Автомат для зарядного устройства своими руками

АВТОМАТИЧЕСКОЕ ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО АВТОМОБИЛЬНОЕ

Автоматическое зарядное устройство предназначено для зарядки и десульфатации 12-ти вольтовых АКБ ёмкостью от 5 до 100 Ач и оценки уровня их заряда. Зарядное имеет защиту от переполюсовки и от короткого замыкания клемм. В нём применено микроконтроллерное управление, благодаря чему осуществляются безопасные и оптимальные алгоритмы зарядки: IUoU или IUIoU, с последующей дозарядкой до полного уровня зарядки. Параметры зарядки можно подстроить под конкретный аккумулятор вручную или выбрать уже заложенные в управляющей программе.

Основные режимы работы устройства для заложенных в программу предустановок.

>>
Режим зарядки — меню «Заряд». Для аккумуляторов емкостью от 7Ач до 12Ач по умолчанию задан алгоритм IUoU. Это значит:

— первый этап — зарядка стабильным током 0.1С до достижения напряжения14.6В

— второй этап -зарядка стабильным напряжением 14.6В, пока ток не упадет до 0,02С

— третий этап — поддержание стабильного напряжения 13.8В, пока ток не упадет до 0.01С. Здесь С — ёмкость батареи в Ач.

— четвёртый этап — дозарядка. На этом этапе отслеживается напряжение на АКБ. Если оно падает ниже 12.7В, включается заряд с самого начала.

Для стартерных АКБ применяем алгоритм IUIoU. Вместо третьего этапа включается стабилизация тока на уровне 0.02C до достижения напряжения на АКБ 16В или по прошествии времени около 2-х часов. По окончанию этого этапа зарядка прекращается и начинается дозарядка.

>> Режим десульфатации — меню «Тренировка». Здесь осуществляется тренировочный цикл: 10 секунд — разряд током 0,01С, 5 секунд — заряд током 0.1С. Зарядно-разрядный цикл продолжается, пока напряжение на АКБ не поднимется до 14.6В. Далее — обычный заряд.

>>
Режим теста батареи позволяет оценить степень разряда АКБ. Батарея нагружается током 0,01С на 15 секунд, затем включается режим измерения напряжения на АКБ.

>> Контрольно-тренировочный цикл. Если предварительно подключить дополнительную нагрузку и включить режим «Заряд» или «Тренировка», то в этом случае, сначала будет выполнена разрядка АКБ до напряжения 10.8В, а затем включится соответствующий выбранный режим. При этом измеряются ток и время разряда, таким образом, подсчитывается примерная емкость АКБ. Эти параметры отображаются на дисплее после окончания зарядки (когда появится надпись «Батарея заряжена») при нажатии на кнопку «выбор». В качестве дополнительной нагрузки можно применить автомобильную лампу накаливания. Ее мощность выбирается, исходя из требуемого тока разряда. Обычно его задают равным 0.1С — 0.05С (ток 10-ти или 20-ти часового разряда).

Схема зарядного автомата для 12В АКБ

Принципиальная схема автоматического автомобильного ЗУ

Рисунок платы автоматического автомобильного ЗУ

Основа схемы — микроконтроллер AtMega16. Перемещение по меню осуществляется кнопками «влево», «вправо», «выбор». Кнопкой «ресет» осуществляется выход из любого режима работы ЗУ в главное меню. Основные параметры зарядных алгоритмов можно настроить под конкретный аккумулятор, для этого в меню есть два настраиваемых профиля. Настроенные параметры сохраняются в энергонезависимой памяти.

Чтобы попасть в меню настроек нужно выбрать любой из профилей, нажать кнопку «выбор», выбрать «установки», «параметры профиля», профиль П1 или П2. Выбрав нужный параметр, нажимаем «выбор». Стрелки «влево» или «вправо» сменятся на стрелки «вверх» или «вниз», что означает готовность параметра к изменению. Выбираем нужное значение кнопками «влево» или «вправо», подтверждаем кнопкой «выбор». На дисплее появится надпись «Сохранено», что обозначает запись значения в EEPROM. Более подробно о настройке читайте на форуме.

Управление основными процессами возложено на микроконтроллер. В его память записывается управляющая программа, в которой и заложены все алгоритмы. Управление блоком питания осуществляется с помощью ШИМ с вывода PD7 МК и простейшего ЦАП на элементах R4, C9, R7, C11. Измерение напряжения АКБ и зарядного тока осуществляется средствами самого микроконтроллера — встроенным АЦП и управляемым дифференциальным усилителем. Напряжение АКБ на вход АЦП подается с делителя R10 R11.

Зарядный и разрядный ток измеряются следующим образом. Падение напряжения с измерительного резистора R8 через делители R5 R6 R10 R11 подается на усилительный каскад, который находится внутри МК и подключен к выводам PA2, PA3. Коэффициент его усиления устанавливается программно, в зависимости от измеряемого тока. Для токов меньше 1А коэффициент усиления (КУ) задается равным 200, для токов выше 1А КУ=10. Вся информация выводится на ЖКИ, подключенный к портам РВ1-РВ7 по четырёхпроводной шине.

Защита от переполюсовки выполнена на транзисторе Т1, сигнализация неправильного подключения — на элементах VD1, EP1, R13. При включении зарядного устройства в сеть транзистор Т1 закрыт низким уровнем с порта РС5, и АКБ отключена от зарядного устройства. Подключается она только при выборе в меню типа АКБ и режима работы ЗУ. Этим обеспечивается также отсутствие искрения при подключении батареи. При попытке подключить аккумулятор в неправильной полярности сработает зуммер ЕР1 и красный светодиод VD1, сигнализируя о возможной аварии.

В процессе заряда постоянно контролируется зарядный ток. Если он станет равным нулю (сняли клеммы с АКБ), устройство автоматически переходит в главное меню, останавливая заряд и отключая батарею. Транзистор Т2 и резистор R12 образуют разрядную цепь, которая участвует в зарядно-разрядном цикле десульфатирующего заряда и в режиме теста АКБ. Ток разряда 0.01С задается с помощью ШИМ с порта PD5. Кулер автоматически выключается, когда ток заряда падает ниже 1,8А. Управляет кулером порт PD4 и транзистор VT1.

О деталях схемы автоматической зарядки

Диод Шоттки D2 можно взять из того же БП, из цепи +5В, которая у нас не используется. Элементы D2,Т1 иТ2 через изолирующие прокладки размещаются на одном радиаторе площадью 40 квадратных сантиметров. Звукоизлучатель — со встроенным генератором, на напряжение 8-12 В, громкость звучания можно подрегулировать резистором R13.

ЖКИ – WH1602 или аналогичный, на контроллере HD44780, KS0066 или совместимых с ними. К сожалению, эти индикаторы могут иметь разное расположение выводов, так что, возможно, придется разрабатывать печатную плату под свой экземпляр

Налаживание заключается в проверке и калибровке измерительной части. Подключаем к клеммам аккумулятор, либо блок питания напряжением 12-15В и вольтметр. Заходим в меню «Калибровка». Сверяем показания напряжения на индикаторе с показаниями вольтметра, при необходимости, корректируем кнопками « ». Нажимаем «Выбор».

Далее идет калибровка по току при КУ=10. Теми же кнопками « » нужно выставить нулевые показания тока. Нагрузка (аккумулятор) при этом автоматически отключается, так что ток заряда отсутствует. В идеальном случае там должны быть нули или очень близкие к нулю значения. Если это так, это говорит о точности резисторов R5, R6, R10, R11, R8 и хорошем качестве дифференциального усилителя. Нажимаем «Выбор». Аналогично — калибровка для КУ=200. «Выбор». На дисплее отобразится «Готово» и через 3 секунды устройство перейдет в главное меню. Поправочные коэффициенты хранятся в энергонезависимой памяти. Здесь стоит отметить, что если при самой первой калибровке значение напряжения на ЖКИ сильно отличается от показаний вольтметра, а токи при каком — либо КУ сильно отличаются от нуля, нужно подобрать другие резисторы делителя R5, R6, R10, R11, R8, иначе в работе устройства возможны сбои. При точных резисторах поправочные коэффициенты равны нулю или минимальны. На этом наладка заканчивается. И в заключение. Если же напряжение или ток зарядного устройства на каком-то этапе не возрастает до положенного уровня или устройство «выскакивает» в меню, нужно ещё раз внимательно проверить правильность доработки блока питания. Возможно, срабатывает защита.

Переделка БП АТХ под зарядное устройство

Схема электрическая доработки стандартного ATX

В схеме управления лучше использовать прецизионные резисторы, как указано в описании. При использовании подстроечников параметры не стабильные. проверено на собственном опыте. При тестировании данного ЗУ проводил полный цикл разрядки и зарядки АКБ (разряд до 10,8В и заряд в режиме тренировки, потребовалось около суток). Нагревание ATX БП компьютера не более 60 градусов, а модуля МК еще меньще.

Проблем в настройке не было, запустилось сразу, только нужна подстройка под максимально точные показания. После демострации работы другу-автолюбителю этого зарядного автомата, сразу заявка поступила на изготовление еще одного экземпляра. Автор схемы — Slon, сборка и тестирование — sterc.

Источник

Автоматическое зарядное устройство своими руками для автомобильного аккумулятора

Популярные схемы зарядных устройств

На сегодняшний день рынок переполнен огромным выбором самых различных автоматических зарядных устройств (ЗУ) для автомобильного аккумулятора. Они различаются по конструктивным особенностям, скорости работы и ценам. Впрочем, всегда есть любители собрать или отремонтировать что-то своими руками. Для этой категории наших читателей мы разберём несколько самых популярных видов приспособлений, но прежде поговорим о их классификации и предназначении.

Все ЗУ делятся по виду работы:

1. Трансформаторные – тяжёлые стационарные агрегаты. Устанавливаются в производственных помещениях или автосервисах.
2. Импульсные – имеют небольшой размер, ими пользуются рядовые автомобилисты.

По скорости ЗУ бывают ускоренные и кондиционирующие.

Кроме того, зарядки могут быть:

1. Обычные. К ним мы все привыкли и пользуемся ими в повседневной жизни.
2. Пусковые. Ими можно привести в чувство подсевший накопитель. Используются для запуска двигателя. Они очень удобны в мороз, когда не хочется ничего откручивать или элементарно нет времени.
3. Зарядно-пусковые. Универсальные, эффективны в обоих случаях.

Мы разберём три популярных схемы:

1. Автоматическое зарядное устройство для аккумулятора в 12 В. Это надёжный прибор, способный к саморегуляции и имеющий функцию отключения на нужной отметке. Собираться он будет в два этапа, путём соединения двух отдельных агрегатов.
2. ЗУ из компьютерного блока питания. Здесь подойдут только блоки, в основе которых находятся микросхемы TL494 и KA7500. Это также незамысловатый в изготовлении и достаточно умный девайс.
3. ЗУ на микроконтроллере. Его можно приобрести как конструктор, с подробной приложенной инструкцией и по заметно меньшей цене, хотя ничто не мешает отыскать все элементы в тайных закромах своего гаража. Данное конструирование потребует от вас некоторых умений и навыков.

На сегодняшний день существует огромное количество разнообразных рабочих схем. Мы подобрали для вас три самые популярные и доступные, но при этом обладающие внушительным функционалом.

Простое автоматическое зарядное устройство

ПАЗУ состоит из трансформатора и диодного моста. Конечно, можно использовать неавтоматический прибор и не знать проблем, но это связано с потерей лишнего времени. Мы подробно разберём изготовление по отдельности неавтоматического агрегата и автомата к нему. Предлагаемый нами автомат подойдёт к любому отставшему от времени и морально устаревшему механизму. Из трёх представленных вам конструкций эти являются самыми простыми для понимания новичка.

Схема автоматического зарядного устройства для аккумуляторов

Начнём с неавтоматического приспособления как основы для всей структуры. Такое ЗУ – надёжный модуль, незаслуженно теряющий свою популярность, но ещё применяемый многими автолюбителями. После небольшой модернизации этот девайс займёт своё заслуженное место в XXI веке.

Схема автоматического зарядного устройства для автомобильного аккумулятора

Данный прибор не является ЗУ сам по себе. Он представляет собой автоматическую установку, подключаемую к любому заряднику старого образца и позволяющую использовать его в автоматическом режиме.

На чертеже изображён блок регулировки без самого зарядника. Каждая часть блока работает независимо друг от друга:

• первая LM317 – стабилизатор тока;
• резистор – 1,25 Ом, чем выше ток, тем мощнее резистор (1 А – 5 Вт);
• вторая LM317 – стабилизатор напряжения;
• на вход подключается нагрузочный резистор 1 кОм.

Список радиодеталей

• понижающее трансформаторное устройство (от 220 до 13,8 вольт);
• диодный мост;
• стрелочный или цифровой амперметр;
• три провода: два с зажимами для клемм и один с вилкой;
• плавкий предохранитель;
• железный или пластиковый корпус для всей конструкции.

Для сборки автоматического зарядного устройства для автомобильного аккумулятора нам понадобятся:

• первая LM317 (стабилизатор тока);
• резистор;
• вторая LM317;
• провод для сети.

Всё необходимое сегодня можно свободно приобрести в специализированных магазинах или заказать на интернет-площадках. Хотя многие мастера умудряются сэкономить и на этом, снимая комплектующие с отслужившей техники.

Сборка

Сборка включает в себя несколько этапов:

1. Собираем механизм. Объединяем трансформатор с диодным мостом, к которому крепим два провода с «крокодилами». Для определения силы тока подключаем амперметр. Затем устанавливаем питание и предохранитель. Помещаем всю конструкцию в короб из пластика или металла.
2. Объединяем стабилизатор тока с резистором и стабилизатор напряжения. Далее выставляется необходимое напряжение.
3. Соединяем простое ЗУ и автомат. В результате получаем автоматическое зарядное устройство для автомобильного аккумулятора.

Получившийся гибрид будет саморегулируемым. Главное, проверьте, полны ли банки электролитом, и выкрутите пробки, если таковые предусмотрены производителем. В принципе, данный автомат можно использовать в комплексе с любым устройством, как самодельным, так и покупным, что является несомненным его плюсом. Да и всегда приятно собрать автоматическое ЗУ для автомобильного аккумулятора своими руками.

Зарядное устройство из компьютерного блока питания

В наше время цифровых технологий в каждом доме имеются отработанные или запасные части от персонального компьютера. Иногда их можно пустить в дело. Например, собрать из компьютерного блока питания ЗУ для автомобиля или иной техники. Здесь будет происходить автоматическая зарядка автомобильного аккумулятора. Приводим ниже подробную инструкцию и чертёж.

Список радиодеталей

В данный перечень входят:

• стандартный набор проводов;
• резистор на 100 кОм;
• компьютерный блок питания.

Сборка

У блока питания (TL494 или KA7500) необходимо отключить защиту от повышенного напряжения и короткого замыкания. Для этого прерываем дорожку Vref+5V, подходящую к 13, 14 и 15 микросхемам. Это необходимо для автоматического поступления тока от сети. Далее создаём возможность регулировки, для этого удаляем резисторы R1 28,7 кОм и R2 5,6 кОм, а R1 меняем на 100 кОм, после чего напряжение должно удерживаться в диапазоне 4–16 V. Подключаем амперметр и присоединяем провода.

Всё, ваше автоматическое зарядное устройство, собранное своими руками из компьютерного блока питания, готово к работе! Вы потратили 30 минут времени, избавились от ненужных вещей и сэкономили несколько тысяч рублей.

Зарядное устройство на микроконтроллере

Если покупать официальный аналог, то он будет стоить довольно круглую сумму. Но зачем платить больше, ели сегодня можно заказать отдельные части на специализированных площадках за сущие копейки. Кроме того, на некоторых ресурсах можно найти микроконтроллерную зарядку в разобранном виде, словно конструктор «Лего», и собрать всё самостоятельно, что при наличии внятной инструкции (к сожалению, часто на китайском языке) совсем не сложно.

Схема

Данный чертёж является более сложным в сравнении с предыдущими. Это объясняется наличием сразу нескольких управляющих микросхем и достаточно сложными для понимания новичка переделками. Подобная тонкая работа либо отпугнёт начинающего конструктора, либо заставит вас углубленно окунуться в изучение данной темы. Этот вариант рассчитан на людей, обладающих необходимым минимумом знаний в сфере радиотехники. Если ранее вам не приходилось сталкиваться с чтением подобных чертежей и вы не знаете, где и с чего можно скрутить ту или иную деталь, то лучше купите готовый комплект. Вы без проблем найдёте ни одно подобное предложение на просторах интернета. Единственное неудобство – это часто некачественный перевод инструкции.

Список радиодеталей

Комплектующие части устройства на микроконтроллере:

• микроконтроллер DD1;
• дроссель L1;
• вольтметр;
• амперметр;
• перемычка.

Сборка

Если вам повезло найти добротную инструкцию по сборке с качественными иллюстрациями, то настоятельно рекомендуем с ней как следует ознакомиться. Данный вариант является самым сложным из представленных в нашей статье. Не ленитесь, потратить несколько лишних минут на изучение материала. Помните, что халатное отношение к электрическим приборам является одним из факторов возникновения пожаров и частой причиной получения химических и термических ожогов.

Начинаем с отключения транзистора VT4, а точки стока соединяем перемычкой. При напряжении 16 V настраиваем R10 на диапазон 1,9–2 В. Источник 16 V можно заменить на 12 V или 8 V. При этом R10 должен быть равен 1,5 В или 1 В. Подключаем амперметр и резистор. Устанавливаем ток в 1 А. Резистор R6 настраиваем так, чтобы на выходе ОУ DA2.2 было равно 1,9–2 В. При выключенном питании устанавливаем ЖКИ и микроконтроллер. На выходе крепим резистор. Далее проводим калибровку, используя кнопки SB 1, SB 2, SB 3, и устанавливаем значение, как на образцовом вольтметре. После этого снимаем перемычку. Все данные будут записаны и сохранены в EEPROM. Включаем своё детище в сеть и настраиваем на 12 V.

Правила зарядки аккумулятора и эксплуатация ЗУ

Существуют простые и автоматические зарядные устройства для автомобильных аккумуляторов. Первые имеют более низкий ценник, но требуют большего внимания при эксплуатации. Они не способны изменять свои конфигурации, всё производится в ручном режиме. Вторые работают самостоятельно, без вмешательства человека. Они выполняют действия по определённому алгоритму, заложенному в них с завода или настроенному владельцем. Некоторые из них являются более сложными, другие менее, но определённо они очень удобны для владельца.

Существуют такие типы механизмов, где зарядка производится, не снимая АКБ с автомобиля. При их неправильной эксплуатации можно спалить электронную начинку авто, что приведёт к дорогостоящему ремонту.

Также можно загубить батарею, если оставить её на долгое время на неавтоматической зарядке, с выставленным высоким напряжением. Как минимум, это резко снизит её объём и уменьшит срок службы. На таких установках ток необходимо либо постепенно снижать, либо сразу ставить низкие значения.

Перечислим основные правила, соблюдение которых гарантирует долгую жизнь вашему девайсу:

1. Периодически контролируйте работу простейших зарядников. Они не могут самостоятельно снижать подаваемое напряжение и отключаться.
2. Будьте внимательны, не путайте полярность, это может привести к гибели вашей АКБ. Одним из признаков подобной ошибки может стать закипание электролита в банках. Для тех, кто не знает: перепутать полярность – значит подключить «плюс» к минусовой клемме, а «минус» к плюсовой. Если у вас самодельная зарядка, сразу пометьте провода (положительный – красный, отрицательный – чёрный).
3. Устанавливая АКБ на подзарядку, начинайте с минусовой клеммы, а снимая – с плюсовой.
4. При зарядке отставляйте ЗУ как можно дальше от аккумуляторной батареи, также не ставьте её под и над АКБ.
5. Следите за чистотой – электроника не терпит пыли.
6. При хранении не закусывайте «крокодилы» на проводке.
7. Все элементы проводки должны быть качественно заизолированы.

В этой статье мы разобрали, как сделать простое автоматическое зарядное устройство своими руками, и познакомились с тремя самыми популярными из них. Обычно они ничем не уступают дорогим покупным аналогам и способны прослужить своему создателю десятки лет. Главное – ваше здоровье, будьте внимательны и аккуратны. Соблюдайте технику безопасности, не забывайте выключать паяльник, если надолго отходите, и работайте только при хорошем освещении.

Источник