Эл схемы зарядных устройств для автомобильных аккумуляторов: схемы на самодельное зарядное устройство для АКБ

Зарядное устройство для аккумулятора – это необходимый девайс каждого автолюбителя. Но в силу высокой стоимости и частых поломок, позволить себе купить новое ЗУ может далеко не каждый. Но выход есть.

Если вы имеете определенные навыки и умеете держать в руках инструменты, в том числе и паяльник, то сделать зарядное устройство для автомобильного аккумулятора своими руками – не составит труда. Ниже более подробно изучим этот вопрос.

Немного полезной информации

Аккумулятором называется накопитель электрического заряда. Во время подачи на него электрического напряжения, происходит накопление энергии, что объясняется химическими изменениями внутри батареи. При подключении источника потребления можно наблюдать обратный процесс, который обусловлен обратным химическим изменением, создающим напряжение в области клеммов устройства. Через нагрузку происходит прохождение тока. То есть, чтобы получить напряжение от аккумуляторной батареи, следует сначала ее зарядить.

Сам процесс заряда батареи происходит по определенным правилам и зависит от вида аккумулятора. Из-за нарушения данных правил возможно уменьшение срока эксплуатации батареи, а также ее емкости.

Именно поэтому параметры для зарядного устройства к автомобильному аккумулятору должны подбираться строго индивидуально, для определенного носителя энергии.

Это возможно в случае со сложными зарядными устройствами, имеющими регулируемые параметры, а также приобретая отдельное ЗУ специально под определенную батарею. Но есть более универсальный и практичный вариант – сделать зарядное устройство своими руками.

Виды зарядных устройств для автомобильных аккумуляторов

В процессе заряда батареи происходит восстановление израсходованной в емкости энергии. С этой целью на клеммы аккумуляторной емкости происходит подача напряжения, которая слегка выше, нежели основные рабочие показатели аккумуляторной батареи. В зависимости от вида зарядного устройства, подаваться может:

1. Постоянный ток. Средняя длительность такого заряда составляет около 10 часов и более, при этом на протяжении всего времени происходит подача фиксированного тока. Напряжение может изменяться в пределах от 13,8 до 14,4 В в самом начале зарядки, а в конце она может снизиться до отметки в 12,8 В. То есть это постепенный метод накопления емкости батареи, который в ходе эксплуатации держится дольше. Но среди минусов можно выделить необходимость в контроле над процессом, так как важно вовремя выключить ЗУ. В случае перезаряда возможно закипание электролита, что снизит функциональность батареи.
2. Постоянное напряжение. При таком типе заряда устройство все время подает напряжение в 14,4 В, при этом происходит изменение значений от больших в начале зарядки, до меньших – в конце. Поэтому перезаряд невозможен, разве что в случае если вы оставите ЗУ на несколько дней. Достоинством является меньшее время для заряда (7-8 часов), и возможность оставить ЗУ без присмотра. Но при частом использовании данного метода возможно более быстрое выхождение батареи из строя, в процессе эксплуатации она будет быстрее разряжаться.

Поэтому, если нет необходимости в быстром заряде батареи, лучше отдать предпочтение первому варианту – с постоянным током. А в случае, когда нужно быстро восстановить работоспособность АБ подойдет постоянное напряжение, но не для многоразового пользования.

Если же задаетесь вопросом, какое лучше зарядное устройство сделать своими руками, то здесь однозначно стоит выбрать вариант с подачей постоянного тока. По схеме этот прибор достаточно прост, и состоит из доступных элементов.

Как узнать состояние батареи?

Необходимость в зарядке аккумулятора автомобиля зависит от уровня заряда. И метод проверки, именуемый в народе как «крутит/не крутит» является не самым удачным методом. Если же батарея «не крутит», например, перед выездом, то вы вообще не сможете завести машину, состояние «не крутит»– критическое и может предполагать крайне негативные последствия для самого аккумулятора.

Самым эффективным и безопасным методом является измерение напряжение при помощи самого простого тестера. Так, при температуре воздуха приблизительно около 20 градусов, зависимость степени зарядки от напряжения на клеммах отключенного от нагрузки аккумулятора такова:

• 12,6-12,7 – батарея полностью заряжена;
• 12,3-12,4 – уровень заряда составляет около 75%;
• 12,0-12,1 – приблизительно 50%;
• 11,8-11,9 – 25%;
• 11,6-11,7 – батарея находится в разряженном состоянии;
• если же показатель находится ниже отметки в 11,6 В, то это означает глубокий разряд.

Все вышеперечисленные показатели измеряются в вольтах.

Показатель в 10,6 Вольт является критическим, и если уровень еще больше снизится, то аккумуляторная батарея, особенно которая давно обслуживалась, просто выйдет из строя.

Нужные параметры при зарядке постоянным током

Уже доказано, что производить заряд автомобильных свинцовых кислотных аккумуляторных батарей (в основном в автомобилях присутствуют именно такие) необходимо при помощи тока, не превышающего показателя в 10% от емкости всей батареи.

Так, в случае емкости АБ в 55 A/ч, максимальная подача тока заряда должна быть 5,5 А. По такому принципу высчитывается максимальный ток для любой батареи. Можно даже немного снизить подачу тока, но в таком случае процесс заряда будет идти немного медленнее. Накопление заряда будет происходить даже в случае, если ток заряда будет ближе к отметке 0,1 А. Но в таком случае для восстановления емкости необходимо будет очень много времени.

Минимальное время заряда АБ при уровне тока в 10% от заряда составляет 10 часов, но это в случае полного разряда батареи, которого допускать недопустимо. Поэтому на фактическое время до полного заряда влияет глубина разряда.

Чтобы произвести расчет примерного времени до полного заряда, следует выяснить разницу между максимальным зарядом (12,8 вольт) и вольтажом на данный момент. Если эту цифру умножить на 10, то можно получить приблизительно время в часах.

Схема зарядного устройства для автомобильного аккумулятора

Обычно с целью пополнения емкости электрического накопителя, необходима бытовая сеть в 220 вольт, преобразовывающаяся в пониженное напряжение с помощью преобразователя. Сделать ЗУ своими руками вполне возможно, скорее, это даже не вызовет никаких проблем. Для этого достаточно будет минимальных знаний в области электротехники и умение пользоваться паяльником, и другими инструментами.

Простые схемы

Самый простой и действенный метод заключается в использовании понижающего трансформатора. С его помощью снижается напряжение в 220 В до необходимых для заряда 13-15 вольт.

Найти трансформаторы такого типа можно в старых ламповых телевизорах или же в блоках питания для компьютера, которые продаются на блошиных рынках. Однако имеется нюанс – на выходе трансформатора переменное напряжение. Поэтому появляется необходимость в его выпрямлении.

Это можно сделать с помощью таких методов:

• Одного выпрямляющего диода, установленного после трансформатора, при этом на выходе подобного зарядного устройства будет наблюдаться пульсирующий ток с сильными ударами, так как срезана только одна полуволна. Ниже представлена самая простая схема с одним диодом.

• Второй метод – это использование диодного моста, благодаря которому отрицательная волна будет заворачиваться вверх. Зарядное устройство тоже будет обладать пульсирующим током, но биение уже будут менее выраженными. Чаще всего в домашних условиях реализовывают именно эту схему, хотя она является далеко не самым лучшим вариантом. Диодный мост можно собрать самостоятельно на любых выпрямляющих диодах. Или же можно не заморачиваться, и приобрести уже готовую сборку.

• Третий вариант – это диодный мост со сглаживающим конденсатором (4000-5000 мкФ, 25 вольт). На выходе данной схемы мы получается постоянный ток, что очень даже подходит для изготовления зарядного устройства для автомобильного аккумулятора своими руками.

Все вышеперечисленные схемы имеют в своем составе также предохранители типа 1А и приборы для измерения. С их помощью возможно контролировать процесс заряда аккумуляторной батареи. Однако можно исключить их из данных схем, но в таком случае для периодических измерений и контроля над функциональностью прибора необходимо будет использовать мультиметр.

И если в случае с контролем напряжения подобный вариант возможен (просто нужно будет приставлять щупы к клеммам), то вот проконтролировать ток будет достаточно сложно. В таком случае для измерения необходимо будет включать прибор в разрыв цепи. Это означает, что каждый раз для проверки тока потребуется выключать питание, после проводить проверку мультиметром в режиме измерения тока, а потом опять включать питание. Придется разбирать измерительную цепь в обратном направлении. В связи с этим необходимо заранее подумать о применении амперметра хотя бы на 10 А.

Среди недостатков данных схем можно выделить отсутствие возможности регулировки параметров заряда. Поэтому выбирая элементную базу, отдавайте предпочтение таким вариантам, чтобы на выходе сила тока соответствовала тем самым 10% или немного меньше от емкости батареи. Напряжение должно наблюдаться в пределах от 13,2 до 14,4 вольт.

Но что делать в случае, когда ток больше необходимой отметки? Для этого в схему ЗУ следует добавить резистор, который размещают на плюсовом выходе диодного моста непосредственно перед амперметром. По месту необходимо подобрать сопротивление, основной ориентир – ток. При этом мощность резистора должна быть немного больше, так как на него будет рассеиваться лишний заряд, приблизительно 10-20 ВТ.

Еще один нюанс – скорее всего зарядное устройство для автомобильного аккумулятора, сделанное своими руками по вышеперечисленным схемам будет сильно нагреваться. Чтобы избежать перегорания, можно в схему добавить куллер, который должен располагаться после диодного моста.

Схемы с регулировкой

Недостатком всех данных схем является отсутствие возможности производить регулировку подачи тока. И единственный вариант изменить это – менять сопротивления. Можно поставить переменный подстроечный резистор, что является наиболее простым и эффективным вариантом. Однако более надежно будет произвести ручную регулировку тока в схеме с использованием двух транзисторов и подстроечным резистором.

Ниже предоставлена схема зарядного устройства для автомобильного аккумулятора своими руками, в которой имеется возможность производить ручную регулировку тока заряда.

Изменение тока заряда происходит при помощи переменного резистора, который необходимо разместить после составного транзистора VT1-VT2, поэтому через него проходит небольшой ток. В связи с этим мощность будет в среднем около 0,5-1 Вт.

Трансформатор с мощностью в 250-500 Вт и вторичная обмотка 15-17 В, при которой диодный мост должен быть собран на диодах с рабочим током в 5% и более.

Следует выбирать транзистор VT1 — П210, так как VT2 можно выбрать из нескольких вариантов. Это германиевые П13-П17 или же кремниевые КТ814, КТ 816. Чтобы отводить тепло и не провоцировать перегрев, следует на металлической пластине или же в области радиатора установить отвод не менее 300 см кв.

Зарядное устройство из блока питания

Для сбора простого зарядного устройства своими руками, необходим самый обыкновенный блок питания от старого компьютера и немного знаний в области радиотехники. При этом характеристики прибора будут очень даже неплохими. С помощью подобного устройства можно заряжать аккумуляторные батареи током не более 10 А, при этом имеется возможность регулировки тока и напряжения заряда.

Основным условием является блок питания с контроллером TL494. Чтобы создать автомобильную зарядку своими руками из блока питания компьютера, необходимо собрать схему, которая представлена ниже на картинке.

Далее представим алгоритм для доработки операции:

1. Откусить провода шин питания, кроме желтый и черных.
2. Произвести соединение желтых проводов между собой и отдельно черных, с учетом полюса «+» и «-» (отталкиваясь от данных на схеме).
3. Перерезать все дорожки, которые ведут к выводам контроллера 1, 14, 15 и 16.
4. Произвести установку на кожух блока питания переменных резисторов, номинал которых будет соответствовать 10 и 4,4 кОм, что необходимо для регулировки напряжения и тока зарядки.
5. При помощи навесного монтажа собрать схему, показанную на картинке выше.

В случае правильного монтажа, на этом доработку можно считать завершенной. Останется только добавить вольтметр, амперметр и провода с крокодильчиками для подключения к батарее.

Имея небольшие знания и умения в области электрики и радиотехнологии, можно с легкостью разобраться с задачей создания зарядного устройства в домашних условиях. Важно соблюдать нюансы, и обращать внимания на мелочи, так как даже банальное несовпадение проводов или же путаница в полюсах может привести устройство в негодность.

Видео «Пошаговая инструкция по сборке зарядного устройства»

Схема простого зарядного устройства для АКБ

Привет всем, я за свою практику делал множество схем зарядных устройств для самых разных аккумуляторов, но в последнее время заметил, что несмотря на огромную базу схем в интернете, люди хотят видеть простую схему зарядного устройства для

автомобильных аккумуляторов из очень доступных компонентов, поэтому я решил воплотить эту идею в жизнь.

Эта схема была снята из радиожурнала, которая стала очень популярной в последнее время, по сути это тиристорный регулятор напряжения, многие наверное будут осуждать мое решение об использовании именно этой схемы, ведь она не имеет узла контроля тока, защиты и многих других плюшек, которыми снабжены современные зарядные устройства.

Вы конечно правы, но именно эта схема была повторена радиолюбителями, в том числе и мною множество раз и зарекомендовала себя с лучшей стороны.

Итак, о схеме; она отличается от обычных линейных схем, обратите внимание на транзисторы Q1 и Q2, на их базе собран генератор импульсов, то есть аккумулятор по сути заряжается импульсами тока, в этом можно убедиться подключив осциллограф, такой режим работы имеет множество плюсов.

Первый из них заключается в том, что силовой элемент схемы работает не в линейном, а в ключевом режиме, следовательно, нагреваться будет меньше, и ещё импульсная зарядка может быть полезной для десульфатации аккумулятора, а значит такая зарядка в теории может восстанавливать АКБ.

Генератор импульсов собран на маломощной комплементарной паре, можно использовать буквально любые маломощные транзисторы, например наши КТ 361 и КТ 315. Выходной ток может доходить до 10 ампер, следовательно с ее помощью можно эффективно заряжать аккумуляторы с ёмкостью до 100 ампер\часов.

Диодный мост нужен с запасом, советую использовать диоды ампер на 15-20, я ставил готовую сборку на 30 ампер. Сетевой понижающий трансформатор должен обеспечивать выходное напряжение не менее 15 или 16 вольт и соответствующий ток.

Тут важно запомнить — эффективный ток заряда для автомобильных свинцово-кислотных аккумуляторов составляет десятую часть от ёмкости аккумулятора,  например аккумулятор на 60 ампер\часов эффективный ток заряда должен быть в районе 6 ампер и т.д.

В моем варианте был использован готовый трансформатор от источника бесперебойного питания, по мне это хороший вариант. Мне повезло и обмотки трансформатора оказались медными, а не алюминиевыми как это бывает с бюджетными бесперебойниками.

Порывшись в старом хламе мне удалось найти только один тиристор, но к сожалению и тот оказался нерабочим, по идее можно собрать аналог тиристора, но я решил использовать обычный транзистор типа империи MJE13009 и всё прекрасно заработало.

переделал на транзистор

Печатная плата получилась довольно компактной, кстати исходный файл платы доступен для скачивания в конце статьи. Транзисторы и диодный мост устанавливают на радиатор, конструкцию также желательно дополнить кулером.  Индикаторы поставил стрелочные, амперметр на 1 ампер, но после замены шунта он стал отображать ток до 10 ампер, вольтметр на 15 вольт.

Хотел всё это дело собрать в корпусе от блока питания компьютера но на данный момент работаю над несколькими проектами и времени попросту нет, но в дальнейшем обязательно займусь изготовлением корпуса.

Введите электронную почту и получайте письма с новыми поделками.

Выходное напряжение регулируется от чистого ноля. Процесс зарядки автомобильных аккумуляторов происходит следующим образом, включаем зарядное устройство в сеть и вращением переменного резистора добиваемся на выходе 14 и 14.4 вольт выходного напряжения.

Это напряжение полностью заряженного автомобильного аккумулятора, дальше подключаем зарядку к аккумулятору не забывая соблюдать полярность, то есть плюс к плюсу, а минус к минусу.

По мере заряда аккумуляторной батареи ток будет снижаться и в конце процесса значение будет близким к нулю, этим заряд можно считать завершенным.

Плохо то, что схема лишена защиты от коротких замыканий, может спасти только предохранитель, также отсутствует функция защиты от переполюсовки питания, но все это можно дополнить и позже, было бы желание))).

Плата в формате .lay; скачать…

Автор; АКА КАСЬЯН

Обзор схем зарядных устройств

Соблюдение режима эксплуатации аккумуляторных батарей, и в частности режима зарядки, гарантирует их безотказную работу в течение всего срока службы. Зарядку аккумуляторных батарей производят током, значение которого можно определить по формуле

I=0,1Q

где I — средний зарядный ток, А., а Q — паспортная электрическая емкость аккумуляторной батареи, А-ч.

Зарядный ток, рекомендуемый в инструкции по эксплуатации аккумуляторной батареи, обеспечивает оптимальное протекание электрохимических процессов в ней и нормальную работу в течение длительного времени.

Классическая схема зарядного устройства для автомобильного аккумулятора состоит из понижающего трансформатора, выпрямителя и регулятора тока зарядки. В качестве регуляторов тока применяют проволочные реостаты (см. Рис. 1) и транзисторные стабилизаторы тока.

В обоих случаях на этих элементах выделяется значительная тепловая мощность, что снижает КПД зарядного устройства и увеличивает вероятность выхода его из строя.

Для регулировки зарядного тока можно использовать магазин конденсаторов, включаемых последовательно с первичной (сетевой) обмоткой трансформатора и выполняющих функцию реактивных сопротивлений, гасящих избыточное напряжение сети. Упрощенная схема такого устройства приведена на рис. 2.

В этой схеме тепловая (активная) мощность выделяется лишь на диодах VD1-VD4 выпрямительного моста и трансформаторе, поэтому нагрев устройства незначителен.

Недостатком схемы на Рис. 2 является необходимость обеспечить напряжение на вторичной обмотке трансформатора в полтора раза большее, чем номинальное напряжение нагрузки (~ 18÷20В).

Схема зарядного устройства, обеспечивающее зарядку 12-вольтовых аккумуляторных батарей током до 15 А, причем ток зарядки можно изменять от 1 до 15 А ступенями через 1 А, приведена на Рис. 3.

Предусмотрена возможность автоматического выключения устройства, когда батарея полностью зарядится. Оно не боится кратковременных коротких замыканий в цепи нагрузки и обрывов в ней.

Выключателями Q1 — Q4 можно подключать различные комбинации конденсаторов и тем самым регулировать ток зарядки.

Переменным резистором R4 устанавливают порог срабатывания реле К2, которое должно срабатывать при напряжении на зажимах аккумулятора, равном напряжению полностью заряженной батареи.

На Рис. 4 представлена схема еще одного зарядного устройства, в котором ток зарядки плавно регулируется от нуля до максимального значения.

Изменение тока в нагрузке достигается регулированием угла открывания тринистора VS1. Узел регулирования выполнен на однопереходном транзисторе VT1. Значение этого тока определяется положением движка переменного резистора R5. Максимальный ток заряда аккумулятора 10А , устанавливается амперметром. Защита устройства обеспечена со стороны сети и нагрузки предохранителями F1 и F2.

Вариант печатной платы зарядного устройства (см. рис. 4), размером 60х75 мм приведен на следующем рисунке:

В схеме на рис. 4 вторичная обмотка трансформатора должна быть рассчитана на ток, втрое больший зарядного тока, и соответственно мощность трансформатора также должна быть втрое больше мощности, потребляемой аккумулятором.

Названное обстоятельство является существенным недостатком зарядных устройств с регулятором тока тринистором (тиристором).

Примечание:

Диоды выпрямительного мостика VD1-VD4 и тиристор VS1 необходимо установить на радиаторы.

Значительно снизить потери мощности в тринисторе, а следовательно, повысить КПД зарядного устройства можно, если регулирующий элемент перенести из цепи вторичной обмотки трансформатора в цепь первичной обмотки. Схема такого устройства показана на рис. 5.

В схеме на Рис. 5 регулирующий узел аналогичен примененному в предыдущем варианте устройства. Тринистор VS1 включен в диагональ выпрямительного моста VD1 — VD4. Поскольку ток первичной обмотки трансформатора примерно в 10 раз меньше тока заряда, на диодах VD1-VD4 и тринисторе VS1 выделяется относительно небольшая тепловая мощность и они не требуют установки на радиаторы. Кроме того, применение тринистора в цепи первичной обмотки трансформатора позволило несколько улучшить форму кривой зарядного тока и снизить значение коэффициента формы кривой тока (что также приводит к повышению КПД зарядного устройства). К недостатку этого зарядного устройства следует отнести гальваническую связь с сетью элементов узла регулирования, что необходимо учитывать при разработке конструктивного исполнения (например, использовать переменный резистор с пластмассовой осью).

Вариант печатной платы зарядного устройства на рисенке 5, размером 60х75 мм приведен на рисунке ниже:

Примечание:

Диоды выпрямительного мостика VD5-VD8 необходимо установить на радиаторы.

В зарядном устройстве на рисунке 5 диодный мостик VD1-VD4 типа КЦ402 или КЦ405 с буквами А, Б, В. Стабилитрон VD3 типа КС518, КС522, КС524, или составленный из двух одинаковых стабилитронов с суммарным напряжением стабилизации 16÷24 вольта (КС482, Д808, КС510 и др.). Транзистор VT1 однопереходной, типа КТ117А, Б, В, Г. Диодный мостик VD5-VD8 составлен из диодов, с рабочим током не менее 10 ампер (Д242÷Д247 и др.). Диоды устанавливаются на радиаторы площадью не менее 200 кв.см, а если радиаторы будут сильно нагреваться, в корпус зарядного устройства можно установить вентилятор для обдува.