисторов по 2к и подключать катодами на корпус. Принцип работы прост. Схема в настройке не нуждается, кроме подбора резистора в цепи накала.

В данной схеме используется два счетверенных усилителя, для формирования восемь уровней индикации. Операционные усилители, используемые в этой схеме — LM324 (Или LM393 если используете светодиоды. Тогда подключаем их аноды на +, а катоды каждый на свой выход). Это довольно распространенная ИМС и найти ее не составит труда. Резисторы R2:.R10 образуют делитель, задающий пороги срабатывания каждого усилителя. Усилители работают в режиме компараторов. Фото собранного индикатора тока на люминесцентный индикатор

Крепится к передней стенке с помощью термоклея пистолетом или паяльником. Вышеприведенная схема имеет мягкую характеристику зарядного тока. Ток снижается плавно на протяжении всего времени заряда (Как в автомобиле).

Теперь рассмотрим схему с жесткой характеристикой зарядного тока.

Здесь ток снижается более круто и только к концу заряда. На протяжении основного времени ток стабильный. Здесь нам потребуется уже АТХ блок питания. Нововведение коснулось и защиты от переполюсовки и короткого замыкания. В данном зарядном шунт установлен по минусовой шине, поэтому необходимо разрезать соединение платы с корпусом блока. Если этого не сделать то при случайном касании плюсовым проводом металлического корпуса блок питания придется ремонтировать (менять джентльменский комплект — предохранитель, мост, пара MJE13007, резисторы 10 ом базовые :-)). Схема содержит усилитель напряжения с шунта, компаратор с обратной связью на конденсаторе ( о конденсаторе и его расчетах ниже) для более плавной работы и для устранения перерегулирования и любая из рассмотренных выше линеек индикаторов, но предпочтительней на LM324. В данном случае управление микросхемой TL494 осуществляем через вывод 4, как имеющий самое маленькое усиление и следовательно саму малую реакцию на изменение напряжения на его входе, а не 3, 1,16. При управлении через 4 вывод вся схема зарядного работает устойчиво, отсутствуют возбуждения, перерегулирования, нет нагрева выходных транзисторов.

Теперь немного теории. Для устойчивой работы замкнутых обратными связями преобразователей, необходимо, чтобы коэффициент усиления разомкнутого контура стал меньше единицы до того, как фазовый угол достигнет значения -180 гр. Кроме того, в области среза должен быть сформирован наклон ЛАХ (логарифмическая амплитудная характеристика) разомкнутой системы -20дБ/Дек, а в области низких частот коэффициент усиления должен быть достаточно большим для того, чтобы снизить погрешность при измерениях входного напряжения и тока нагрузки. Т.е. мы считаем частоту индуктора выходной емкости по формуле для LC. Потом для этой же частоты по формуле RC считаем сопротивление и емкость в цепи обратной связи. А если у нас выходной конденсатор низкого сопротивления, то по этой же формуле еще раз считаем следующий конденсатор и пару для него берем сопротивление из высокого плеча делителя выходного напряжения.

Правда там не сказано, от чего отталкиваться, выбирая соотношение для величины емкости и сопротивления. Т.е. знаем частоту, знаем формулу, но два неизвестных. А вот в этом

есть эмпирическая формула для подбора величины сопротивления в цепи обратной связи ОУ. R = 5800 * Cвых * Fперекрест * Vвых, где Fперекрест — численно принимается 1/10 от частоты работы преобразователя. Правда почему-то в 2й картинке они емкость считают отталкиваясь от 1/3 частоты LC, что вносит несуразицу, т.к. в 1й картинке считалось ровно по частоте LC. Но хотя бы примерный порядок для подбора величин эти данные дают. Защита от переполюсовки и КЗ выполнена на двух транзисторах и светодиоде. Схема:

Настройка заключается в подборе R3 в зависимости от вашего шунта, и подборе R5 для ограничения максимального выходного тока на уровне 10 ампер. Доработки линеек индикаторов состоят только в установке и подстройке подстроечного сопротивления для диапазона отображения тока 3 — 10 ампер. Настройка канала тока. Резистор R5 временно меняем на подстроечник 10к выставляем его в положение максимального сопротивления. Подключаем мультиметр в режиме измерения тока на диапазоне 10 ампер. Включаем в сеть блок через лампочку. Если лампочка вспыхнула и продолжает ярко светиться, значит что-то напутали, проверяем монтаж. Если амперметр показывает ток в пределах от 0,2 до 1 ампер то все нормально. Выставляем переменный резистор R6 в режим максимального напряжения с бегунка, а подстроечным резистором настраиваем ток 10 ампер. Затем выпаиваем подстроечник, замеряем и впаиваем постоянный резистор такого же сопротивления. Работа и настройка канала напряжения аналогично первой схеме. Доработки основной платы АТХ блока для схемы управления на LM358.

Доработки схемы линеек:

В схеме с операционными усилителями ставим Р1 и подбираем его или подбираем R2, а Р1 не добавляем, а подключаем напрямую.

Подробней остановимся на защите от переполюсовки и от короткого замыкания. Схема своего рода «НОУ-ХАУ», по простоте и надежности. Плюс в том, что не нужно использовать мощное реле, или тиристор, на котором падение напряжения около двух вольт. Схема как самостоятельное устройство может быть встроена в любое зарядное устройство и блок питания. Выход из режима защиты автоматический, как только устранится короткое замыкание или преполюсовка. При срабатывании светится светодиод «ошибка подключения».

Описание работы: При нормальном режиме напряжение через светодиод и резистор R9 отпирает VT1 и все напряжение со входа поступает на выход. При коротком замыкании или переполюсовке ток импульсно резко возрастает, падение напряжения на полевике и шунте резко увеличивается, что приводит к открыванию VT2, который в свою очередь шунтирует затвор исток. Добавочное отрицательное напряжение по отношению к истоку (падение на шунте) прикрывает VT1. Далее происходит лавинный процесс закрытия VT1. Светодиод засвечивается через открытый VT2. Схема может находиться в данном состоянии сколь угодно долго, до устранения замыкания. Для зарядки дополнительно и мотоциклетных аккумуляторов можно добавить переключатель подключающий дополнительный подобранный резистор в цепи вывода 1 TL494. Конструкция будет универсальной если поставите переменный резистор. На выходе можно регулировать напряжение до 20 вольт.

Если поставить мост в выходном канале 12в, то тогда можно регулировать напряжение до 35 вольт. Дальнейшие доработки ограничены только фантазией. Дабы не быть голословным, привожу фотки работы зарядного Фото работы зарядного устройства. Ток зарядки 10 ампер.

Также разработаны и другие схемные решения. Продолжение следует…

Файлы:

Печатные платы в формате SL 5.0.

Вопросы, как обычно, складываем тут.

Как вам эта статья?	Заработало ли это устройство у вас?
150	1	3

32

9

3

Использование лампы и полупроводникового диода

Подобный способ подзарядки аккумуляторного устройства актуален в домашней обстановке. Для его осуществления необходимо наличие розетки на 220В.

• В качестве элементов схемы имеются стандартная лампа накаливания мощностью 100-150 Ватт, полупроводниковый диод, вилка для розетки и кабель с «крокодилами».
• В данном соединении диод служит в роли преобразователя напряжения из переменного в постоянное.
• Для исключения короткого замыкания достаточно использовать предохранитель на 10-15 А. Лампа и диод должны подсоединяться к «+» аккумулятора.

При мощности лампы в 100 Ватт величина поступающего тока будет составлять 0,17А. Для достижения значения в 2А потребуется заряжать аккумулятор минимум 10 часов.

Полностью восстановить заряд севшего аккумуляторного устройства, скорее всего, не получится, но для запуска автомобиля его хватит.

Проверка тестером

Так как стабилитрон и диод имеют почти одинаковые вольтамперные характеристики за исключением участка пробоя, то мультиметром стабилитрон проверяется, как и диод.

Проверка осуществляется любым мультиметром в режиме прозвона диода или определения сопротивления. Выполняются такие действия:

• переключателем устанавливают диапазон измерения Омов;
• к выводам радиодетали подсоединяются измерительные щупы;
• мультиметр должен показать единицы или доли Ом, если его внутренний источник питания подключится плюсом к аноду;
• поменяв щупы местами, меняем полярность напряжения на выводах полупроводника и получаем сопротивление близкое к бесконечности, если он исправен.

Советуем к прочтению: Реле времени своими руками с задержкой: различные сборки и схемы
Чтобы убедиться в исправности стабилитрона переключаем мультиметр на диапазон измерения сопротивления в килоомах и проводим измерение.

При исправном приборе, показания должны лежать в пределах десятков и сотен тысяч Ом. То есть он пропускает ток, как обычный диод.

Модель зарядки, собранной из блока питания ПК

Стандартный блок питания персонального компьютера рассчитан на 12 Вольт. Для зарядки аккумулятора потребуется, напомним, хотя бы 14,4 Вольт.

Сначала распаиваются все лишние провода, для зарядки нужен будет лишь зеленого цвета. Конец данного кабеля припаивается к минусовым контактам в местах выхода черных проводов.

• Данная схема позволяет запустить зарядное устройство напрямую. Проводки, идущие от клемм аккумуляторной батареи, соединяются с минусом и плюсом на блоке питания. Плюс спаивается в месте выхода кабеля желтого цвета, а минус с концом черного провода.
• Далее необходимо регулировать мощность, в блоке питания за данной характеристикой закреплен микроконтроллер TL494 или TA7500. Переворачиваем плату и ищем крайнюю левую ножку микросхемы.
• К нижнему выходу микроконтроллера подходят 3 резистора. Нужно найти резистор, соединенный с выводом блока 12В, и распаять его, а затем замерить действующее сопротивление.

Для определения нужного числа кОм на место распаянного резистора припаивается резистор переменного сопротивления. Плату блока питания подключаем к сети, подцепив к ней мультиметр.

С помощью переменного резистора получаем минимально необходимое значение напряжения в 14,4 Вольт. По достижению данного напряжения распаиваем переменный резистор и замеряем сопротивление.

Далее устанавливаем постоянный резистор, рассчитанный на полученное значение. Такое самодельное зарядное устройство будет выдавать ток около 5-6А, которого вполне хватит для зарядки аккумуляторов емкостью 50-60Ахч.

Если трансформатор не подходит

Далеко не всегда в гараже или дома вы встретите именно такой трансформатор, который будет питаться от 220В и выдавать на выходных клеммах 13 – 15В. Большинство моделей, используемых в обиходе, действительно имеют первичную катушку на 220В, но на выходе может быть любой номинал. Чтобы это исправить вам потребуется изготовить новую вторичку.

Для начала пересчитайте коэффициент трансформации по формуле: U1/U2 = N1/N2 ,

где U1 и U2 – напряжение на первичной и вторичной обмотке соответственно;

N1 и N2 – количество витков в первичке и вторичке соответственно.

К примеру, электрическая машина используется в качестве блока питания на 42В, а вы хотите получить для зарядного устройства 14В. Следовательно, вам необходимо при 480 витках в первичке, сделать 31 виток на вторичке зарядного. Этого можно добиться как путем сокращения числа витков, удалив лишние, так и путем намотки новой. Но первый вариант не всегда подходит, так как сечение обмотки трансформатора может не выдержать силу тока с меньшим числом витков.

U1*I1 = U2*I2 ,

Где U1 и U2 – напряжение на первичной и вторичной обмотке, I 1 и I 2 – ток, протекающий в первичке и вторичке.

Как видите, с понижением числа витков и напряжения на вторичной обмотке сила тока в ней пропорционально возрастет. Как правило, запаса по сечению не хватает, поэтому после определения силы тока под нее подбирают новый проводник из данных таблицы:

Таблица: выбор сечения, в зависимости от протекающего тока

Медный проводник		Алюминиевый проводник
Сечение жил. мм2	Ток, А	Сечение жил. мм2	Ток, А
0,5	11	—	—
0,75	15	—	—
1	17	—	—
1.5	19	2,5	22
2.5	27	4	28
4	38	6	36
6	46	10	50
10	70	16	60
16	80	25	85

Если расчетная величина тока на выходе зарядного устройства превышает нужные 10% от емкости аккумулятора, в цепь обязательно включается токоограничивающий резистор, величина которого подбирается пропорционально излишку тока.

Как правильно использовать самодельное зарядное устройство

Любое самодельное устройство в использовании требует особой осторожности. Вот некоторые советы при их использовании:

• Внимательно соблюдать полярность при подключении. Произвести проверку ручной зарядки мультиметром.
• Не замыкать контакты для проверки уровня рабочего напряжения. Хоть и советуют замыкать на 1-3 секунды с целью установления, из какой банки происходит выделение, но подобное замыкание может негативно сказываться впоследствии при заряжании устройства.
• Подключать аккумулятор к сети следует только после правильного соединения клемм и их надежной фиксации. Отключение производить в обратном порядке.
• Многие при работе с аккумулятором забывают о кислоте, находящейся внутри устройства. Сняв его, нельзя держать в зоне попадания солнечных лучей и допускать перегрева.
• Поставив аккумулятор на зарядку, не оставляйте его на длительное время. Самодельное устройство для заряжания может в любой момент выйти из строя. А в качестве последствий придется приобретать уже новый аккумулятор.

Самодельные зарядные устройства идеально подходят для случаев, когда аккумулятор уже прошел больше 3-4 лет эксплуатации и близок к выработке ресурса.

Если нет финансовых средств, то подобные модели действительно помогут вам для запуска автомобиля, особенно в зимнее время. Для сравнительно новых аккумуляторов лучше приобретать сертифицированные заводские пусковые устройства.

Как проверить транзистор, не выпаивая из монтажа

Проверить транзистор мультиметром можно после проверки схемы для выявления вероятного закорачивания выводов проверяемого элемента низкоомными резисторами. Если таковые обнаружатся, деталь для проверки придется выпаять. Если нет – проверка выполняется вышеописанными методами, но достоверность тестирования будет мала. Иногда достаточно отпайки вывода базы.

Полевые транзисторы лучше проверять отдельно от платы. Они очень чувствительны к статическому электричеству, поэтому необходимо пользоваться антистатическим браслетом.

Фото самодельного зарядного устройства для автомобильного аккумулятора

О тиристорном выпрямлении

Область применения управляемых тиристорных выпрямителей ограничена из-за создаваемых ими больших коммутационных помех на выпрямленном напряжении. Но в ЗУ эти помехи не помеха, АКБ погасит. Зато по прочим свойствам тиристорные выпрямители для заряда АКБ не просто подходят, но подходят идеально.

Дело в том, что после тиристорного выпрямления без сглаживания зарядный ток на АКБ подается короткими импульсами с обрезанным фронтом увеличенной (но не чрезмерно) амплитуды. Как следствие, зарядка для авто аккумулятора с тиристорным выпрямителем дает десульфатирующий эффект без каких-либо дополнительных премудростей

И, что тоже важно, вероятность ухода АКБ в саморазогрев при заряде от тиристорного ЗУ на порядок меньше: ненужная электрохимия успевает рассосаться в промежутках между импульсами. Еще плюс такой же, как у диодов Шоттки: радиатор для пары тиристоров нужен той же площади, что для сборки Шоттки

Простоты ради тиристорные ЗУ часто строят по схеме однополупериодного выпрямления, см. рис.:

Тиристорные зарядные устройства для автоаккумуляторов с однополупериодным выпрямлением

Нижняя схема самая дешевая, т.к. для управления силовым тиристором вместо маломощного тиристора используется его аналог на транзисторах, он вдвое-втрое дешевле. Схема справа вверху самая дорогая из-за совсем недешевого промышленного тиристора Т122-25, к которому нужен еще и антишумовой фильтр C1T1C2. В остальном эти ЗУ равноценны.

Недостаток у однополупериодных тиристорных ЗУ один, но фатальный – то самое однополупериодное выпрямление. Половина первичных полуволн тока пропадает. Чтобы не затягивать заряд вдвое, приходится соотв. увеличивать амплитуду зарядного импульса. Она выходит за допустимые пределы, и преимущества тиристорного выпрямления сводятся на нет. Наоборот, однополупериодное тиристорное ЗУ опаснее для АКБ, чем диодное.

Схемы ЗУ для автоаккумуляторов с двухполупериодным тиристорным выпрямлением сохраняют все его достоинства и лишены указанного выше недостатка. Но подход к построению тиристорного выпрямителя нужен соответственный. Напр., схема слева на рис. – типично любительская. Выпрямитель сделан аналогично диодному мосту, что вдвое увеличивает падение напряжения на нем и требует пары совсем ненужных довольно дорогих компонент. Коммутационные помехи от такого ЗУ сильные, и нужно мотать нетиповой трансформатор.

Схемы тиристорных зарядных устройств для автоаккумуляторов с двухполупериодным выпрямлением

Близка к оптимальной для тиристорных схема известной автозарядки Amperus, справа на рис. Ее авторы позаботились и о хорошей антишумовой развязке цепей управления, что позволяет использовать Amperus в квартире. Единственный небольшой недостаток – ток и напряжение заряда взаимозависимы, т.к. выставляются совместно резистором на 1 кОм. Поэтому использовать Amperus желательно с УЗ (см. выше).

Меры предосторожности

При использовании приборов, собранных своими руками, следует соблюдать следующие меры безопасности:

1. Все приборы, включая АКБ, должны находиться на огнеупорной поверхности.
2. 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.