Очень часто, особенно в холодное время года, автолюбители сталкиваются с необходимостью зарядки автомобильного аккумулятора. Можно, и желательно, приобрести заводское зарядное устройство, лучше зарядно-пусковое для использования в гараже.

Но, если у вас есть навыки электротехнических работ, определенные знания в области радиотехники, то можно изготовить и своими руками простое зарядное устройство для автомобильного аккумулятора. Кроме того, лучше заранее подготовиться к возможному случаю, когда АКБ внезапно разрядилась вдали от дома либо места стоянки и обслуживания.

Общие сведения о процессе зарядки АКБ

Заряд автомобильного аккумулятора необходим при падении напряжения на клеммах менее 11,2 Вольта. Несмотря на то, что аккумуляторная батарея может запустить двигатель автомобиля и при таком заряде, во время длительной стоянки при пониженных напряжениях начинаются процессы сульфатации пластин, которые приводят к потере емкости АКБ.

Поэтому во время зимовки автомобиля на стоянке либо в гараже необходимо постоянно производить подзарядку аккумулятора, следить за напряжением на его клеммах. Более лучший вариант – снять аккумуляторную батарею, занести в теплое место, но все равно не забывать о поддержании его заряда.

Заряд аккумулятора ведется постоянным либо импульсным током. В случае зарядки от источника постоянного напряжения обычно выбирается ток заряда равный одной десятой от емкости АКБ.

Например, если емкость аккумуляторной батареи составляет 60 ампер-часов, ток заряда следует выбирать 6 Ампер. Однако, исследования показывают, что, чем меньше ток заряда, тем наименее интенсивно идут процессы сульфатации.

Мало того, существуют методы десульфатации пластин аккумулятора. Они заключаются в следующем. Сначала АКБ разряжается до напряжения 3 – 5 Вольт большими токами малой длительности. Например такими, как при включении стартера. Затем идет медленный полный заряд током около 1 Ампера. Такие процедуры повторяют 7-10 раз. Эффект десульфатации от этих действий есть.

Практически на таком принципе основаны десульфатирующие импульсные зарядные устройства. АКБ в таких приборах заряжается импульсным током. За период зарядки (несколько миллисекунд) на клеммы аккумулятора подается разрядный короткий импульс обратной полярности и более длительный зарядный прямой полярности.

Очень важно в процессе заряда не допустить эффекта перезаряда аккумуляторной батареи, то есть момента, когда он зарядится до предельного напряжения (12,8 – 13,2 Вольта в зависимости от типа АКБ).

Это может вызвать , увеличение плотности и концентрации электролита, необратимые разрушения пластин. Именно поэтому заводские зарядные устройства снабжены электронной системой контроля и отключения.

Схемы самодельных простых зарядных устройств для автомобильного аккумулятора

Простейшие

Рассмотрим случай, как нужно зарядить аккумулятор подручными средствами. Например, ситуацию, когда вечером вы оставили автомобиль возле дома, забыв выключить какое-нибудь электрооборудование. К утру АКБ разрядилась и не заводит авто.

В этом случае, если у вас автомобиль заводится хорошо (с пол-оборота) аккумуляторную батарею достаточно немного «подтянуть». Как это сделать? Во-первых, необходим источник постоянного напряжения в пределах от 12 до 25 вольт. Во-вторых, ограничительное сопротивление.

Что можно посоветовать?

Сейчас практически в каждом доме есть ноутбук. Блок питания ноутбука или нетбука, как правило, имеет выходное напряжение 19 Вольт, ток не менее 2 ампера. Внешний вывод разъема питания – минус, внутренний – плюс.

В качестве ограничительного сопротивления, а оно обязательно !!!, можно использовать салонную лампочку автомобиля. Можно, конечно и более мощную от поворотников или еще хуже стопов или габаритов, но есть вероятность перегрузки блока питания. Собирается простейшая схема: минус блока питания – лампочка – минус АКБ – плюс АКБ – плюс блока питания. За пару часов аккумулятор подзарядится настолько, что сможет запустить двигатель.

Если ноутбук отсутствует, можно на радиорынке заранее приобрести мощный выпрямительный диод с обратным напряжением более 1000 Вольт и током от 3 Ампер. Он имеет небольшие размеры, можно положить в бардачок на экстренный случай.

Что делать в экстренном случае?

В качестве ограничительной нагрузки можно использовать обычные лампы накаливания на 220 Вольт. Например, лампа на 100 Ватт (мощность = напряжение Х ток). Таким образом, при использовании 100 ваттной лампы ток заряда будет составлять около 0,5 Ампер. Немного, но за ночь он отдаст 5 Ампер-часов емкости в аккумулятор. Обычно достаточно, чтобы утром пару раз прокрутить стартер автомобиля.

Если соединить в параллель три лампы по 100 Ватт ток заряда увеличится втрое. Можно за ночь почти наполовину зарядить автомобильный аккумулятор. Иногда вместо ламп включают электроплитку. Но здесь уже может выйти из строя диод, а заодно и АКБ.

Вообще, подобного рода эксперименты с прямым зарядом аккумуляторной батареи от сети переменного напряжения 220 Вольт крайне опасны . Их следует использовать только в экстремальных случаях, когда нет другого выхода.

Из блоков питания компьютера

Перед тем, как приступить к изготовлению своими руками зарядного устройства для автомобильного аккумулятор, следует оценить свои познания и опыт в области электро- и радиотехники. В соответствии с этим выбрать уровень сложности устройства.

Прежде всего, следует определиться с элементной базой. Очень часто у пользователей компьютеров остаются старые системные блоки. Там есть блоки питания. Наряду с напряжением питания +5В в них присутствует шина +12 Вольт. Как правило, она рассчитана на ток до 2 Ампер. Этого вполне достаточно для немощного зарядного устройства.

Видео — пошаговая инструкция по изготовлению и схема простого зарядного устройства для автомобильного аккумулятора из компьютерного блока питания:

Вот только напряжения 12 Вольт маловато. Необходимо «разогнать» его до 15. Каким образом? Обычно методом «тыка». Берут сопротивление около 1 килоОм и подсоединяют параллельно другим сопротивлениям вблизи микросхемы с 8-ю ногами во вторичной цепи блока питания.

Таким образом, изменяют коэффициент передачи цепи обратной связи, соответственно, и выходное напряжение.

Сложновато объяснять на словах, но обычно у пользователей это получается. Подбором величины сопротивления можно достичь напряжения на выходе около 13,5 Вольт. Это достаточно для зарядки автомобильного аккумулятора.

Если блока питания под рукой нет, можно поискать трансформатор с вторичной обмоткой на 12 – 18 Вольт. Они использовались в старых ламповых телевизорах и прочей бытовой технике.

Сейчас такие трансформаторы можно найти в отработанных источниках бесперебойного питания, его можно за копейки купить на вторичном рынке. Далее приступают к изготовлению трансформаторного зарядного устройства.

Трансформаторные ЗУ

Трансформаторные зарядные устройства — наиболее распространенные и безопасные приборы, широко используемые в автолюбительской практике.

Видео — простое зарядное устройство для автомобильного аккумулятора с использованием трансформатора:

Самая простая схема трансформаторного зарядного устройства для автомобильного аккумулятора содержит:

• сетевой трансформатор;
• выпрямительный мост;
• ограничительную нагрузку.

Через ограничительную нагрузку протекает большой ток, она сильно нагревается, поэтому для ограничения тока зарядки часто используют конденсаторы в первичной цепи трансформатора.

В принципе, в такой схеме можно обойтись и без трансформатора, если грамотно подобрать конденсатор. Но без гальванической развязки с сетью переменного тока такая схема будет опасна с точки зрения поражения электрическим током.

Более практичны схемы зарядных устройств для автомобильных аккумуляторов с регулировкой и ограничением тока заряда. Одна из таких схем изображена на рисунке:

В качестве мощных выпрямительных диодов можно использовать выпрямительный мост неисправного генератора автомобиля, слегка перекоммутировав схему.

Более сложные импульсные зарядные устройства с функцией десульфатации обычно выполнены с использованием микросхем, даже микропроцессоров. Они сложны в изготовлении, требуют специальных навыков монтажа и настройки. В таком случае проще приобрести заводское устройство.

Требования безопасности

Условия, которые следует выполнять при использовании самодельного зарядного устройства для автомобильного аккумулятора:

• зарядное устройство и АКБ на время зарядки должны быть расположены на несгораемой поверхности;
• в случае использования простейших зарядных устройств необходимо использовать индивидуальные средства защиты (изолирующие перчатки, резиновый коврик);
• во время использования вновь изготовленных устройств необходим постоянный контроль за процессом зарядки;
• основные контролируемые параметры процесса зарядки – ток, напряжение на клеммах аккумулятора, температура корпуса зарядного устройства и аккумулятора, контроль момента закипания;
• при постановке на зарядку в ночное время необходимо наличие устройств защитного отключения (УЗО) в сетевом подключении.

Видео — схема зарядного устройства для автомобильного аккумулятора из ИБП:

Может заинтересовать:

Сканер для самостоятельной диагностики автомобиля

Как быстро избавиться от царапин на кузове авто

Как проверить Б/У авто перед покупкой

Как оформить полис ОСАГО онлайн за 7 минут

Похожие статьи

Комментарии к статье:

Лёха

Информация, представленная здесь, конечно, любопытная и познавательная. Я, как бывший радиотехник советской школы, прочитал с большим интересом. Но в реальности сейчас даже «отчаянные» радиолюбители вряд ли будут заморачиваться с поиском схем самодельного зарядного устройства и позже собирать его с паяльником и радиодеталями. На это пойдут только радиолюбители-фанатики. Гораздо проще купить заводской аппарат, тем более цены, думаю, доступные. В крайнем случае, можно обратиться к другим автолюбителям с просьбой «прикурить», благо, сейчас автомобилей везде полно. Написанное здесь полезно не столько практической ценностью (хотя и это тоже), сколько прививанием интереса к радиотехнике в целом. Ведь большинство современных детей не то что отличить резистор от транзистора не могут, да и выговорить-то с первого раза не выговорят. И это очень печально…

Михаил

Когда аккумулятор был старый и полудохлый, частенько пользовался ноутбучным блоком питания для подзарядки. В качестве токоограничителя использовал ненужный старый задний фонарь с четырьмя лампочками по 21 Ватт, включенными параллельно. Напряжение на клеммах контролирую, в начале зарядки обычно примерно 13 В, аккумулятор жадно ест заряд, потом напряжение заряда возрастает, и когда доходит до 15 В, зарядку прекращаю. Хватает полчаса-час, чтобы уверенно запустить двигатель.

Игнат

У меня в гараже советское зарядное устройство, «Волна» называется, 79-го года выпуска. Внутри здоровенный и тяжеленный трансформатор и несколько диодов, резисторов и транзисторов. Почти 40 лет в строю и это при том, что юзаем его с отцом и братом постоянно и не только для зарядки, а и в качестве блока питания в 12 В. А сейчас действительно, проще купить дешевое китайское устройство за пять соток, чем заморачиваться с паяльником. А на Алиэкспресс даже можно и за полторы сотни купить, пересылать правда будут долго. Хотя вот из блока питания компьютера вариант мне понравился, у меня как раз десяток валяется в гараже старых, но вполне рабочих.

Сан Саныч

Мда. Растёт конечно пепсиколовое поколение… :-\ Правильное зарядное устройство должно выдавать 14.2 вольта. Не больше и не меньше. При большей разности потенциалов электролит вскипит, а аккумулятор вздует так, что его потом будет проблематично вытащить или, наоборот, — не установить обратно в авто. При меньшей разности потенциалов заряда АКБ не будет. Самая нормальная схема из представленных в материале, — с понижающим трансформатором (первая). При этом трансформатор должен выдавать ровно 10 вольт при токе не менее 2 ампера. Таких в продаже навалом. Диоды лучше ставить отечественные, — Д246А (необходимо ставить на радиатор с изоляторами из слюды). На худой конец — КД213А (эти можно приклеить на суперклей к алюминиевому радиатору). Конденсатор любой электролитический емкостью не менее 1000 мкФ на рабочее напряжение не менее 25 вольт. Сильно большой конденсатор тоже нафиг не нужен, так как за счёт пульсаций недовыпрямленного напряжения получаем оптимальный заряд для АКБ. Итого получим 10 * корень из 2 = 14.2 вольта. У самого такой зарядник ещё со времён 412го москвича. Не убиваемый вообще. 🙂

Кирилл

В принципе при наличии нужного трансформатора собрать схему трансформаторного зарядного устройства самому не так и сложно. Даже для меня, не сильно большого специалиста в обрасти радиоэлектроники. Многие говорят, мол зачем морочиться, если проще купить. Согласен, но тут дело не конечного результата, а самого процесса, ведь куда приятнее пользоваться вещью изготовленной собственными руками, чем покупной. И самое главное, если эта самоделка выйдет из стоя, то тот кто её собирал знает свою зарядку для аккумулятора досконально и способен починить быстро. А если сгорает покупное изделие, то еще покопаться нужно и вовсе не факт, что поломка будет найдена. Я голосую за устройства собственной сборки!

Олег

Вообще считаю, что идеальный вариант — это зарядное устройство промышленного производства, поэтому такое имею и вожу в багажнике постоянно. Но в жизни ситуации разные. Как- то был в гостях у дочери в Черногории, а там вообще с собой ничего не возят и даже редко кто имеет. Вот и она забыла на ночь закрыть дверь. Аккумулятор разрядила. Ни диода под рукой, ни компа. Нашел у нее шуруповерт бошевский на 18 вольт и 1 ампер тока. Вот его зарядку и использовал. Правда заряжал всю ночь и периодически трогал на предмет перегрева. Но ничего выдержала, утром завели с полпинка. Так что вариантов много, надо искать. Ну а по поводу самодельных зарядок, как радиоинженер могу посоветовать только трансформаторные, т.е. развязанные по сети, они безопасны по сравнению с конденсаторными, диодными с лампочкой.

Сергей

Зарядка аккумулятора нестандартными устройствами может привести или к полному безвозвратному износу, или к снижению гарантированной эксплуатации. Вся проблема в подключение самоделок, что бы номинальное напряжение ни превышало допустимого. Необходимо учитывать перепады температур и это очень важный момент, особенно в зимнее время. При понижении на градус увеличиваем и наоборот. Есть примерная таблица в зависимости от типа батареи – запомнить ее не сложно. Еще один важный момент – все замеры напряжения и естественно плотности производятся только на холодную, на неработающем двигателе.

Виталик

Вообще зарядным устройством пользуюсь крайне редко, может раз в два-три года, и то, когда уезжаю на долго, к примеру летом на пару месяцев на юг к родственникам. А так в основном машина почти ежедневно в работе, аккумулятор заряжается и надобности в таких устройствах нет. По этому считаю, что покупать за деньги то, чем практически не пользуешься не слишком умно. Оптимальный вариант — собрать такую простенькую поделку, допустим из компьютерного блока питания, и пуская валяется в ожидании своего часа. Ведь здесь принципиально не зарядить батарею полностью, а немного взбодрить её для пуска мотора, а дальше генератор сделает свое дело.

Николай

Буквально вчера подзаряжали аккумулятор от зарядника для шуруповерта. Машина стояла на улице, мороз -28, аккумулятор пару раз крутанул и встал. Достали шуруповерт, пару проводов, подключили и через полчаса авто благополучно завелось.

Дмитрий

Готовое магазинное зарядное устройство конечно идеальный вариант, ну а кому хочется приложить свои руки, да учитывая что пользоваться им приходится не часто, то можно не тратить деньги на покупку и сделать зарядку самим.
Самодельное зарядное должно быть автономно, не требовать присмотра, контроля тока, так как заряжаем чаще всего ночью. Кроме того оно должно обеспечивать напряжение 14,4 В и обеспечивать отключение АКБ при превышении тока и напряжения выше нормы. Также должно обеспечивать защиту от переполюсовки.
Основные ошибки которые совершают «кулибины» — это подключение напрямую к бытовой электросети, это и не ошибка даже а нарушение техники безопасности, следующая ограничение тока заряда емкостями, да и дороже: одна батарея конденсаторов 32 мкф на 350-400 В (меньше нельзя) обойдется как крутое фирменное зарядное устройство.
Проще всего использовать компьютерный импульсный блок питания (ИБП), он сейчас доступнее трансформатора на железе, да и отдельную защиту делать не надо, все готово.
Если нет компьютерного блока питания надо искать трансформатор. Подойдет силовой с накальными обмотками от старых ламповых телевизоров – ТС-130, ТС-180, ТС-220, ТС-270. Мощности у них за глаза с избытком. Можно найти на авторынке старый накальный трансформатор ТН.
Но все это только для тех кто дружит с электрикой. Если нет не заморачивайтесь – вы не сделаете зарядку отвечающую всем требованиям, поэтому покупайте готовую и не тратьте время.

Лора

Мне досталось от деда зарядное устройство. С советских времен. Самодельное. Я в этом совсем не разбираюсь, но знакомые увидев его восхищенно и уважительно цокают языком, мол, вот эта вещь «на века». Говорят, на каких-то лампах собрана и до сих пор работает. Я, правда, им практически не пользуюсь, но не в этом дело. Все советскую технику ругают, а она в разы оказывается надежнее современной, даже самодельная.

Владислав

В целом полезная вещица в хозяйстве, особенно если есть функция регулировки выходного напряжения

Алексей

Ни пользоваться, ни собирать самодельные зарядки как-то не доводилось, но принцип сборки и работы вполне представляю. Думаю, самоделки ничем не хуже заводских, просто возиться никто не хочет, тем более цены на магазинные вполне доступные.

Виктор

В целом, схемы несложные, деталей немного и они доступные. Наладку при наличии некоторого опыта тоже реально сделать. Так что вполне можно собрать. Конечно, очень приятно пользоваться прибором, собранным собственными руками)).

Иван

Зарядник, конечно штука полезная, но сейчас на рынке есть экземпляры поинтереснее — имя им пуско-зарядные устройства

Сергей

Схем зарядного устройства очень много и я как радиоинженер перепробовал многие из них. До прошлого года у меня работала схема еще с советских времен и она работала прекрасно. Но однажды у меня (по моей вине) в гараже умер полностью аккумулятор и понадобился циклический режим, чтобы его восстановить. Тогда и не стал заморачиваться (в связи с нехваткой времени) с созданием новой схемы, а просто пошел и купил. И теперь вожу зарядку в багажнике на всякий случай.

Попалась в интернете схема двухканального зарядного устройства. Я не стал делать сразу на два канала, так как не было необходимости - собрал один. Схема вполне рабочая и заряжает прекрасно.

Схема ЗУ для автоаккумуляторов

Характеристики зарядного устройства

• Напряжение сети 220 В.
• Выходное напряжение 2 х 16 В.
• Ток заряда 1 - 10 А.
• Ток разряда 0,1 - 1 А.
• Форма тока заряда - однополупериодный выпрямитель.
• Ёмкость аккумуляторов 10 - 100 А/ч.
• Напряжение заряжаемых аккумуляторов 3,6 - 12 В.

Описание работы: это зарядно-разрядное устройство на два канала с раздельной регулировкой тока заряда и тока разряда, что очень удобно и позволяет подобрать оптимальные режимы восстановления пластин аккумулятора исходя из их технического состояния. Использование циклического режима восстановления приводит к значительному снижению выхода газов сероводорода и кислорода из-за их полного использования в химической реакции, ускоренно восстанавливается внутреннее сопротивление и ёмкость до рабочего состояния, отсутствует перегрев корпуса и коробление пластин.

Ток разряда при зарядке ассиметричным током должен составлять не более 1/5 тока заряда. В инструкциях заводов изготовителей перед зарядкой аккумулятора требуется произвести разрядку, то есть провести формовку пластин перед зарядом. Искать подходящую разрядную нагрузку нет необходимости, достаточно выполнить соответствующее переключение в устройстве. Контрольную разрядку желательно проводить током в 0,05С от ёмкости аккумулятора в течении 20 часов. Схема позволяет провести формовку пластин двух аккумуляторов одновременно с раздельной установкой разрядного и зарядного тока.

Регуляторы тока представляют ключевые регуляторы на мощных полевых транзисторах VT1,VT2.
В цепях обратной связи установлены оптопары, необходимые для защиты транзисторов от перегрузки. При больших токах заряда влияние конденсаторов C3,C4 минимальное и почти однополупериодный ток длительностью 5 мс с паузой в 5 мс ускоряет восстановление пластин аккумуляторов, за счёт паузы в цикле восстановления, не возникает перегрева пластин и электролиза, улучшается рекомбинация ионов электролита с полным использованием в химической реакции атомов водорода и кислорода.

Конденсаторы С2,С3 работая в режиме умножения напряжения, при переключении диодов VD1,VD2, создают дополнительный импульс для расплавления крупнокристаллической сульфатации и переводе окисла свинца в аморфный свинец. Регуляторы тока обеих каналов R2, R5 питаются от параметрических стабилизаторов напряжения на стабилитронах VD3, VD4. Резисторы R7, R8 в цепях затворов полевых транзисторов VT1, VT2 ограничивают ток затвора до безопасной величины.

Транзисторы оптопар U1, U2 предназначены для шунтирования напряжения затвора полевых транзисторов при перегрузке зарядным или разрядным токами. Напряжение управления снимается с резисторов R13, R14 в цепях стока, через подстроечные резисторы R11, R12 и через ограничительные резисторы R9, R10 на светодиоды оптопар. При повышенном напряжении на резисторах R13, R14 транзисторы оптопар открываются и снижают напряжение управления на затворах полевых транзисторов, токи в цепи сток-исток понижаются.

Обсудить статью ПРОСТОЕ РЕГУЛИРУЕМОЕ АВТОМОБИЛЬНОЕ ЗАРЯДНОЕ

При определённых условиях аккумулятор автомобиля разряжается. Это может произойти как из-за естественного износа детали, так и из-за неверной эксплуатации. К примеру, если оставить машину на зиму на автостоянке, вполне вероятно, что вам понадобится зарядное устройство, чтобы оживить автомобиль.

Внимание! Собрать зарядное устройство для автомобильного аккумулятора можно своими руками, главное, делать всё чётко по схеме.

Процесс разрядки аккумулятора

Перед тем как начать восстановление устройства, необходимо рассмотреть в деталях причину, которая привела к подобной ситуации. Схема работы довольно проста. Аккумулятор заряжается от генератора.

Чтобы выделение газов при зарядке не превысило допустимые нормы, устанавливается специальное реле. Оно обеспечивает нужный уровень подачи электроэнергии. Обычно данный показатель устанавливается на отметке в 14,1 В. Допускается погрешность в пределах 0,2 В.

Тем не менее, чтобы автомобильный аккумулятор зарядился полностью, необходимо зарядное устройство с выдаваемой мощностью 14,5 В, его схема довольно проста. Неудивительно, что сделать аппарат под силу практически каждому автомобилисту.

Если на улице плюсовая температура, то запустить машину может наполовину заряженный аккумулятор. К сожалению, зимой в такой же ситуации у вас могут возникнуть серьёзные проблемы. Дело в том, что когда за окном -20 ёмкость батареи уменьшается в два раза. Неудивительно, что при таком раскладе большинство автомобилистов задумывается о схеме зарядного устройства для аккумулятора, которое можно было бы легко собрать.

Под влиянием отрицательных температур вязкость смазки увеличивается. Также растёт сила пусковых токов. В результате запустить автомобиль без прикуривания не получится. Конечно же, до подобного лучше не доводить.

Важно! Перед зимой лучшей профилактикой аккумулятора будет зарядка посредством зарядного устройства, которое вы собрали на основе одной из представленных в статье схем.

Безусловно, зарядное устройство для аккумулятора можно приобрести в магазине, но его стоимость не мала. Пожалуй, именно по этой причине всё больше автомобилистов обращаются к старым схемам, которые позволяют собрать работающее устройство своими руками за несколько часов.

Про зарядные устройства для автомобиля

При желании и некотором проворстве зарядить аккумулятор можно даже посредством одного диода. Правда, для этого понадобится ещё и обогреватель, но обычно он есть в каждом гараже.

Схема включения столь примитивного зарядного устройства довольно проста. Аккумулятор подключается через диод к электрической сети. Мощность обогревателя может находиться в диапазоне 1—2 киловатт. Пятнадцати часов такой терапии достаточно, чтобы вернуть аккумулятор к жизни.

Важно! КПД зарядного устройства, электрическая схема которого состоит из обогревателя и диода, составляет всего 1 процент.

Если в качестве альтернативы рассматривать зарядные устройства, в рабочих схемах которых есть транзисторы, то подобные аппараты отличаются тем, что выделяют огромное количество тепла. Также они подвержены риску короткого замыкания. Особенно дорого при их использовании стоит ошибка выбора полярности при подключении к контактам батареи.

Часто водители при создании зарядного устройства используют схемы, включающие тиристоры. К сожалению, они не способны обеспечить высокую стабильность тока, подаваемого на батарею.

Ещё одним весомым недостатком схем зарядного устройства с тиристорами, является акустический шум. Нельзя обойти вниманием и радиопомехи, способные повлиять на работу мобильных телефонов или другой радиотехники.

Важно! Существенно снизить радиопомехи от зарядного устройства с тиристорами позволяет ферритовое кольцо. Его нужно надеть на сетевой провод.

Какие схемы пользуются популярностью в интернете

Существует множество технических решений, каждое из которых обладает своими плюсами и минусами. Чаще всего в интернете можно найти схему зарядного устройства из блока питания компьютера.

В подобном решении есть несколько важных нюансов. Многие автомобилисты выбирают именно такой путь создания устройства для подзарядки потому, что структурные схемы блоков питания для компьютеров идентичны друг другу. Тем не менее электрические схемы у них разные. Поэтому для того чтобы работать с устройствами такого класса необходимо профильное образование. Самоучкам и аматорам будет довольно тяжело справиться с подобной работой.

Лучше сосредоточить своё внимание на конденсаторной схеме. Она имеет следующие плюсы:

1. Во-первых, она даёт сравнительно высокий КПД.
2. Во-вторых, такая конструкция выделяет минимум тепла.
3. В-третьих, гарантирует стабильный источник тока.
4. Четвёртым неоспоримым преимуществом является довольно неплохая защита от случайного замыкания.

К сожалению, без недостатков обойтись не получилось. Иногда при работе данного зарядного устройства наблюдается пропажа контакта с аккумулятором. Как результат напряжение возрастает в несколько раз. При этом образуется резонансный контур. Это выводит из строя всю схему.

Действующие схемы

Общая структура

Несмотря на кажущуюся сложность, данная структура довольно проста в создании. Фактически она состоит из нескольких законченных систем. Если вы не чувствуете в себе уверенности, которая позволит вам её собрать. Можно упразднить некоторые элементы, сохранив при этом большую часть производительности.

К примеру, можно исключить из данного рисунка все элементы, которые отвечают за автоматическое отключение. Это позволит в значительной мере упростить процесс радиотехнических работ.

Важно! В общей структуре особую роль играет электротехническая система, отвечающая за защиту от неправильного подключения полюсов.

В качестве защиты зарядного устройства от неправильного подключения полюсов используется реле. В таком случае при неправильном подключении диод не пропустит ток, и схема сохранит свою работоспособность.

При условии, что все контакты подключены правильно, ток поступает на клеммы и устройство обеспечивает питание автомобильной батареи. Систему защиты такого типа можно использовать с тиристорным и транзисторным оборудованием.

Балластные конденсаторы

Когда вы делаете зарядную систему конденсаторного типа — особое внимание нужно уделить радиотехнической структуре, отвечающей за стабилизацию силы тока. Лучше всего организовать её работу при помощи последовательного включения первичной обмотки T1 и конденсаторов С4-С9.

Важно! Увеличение ёмкости конденсатора позволяет добиться роста мощности тока.

На рисунке выше представлена полностью готовая электротехническая структура, способная зарядить батарею. Единственное, что нужно — это диодный мост. Правда, стоит отметить, что надёжность данной система крайне низкая . Малейшее нарушение контакта приводит к поломке трансформатора.

Номинал конденсатора напрямую зависит от заряда батареи, зависимость следующая:

• 0,5 А — 1 мкF;
• 1 А — 3, 4 мкF;
• 2 А — 8 мкF;
• 4 А — 16 мкF;
• 8 А — 32 мкF.

Конденсаторы лучше всего подключать группами параллельно друг другу. В качестве переключателя можно задействовать двухгалетный аппарат. Иногда инженеры в своих схемах используют тумблеры.

Итоги

Есть множество простых схем зарядного устройства для аккумулятора. Для того чтобы сделать их своими руками не нужны какие-либо специальные радиотехнические знания. Достаточно усидчивости и желания без затрат восстановить автомобильную батарею. Практичнее всего использовать конденсаторную схему. Она имеет высокий КПД и хорошо противостоит коротким замыканиям.

Неуклонная тенденция развития портативной электроники практически ежедневно заставляет рядового пользователя сталкиваться с зарядкой аккумуляторов своих мобильных устройств. Будь вы владельцем мобильного телефона, планшета, ноутбука или даже автомобиля, так или иначе вам неоднократно придётся столкнуться с зарядкой аккумуляторов этих устройств. На сегодняшний день рынок выбора зарядных устройств настолько обширен и велик, что в этом многообразии довольно тяжело сделать грамотный и правильный выбор зарядного устройства, подходящего к типу используемого аккумулятора. К тому же, сегодня существуют более 20-и типов аккумуляторов с различным химическим составом и основой. Каждый из них имеет свою специфику работы заряда и разряда. В силу экономической выгоды современное производство в этой сфере сейчас сконцентрировано преимущественно на выпуске свинцово-кислотных (гелевых) (Pb), никель – металл - гидридных (NiMH), никель – кадмиевых (NiCd) аккумуляторов и аккумуляторов на основе лития – литий-ионных (Li-ion) и литий-полимерных (Li-polymer). Последние из указанных, кстати, активно используются в питании портативных мобильных устройств. Главным образом литиевые аккумуляторы заслужили популярность за счёт применения относительно недорогих химических компонентов, большого количества циклов перезаряда (до 1000), высокой удельной энергии, низкой степени саморазряда, а так же способности удерживать ёмкость при отрицательных значениях температуры.

Электрическая схема зарядного устройства литиевых аккумуляторов, применяемых в мобильных гаджетах сводится к обеспечению их в процессе заряда постоянным напряжением, превышающим на 10 – 15 % номинальное. К примеру, если для питания мобильного телефона используется литий-ионная батарея на 3,7 В., то для её заряда необходим стабилизированный источник питания достаточной мощности для поддержания напряжения заряда не выше 4,2В – 5В. Именно поэтому большинство портативных зарядных устройств, идущих в комплекте с устройством, выпускают на номинальное напряжение 5В, обусловленное максимальным напряжением питания процессора и заряда батареи с учётом встроенного стабилизатора.

Конечно, не стоит забывать и о контроллере заряда, который берёт на себя основной алгоритм заряда батареи, а так же опрос её состояния. Современные литиевые аккумуляторы, выпускаемые для мобильных устройств с малыми токами потребления, уже идут со встроенным контроллером. Контроллер выполняет функцию ограничения тока заряда в зависимости от текущей ёмкости аккумулятора, отключает подачу напряжения устройству в случае критического разряда батареи, защищает батарею в случае короткого замыкания нагрузки (литиевые батареи очень чувствительны к большому току нагрузки и имеют свойство сильно нагреваться и даже взрываться). С целью унификации и взаимозаменяемости литий-ионных аккумуляторов ещё в 1997 году компании Duracell и Intel разработали управляющую шину опроса состояния контроллера, его работы и заряда с названием SMBus. Под эту шину были написаны драйвера и протоколы. Современные контроллеры и сейчас используют основы алгоритма заряда, прописанные этим протоколом. В плане технической реализации существует множество микросхем, способных реализовать контроль заряда литиевых аккумуляторов. Среди них выделяется серия MCP738xx, MAX1555 от MAXIM, STBC08 или STC4054 с уже встроенным защитным n-канальным MOSFET транзистором, резистором определения тока заряда и диапазоном напряжения питания контроллера от 4,25 до 6,5 Вольт. При этом у последних микросхем от STMicroelectronics значение напряжения заряда аккумулятора 4,2 В. имеет разброс всего +/- 1%, а зарядный ток может достигать 800 мА, что позволит реализовать зарядку аккумуляторов ёмкостью до 5000 мА/ч.

Рассматривая алгоритм заряда литий-ионных аккумуляторов стоит сказать, что это один из немногих типов, предусматривающих паспортную возможность зарядки током до 1С (100% ёмкости аккумулятора). Таким образом, аккумулятор ёмкостью в 3000 ма/ч может заряжаться током до 3А. Однако, частая зарядка большим «ударным» током хоть и существенно сократит её время, но в то же время довольно быстро снизит ёмкость аккумулятора и приведёт его в негодность. Из опыта проектирования электрических схем зарядных устройств скажем, что оптимальным значением зарядки литий-инного (полимерного) аккумулятора является значение 0,4С – 0,5С от его ёмкости.

Значение тока в 1С допускается лишь в момент начального заряда батареи, когда ёмкость аккумулятора достигает приблизительно 70% своей максимальной величины. Примером может стать работа зарядки смартфона или планшета, когда первоначальное восстановление ёмкости происходит за короткое время, а оставшиеся проценты набираются медленно.

На практике довольно часто случается эффект глубокого разряда литиевого аккумулятора, когда его напряжение опускается ниже 5% его ёмкости. В этом случае контроллер не в состоянии обеспечить достаточный пусковой ток для набора начальной ёмкости заряда. (Именно поэтому не рекомендуется разряжать такие аккумуляторы ниже 10%). Для решения таких ситуаций необходимо аккуратно разобрать аккумулятор и отключить встроенный контроллер заряда. Далее необходимо к выводам аккумулятора подсоединить внешний источник заряда, способный выдать ток не менее 0,4С ёмкости аккумулятора и напряжение не выше 4,3В (для аккумуляторов на 3,7В.). Электрическая схема зарядного устройства для начальной стадии зарядки таких аккумуляторов может примениться из примера ниже.

Данная схема состоит из стабилизатора тока в 1А. (задаётся резистором R5) на параметрическом стабилизаторе LM317D2T и импульсном регуляторе напряжения LM2576S-adj. Напряжение стабилизации, определяется обратной связью на 4-ю ногу стабилизатора напряжения, то есть соотношением сопротивлений R6 и R7, которыми на холостом ходу выставляется максимальное напряжение зарядки аккумулятора. Трансформатор должен на вторичной обмотке выдавать 4,2 – 5,2 В переменного напряжения. Тогда после стабилизации мы получим 4,2 – 5В постоянного напряжения, достаточного для заряда вышеупомянутого аккумулятора.

Никель – металл - гидридные аккумуляторы (NiMH) чаще всего можно встретить в исполнении корпусов стандартных батареек – это формфактор ААА (R03), АА (R6), D, С, 6F22 9В. Электрическая схема зарядного устройства для NiMH и NiCd аккумуляторов должна в себя включать нижеперечисленные функциональные возможности, связанные со спецификой алгоритма заряда этого типа аккумуляторов.

У различных аккумуляторов (даже с одинаковыми параметрами) со временем меняются химические и емкостные характеристики. В итоге возникает необходимость организовывать алгоритм заряда каждого экземпляра индивидуально, поскольку в процессе зарядки (особенно большими токами, что допускают никелевые аккумуляторы) избыточный перезаряд влияет на быстрый перегрев аккумулятора. Температура в процессе заряда выше 50 градусов из-за химически необратимых процессов распада никеля полностью погубит аккумулятор. Таким образом, электрическая схема зарядного устройства должна иметь функцию контроля температуры аккумулятора. Для увеличения срока службы и количества циклов перезаряда никелевого аккумулятора желательно каждую его банку разрядить до напряжения не ниже 0,9В. током порядка 0,3С от его ёмкости. К примеру, аккумулятор с 2500 – 2700 мА/ч. разрядить на активную нагрузку током в 1А. Так же зарядное устройство должно поддерживать зарядку с «тренировкой», когда в течении нескольких часов происходит циклический разряд до 0,9В с последующим зарядом током 0,3 – 0,4С. Исходя из практики таким образом можно оживить до 30% убитых никелевых аккумуляторов, причём никель-кадмиевые аккумуляторы «реанимации» поддаются гораздо охотнее. По времени заряда электрические схемы зарядных устройств могут делиться на «ускоренные» (ток заряда до 0,7С с временем полного заряда 2 – 2,5ч.), «средней длительности» (0,3 – 0,4С – заряд за 5 – 6ч.) и «классические» (ток 0,1С – время заряда 12 – 15ч.). Конструируя зарядное устройство для NiMH или NiCd аккумулятора, так же можно воспользоваться общепринятой формулой расчёта времени заряда в часах:

T = (E/I) ∙ 1.5

где Е – ёмкость аккумулятора, мА/ч.,
I – ток заряда, мА,
1,5 – коэффициент для компенсации КПД во момент зарядки.
К примеру, время заряда аккумулятора ёмкостью 1200 мА/ч. током 120 мА (0,1С) будет:
(1200/120)*1,5 = 15 часов.

Из опыта эксплуатации зарядных устройств для никелевых аккумуляторов стоит отметить, что чем ниже зарядный ток, тем больше циклов перезаряда перенесёт элемент. Паспортные циклы, как правило, производитель указывает при зарядке аккумулятора током 0,1С с наиболее длительным временем заряда. Степень заряженности банок зарядное устройство может определять через измерение внутреннего сопротивления за счёт разницы падения напряжения в момент заряда и разряда определённым током (метод ∆U).

Итак, учитывая всё вышеизложенное, одним из наиболее простых решений для самостоятельной сборки электрической схемы зарядного устройства и в то же время обладающей высокой эффективностью является схема Виталия Спорыша, описание которой без труда можно найти в сети.

Основными преимуществами данной схемы является возможность зарядки как одного, так и двух последовательно соединённых аккумуляторов, термоконтроль заряда цифровым термометром DS18B20, контроль и измерение тока в процессе заряда и разряда, автоотключение по завершению зарядки, возможность зарядки аккумулятора в «ускоренном» режиме. Кроме того, с помощью специально написанного программного обеспечения и дополнительной платы на микросхеме - преобразователе TTL уровней MAX232 возможен вариант контроля зарядки на ПК и дальнейшей её визуализации в виде графика. К недостаткам стоит отнести необходимость наличия независимого двухуровневого питания.

Аккумуляторы на основе свинца (Pb) довольно часто можно встретить в устройствах с большим потреблением тока: автомобилях, электромобилях, бесперебойниках, в качестве источников питания различного электроинструмента. Нет смысла перечислять их достоинства и недостатки, которые можно разыскать на многих сайтах на просторах сети. В процессе реализации электрической схемы зарядного устройства для таких аккумуляторов следует различать два режима зарядки: буферный и циклический.

Буферный режим зарядки предусматривает одновременное подключение к аккумулятору и зарядного устройства, и нагрузки. Такое подключение можно наблюдать в блоках бесперебойного питания, автомобилях, ветряных и солнечных энергосистемах. При этом, во время подзаряда устройство является ограничителем тока, а когда аккумулятор набирает свою ёмкость – переходит в режим ограничения напряжения для компенсации саморазряда. В этом режиме аккумулятор выступает в роли суперконденсатора. Циклический режим предусматривает отключение зарядного устройства по завершению зарядки и его повторное подключение в случае разряда батареи.

Схемных решений по зарядке данных аккумуляторов в Интернете достаточно много, поэтому рассмотрим некоторые из них. Для начинающего радиолюбителя для реализации простого зарядного устройства «на коленках» отлично подойдёт электрическая схема зарядного устройства на микросхеме L200C от STMicroelectronics. Микросхема представляет собой АНАЛОГОВЫЙ регулятор тока с возможностью стабилизации напряжения. Из всех преимуществ, которые имеет эта микросхема – это простота схемотехники. Пожалуй, на этом все плюсы и заканчиваются. Согласно даташиту на эту микросхему, максимальный ток заряда может достигать 2А, что теоретически позволит зарядить аккумулятор ёмкостью до 20 А/ч напряжением
(регулируемым) от 8 до 18В. Однако, как оказалось на практике, минусов у этой микросхемы гораздо больше, чем плюсов. Уже при зарядке 12 амперного cвинцово-гелевого SLA аккумулятора током 1,2А микросхема требует радиатор площадью не менее 600 кв. мм. Хорошо подходит радиатор с вентилятором от старого процессора. Согласно документации к микросхеме, к ней можно прикладывать напряжение до 40В. На самом деле, если подать по входу напряжение более 33В. – микросхема сгорает. Данное зарядное требует довольно мощный источник питания, способный выдать ток не менее 2А. Согласно приведённой схеме вторичная обмотка трансформатора должна выдавать не более 15 – 17В. переменного напряжения. Значение выходного напряжения, при котором зарядное устройство определяет, что аккумулятор набрал свою ёмкость, определяется значением Uref на 4-й ножке микросхемы и задаётся резистивным делителем R7 и R1. Сопротивления R2 – R6 создают обратную связь, определяя граничное значение зарядного тока аккумулятора.
Резистор R2 в то же время определяет его минимальное значение. При реализации устройства не стоит пренебрегать значением мощности сопротивлений обратной связи и лучше применять такие номиналы, какие указаны в схеме. Для реализации переключения зарядного тока лучшим вариантом станет применение релейного переключателя, к которому подключаются сопротивления R3 – R6. От использования низкоомного реостата лучше отказаться. Данное зарядное устройство способно заряжать аккумуляторы на свинцовой основе ёмкостью до 15 А/ч. при условии хорошего охлаждения микросхемы.

Существенно уменьшить габариты зарядки свинцовых аккумуляторов небольшой ёмкости (до 20 А/ч.) поможет электрическая схема зарядного устройства на импульсном 3А. стабилизаторе тока с регулировкой напряжения LM2576-ADJ.

Для зарядки свинцово-кислотных или гелевых аккумуляторных батарей ёмкостью до 80А/ч. (к примеру, автомобильных). Отлично подойдёт импульсная электрическая схема зарядного устройства универсального типа представленная ниже.

Схема была успешно реализована автором этой статьи в корпусе от компьютерного блока питания ATX. В основе её элементной базы лежат радиоэлементы, большей частью взятые из разобранного компьютерного блока питания. Зарядное устройство работает как стабилизатор тока до 8А. с регулируемым напряжением отсечки заряда. Переменное сопротивление R5 устанавливает значение максимального тока заряда, а резистор R31 устанавливает его граничное напряжение. В качестве датчика тока используется шунт на R33. Реле K1 необходимо для защиты устройства от изменения полярности подключения к клеммам аккумулятора. Импульсные трансформаторы T1 и Т21 в готовом виде были так же взяты из компьютерного блока питания. Работает электрическая схема зарядного устройства следующим образом:

1. включаем зарядное устройство с отключённой батареей (клеммы зарядки откинуты)

2. выставляем переменным сопротивлением R31(на фото верхнее) напряжение заряда. Для свинцового 12В. аккумулятора оно не должно превышать 13,8 – 14,0 В.

3. При правильном подключении зарядных клемм слышим, как щёлкает реле, и на нижнем индикаторе видим значение тока заряда, которое выставляем нижним переменным сопротивлением (R5 по схеме).

4. Алгоритм заряда спроектирован таким образом, что устройство заряжает аккумулятор постоянным заданным током. По мере накопления ёмкости значение зарядного тока стремится к минимальному значению, а «дозаряд» происходит за счёт выставленного ранее напряжения.

Полностью посаженый свинцовый аккумулятор не включит реле, как и собственно саму зарядку. Поэтому важно предусмотреть принудительную кнопку подачи мгновенного напряжения от внутреннего источника питания зарядного устройства на управляющую обмотку реле К1. При этом следует помнить, что в момент нажатой кнопки защита от переполюсовки будет отключена, поэтому нужно перед принудительным пуском обратить особое внимание на правильность подключения клемм зарядного устройства к аккумулятору. Как вариант, возможен запуск зарядки от заряженного аккумулятора, а уж потом перебрасываем клеммы зарядки на требуемый посаженный аккумулятор. Разработчика схемы можно найти под ником Falconist на различных радиоэлектронных форумах.

Для реализации индикатора напряжения и тока была применена схема на pic-контроллере PIC16F690 и «супердоступных деталях», прошивку и описание работы которой можно найти в сети.

Данная электрическая схема зарядного устройства, конечно же, не претендует на звание «эталонной», но она в полной мере способна заменить дорогостоящие зарядные устройства промышленного производства, а по функциональности может даже значительно превзойти многие из них. В окончании стоит сказать, что последняя схема универсального зарядного устройства рассчитана главным образом на человека, подготовленного в радиоконструировании. Если же вы только начинаете, то лучше в мощном зарядном устройстве применить гораздо более простые схемы на обычном мощном трансформаторе, тиристоре и системе его управления на нескольких транзисторах. Пример электрической схемы такого зарядного устройства приведён на фото ниже.

Смотрите также схемы.

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.

Похожие статьи