Самодельные зу для авто. Полностью автоматическое зарядное устройство для аккумуляторов

Необходимость зарядки АКБ возникает у многих автолюбителей. Одни для этих целей используют фирменные зарядные устройства, другие пользуются самодельными ЗУ, изготовленными в домашних условиях. Как сделать и как правильно зарядить батарею таким девайсом? Об этом мы расскажем ниже.

[ Скрыть ]

Конструкция и принцип работы ЗУ

Простое зарядное устройство для представляет собой девайс, использующийся для восстановления заряда батареи. Суть функционирования любого ЗУ заключается в том, что этот прибор позволяет преобразовать напряжение из бытовой сети 220 вольт в напряжение, необходимое для . На сегодняшний день существует множество видов ЗУ, но в основе любого девайса лежит два основных компонента — это трансформаторное устройство, а также выпрямитель (автор видео о том, как выбрать прибор для зарядки, — канал Аккумуляторщик).

Сам процесс состоит из нескольких этапов:

• при подзарядке батареи параметр зарядного тока понижается, а уровень сопротивления увеличивается;
• в тот момент, когда параметр напряжения подходит к 12 вольтам, уровень зарядного тока доходит до нуля — в этот момент АКБ зарядится полностью, а ЗУ можно будет отключить.

Инструкция по изготовлению простого ЗУ своими руками

Если вы хотите сделать зарядное устройство для автомобильного аккумулятора на 12 или на 6 вольт, то мы можем вам в этом помочь. Разумеется, если вы никогда ранее не сталкивались с такой необходимостью, но хотите получить функциональный прибор, то лучше осуществить покупку автоматического . Ведь самодельное зарядное устройство для автомобильного аккумулятора не будет обладать такими функциями, как фирменный девайс.

Инструменты и материалы

Итак, чтобы сделать зарядное устройство для аккумулятора своими руками, вам потребуются такие элементы:

• паяльник с расходными материалами;
• текстолитовая плита;
• провод с вилкой для подключения к бытовой сети;
• радиатор от компьютера.

В зависимости от , дополнительно могут использоваться амперметр и прочие компоненты, которые позволяют правильно заряжать и осуществлять контроль заряда. Разумеется, чтобы изготовить автомобильное зарядное устройство, нужно также подготовить трансформаторный узел и выпрямитель для зарядки аккумулятора. Кстати, сам корпус можно взять из старого амперметра. Корпус амперметра имеет несколько отверстий, к которым можно подключить нужные элементы. Если амперметра у вас нет, то можно найти что-то похожее.

Фотогалерея «Готовимся к сборке»

Этапы

Чтобы соорудить зарядное устройство для автомобильного аккумулятора своими руками, сделайте следующее:

1. Итак, сначала нужно поработать с трансформатором. Мы покажем пример изготовления самодельного ЗУ с трансформаторным устройством ТС-180-2 — такой девайс можно снять со старого лампового ТВ. Такие устройства оснащаются двумя обмотками — первичными и вторичными, причем на выходе каждого вторичного компонента ток составляет 4.7 ампера, а напряжение — 6.4 вольта. Соответственно, самодельное ЗУ будет выдавать 12.8 вольт, но для этого обмотки необходимо подключить последовательным способом.
2. Чтобы подключить обмотки, вам понадобится кабель, сечение которого будет составлять на меньше 2.5 мм2.
3. Используя перемычку, нужно соединить как вторичные, так и первичные компоненты.
4. Затем вам понадобится диодный мост, для его обустройства возьмите четыре диодных элемента, каждый из которых должен быть рассчитан на работу в условиях тока не меньше 10 ампер.
5. Диоды фиксируются на текстолитовой плите, после чего их нужно будет правильно подключить.
6. К выходным диодным компонентам подключаются кабеля, при помощи которых самодельное ЗУ будет соединяться с батареей. Для замера уровня напряжения можно дополнительно использовать электромагнитную головку, но если этот параметр вас не интересует, от можно произвести монтаж амперметра, рассчитанного на постоянный ток. Выполнив эти действия, зарядное устройство своими руками будет готово (автор видео об изготовлении простейшего по своей конструкции прибора — канал Паяльник TV).

Как заряжать АКБ самодельным зарядным устройством?

Теперь вы знаете, как сделать зарядное устройство для своего авто в домашних условиях. Но как его правильно использовать, чтобы это не повлияло на ресурс эксплуатации заряженной батареи?

1. При подключении всегда нужно соблюдать полярность, чтобы не перепутать клеммы. Если вы допустите ошибку и перепутаете клеммы, от просто «убьете» АКБ. Так что всегда плюсовой провод от ЗУ подключается к плюсу батареи, а отрицательный — к минусу.
2. Никогда не пытайтесь проверить батарею на искру — несмотря на то, что в интернете есть множество рекомендаций касательно этого, замыкать провода ни в коем случае нельзя. Это негативно повлияет на работу ЗУ и самого АКБ в дальнейшем.
3. Когда прибор подключается к батарее, он должен быть отключен от сети. То же самое касается и его отключения.
4. При изготовлении и сборке ЗУ, да и во время его использования, всегда будьте аккуратны. Чтобы не травмироваться, всегда соблюдайте технику безопасности, в частности, работая с электрическими компонентами. В том случае, если во время изготовления будут допущены ошибки, это может стать причиной не только травмирования человека, но и выхода из строя АКБ в целом.
5. Никогда не оставляйте работающее ЗУ без присмотра — нужно понимать, что это самодельный прибор и в его работе может произойти все, что угодно. При подзарядке прибор с батареей должны находиться в проветриваемом помещении, как можно дальше от взрывоопасных материалов.

Видео «Пример сборки самодельного ЗУ своими руками»

На видео ниже представлен пример сборки самодельного ЗУ для автомобильной батареи по более сложной схеме с основными рекомендациями и советами (автор ролика — канал AKA KASYAN).

Часто владельцам автомобилей приходится сталкиваться с таким явлением как невозможность запуска двигателя по причине разряда аккумулятора. Для решения проблемы потребуется воспользоваться зарядкой для АКБ, которая стоит немалых денег. Чтобы не тратиться на покупку нового зарядного устройства для автомобильного аккумулятора, можно смастерить его своими руками. Важно только отыскать трансформатор с необходимыми характеристиками. Для изготовления самодельного устройства не обязательно быть электриком, а весь процесс в целом займёт не больше нескольких часов.

Особенности функционирования аккумуляторов

Не все водители знают о том, что в автомобилях используются свинцово-кислотные аккумуляторы. Такие АКБ отличаются своей выносливостью, поэтому способны служить до 5 лет.

Для зарядки свинцовых АКБ используется ток, который равняется 10% от общей ёмкости аккумулятора. Это значит, что для зарядки аккумулятора, ёмкость которого составляет 55 А/ч, требуется зарядный ток в 5,5 А. Если подать очень большой ток, то это может привести к закипанию электролита, что, в свою очередь, приведёт к снижению срока службы устройства. Маленький ток зарядки не продлевает срок службы АКБ, однако он не способен негативно отражаться на целостности устройства.

Это интересно! При подаче тока 25 А происходит быстрая подзарядка аккумулятора, поэтому уже через 5-10 минут после подключения ЗУ с таким номиналом можно запускать двигатель. Такой большой ток выдают современные инверторные зарядные устройства, только он негативно сказывается на сроке службы аккумулятора.

При зарядке АКБ происходит протекание зарядного тока обратно рабочему. Напряжение для каждой банки не должно быть выше 2,7 В. В АКБ на 12 В установлено 6 банок, которые между собой не связаны. В зависимости от напряжения аккумулятора, отличается количество банок, а также необходимое напряжение для каждой банки. Если напряжение будет больше, то это приведёт к возникновению процесса разложения электролита и пластин, что способствует выходу из строя АКБ. Чтобы исключить возникновение процесса закипания электролита, напряжение ограничивают на 0,1 В.

Батарея считается разряженной, если при подключении вольтметра или мультиметра, приборы показывают напряжение 11,9-12,1 В. Такой аккумулятор следует немедленно подзарядить. Заряженный аккумулятор имеет напряжение на клеммах 12,5-12,7 В.

Пример напряжения на клеммах заряженного аккумулятора

Процесс заряда представляет собой восстановление израсходованной ёмкости. Зарядка аккумуляторов может выполняться двумя способами:

1. Постоянный ток . При этом регулируется зарядный ток, значение которого составляет 10% от ёмкости устройства. Время заряда составляет 10 часов. Напряжение заряда при этом изменяется от 13,8 В до 12,8 В за всю длительность зарядки. Недостаток такого способа заключается в том, что необходимо контролировать процесс зарядки, и вовремя отключить зарядное устройство до закипания электролита. Такой способ является щадящим для АКБ и нейтрально влияет на их срок службы. Для воплощения такого способа используются трансформаторные зарядные аппараты.
2. Постоянное напряжение . При этом на клеммы АКБ подаётся напряжение величиной 14,4 В, а ток изменяется от больших значений к меньшим автоматически. Причём это изменение тока зависит от такого параметра, как время. Чем дольше заряжается АКБ, тем ниже становится величина тока. Перезаряд АКБ получить не сможет, если только не забыть выключить аппарат и оставить его несколько суток. Преимущество такого способа в том, что уже через 5-7 часов аккумулятор зарядится на 90-95%. АКБ можно также оставлять без присмотра, поэтому такой способ пользуется популярностью. Однако мало кому из автовладельцев известно о том, что такой метод зарядки является «экстренным». При его использовании существенно снижается срок службы АКБ. Кроме того, чем чаще осуществлять зарядку таким способом, тем быстрее будет разряжаться устройство.

Теперь даже неопытный водитель может понять, что если нет необходимости торопиться с зарядкой АКБ, то лучше отдать предпочтение первому варианту (по току). При ускоренном восстановлении заряда снижается срок службы устройства, поэтому высока вероятность того, что уже в ближайшее время понадобится покупать новый аккумулятор. Исходя из вышесказанного, в материале будут рассматриваться варианты изготовления зарядных устройств по току и напряжению. Для изготовления можно использовать любые подручные устройства, о которых поговорим далее.

Требования к зарядке АКБ

Перед проведением процедуры изготовления самодельного зарядного для АКБ необходимо обратить внимание на следующие требования:

1. Обеспечение стабильного напряжения 14,4 В.
2. Автономность устройства. Это означает, что самодельное устройство не должно требовать присмотра за ним, так как зачастую АКБ заряжается ночью.
3. Обеспечение отключения зарядного устройства при увеличении зарядного тока или напряжения.
4. Защита от переполюсовки. Если устройство будет подключено к АКБ неправильно, то должна срабатывать защита. Для реализации в цепь включается предохранитель.

Переполюсовка представляет собой опасный процесс, в результате которого АКБ может взорваться или закипеть. Если аккумулятор исправен и лишь слегка разряжен, то при неправильном подключении зарядного устройства произойдёт повышение тока заряда выше номинального. Если же АКБ разряжена, то при переполюсовке наблюдается увеличение напряжения выше заданного значения и как итог - электролит закипает.

Варианты самодельных зарядных устройств для АКБ

Перед тем как приступать к разработке зарядного устройства для АКБ, важно понимать, что такой аппарат является самоделкой и может негативно влиять на срок службы аккумулятора. Однако иногда такие аппараты попросту необходимы, так как позволяют существенно сэкономить деньги на приобретении заводских устройств. Рассмотрим, из чего же можно изготовить зарядные аппараты своими руками для аккумуляторов и как это сделать.

Зарядка из лампочки и полупроводникового диода

Этот способ зарядки актуален при таких вариантах, когда нужно завести автомобиль на севшем аккумуляторе в домашних условиях. Для того чтобы это сделать, понадобятся составляющие элементы для сборки аппарата и источник переменного напряжения 220 В (розетка). Схема самодельного зарядного устройства для автомобильного аккумулятора содержит следующие элементы:

1. Лампа накаливания. Обычная лампочка, которая ещё именуется в народе как «лампа Ильича». Мощность лампы влияет на скорость заряда аккумулятора поэтому чем больше этот показатель, тем быстрее можно будет завести мотор. Оптимальный вариант – это лампа мощностью 100-150 Вт.
2. Полупроводниковый диод. Элемент электроники, главным предназначением которого является проведение тока только в одну сторону. Необходимость данного элемента в конструкции зарядки заключается в том, чтобы преобразовывать переменное напряжение в постоянное. Причём для таких целей понадобится мощный диод, который сможет выдержать большую нагрузку. Использовать можно диод, как отечественного производства, так и импортный. Чтобы не покупать такой диод, его можно найти в старых приёмниках или блоках питания.
3. Штекер для подключения в розетку.
4. Провода с клеммами (крокодилы) для подключения к АКБ.

Это важно! Перед сборкой такой схемы нужно понимать, что всегда имеется риск для жизни, поэтому следует быть предельно внимательными и осторожными.

Схема подключения зарядного устройства из лампочки и диода к АКБ

Включать штекер в розетку следует только после того, как вся схема будет собрана, а контакты заизолированы. Чтобы избежать возникновения тока короткого замыкания, в цепь включается автоматический выключатель на 10 А. При сборке схемы важно учесть полярность. Лампочка и полупроводниковый диод должны быть включены в цепь плюсовой клеммы аккумулятора. При использовании лампочки в 100 Вт, будет поступать зарядный ток величиной 0,17 А на АКБ. Для зарядки аккумулятора на 2 А понадобится заряжать его на протяжении 10 часов. Чем больше мощность лампы накаливания, тем выше значение зарядного тока.

Заряжать таким устройством полностью севший аккумулятор не имеет смысла, а вот подзарядить при отсутствии заводского ЗУ - вполне реально.

Зарядное устройство для АКБ из выпрямителя

Этот вариант также относится к категории простейших самодельных зарядных устройств. В основу такого ЗУ входят два основных элемента – преобразователь напряжения и выпрямитель. Существует три вида выпрямителей, которые заряжают устройство следующими способами:

• постоянный ток;
• переменный ток;
• ассиметричный ток.

Выпрямители первого варианта заряжают аккумулятор исключительно постоянным током, который очищается от пульсаций переменного напряжения. Выпрямители переменного тока подают пульсирующее переменное напряжение на клеммы аккумулятора. Ассиметричные выпрямители имеют положительную составляющую, а в качестве основных элементов конструкции используются однополупериодные выпрямители. Такая схема имеет лучший результат по сравнению с выпрямителями постоянного и переменного тока. Именно его конструкция и будет рассмотрена далее.

Для того чтобы собрать качественное устройство для зарядки АКБ, понадобится выпрямитель и усилитель тока. Выпрямитель состоит из следующих элементов:

• предохранитель;
• мощный диод;
• стабилитрон 1N754A или Д814А;
• выключатель;
• переменный резистор.

Электрическая схема ассиметричного выпрямителя

Для того чтобы собрать схему, понадобится использовать предохранитель, рассчитанный на максимальный ток в 1 А. Трансформатор можно взять от старого телевизора, мощность которого не должна превышать 150 Вт, а выходное напряжение составлять 21 В. В качестве резистора нужно взять мощный элемент марки МЛТ-2. Выпрямительный диод должен быть рассчитан на ток не менее 5 А поэтому оптимальный вариант – это модели типа Д305 или Д243. В основу усилителя входит регулятор на двух транзисторах серии КТ825 и 818. При монтаже транзисторы устанавливаются на радиаторы для улучшения охлаждения.

Сборка такой схемы выполняется навесным способом, то есть на очищенной от дорожек старой плате располагаются все элементы и подключаются между собой с помощью проводов. Её преимуществом является возможность регулировки выходного тока для зарядки АКБ. Недостатком схемы является необходимость найти необходимые элементы, а также правильно их расположить.

Простейшим аналогом представленной выше схемы является более упрощённый вариант, представленныё на фото ниже.

Упрощённая схема выпрямителя с трансформатором

Предлагается воспользоваться упрощённой схемой с применением трансформатора и выпрямителя. Кроме того, понадобится лампочка на 12 В и 40 Вт (автомобильная). Собрать схему не составит труда даже новичку, но при этом важно обратить внимание на то, что выпрямительный диод и лампочка должны быть расположены в цепи, которая подаётся на минусовую клемму АКБ. Недостатком такой схемы является получение пульсирующего тока. Чтобы сгладить пульсации, а также снизить сильные биения, рекомендуется воспользоваться схемой, которая представлена ниже.

Схема с диодным мостом и сглаживающим конденсатором уменьшает пульсации и снижает биение

Зарядное устройство из блока питания компьютера: пошаговая инструкция

В последнее время популярностью пользуется такой вариант автомобильной зарядки, который можно изготовить самостоятельно, воспользовавшись компьютерным блоком питания.

Первоначально понадобится рабочий блок питания. Для таких целей подойдёт даже блок, имеющий мощность 200 Вт. Он выдаёт напряжение 12 В. Его будет недостаточно, чтобы зарядить АКБ, поэтому немаловажно повысить это значение до 14,4 В. Пошаговая инструкция изготовления ЗУ для АКБ из блока питания от компьютера выглядит следующим образом:

1. Первоначально выпаиваются все лишние провода, которые выходят из блока питания. Оставить нужно только зелёный провод. Его конец нужно припаять к минусовым контактам, откуда выходили чёрные провода. Делается эта манипуляция для того, чтобы при включении блока в сеть, сразу запускалось устройство.

   

   Конец зелёного провода необходимо припаять к минусовым контактам, где находились чёрные провода

2. Провода, которые будут подключаться к клеммам аккумулятора, необходимо припаять к выходным контактам минуса и плюса блока питания. Плюс припаивается на место выхода жёлтых проводов, а минус на место выхода чёрных.
3. На следующем этапе необходимо реконструировать режим работы широтно-имульсной модуляции (ШИМ). За это отвечает микроконтроллер TL494 или TA7500. Для реконструкции понадобится нижняя крайняя левая ножка микроконтроллера. Чтобы к ней добраться, необходимо перевернуть плату.

   

   За режим работы ШИМ отвечает микроконтроллер TL494

4. С нижним выводом микроконтроллера соединены три резистора. Нас интересует резистор, который соединён с выводом блока 12 В. Он отмечен на фото ниже точкой. Этот элемент следует выпаять, после чего измерить значение сопротивления.

   

   Резистор, обозначенный фиолетовой точкой, необходимо выпаять

5. Резистор имеет сопротивление около 40 кОм. Он подлежит замене на резистор с иным значением сопротивления. Чтобы уточнить величину необходимого сопротивления, требуется первоначально к контактам удалённого резистора припаять регулятор (переменный резистор).

   

   На место удалённого резистора припаивают регулятор

6. Теперь следует устройство включить в сеть, предварительно подключив к выходным клеммам мультиметр. Изменяется выходное напряжение при помощи регулятора. Нужно получить значение напряжения в 14,4 В.

   

   Выходное напряжение регулируется переменным резистором

7. Как только значение напряжения будет достигнуто, следует выпаять переменный резистор, после чего измерить полученное сопротивление. Для вышеописанного примера его значение составляет 120,8 кОм.

   

   Полученное сопротивление должно составлять 120,8 кОм

8. Исходя из полученного значения сопротивления, следует подобрать аналогичный резистор, после чего запаять его на место старого. Если найти резистор такой величины сопротивления не удаётся, то можно подобрать его из двух элементов.

   

   Последовательная пайка резисторов суммирует их сопротивление

9. После этого проверяется работоспособность устройства. По желанию к блоку питания можно установить вольтметр (можно и амперметр), что позволит контролировать напряжение и ток зарядки.

Общий вид зарядного устройства из блока питания компьютера

Это интересно! Собранное ЗУ имеет функцию защиты от тока короткого замыкания, а также от перегрузки, однако оно не защищает от переполюсовки, поэтому следует припаивать выводящие провода соответствующего цвета (красный и чёрный), чтобы не перепутать.

При подключении ЗУ к клеммам АКБ будет подаваться ток около 5-6 А, что является оптимальным значением для устройств ёмкостью 55-60А/ч. На видео ниже показано, как сделать ЗУ для АКБ из блока питания компьютера с регуляторами напряжения и тока.

Какие ещё имеются варианты ЗУ для АКБ

Рассмотрим ещё несколько вариантов самостоятельных зарядных устройств для аккумуляторов.

Использование зарядки от ноутбука для АКБ

Один из самых простых и быстрых способов оживления севшего аккумулятора. Для реализации схемы оживления АКБ с помощью зарядки от ноутбука понадобятся:

1. Зарядное устройство от любого ноутбука. Параметры зарядных устройств составляют 19 В и ток около 5 А.
2. Лампа галогеновая мощностью 90 Вт.
3. Соединительные провода с зажимами.

Переходим к реализации схемы. Лампочка используется для того, чтобы ограничить ток до оптимального значения. Вместо лампочки можно использовать резистор.

Зарядку для ноутбука также возможно использовать для «оживления» автомобильного аккумулятора

Собрать такую схему не составляет большого труда. Если зарядку от ноутбука не планируется использовать по назначению, то штекер можно отрезать, после чего подключить к проводам зажимы. Предварительно при помощи мультиметра следует определить полярность. Лампочка включается в цепь, которая идёт на плюсовую клемму аккумулятора. Минусовая клемма от АКБ подключается напрямую. Только после подключения устройства к АКБ можно осуществлять подачу напряжения на блок питания.

ЗУ своими руками из микроволновой печи или аналогичных приборов

С помощью трансформаторного блока, который имеется внутри микроволновки, можно сделать ЗУ для АКБ.

Пошаговая инструкция изготовления самодельного зарядного устройства из трансформаторного блока от микроволновки представлена ниже.

Схема подключения трансформаторного блока, диодного моста и конденсатора к автомобильному аккумулятору

Сборку устройства можно осуществлять на любом основании. При этом важно, чтобы все конструкционные элементы были надёжно защищены. При необходимости схему можно дополнить выключателем, а также вольтметром.

Бестрансформаторное зарядное устройство

Если поиски трансформатора завели в тупик, то можно воспользоваться простейшей схемой без понижающих устройств. Ниже представлена такая схема, которая позволяет реализовать ЗУ для аккумулятора без использования трансформаторов напряжения.

Электрическая схема ЗУ без использования трансформатора напряжения

Роль трансформаторов выполняют конденсаторы, которые рассчитаны на напряжение величиной 250В. В схему следует включить минимум 4 конденсатора, расположив их параллельно. Параллельно конденсаторам в цепь включается резистор и светодиод. Роль резистора заключается в гашении остаточного напряжения после отключения устрйоства от сети.

В цепь также включается диодный мост, рассчитанный на работу с токами до 6А. В схему мост включается после конденсаторов, а к его выводам подключаются провода, идущие на АКБ для зарядки.

Как заряжать аккумулятор от самодельного устройства

Отдельно следует разобраться в вопросе о том, как же правильно заряжать аккумулятор самодельным зарядным устройством. Для этого рекомендуется придерживаться следующих рекомендаций:

1. Соблюдение полярности. Лучше лишний раз проверить полярность самодельного устройства мультиметром, нежели «кусать локти», потому что причиной выхода из строя АКБ стала ошибка с проводами.
2. Не проверять АКБ при помощи замыкания контактов. Такой способ только «убивает» устройство, а не оживляет его, как указывается во многих источниках.
3. Включать устройство в сеть 220 В следует только после того, как выводные клеммы будут подключены к аккумулятору. Аналогичным образом осуществляется и отключение устройства.
4. Соблюдение техники безопасности, так как работа осуществляется не только с электричеством, но и с аккумуляторной кислотой.
5. Процесс зарядки АКБ необходимо контролировать. Малейшая неисправность может стать причиной серьёзных последствий.

Исходя из вышеуказанных рекомендаций, следует сделать вывод о том, что самодельные устройства хоть и являются приемлемыми, но всё же не способны заменить заводские. Изготавливать самодельную зарядку не безопасно, особенно если вы не уверены в том, что сможете это правильно сделать. В материале представлены самые простые схемы реализации зарядных устройств для автомобильных аккумуляторов, которые всегда будут полезны в хозяйстве.

Аккумуляторами в электротехнике приято называть химические источники тока, которые могут пополнять, восстанавливать израсходованную энергию за счет приложения внешнего электрического поля.

Устройства, которыми подают электроэнергию на пластины аккумулятора, называют зарядными: они приводят источник тока в рабочее состояние, заряжают его. Чтобы правильно эксплуатировать АКБ, необходимо представлять принципы их работы и зарядного устройства.

Как работает аккумулятор

Химический рециркулируемый источник тока при эксплуатации может:

1. питать подключенную нагрузку, например, лампочку, двигатель, мобильный телефон и другие приборы, расходуя свой запас электрической энергии;

2. потреблять подключенную к нему внешнюю электроэнергию, расходуя ее на восстановление резерва своей емкости.

В первом случае аккумулятор разряжается, а во втором — получает заряд. Существует много конструкций аккумуляторов, но, принципы работы у них общие. Разберем этот вопрос на примере никель-кадмиевых пластин, помещенных в раствор электролита.

Разряд аккумулятора

Одновременно работают две электрические цепочки:

1. внешняя, приложенная на выходные клеммы;

2. внутренняя.

При разряде на лампочку во внешней приложенной схеме из проводов и нити накала протекает ток, образованный движением электронов в металлах, а во внутренней части — перемещаются анионы и катионы через электролит.

Окислы никеля с добавлением графита составляют основу положительно заряженной пластины, а губчатый кадмий используется на отрицательном электроде.

При разряде аккумулятора часть активного кислорода окислов никеля перемещается в электролит и движется на пластину с кадмием, где окисляет его, снижая общую емкость.

Заряд аккумулятора

Нагрузку с выходных клемм для зарядки чаще всего снимают, хотя на практике используется метод при подключенной нагрузке, как на аккумуляторе движущегося автомобиля или поставленного на зарядку мобильного телефона, по которому ведется разговор.

На клеммы аккумулятора подводится напряжение от постороннего источника более высокой мощности. Оно имеет вид постоянной или сглаженной, пульсирующей формы, превышает разность потенциалов между электродами, однополярно с ними направлено.

Эта энергия заставляет течь ток во внутренней цепочке аккумулятора в направлении, противоположном разряду, когда частицы активного кислорода «выдавливаются» из губчатого кадмия и через электролит поступают на свое прежнее место. За счет этого происходит восстановление израсходованной емкости.

Во время заряда и разряда изменяется химический состав пластин, а электролит служит передаточной средой для прохождения анионов и катионов. Интенсивность проходящего во внутренней цепи электрического тока влияет на скорость восстановления свойств пластин при заряде и быстроту разряда.

Ускоренное протекание процессов ведет к бурному выделению газов, излишнему нагреву, способному деформировать конструкцию пластин, нарушить их механическое состояние.

Слишком маленькие токи при зарядке значительно удлиняют время восстановления израсходованной емкости. При частом применении замедленного заряда повышается сульфатация пластин, снижается емкость. Поэтому приложенную к аккумулятору нагрузку и мощность зарядного устройства всегда учитывают для создания оптимального режима.

Как работает зарядное устройство

Современный ассортимент аккумуляторов доволен обширен. Для каждой модели подбираются оптимальные технологии, которые могут не подойти, быть вредными для других. Производители электронного и электротехнического оборудования опытным путем исследуют условия работы химических источников тока и создают под них собственные изделия, отличающиеся внешним видом, конструкцией, выходными электрическими характеристиками.

Зарядные конструкции для мобильных электронных приборов

Габариты зарядных устройств для мобильных изделий разной мощности значительно отличаются друг от друга. Они создают специальные условия работы каждой модели.

Даже для однотипных аккумуляторов типоразмеров АА или ААА разной емкости рекомендуется использовать свое время зарядки, зависящее от емкости и характеристик источника тока. Его величины указываются в сопроводительной технической документации.

Определенная часть зарядных устройств и аккумуляторов для мобильников снабжаются автоматической защитой, отключающей питание по завершении процесса. Но, контроль за их работой все же следует осуществлять визуально.

Зарядные конструкции для автомобильных АКБ

Особенно точно соблюдать технологию зарядки следует при эксплуатации автомобильных аккумуляторов, призванных работать в сложных условиях. Например, зимой в мороз с их помощью необходимо раскрутить через промежуточный электродвигатель — стартер холодный ротор двигателя внутреннего сгорания с загустевшей смазкой.

Разряженные либо неправильно подготовленные аккумуляторы с этой задачей обычно не справляются.

Эмпирическими методами выявлена взаимосвязь тока зарядки для свинцовых кислотных и щелочных аккумуляторов. Принято считать оптимальным значением заряда (амперы) в 0,1 величину емкости (амперчасы) для первого вида и 0,25 — для второго.

Например, АКБ имеет емкость 25 ампер часов. Если он кислотный, то его необходимо заряжать током 0,1∙25=2,5 А, а для щелочного — 0,25∙25=6,25 А. Чтобы создавать такие условия потребуется использовать разные приборы или применить один универсальный с большим количеством функций.

Современное зарядное устройство для кислотных свинцовых батарей должно поддерживать ряд задач:

контролировать и стабилизировать ток заряда;

учитывать температуру электролита и не допускать его нагрева более 45 градусов прекращением питания.

Возможность проведения контрольно-тренировочного цикла для кислотной батареи автомобиля с помощью зарядного устройства является необходимой функцией, включающей три этапа:

1. полный заряд аккумулятора до набора максимальной емкости;

2. десятичасовой разряд током 9÷10% от номинальной емкости (эмпирическая зависимость);

3. повторный заряд разряженного аккумулятора.

При проведении КТЦ контролируют изменение плотности электролита и время завершения второго этапа. По его величине судят о степени износа пластин, длительности оставшегося ресурса.

Зарядные устройства для щелочных батарей можно применять менее сложных конструкций, ибо такие источники тока не так чувствительны к режимам недостаточной зарядки и перезаряда.

График оптимального заряда кислотно-щелочных аккумуляторов для автомобилей показывает зависимость набора емкости от формы изменения тока во внутренней цепи.

В начале технологического процесса зарядки рекомендуется поддерживать ток на максимально допустимом значении, а затем снижать его величину до минимальной для окончательного завершения физико-химических реакций, осуществляющих восстановление емкости.

Даже в этом случае требуется контролировать температуру электролита, вводить поправки на окружающую среду.

Полное завершение цикла зарядки свинцовых кислотных аккумуляторов контролируют по:

восстановлению напряжения на каждой банке 2,5÷2,6 вольта;

достижению максимальной плотности электролита, которая перестает изменяться;

образованию бурного газовыделения, когда электролит начинает «закипать»;

достижению емкости батареи, превышающей на 15÷20% величины, отданной при разряде.

Формы токов зарядных устройств для аккумуляторов

Условие зарядки аккумулятора состоит в том, что на его пластины должно подводиться напряжение, создающее ток во внутренней цепи определенного направления. Он может:

1. иметь постоянную величину;

2. или изменяться во времени по определенному закону.

В первом случае физико-химические процессы внутренней цепи идут неизменно, а во втором — по предлагаемым алгоритмам с цикличным нарастанием и затуханием, создающим колебательные воздействия на анионы и катионы. Последний вариант технологии применяется для борьбы с сульфатацией пластин.

Часть временны́х зависимостей тока заряда иллюстрируется графиками.

На нижней правой картинке видно явное отличие формы выходного тока зарядного устройства, использующего тиристорное управление для ограничения момента открытия полупериода синусоиды. За счет этого регулируется нагрузка на электрическую схему.

Естественно, что многочисленные современные зарядные устройства могут создавать и другие формы токов, не показанные на этой диаграмме.

Принципы создания схем для зарядных устройств

Для питания оборудования зарядных устройств обычно используется однофазная сеть 220 вольт. Это напряжение преобразуется в безопасное пониженное, которое прикладывается на входные клеммы аккумулятора через различные электронные и полупроводниковые детали.

Существует три схемы преобразования промышленного синусоидального напряжения в зарядных устройствах за счет:

1. использования электромеханических трансформаторов напряжения, работающих по принципу электромагнитной индукции;

2. применения электронных трансформаторов;

3. без использования трансформаторных устройств, основанных на делителях напряжения.

Технически возможно инверторное преобразование напряжения, которое стало широко применяться для , частотных преобразователей, осуществляющих управление электродвигателями. Но, для зарядки аккумуляторов это довольно дорогое оборудование.

Схемы зарядных устройств с трансформаторным разделением

Электромагнитный принцип передачи электрической энергии из первичной обмотки 220 вольт во вторичную полностью обеспечивает отделение потенциалов питающей цепи от потребляемой, исключает попадание ее на аккумулятор и повреждение при возникновении неисправностей изоляции. Этот метод наиболее безопасен.

Схемы силовых частей устройств с трансформатором имеют много разных разработок. На картинке ниже показаны три принципа создания разных токов силовой части от зарядных устройств за счет использования:

1. диодного моста со сглаживающим пульсации конденсатором;

2. диодного моста без сглаживания пульсаций;

3. одиночного диода, срезающего отрицательную полуволну.

Каждая из этих схем может применяться самостоятельно, но, обычно одна из них является основой, базой для создания другой, более удобной для эксплуатации и управления по величине выходного тока.

Применение комплектов силовых транзисторов с цепочками управления в верхней части картинки на схеме позволяет уменьшать выходное напряжение на контактах вывода цепи зарядного устройства, что обеспечивает регулировку величин постоянных токов, пропускаемых через подключенные аккумуляторы.

Один из вариантов подобной конструкции зарядного устройства с регулированием тока показан на рисунке ниже.

Такие же подключения во второй схеме позволяют регулировать амплитуду пульсаций, ограничивать ее на разных этапах зарядки.

Эффективно работает эта же средняя схема при замене в диодном мосту двух противоположных диодов тиристорами, одинаково регулирующими силу тока в каждом чередующемся полупериоде. А устранение отрицательных полугармоник возложено на оставшиеся силовые диоды.

Замена единичного диода на нижней картинке полупроводниковым тиристором с отдельной электронной схемой для управляющего электрода, позволяет уменьшать импульсы тока за счет более позднего их открытия, что тоже используется для различных способов зарядки аккумуляторов.

Один из вариантов подобной реализации схемы показан на рисунке ниже.

Сборка ее своими руками не составляет особого труда. Она может быть выполнена самостоятельно из доступных деталей, позволяет заряжать аккумуляторы токами до 10 ампер.

Промышленный вариант схемы трансформаторного зарядного устройства «Электрон-6» выполнен на базе двух тиристоров КУ-202Н. Для регулирования циклами открытия полугармоник для каждого управляющего электрода создана своя схема из нескольких транзисторов.

Среди автолюбителей пользуются популярностью устройства, позволяющие не только заряжать аккумуляторы, но еще и использовать энергию питающей сети 220 вольт для параллельного подключения ее к запуску двигателя автомобиля. Их называют пусковыми или пускозарядными. Они обладают еще более сложной электронной и силовой схемой.

Схемы с электронным трансформатором

Такие устройства выпускаются производителями для питания галогенных ламп напряжением 24 или 12 вольт. Они стоят относительно дёшево. Отдельные энтузиасты пытаются подключить их для зарядки маломощных аккумуляторов. Однако, эта технология широко не отработана, имеет существенные недостатки.

Схемы зарядных устройств без трансформаторного разделения

При последовательном подключении нескольких нагрузок к источнику тока общее напряжение входа делится по составным участкам. За счет этого способа работают делители, создающие понижение напряжения до определённой величины на рабочем элементе.

На этом принципе создаются многочисленные зарядные устройства с резистивно-емкостными сопротивлениями для маломощных аккумуляторов. Благодаря маленьким габаритам составных деталей их встраивают непосредственно внутрь фонарика.

Внутренняя электрическая схема полностью помещена в заводской изолированный корпус, исключающий контакт человека с потенциалом сети при зарядке.

Этот же принцип пытаются реализовать многочисленные экспериментаторы для зарядки автомобильных аккумуляторов, предлагая схему подключения от бытовой сети через конденсаторную сборку или лампочку накаливания мощностью в 150 ватт и , пропускающий импульсы тока одной полярности.

Подобные конструкции можно встретить на сайтах мастеров «сделай сам», расхваливающих простоту схемы, дешевизну деталей, возможность восстановления емкости разряженного аккумулятора.

Но, они молчат о том, что:

открытая проводка 220 представляет ;

нить накала лампы под напряжением нагревается, меняет свое сопротивление по закону, неблагоприятному для прохождения оптимальных токов через аккумулятор.

При включении под нагрузку через холодную нить и всю последовательно подключенную цепочку проходят очень большие токи. Кроме того, завершать зарядку следует маленькими токами, что тоже не выполняется. Поэтому аккумулятор, подвергшийся нескольким сериям подобных циклов, быстро теряет свою емкость и работоспособность.

Наш совет: не пользуйтесь этим методом!

Зарядные устройства создаются для работы с определёнными типами аккумуляторов, учитывают их характеристики и условия восстановления емкости. При использовании универсальных, многофункциональных приборов следует выбирать тот режим заряда, который оптимально подходит конкретному аккумулятору.

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 также 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 незакрепленную 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 двухполярного 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 неинвертирующим, 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. Неинвертирующий 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.

На сегодняшний момент, достаточно много различных устройств, работающих на батарейках. И тем досаднее, когда в самый неподходящий момент наше устройство перестает работать, потому что батарейки попросту сели, а их заряда недостаточно для нормального функционирования прибора.

Приобретать каждый раз новые батарейки довольно затратно, а вот попытаться изготовить своими руками самодельное устройство для зарядки пальчиковых аккумуляторов вполне себе стоит.

Многие умельцы отмечают, что предпочтительнее заряжать подобные аккумуляторы (AA или AAA) с помощью постоянного тока, потому что такой режим наиболее выгоден в плане безопасности для самих батареек . Вообще, переданная сила заряда от сети составляет порядка 1,2-1,6 от значения емкости самого аккумулятора. К примеру, никель-кадмиевый аккумулятор, емкость которого будет составлять 1А/ч, будет заряжаться током емкостью 1,6 А/ч. При этом, чем меньше показатель данной мощности, тем лучше для процесса зарядки.

В современном мире существует достаточно много бытовых приборов, оснащенных специальным временным таймером, отсчитывающим определенный промежуток, затем сигнализируя об его окончании. При изготовлении своими руками устройства для зарядки пальчиковых аккумуляторов, можно также применить данную технологию , которая уведомит вас об окончании процесса заряда аккумуляторов.

AAпредставляет собой прибор, генерирующий постоянный ток, заряжая мощностью до 3 А/ч. При изготовлении использовалась самая обычная, даже классическая схема, которую вы видите ниже. Основой, в данном случае, является транзистор VT1.

Напряжение на данном транзисторе обозначено с помощью светодиода красного цвета VD5, выполняющий роль индикатора, при включении прибора в сеть. Резистор R1 задает определенную мощность токов, проходящих через данный светодиод, в результате чего колеблется напряжение в нем. Значение коллекторного тока формируется сопротивлением от R2 до R5, которые включены в VT2 — так называемую «эмиттерную цепь». При этом, меняя значения сопротивления, можно контролировать степень зарядки. R2 постоянно включен в VT1, задавая ток постоянного действия с минимальным значением — 70 мА. Чтобы повысить мощность заряда, необходимо подключать остальные резисторы, т.е. R3,R4 и R5.

Читайте так же: Делаем простейший преобразователь 12В - 220В своими руками

Стоит отметить, что зарядное устройство функционирует только тогда, когда осуществлено подключение аккумуляторов .

После включения прибора в сеть, на резисторе R2 появляется определенное напряжение, передающееся на транзистор VT2. Затем, ток протекает дальше, в результате чего начинает интенсивно гореть светодиод VD7.

Рассказ про самодельное устройство

Зарядка от USB-порта

Можно изготовить зарядное устройство для никель-кадмиевых батарей на основе обычного USB-порта . При этом, заряжаться они будут током емкостью примерно 100 мА. Схема, в таком случае, будет следующей:

На сегодняшний момент, существует достаточно много различных зарядных устройств, продающихся в магазинах, но их стоимость может быть достаточно высокой. Учитывая, что главный смысл различных самоделок — это именно экономия денежных средств, то самостоятельная сборка еще более целесообразна в данном случае.

Данную схему можно доработать, добавив дополнительную цепь для зарядки пары аккумуляторов AA. Вот, что в итоге получилось:

Чтобы было более наглядно, вот те комплектующие, которые использовались в процессе сборки:

Понятно, что без элементарного инструментария нам не обойтись, поэтому перед началом сборки необходимо удостовериться, что у вас в наличии есть все необходимое:

• паяльник;
• припой;
• флюс;
• тестер;
• пинцет;
• различные отвертки и нож.

Читайте так же: Узнаем все про понижающие трансформаторы 220-12 вольт

Интересный материал про изготовление своими руками, рекомендуем к просмотру

Тестер необходим для того, чтобы проверить работоспособность наши радиодетали. Для этого нужно сравнить их сопротивление, после чего сверить с номинальным значением.

Для сборки нам также понадобится корпус и батарейный отсек. Последний можно взять из детского симулятора Тетрис, а корпус может быть изготовлен из обычного пластмассового футляра (6,5см/4,5см/2см).

Крепим отсек для батарей на корпусе, используя шурупы. В качестве основы для схемы прекрасно подойдет плата от приставки Денди, которую нужно выпилить. Удаляем все ненужные компоненты, оставляя только гнездо питания. Следующим шагом будет пайка всех деталей, основываясь на нашей схеме.

Шнур питания для устройства можно взять обычный шнур от компьютерной мыши, обладающий входом USB, а также часть питающего провода со штекером. При пайке нужно строго соблюдать полярность, т.е. припаивать плюс к плюсу и т.д. Подключаем шнур к USB, проверяя напряжение, которое подается на штекер. Тестер должен показывать 5В.