Зарядное устройство постоянного тока своими руками

Зарядное устройство для автомобильного аккумулятора своими руками

Зарядное устройство (ЗУ) для аккумулятора необходимо каждому автолюбителю, но стоит оно немало, а регулярные профилактические поездки в автосервис не выход. Обслуживание батареи в СТО требует времени и денег. Кроме того, на разряженном аккумуляторе до сервиса ещё нужно доехать. Собрать своими руками работоспособное зарядное устройство для автомобильного аккумулятора своими руками сможет каждый, кто умеет пользоваться паяльником.

Немного теории об аккумуляторах

Любой аккумулятор (АКБ) — накопитель электрической энергии. При подаче на него напряжения энергия накапливается, благодаря химическим изменениям внутри батареи. При подключении потребителя происходит противоположный процесс: обратное химическое изменение создаёт напряжение на клеммах устройства, через нагрузку течёт ток. Таким образом, чтобы получить от батареи напряжение, его сначала нужно «положить», т. е. зарядить аккумулятор.

Практически любой автомобиль имеет собственный генератор, который при запущенном двигателе обеспечивает электроснабжение бортового оборудования и заряжает аккумулятор, пополняя энергию, потраченную на пуск мотора. Но в некоторых случаях (частый или тяжёлый запуск двигателя, короткие поездки и пр.) энергия аккумулятора не успевает восстанавливаться, батарея постепенно разряжается. Выход из создавшегося положения один — зарядка внешним зарядным устройством.

Как узнать состояние батареи

Чтобы принимать решение о необходимости зарядки, нужно определить, в каком состоянии находится АКБ. Самый простой вариант — «крутит/не крутит» — в то же время является и неудачным. Если батарея «не крутит», к примеру, утром в гараже, то вы вообще никуда не поедете. Состояние «не крутит» является критическим, а последствия для аккумулятора могут быть печальными.

Оптимальный и надёжный метод проверки состояния аккумуляторной батареи — измерение напряжения на ней обычным тестером. При температуре воздуха около 20 градусов зависимость степени зарядки от напряжения на клеммах отключённой от нагрузки (!) батареи следующая:

• 12.6…12.7 В — полностью заряжена;
• 12.3…12.4 В — 75%;
• 12.0…12.1 В — 50%;
• 11.8…11.9 В — 25%;
• 11.6…11.7 В — разряжена;
• ниже 11.6 В — глубокий разряд.

Нужно отметить, что напряжение 10.6 вольт — критическое. Если оно опустится ниже, то «автомобильная батарейка» (особенно необслуживаемая) выйдет из строя.

Правильная зарядка

Существует два метода зарядки автомобильной батареи — постоянным напряжением и постоянным током. У каждого свои особенности и недостатки:

• Зарядка постоянным напряжением — годится для восстановления заряда не полностью разряженных батарей, напряжение на клеммах которых не ниже 12.3 В. Процесс заключается в следующем: к клеммам батареи подключают источник постоянного тока напряжением 14.2–14.7 В. Окончание процесса контролируют по току потребления: когда он упадёт до нуля, зарядка считается оконченной. Недостаток такого способа — возможно большой начальный зарядный ток; чем сильнее батарея разряжена, тем выше ток. Преимущества метода очевидны — вам не нужно постоянно регулировать ток зарядки, аккумулятору не грозит перезарядка, если вы про него забудете.
• Зарядка постоянным током — самый распространённый и надёжный способ. В этом режиме ЗУ выдаёт постоянный ток, равный 1/10 ёмкости батареи. Окончание процесса зарядки определяется по напряжению на батарее — когда оно достигнет 14.7 В, заряжать батарею прекращают. Недостаток такого метода — батарею можно испортить, не сняв вовремя с зарядки.

Самодельные зарядки для АКБ

Собрать своими руками зарядное устройство для автомобильного аккумулятора реально и не особо сложно. Для этого нужно иметь начальные знания по электротехнике и уметь держать в руках паяльник.

Простое устройство на 6 и 12 В

Такая схема самая элементарная и бюджетная. При помощи этого ЗУ вы сможете качественно зарядить любой свинцовый аккумулятор с рабочим напряжением 12 или 6 В и электрической ёмкостью от 10 до 120 А/ч.

Устройство состоит из понижающего трансформатора Т1 и мощного выпрямителя, собранного на диодах VD2-VD5. Установка зарядного тока производится переключателями S2-S5, при помощи которых в цепь питания первичной обмотки трансформатора подключаются гасящие конденсаторы C1-C4. Благодаря кратному «весу» каждого переключателя, различные комбинации позволяют ступенчато регулировать ток зарядки в пределах 1–15 А с шагом 1 А. Этого достаточно для выбора оптимального тока зарядки.

К примеру, если необходим ток в 5 А, то понадобится включить тумблеры S4 и S2. Замкнутые S5, S3 и S2 дадут в сумме 11 А. Для контроля напряжения на АКБ служит вольтметр PU1, за зарядным током следят при помощи амперметра PА1.

В конструкции можно использовать любой силовой трансформатор мощностью около 300 Вт, в том числе и самодельный. Он должен выдавать на вторичной обмотке напряжение 22–24 В при токе до 10–15 А. На месте VD2-VD5 подойдут любые выпрямительные диоды, выдерживающие прямой ток не менее 10 А и обратное напряжение не ниже 40 В. Подойдут Д214 или Д242. Их следует установить через изолирующие прокладки на радиатор с площадью рассеяния не менее 300 см. кв.

Конденсаторы С2-С5 обязательно должны быть неполярные бумажные с рабочим напряжением не ниже 300 В. Подойдут, к примеру, МБЧГ, КБГ-МН, МБГО, МБГП, МБМ, МБГЧ. Подобные конденсаторы, имеющие форму кубиков, широко использовались как фазосдвигающие для электромоторов бытовой техники. В качестве PU1 использован вольтметр постоянного тока типа М5−2 с пределом измерения 30 В. PA1 — амперметр того же типа с пределом измерения 30 А.

Схема проста, если собрать её из исправных деталей, то в налаживании не нуждается. Это устройство подойдёт и для зарядки шестивольтовых батарей, но «вес» каждого из переключателей S2-S5 будет иным. Поэтому ориентироваться в зарядных токах придётся по амперметру.

С плавной регулировкой тока

По этой схеме собрать зарядник для аккумулятора автомобиля своими руками сложнее, но она возможна в повторении и тоже не содержит дефицитных деталей. С её помощью допустимо заряжать 12-вольтовые аккумуляторы ёмкостью до 120 А/ч, ток заряда плавно регулируется.

Зарядка батареи производится импульсным током, в качестве регулирующего элемента используется тиристор. Помимо ручки плавной регулировки тока, эта конструкция имеет и переключатель режима, при включении которого зарядный ток увеличивается вдвое.

Режим зарядки контролируется визуально по стрелочному прибору RA1. Резистор R1 самодельный, выполненный из нихромовой или медной проволоки диаметром не менее 0.8 мм. Он служит ограничителем тока. Лампа EL1 — индикаторная. На её месте подойдёт любая малогабаритная индикаторная лампа с напряжением 24–36 В.

Понижающий трансформатор можно применить готовый с выходным напряжением по вторичной обмотке 18–24 В при токе до 15 А. Если подходящего прибора под рукой не оказалось, то можно сделать самому из любого сетевого трансформатора мощностью 250–300 Вт. Для этого с трансформатора сматывают все обмотки, кроме сетевой, и наматывают одну вторичную обмотку любым изолированным проводом с сечением 6 мм. кв. Количество витков в обмотке — 42.

Тиристор VD2 может быть любым из серии КУ202 с буквами В-Н. Его устанавливают на радиатор с площадью рассеивания не менее 200 см. кв. Силовой монтаж устройства делают проводами минимальной длины и с сечением не менее 4 мм. кв. На месте VD1 будет работать любой выпрямительный диод с обратным напряжением не ниже 20 В и выдерживающий ток не менее 200 мА.

Налаживание устройства сводится к калибровке амперметра RA1. Сделать это можно, подключив вместо аккумулятора несколько 12-вольтовых ламп общей мощностью до 250 Вт, контролируя ток по заведомо исправному эталонному амперметру.

Из компьютерного блока питания

Чтобы собрать это простое зарядное устройство своими руками, понадобится обычный блок питания от старого компьютера АТХ и знания по радиотехнике. Но зато и характеристики прибора получатся приличными. С его помощью заряжают батареи током до 10 А, регулируя ток и напряжение заряда. Единственное условие — БП желателен на контроллере TL494.

Для создания автомобильной зарядки своими руками из блока питания компьютера придётся собрать схему, приведённую на рисунке.

Пошагово необходимые для доработки операции будут выглядеть следующим образом:

1. Откусить все провода шин питания, за исключением жёлтых и чёрных.
2. Соединить между собой жёлтые и отдельно чёрные провода — это будут соответственно «+» и «-» ЗУ (см. схему).
3. Перерезать все дорожки, ведущие к выводам 1, 14, 15 и 16 контроллера TL494.
4. Установить на кожух БП переменные резисторы номиналом 10 и 4,4 кОм — это органы регулировки напряжения и тока зарядки соответственно.
5. Навесным монтажом собрать схему, приведённую на рисунке выше.

Если монтаж выполнен правильно, то доработку закончена. Осталось оснастить новое ЗУ вольтметром, амперметром и проводами с «крокодилами» для подключения к АКБ.

В конструкции возможно использовать любые переменные и постоянные резисторы, кроме токового (нижний по схеме номиналом 0.1 Ом). Его рассеиваемая мощность — не менее 10 Вт. Сделать такой резистор можно самостоятельно из нихромового или медного провода соответствующей длины, но реально найти и готовый, к примеру, шунт от китайского цифрового тестера на 10 А или резистор С5−16МВ. Ещё один вариант — два резистора 5WR2J, включённые параллельно. Такие резисторы есть в импульсных блоках питаниях ПК или телевизоров.

Что необходимо знать при зарядке АКБ

Заряжая автомобильный аккумулятор, важно соблюдать ряд правил. Это поможет вам продлить срок службы аккумулятора и сохранить своё здоровье:

1. Все свинцовые аккумуляторы заряжают током не выше одной десятой от ёмкости батареи. Если у вас в авто стоит АКБ ёмкостью 60 А/ч, то расчёт зарядного тока выглядит так: 60/10=6 А.
2. В процессе зарядки могут выделяться взрывоопасные газы. Особенно это касается обслуживаемых аккумуляторов. Достаточно одной искры, чтобы скопившийся в гараже или другом помещении водород взорвался. Поэтому заряжать аккумуляторы нужно в хорошо проветриваемом помещении или на балконе.
3. Зарядка батареи сопровождается выделением тепла, поэтому постоянно контролируйте температуру корпуса АКБ на ощупь. Если батарея заметно нагрелась, то немедленно уменьшите зарядный ток или вообще прекратите зарядку.
4. Если батарея обслуживаемая, постоянно контролируйте уровень электролита в банках и его плотность. В процессе заряда электролит «выкипает», а плотность повышается. Если пластины в банке оголились или плотность поднялась выше 1.29, а зарядка ещё не закончена, добавьте в электролит дистиллированной воды.
5. Не допускайте перезарядки батареи. Максимальное напряжение на ней при подключённом ЗУ — 14.7 В.
6. Не допускайте глубокой разрядки батареи, подзаряжайте её периодически. Если напряжение на батарее при отключённой нагрузке опустится ниже 10.7, АКБ придётся выбросить.

Вопрос о создании простого зарядного устройство для аккумулятора своими руками выяснен. Все достаточно просто, осталось запастись необходимым инструментом и можно смело приступать к работе.

Originally posted 2018-07-04 08:34:51.

Источник

3 схемы зарядных устройств, полезных каждому автолюбителю

Зарядное устройство для аккумуляторных батарей должно быть в арсенале каждого автолюбителя. Но, увы, промышленные приборы стоят дорого, а самостоятельно изготовить сложное устройство под силу не каждому. Предлагаемые в этой статье зарядные устройства просты по конструкции, не содержат дефицитных деталей, и повторить их сможет практически каждый, имеющий начальные знания по электротехнике.

Прибор для зарядки и тренировки АКБ

С помощью этого прибора можно не только зарядить 12-ти вольтовый аккумулятор емкостью до 60 А-ч, но и потренировать его ассиметричным током, что бывает необходимым на начальных стадиях сульфатации.

Зарядное устройство подойдет и для более емких аккумуляторов, но время зарядки несколько увеличится.

Сетевое напряжение поступает на трансформатор Т1, понижается до 25 вольт и выпрямляется при помощи одополупериодного выпрямителя, собранного на диодах D1, D2. Диоды включены параллельно для облегчения режима их работы. Далее выпрямленное однополупериодное напряжение поступает на узел регулировки тока, собранный на транзисторе VT1 и параметрическом стабилизаторе R1, D3. Регулируют зарядный ток при помощи переменного резистора R2.

Таким образом, во время положительной полуволны АКБ заряжается, во время отрицательной разряжается через резистор R4 током порядка 500 мА. При этом максимальный зарядный ток в импульсе может достигать 10 А (усредненное значение – 5 А). Силу зарядного тока контролируют по амперметру PA1, а напряжение на клеммах АКБ по вольтметру PV1.

Устанавливая зарядный ток по амперметру, необходимо учитывать, что во время зарядки часть тока протекает через резистор R4, поэтому из показаний прибора нужно вычесть 10%. Если есть возможность и желание, чтобы не заниматься математикой шкалу прибора можно переградуировать.

Узел защиты от глубокого разряда собран на электромагнитном реле К1. Пока напряжение в сети есть, реле включено и своими контактами К1.1 и К1.2 (включены параллельно для увеличения мощности) подает напряжение зарядки на АКБ. Если напряжение в сети исчезнет, реле обесточится и отключит батарею от зарядного устройства.

В устройстве можно использовать любой сетевой трансформатор, выдающий на вторичной обмотке напряжение 22-26 В при токе 10 А. Диоды D1, D2 – любые выпрямительные, выдерживающие ток 10 А и обратное напряжение не ниже 40 В. КТ827 можно заменить на КТ844. Резистор R4 – ПЭВ-15 или любой другой проволочный с рассеиваемой мощностью не менее 15 Вт. R3 – С5-16МВ или самодельный, выполненный из нихромового провода. Стабилитрон Д814А можно заменить на Д814 с буквами Б, В, Г. Реле – РПУ-0 или аналогичное с напряжением срабатывания 24 В, каждая группа контактов которого сможет выдерживать половину зарядного тока (включены параллельно).

Вольтметр PV1 с пределом измерения 20 В, амперметр PA1 рассчитан на измерение тока до 10 А. Диоды D1, D2 и транзистор VT1 установлены на радиаторы. При этом диоды можно установить на один общий радиатор без изолирующий прокладок. В качестве радиатора для транзистора можно использовать металлический корпус прибора.

Зарядное устройство с защитой от перезарядки

Предыдущая конструкция имела существенный недостаток – если вовремя не снять аккумулятор с зарядки, то его легко перезарядить и вывести из строя. Предлагаемая конструкция не умеет тренировать АКБ, но не допустит перезарядка батареи.

Сетевое напряжение понижается трансформатором Tr1 до 18 В и подается на тиристор Т1, который является управляющим элементом и одновременно однополупериодным выпрямителем. Управляется тиристор цепью R2, R3, R4, R5 которая получает питание от однополупериодного выпрямителя (диод D1).

Изменяя сопротивление переменного резистора R2, мы можем менять напряжение, подаваемое на управляющий электрод тиристора при каждой положительной полуволне. Этим резистором мы регулируем зарядный ток, который можно контролировать по амперметру PA1. Напряжение на клеммах заряжаемого аккумулятора отображается прибором PA2. Лампа La1 – контрольная.

Переключатель S2 позволяет одним щелчком без возни с потенциометром увеличить зарядный ток вдвое. Узел предотвращения перезаряда собран на элементах R5 и D2. Как только напряжение на клеммах достигнет напряжения стабилизации стабилитрона, он откроется и запретит прохождение управляющих импульсов на тиристор. Заряд прекратится.

Стабилитроны имеют большой разброс по току стабилизации. У Д815Е, к примеру, он может лежать в диапазоне 13,3. 15 В. Если напряжение стабилизации у конкретного экземпляра низкое, то АКБ будет недозаряжаться, высокое – произойдет перезарядка. Прежде, чем установить стабилитрон в схему, необходимо отобрать экземпляр с напряжением стабилизации, равном напряжению полностью заряженной батареи.

В конструкции можно использовать любой трансформатор, обеспечивающий напряжение 18-21 В и способный отдать ток 10 А. Лампа La1 – индикаторная на рабочее напряжение 24 В. Диод Д7 можно заменить на любой, выдерживающий прямой ток не менее 200 мА и обратное напряжение не ниже 30 В. Резистор R1 — С5-16МВ. На месте VD2 могут работать тиристоры КУ202В-Н. Тиристор размещается на радиаторе площадью не менее 200 см2. Весь монтаж производится проводом сечением не менее 4 мм2.

Зарядное устройство на специализированной микросхеме

Это зарядное устройство отлично подойдет владельцам мототехники. Оно способно заряжать шести и двенадцативольтовые батареи током до 1.5 А в полностью автоматическом режиме.

Микросхема представляет собой регулируемые стабилизатор тока и напряжения. Имеет защиту от перенапряжения по входу, перегрева, перегрузки и короткого замыкания. Конечное напряжение зарядки 12-ти или 6-тивольтового аккумулятора выбирается переключателем SB2, переключателем SB1 выставляется ток зарядки. Как только напряжение на клеммах АКБ достигнет заданного предела (регулируется потенциометрами R7 и R8 для 12-ти и 6-ти вольтовой батареи соответственно) зарядка прекратится. Поскольку процесс полностью автоматический, прибор не имеет измерительных приборов, но при желании их можно установить.

Конструкция устройства произвольная, в схеме можно использовать любые переключатели на соответствующее число положений. На месте VD1 может работать любой выпрямительный диод, выдерживающий прямой ток не менее 5 А и обратное напряжение не менее 25 В. Микросхему DA1 необходимо установить на радиатор.

Тока в 1.5 А для зарядки автомобильного аккумулятора маловато (долго будет заряжаться). Но если кто-то из автомобилистов заинтересовался этой микросхемой, то может собрать схему, приведенную ниже.

Эта конструкция благодаря силовому транзистору VT1 способна отдать в нагрузку ток до 10А. Конечное напряжение зарядки устанавливается резистором R4, а ток зарядки резистором R3. Ручки обоих резисторов необходимо проградуировать по эталонным вольтметру и амперметру. Диод D1, транзистор VT1 и саму микросхему необходимо установить на радиаторы.

Вот, вроде, и все о простых зарядных устройствах. Будем надеяться, что автолюбители найдут в этой статье что-то полезное для себя.

Источник