Схема зарядки акб: Схемы зарядных устройств для автомобильных АКБ: как сделать своими руками

Содержание

Схема зарядного устройства со светодиодной индикацией. Простой индикатор заряда LiIon аккумулятора

Далеко не во всех автомобилях есть индикатор, отображающий уровень зарядки аккумулятора. Автолюбитель должен самостоятельно отслеживать этот показатель, периодически проверяя его с помощью вольтметра, предварительно отключив батарею от электросети машины. Однако простой электронный прибор позволит получить примерные показатели, не выходя из салона.

Выбор схемы и комплектующих

Готовая конструкция

Конструктивно самодельный индикатор контроля заряда аккумулятора состоит из электронного блока, на корпусе которого располагается три светодиода: красный, синий и зеленый. Выбор цвета может быть другой – важно, чтобы при активации одного из них полученная информация была правильно истолкована.

Из-за небольших размеров устройства можно использовать обыкновенную макетную плату. Предварительно выбирается оптимальная схема устройства. Можно найти несколько моделей, но самый распространенный и, следовательно, работоспособный вариант индикатора заряда аккумулятора показан на рисунке.

Схема платы и ее компонентов

Перед установкой комплектующих необходимо согласно схеме расположить их на печатной плате. Только после этого можно обрезать ее до нужных размеров. Важно, чтобы индикатор имел минимальные габариты. Если планируется его монтаж в корпус – следует учитывать его внутренние размеры.

Данная схема рассчитана для контроля работы аккумулятора автомобиля с напряжением сети от 6 до 14 В. Для других значений этого параметра следует изменить характеристики комплектующих. Их перечень указан в таблице.

Успешный пуск автомобильного двигателя во многом зависит от состояния заряда аккумулятора. Регулярно проверять напряжение на клеммах с помощью мультиметра – неудобно. Гораздо практичнее воспользоваться цифровым или аналоговым индикатором, расположенным рядом с приборной панелью. Простейший индикатор заряда аккумулятора можно сделать своими руками, в котором пять светодиодов помогают отслеживать постепенный разряд либо заряд батареи.

Принципиальная схема

Рассматриваемая принципиальная схема индикатора уровня заряда представляет собой простейшее устройство, отображающее уровень заряда аккумулятора (АКБ) на 12 вольт. Её ключевым элементом является микросхема LM339, в корпусе которой собрано 4 однотипных операционных усилителя (компаратора). Общий вид LM339 и назначение выводов показан на рисунке. Прямые и инверсные входы компараторов подключены через резистивные делители. В качестве нагрузки используются индикаторные светодиоды 5 мм.

Диод VD1 служит защитой микросхемы от случайной смены полярности. Стабилитрон VD2 задаёт опорное напряжение, которое является эталоном для будущих измерений. Резисторы R1-R4 ограничивают ток через светодиоды.

Принцип работы

Работает схема индикатора заряда аккумулятора на светодиодах следующим образом. Застабилизированное с помощью резистора R7 и стабилитрона VD2 напряжение 6,2 вольт поступает на резистивный делитель, собранный из R8-R12. Как видно из схемы между каждой парой этих резисторов формируются опорные напряжения разного уровня, которые поступают на прямые входы компараторов. В свою очередь, инверсные входы объединены между собой и через резисторы R5 и R6 подключены к клеммам аккумуляторной батарее (АКБ).

В процессе заряда (разряда) аккумулятора постепенно изменяется напряжение на инверсных входах, что приводит к поочередному переключению компараторов. Рассмотрим работу операционного усилителя OP1, который отвечает за индикацию максимального уровня заряда АКБ. Зададим условие, если заряженный аккумулятор имеет напряжение 13,5 В, то последний светодиод начинает гореть. Пороговое напряжение на его прямом входе, при котором засветится этот светодиод, рассчитаем по формуле:
U OP1+ = U СТ VD2 – U R8 ,
U СТ VD2 =U R8 + U R9 + U R10 + U R11 + U R12 = I*(R8+R9+R10+R11+R12)
I= U СТ VD2 /(R8+R9+R10+R11+R12) = 6,2/(5100+1000+1000+1000+10000) = 0,34 мА,
U R8 = I*R8=0,34 мА*5,1 кОм=1,7 В
U OP1+ = 6,2-1,7 = 4,5 В

Это означает, что при достижении на инверсном входе потенциала величиной более 4,5 вольт компаратор OP1 переключится и на его выходе появится низкий уровень напряжения, а светодиод засветится. По указанным формулам можно рассчитать потенциал на прямых входах каждого операционного усилителя. Потенциал на инверсных входах находят из равенства: U OP1- = I*R5 = U БАТ – I*R6.

Печатная плата и детали сборки

Печатная плата изготавливается из одностороннего фольгированного текстолита размером 40 на 37 мм, которую можно скачать . Она предназначена для монтажа DIP элементов следующего типа:

  • резисторы МЛТ-0,125 Вт с точностью не менее 5% (ряд Е24)
    R1, R2, R3, R4, R7, R9, R10, R11– 1 кОм,
    R5, R8 – 5,1 кОм,
    R6, R12 – 10 кОм;
  • диод VD1 любой маломощный с обратным напряжением не ниже 30 В, например, 1N4148;
  • стабилитрон VD2 маломощный с напряжением стабилизации 6,2 В. Например, КС162А, BZX55C6V2;
  • светодиоды LED1-LED5 – индикаторные типа

Индикатор заряда аккумулятора – нужная штука в хозяйстве любого автомобилиста. Актуальность такого устройства возрастает многократно, когда холодным зимним утром автомобиль, почему-то, отказывается заводиться. В этой ситуации стоит определиться, то ли звонить другу, что бы тот приехал и помог завестись от своей батареи, либо аккумулятор приказал долго жить, разрядившись ниже критического уровня.

Зачем следить за состоянием аккумулятора?

Автомобильный аккумулятор состоит из шести последовательно соединённых аккумуляторных батарей с напряжением питания 2,1 — 2,16В. В норме АКБ должен выдавать 13 — 13,5В. Нельзя допускать значительного разряда аккумуляторной батареи, поскольку при этом падает плотность и, соответственно, повышается температура промерзания электролита.

Чем выше износ аккумулятора, тем меньшее время он удерживает заряд. В тёплое время года это не критично, а вот зимой забытые во включённом состоянии габаритные огни к моменту возвращения способны полностью «убить» аккумулятор, превратив содержимое в кусок льда.

В таблице можно увидеть температуру промерзания электролита, в зависимости от степени заряженности агрегата.

Зависимость температуры промерзания электролита от степени заряда аккумулятора
Плотность электролита, мг/см. куб. Напряжение, В (без нагрузки) Напряжение, В (с нагрузкой 100 А) Степень заряда АКБ, % Температура замерзания электролита, гр. Цельсия
1110 11,7 8,4 0,0 -7
1130 11,8 8,7 10,0 -9
1140 11,9 8,8 20,0 -11
1150 11,9 9,0 25,0 -13
1160 12,0 9,1 30,0 -14
1180 12,1 9,5 45,0 -18
1190 12,2 9,6 50,0 -24
1210 12,3 9,9 60,0 -32
1220 12,4 10,1 70,0 -37
1230 12,4 10,2 75,0 -42
1240 12,5 10,3 80,0 -46
1270 12,7 10,8 100,0 -60

Критическим считается падение уровня заряда ниже 70%. Все автомобильные электроприборы потребляют не напряжение, а ток. Без нагрузки даже сильно разряженный аккумулятор может показывать нормальное напряжение. Но при низком уровне, во время запуска двигателя, будет отмечаться сильная «просадка» напряжения, что является тревожным сигналом.

Своевременно заметить приближающуюся катастрофу возможно лишь в том случае, когда непосредственно в салоне установлен индикатор. Если во время работы автомобиля он постоянно сигнализирует о разрядке – пора ехать на СТО.

Какие существуют индикаторы

Многие АКБ, особенно необслуживаемые, имеют встроенный датчик (гигрометр), принцип работы которого основан на измерении плотности электролита.

Этот датчик контролирует состояние электролит и ценность его показателей относительна. Не очень удобно по несколько раз залазить под капот автомобиля, что бы проконтролировать состояние электролита в разных режимах работы.

Для контроля состояния АКБ значительно удобнее электронные приборы.

Виды индикаторов заряда аккумуляторной батареи

В автомагазинах продаётся множество таких устройств, различающихся дизайном и функционалом. Фабричные приборы условно делятся на нескольких типов.

По способу подключения:

  • к разъёму прикуривателя;
  • к бортовой сети.

По способу отображения сигнала:

  • аналоговые;
  • цифровые.

Принцип работы у них одинаков, определение уровня заряда АКБ и отображение информации в наглядном виде.


Принципиальная схема индикатора

Как сделать индикатор заряда аккумулятора на светодиодах?

Существуют десятки разнообразных схем контроля, но результат они выдают идентичный. Подобное устройство возможно собрать самостоятельно из подручных материалов. Выбор схемы и комплектующих зависит исключительно от ваших возможностей, фантазии и ассортимента ближайшего магазина радиотоваров.

Вот схема для понимания как работает индикатор заряда аккумулятора на светодиодах. Такую портативную модель можно собрать «на коленке» за несколько минут.

Д809 – стабилитрон на 9В ограничивает напряжение на светодиодах, а на трёх резисторах собран сам дифференциатор. Такой светодиодный индикатор срабатывает на силу тока в цепи. При напряжении 14В и выше сила тока достаточно для свечения всех светодиодов, при напряжении 12-13,5В светятся VD2 и VD3 , ниже 12В —

VD1 .

Более продвинутый вариант при минимуме деталей можно собрать на бюджетном индикаторе напряжения — микросхеме AN6884 (KA2284) .

Схема led индикатора уровня заряда АКБ на компараторе напряжения

Схема работает по принципу компаратора. VD1 – стабилитрон на 7,6В, он служит в качестве эталонного источника напряжения. R1 – делитель напряжения. При первоначальной настройке он выставляется в такое положение, чтобы при напряжении 14В светились все светодиоды. Напряжение, поступающее на входы 8 и 9, сравнивается через компаратор, а результат дешифруется на 5 уровней, зажигая соответствующие светодиоды.

Контроллер зарядки АКБ

Что бы отслеживать состояние аккума во время работы зарядного устройства, делаем контроллер заряда АКБ. Схема устройства и используемые компоненты максимально доступны, в то же время обеспечивают полный контроль над процессом подзарядки батарей.

Принцип работы контроллера следующий: пока напряжение на аккумуляторе ниже напряжения заряда – горит зелёный светодиод. Как только напряжение сравняется, открывается транзистор, зажигая красный светодиод. Изменение резистора перед базой транзистора меняет уровень напряжения, необходимого для открытия транзистора.

Это универсальная схема контроля, которую можно использовать как для мощных автомобильных аккумуляторов, так и для миниатюрных литиевых батареек-аккумуляторов.

Индикатор заряда аккумулятора своими руками на двух светодиодах — правильно обслуживаемые аккумуляторы будут работать у вас хорошо и долю. Обслуживание подразумевает, в частности, регулярный контроль напряжения аккумулятора. Изображенная на Рисунке 1 схема подходит для большинства типов аккумуляторов. Она содержит опорный светодиод LED REF , работающий при постоянном токе 1 мА и обеспечивающий эталонный световой поток постоянной интенсивности, не зависящей от напряжения аккумулятора.

Это постоянство обеспечивается резистором R1 включенным последовательно со светодиодом. Поэтому, даже если напряжение полностью заряженного аккумулятора упадет до полного разряда, ток через него изменится всего на 10%. Таким образом, можно считать, что интенсивность излучения остается постоянной в диапазоне напряжений аккумулятора, соответствующем переходу от состояния полного заряда до полного разряда.

Световой поток измерительного светодиода LED VAR меняется в соответствии с изменениями напряжения аккумулятора. Расположив светодиоды поблизости друг от друга, вы получите возможность легко сравнивать яркость их свечения, и, таким образом, определять статус аккумулятора. Используйте светодиоды с диффузно-рассеивающей линзой, поскольку приборы с прозрачной линзой раздражают ваши глаза. Обеспечьте достаточную оптическую изоляцию светодиодов, чтобы свет одного светодиода не попадал на линзу другого.

Работа измерительного светодиода

Измерительный светодиод работает при токе, меняющемся от 10 мА при полностью заряженном аккумуляторе до значений менее 1 мА при полном разряде. Стабилитрон D z с последовательным резистором R 2 необходимы для того, чтобы ток имел резкую зависимость от напряжения батареи. Сумма напряжения стабилитрона и падения напряжения на светодиоде должна быть чуть меньше, чем самое низкое напряжение аккумулятора. Это напряжение падает на резисторе R 2 . Изменения напряжения батареи вызывают большие изменения тока резистора R 2 . Если напряжение равно примерно 1 В, через светодиод LED VAR течет ток 10 мА, и он светится намного ярче, чем LED REF . Если напряжение ниже 0.1 В, интенсивность свечения LED VAR var будет меньше, чем у LED REF . показывая, что аккумулятор разряжен.

Индикатор заряда аккумулятора своими руками — непосредственно после окончания зарядки аккумулятора напряжение на нем превышает 13 В. Для схемы это безопасно, поскольку ток ограничен значением 10 мА. Если светодиоды горят ярко, быстро отпустите кнопку S 1 1(чтобы не допустить их повреждения (Рисунок 2). Хотя в примере на Рисунке 2 индикатор заряда подключен к 12-вольтовой свинцово-кислотной аккумуляторной батарее, вы без труда можете адаптировать эту схему к другим типам аккумуляторов. Кроме того, вы можете использовать ее для контроля напряжения.

Два зеленых светодиода индуцируют состояние, когда заряд батареи превышает 60%. Набор красных светодиодов показывает, что заряд аккумулятора упал ниже 20%. Светодиоды LED REFG и LED REFR подключены через резисторы R 1 и R 2 сопротивлением 10 кОм. Последовательное измерительными светодиодами, яркость свечения которых изменяется, включены стабилитроны и резисторы R 3 и R 4 сопротивлением 100 Ом. Диоды D 1 , D 2 и D 3 задают требуемое напряжение ограничения. Зависимость яркости свечения светодиодов от состояния аккумулятора показана в Табпице1.

Для расчета интенсивности свечения зеленого измерительного светодиода можно использовать следующее выражение:

V BATT = 10 G x 100 +V D1 +V D2 +V LEDG +V DZ1

V BATT =10 3 x 100+0.6+0.6+1.85+9.1=1225B.

Падение напряжения на используемых светодиодах при прямом токе 1 мА равно 1.85 В. Если характеристики светодиодов отличаются, сопротивления резисторов необходимо пересчитать. При этом напряжении светодиоды светятся одинаково, что соответствует заряду аккумулятора на 60%. Описание свинцово-кислотных аккумуляторов можно найти в. Для расчета интенсивности свечения красного измерительного светодиода можно использовать следующее выражение:

V BATT = I R x IOO+V D3 +V LEDR +V ZD2

При токе зеленого светодиода 1 мА

V BATT =10 -3 x 100 +0.6 + 1.85 + 9.1 =11.65 В.

Поскольку при таком напряжении оба красных светодиода светятся одинаково, это означает, что аккумулятор заряжен на 20%. Светодиод LED VARG varg не горит. Рисунок 3 показывает, что оба измерительных светодиода светятся ярче опорных, сообщая о том, что аккумулятор заряжен на 100%

При разряженном аккумуляторе завести автомобиль довольно проблематично. Чтобы не было такого неприятного «сюрприза», достаточно просто время от времени пользоваться вольтметром. Однако не все автомобилисты и не всегда это делают, ведь гораздо удобнее иметь некое устройство, показывающее, на сколько еще хватит зарядки аккумулятора.

Какие бывают индикаторы

Аккумуляторная батарея (или АКБ) представляет собой шесть связанных между собой элементов, напряжение в каждом в норме должно составлять около 2,15 вольт, т. е. общее напряжение аккумулятора подходит к 13,5 вольтам. Если заряд падает ниже критических значений (примерно 9,5 вольт), это может привести к глубокой разрядке аккумулятора и, как следствие, полному выходу его из строя.

Современные технологии «идут навстречу» автомобилистам и максимально облегчают им жизнь. Например, во многих автомобилях уже имеются бортовые компьютеры, которые также следят и за уровнем заряженности аккумулятора.

Однако, пока такая опция доступна далеко не всем, приходится использовать другие виды индикаторов этого важного показателя. Так, можно встретить отдельные кристаллические дисплеи на приборной панели, бывают индикаторы-гигрометры, также можно (при наличии соответствующих навыков) изготовить индикатор заряда аккумулятора самостоятельно. Многие сигнальные устройства такого типа необходимо подключать в бортовую сеть автомобиля, чтобы они могли отслеживать уровень зарядки АКБ.

Встроенный индикатор заряда

Самый часто встречающийся вариант индикатора на необслуживаемых аккумуляторных батареях – гидрометр. Он состоит из глазка, световода, ножки и поплавка (поэтому его называют поплавковым). Ножка со световодом находятся внутри аккумулятора, на ножке закреплен поплавок, с помощью которого определяется уровень электролита в батарее. На корпусе аккумулятора находится глазок, который показывает три основных состояния АКБ:

  • зеленый шарик-поплавок просвечивает в смотровой глазок, это значит, что батарея заряжена больше, чем наполовину;
  • глазок остается черным (это просвечивает индикационная трубка), это сигнал о том, что поплавок полностью погрузился в электролитическую жидкость, следовательно, плотность ее понижена, а аккумулятор требуется заряжать;

Дополнительная информация. В некоторых моделях гидрометров имеется поплавок красного цвета, который видно в «окошке» при понижении заряда и плотности электролита.

  • если в «глазке» видна только поверхность жидкости внутри аккумулятора, значит, он «хочет пить» – уровень электролита критический, срочно необходимо долить дистиллированной воды (а сделать это довольно сложно, поскольку такие аккумуляторы необслуживаемые).

Обратите внимание! Хотя встроенный индикатор заряда батареи такого типа и позволяет мгновенно определить имеющуюся проблему (или ее отсутствие), но, судя по некоторым отзывам пользователей, показания таких приборов довольно часто бывают ложными, а сами они быстро ломаются.

Как правило, это объясняется следующими причинами:

  • данные поступают только из одного элемента батареи из шести, а ведь уровень жидкости в них может значительно разниться;
  • детали индикатора, выполненные из пластика, не выдерживают температурного режима работы аккумулятора, поэтому данные поступают неверные;
  • индикаторы-поплавки никак не определяют температуру электролитической жидкости, а ведь от нее зависит и плотность, поэтому электролит пониженной температуры покажет нормальный уровень плотности, в то время как она тоже будет низкой.

Заводские индикаторы в виде панелей

В специализированных магазинах можно найти множество разных контролирующих устройств для аккумулятора, дизайн и функции каждый автовладелец может подобрать под себя. Разнятся индикаторы и по способу подключения: к прикуривателю или в бортовую сеть машины. Однако, основная задача у всех устройств одна – определить, насколько заряжен АКБ, и просигнализировать об этом.

Существуют индикаторы, которые надо собрать самостоятельно, как конструктор. Как пример – DC-12 В. Он дает возможность контролировать заряд батареи, а также работу регулирующего реле.

Такое небольшое контрольное устройство работает в диапазоне от 2,5 до 18 вольт, электричества потребляет совсем мало – до 20 миллиампер, размеры индикаторного окошка – 4,3 на 2 см.

Если ставится второй аккумулятор в автомобиль, можно воспользоваться индикатором от ТМС, – это небольшая панель из промышленного алюминия на светодиодах со встроенным вольтметром и переключателем между смежными АКБ.

Из дорогих моделей (причем необоснованно дорогих, по цене нового аккумулятора) можно выделить контроллеры напряжения американской фирмы «Faria Euro Black Style». Цвет корпуса, как правило, черный, диаметр индикационного окошка – 5,3 см, экран подсвечивается белым цветом. Для питания необходимо 12 вольт.

Как собрать индикатор заряда самостоятельно

Если автовладелец дружит с паяльником, он может собрать анализатор своими руками, схем сборки можно найти множество. С помощью одной, самой простой, можно собрать индикатор заряда, напоминающий вышеописанный DC-12 В. Действует он по тем же принципам: включается в бортовую сеть и определяет напряжение АКБ в пределах 6-14 вольт.

Для сборки устройства будут нужны транзисторы, резисторы, стабилитроны, печатная плата и по одному красному, синему и зеленому светодиоду. После сборки, согласно схеме, плата вставляется на приборную панель, а концы светодиодов проводятся в удобное для обзора место. При этом полностью заряженный аккумулятор будет индицироваться зеленым цветом, синий – при нормальном заряде (от 11 до 13 вольт), а если батарея близка к разрядке, загорится красный светодиод.

Неприятно, когда автомобиль не может завестись просто от того, что аккумулятор разрядился в самый неподходящий момент. Индикатор напряжения, купленный в магазине или спаянный самостоятельно, поможет избежать неприятных «сюрпризов» и заранее предупредит о том, что АКБ требует подзарядки.

Видео

Схема зарядного устройства


Обзор схем зарядных устройств автомобильных аккумуляторов

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.

Схема зарядного устройства для автомобильного аккумулятора – от простого к сложному

При нормальных условиях эксплуатации, электрическая система автомобиля самодостаточна. Речь идет об энергоснабжении – связка из генератора, регулятора напряжения, и аккумуляторной батареи, работает синхронно и обеспечивает бесперебойное питание всех систем.

Это в теории. На практике, владельцы автомобилей вносят поправки в эту стройную систему. Или же оборудование отказывается работать в соответствии с установленными параметрами.

Например:

  1. Эксплуатация аккумуляторной батареи, которая исчерпала свой ресурс. Элемент питания «не держит» заряд
  2. Нерегулярные поездки. Длительный простой автомобиля (особенно в период «зимней спячки») приводит к саморазряду АКБ
  3. Автомобиль используется в режиме коротких поездок, с частым глушением и запуском мотора. АКБ просто не успевает подзарядиться
  4. Подключение дополнительного оборудования увеличивает нагрузку на АКБ. Зачастую приводит к повышенному току саморазряда при выключенном двигателе
  5. Экстремально низкая температура ускоряет саморазряд
  6. Неисправная топливная система приводит к повышенной нагрузке: автомобиль заводится не сразу, приходится долго крутить стартер
  7. Неисправный генератор или регулятор напряжения не позволяет нормально заряжать аккумулятор. К этой проблеме относятся изношенные силовые провода и плохой контакт в цепи заряда
  8. И наконец, вы забыли выключить головной свет, габариты или музыку в автомобиле. Для полного разряда аккумулятора за одну ночь в гараже, иногда достаточно неплотно закрыть дверь. Освещение салона потребляет достаточно много энергии.

Любая из перечисленных причин приводит к неприятной ситуации: вам надо ехать, а батарея не в силах провернуть стартер. Проблема решается внешней подпиткой аккумулятора: то есть, зарядным устройством.

Во вкладке четыре проверенных и надежных схем зарядных устройств для автомобиля от простой до самой сложной. Выбирай любую и она будет работать.

Простая схема зарядного устройства на 12В. Зарядное устройство с регулировкой тока зарядки. Регулировка от 0 до 10А осуществляется изменением задержки открывания тринистора. Схема зарядного устройства для аккумулятора с самоотключением после зарядки. Для заряда аккумуляторов емкостью 45 ампер.Схема умного зарядного устройства, которое предупредит о не правильном подключении.

Его совершенно несложно собрать своими руками. Пример зарядного устройства сделанного из бесперебойника.

Любая схема автомобильного зарядного устройства состоит из следующих компонентов:

  • Блок питания.
  • Стабилизатор тока.
  • Регулятор силы тока заряда. Может быть ручным или автоматическим.
  • Индикатор уровня тока и (или) напряжения заряда.
  • Опционально – контроль заряда с автоматическим отключением.

Любой зарядник, от самого простого, до интеллектуального автомата – состоит из перечисленных элементов или их комбинации.

Схема простого зарядного устройства для автомобильного аккумулятора

Формула нормального заряда простая, как 5 копеек – базовая емкость батареи, деленная на 10. Напряжение заряда должно быть немногим более 14 вольт (речь идет о стандартной стартерной батарее 12 вольт).

Простая принципиальная электрическая схема зарядного устройства для автомобиля состоит из трех компонентов: блок питания, регулятор, индикатор.

Классика – резисторный зарядник

Блок питания изготавливается из двух обмоточного «транса» и диодной сборки. Выходное напряжение подбирается вторичной обмоткой. Выпрямитель – диодный мост, стабилизатор в этой схеме не применяется.

Ток заряда регулируется реостатом.

Проволочный реостат необходим для противостояния главной проблеме такой схемы – избыточная мощность выделяется в виде тепла. Причем происходит это очень интенсивно. Разумеется, КПД такого прибора стремится к нулю, а ресурс его компонентов очень низкий (особенно реостата). Тем не менее, схема существует, и она вполне работоспособна. Для аварийной зарядки, если под рукой нет готового оборудования, собрать ее можно буквально «на коленке». Есть и ограничения – ток более 5 ампер является предельным для подобной схемы. Стало быть, заряжать можно АКБ емкостью не более 45 Ач.

Зарядное устройство своими руками, подробности, схемы – видео

Гасящий конденсатор

Принцип работы изображен на схеме. Благодаря реактивному сопротивлению конденсатора, включенного в цепь первичной обмотки, можно регулировать зарядный ток. Реализация состоит из тех же трех компонентов – блок питания, регулятор, индикатор (при необходимости). Схему можно настроить под заряд одного типа АКБ, и тогда индикатор будет не нужен.

Популярное:  Преобразователь с 12 на 220: как собрать в домашних условиях

Если добавить еще один элемент – автоматический контроль заряда, а также собрать коммутатор из целой батареи конденсаторов – получится профессиональный зарядник, остающийся простым в изготовлении. Схема контроля заряда и автоматического отключения, в комментариях не нуждается. Технология отработана, один из вариантов вы видите на общей схеме. Порог срабатывания устанавливается переменным резистором R4. Когда собственное напряжение на клеммах аккумуляторной батареи достигает настроенного уровня, реле К2 отключает нагрузку. В качестве индикатора выступает амперметр, который перестает показывать ток заряда.

Изюминка зарядного устройства – конденсаторная батарея. Особенность схем с гасящим конденсатором – добавляя или уменьшая емкость (просто подключая или убирая дополнительные элементы) вы можете регулировать выходной ток. Подобрав 4 конденсатора для токов 1А, 2А, 4А и 8А, и коммутируя их обычными выключателями в различных комбинациях, вы можете регулировать ток заряда от 1 до 15 А с шагом в 1 А.

При этом никакого паразитного нагрева (кроме естественного, выделяющегося на диодах моста), коэффициент полезного действия зарядника высокий.

Схема самодельного зарядного устройства для аккумулятора на тринисторе

Если вы не боитесь держать в руках паяльник, можно собрать автомобильный аксессуар с плавной регулировкой тока заряда, но без недостатков, присущих резисторной классике. В качестве регулятора применяется не рассеиватель тепла в виде мощного реостата, а электронный ключ на тиристоре. Вся силовая нагрузка проходит через этот полупроводник. Данная схема рассчитана на ток до 10 А, то есть позволяет без перегрузок заряжать АКБ до 90 Ач.

Регулируя резистором R5 степень открытия перехода на транзисторе VT1, вы обеспечиваете плавное и очень точное управление тринистором VS1.

Схема надежная, легко собирается и настраивается. Но есть одно условие, которое мешает занести подобный зарядник в перечень удачных конструкций. Мощность трансформатора должна обеспечивать троекратный запас по току заряда.

То есть, для верхнего предела в 10 А, трансформатор должен выдерживать длительную нагрузку 450-500 Вт. Практически реализованная схема будет громоздкой и тяжелой. Впрочем, если зарядное устройство стационарно устанавливается в помещении – это не проблема.

Популярное:  Что измеряет вольтметр? Вопрос понятен всем. Или нет?

Схема импульсного зарядного устройства для автомобильного аккумулятора

Все недостатки перечисленных выше решений, можно поменять на один – сложность сборки. Такова сущность импульсных зарядников. Эти схемы имеют завидную мощность, мало греются, располагают высоким КПД. К тому же, компактные размеры и малый вес, позволяют просто возить их с собой в бардачке автомобиля. Схемотехника понятна любому радиолюбителю, имеющему понятие, что такое ШИМ генератор. Он собран на популярном (и совершенно недефицитном) контроллере IR2153. В данной схеме реализован классический полу мостовой инвертор.

При имеющихся конденсаторах выходная мощность составляет 200 Вт. Это немало, но нагрузку можно увеличить вдвое, заменив конденсаторы на емкости по 470 мкФ. Тогда можно будет заряжать аккумуляторы емкостью до 200 Ач.

Собранная плата получилась компактной, умещается в коробочку 150*40*50 мм. Принудительного охлаждения не требуется, но вентиляционные отверстия надо предусмотреть. Если вы увеличиваете мощность до 400 Вт, силовые ключи VT1 и VT2 следует установить на радиаторы. Их надо вынести за пределы корпуса. В качестве донора может выступить блок питания от системника ПК.

Поэтому просто воспользуемся элементной базой. Отлично подойдет трансформатор, дроссель и диодная сборка (Шоттки) в качестве выпрямителя. Все остальное: транзисторы, конденсаторы и прочая мелочь – обычно в наличии у радиолюбителя по всяким коробочкам-ящичкам. Так что зарядник получается условно бесплатным.

На видео показано и рассказано как собрать самостоятельно собрать импульсное зарядное устройство для авто.

Стоимость же заводского импульсника на 300-500 Вт – не менее 50 долларов (в эквиваленте).

Вывод:

Собирайте и пользуйтесь. Хотя разумнее поддерживать вашу аккумуляторную батарею «в тонусе».

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 консульфатации 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.

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

Схема автомобильного зарядного устройства

Качественно работающий автомобильный аккумулятор трудно переоценить. Однако, со временем он становится менее емким и способен быстрее разряжаться. На этот процесс оказывают влияние и другие факторы, связанные с условиями эксплуатации. Чтобы не попадать в затруднительную ситуацию, стоит иметь дома или в гараже простое зарядное устройство своими руками.

В большинстве случаев принципиальная схема зарядного устройства самодельной конструкции будет относительно несложной. Собрать такой аппарат удастся из подручных недорогих компонентов. При этом электрический агрегат поможет быстро запустить легковушку. Предпочтительней обзавестись пуско-зарядной аппаратурой, но она требует немного больших мощностей от используемых элементов.

Базовые полезные знания о зарядке батарей

Применять электрическую подпитку для АКБ нужно в тех ситуациях, когда замер на клеммах электроприбора демонстрирует уровень ниже 11,2 В для большинства легковых авто. Хотя двигатель способен запускаться при таком уровне вольтажа, но внутри начинаются нежелательные химические процессы. Происходит сульфатация и разрушение пластин. Емкость заметно снижается.

Важно знать, что во время длительной зимовки или стоянки авто в течение нескольких недель уровень заряда падает, поэтому рекомендуется контролировать данное значение мультиметром, а при необходимости в ход пускать сделанное своими руками ЗУ для автомобильных аккумуляторов либо купленное в автомагазине.

Для подпитки АКБ чаще всего применяются устройства двух типов:

  • выдающее на «крокодилах» напряжение постоянного типа;
  • системы с импульсным типом работы.

При зарядке от устройства постоянного тока подбирается значение тока заряда арифметически соответствующее 1/10 от установленного производителем значения емкости. Когда имеется в наличии батарея на 60 А*ч, то ампераж отдачи должен быть на уровне 6 А. Стоит учитывать исследования, согласно которым умеренное снижение количества ампер на отдачи способствует уменьшению процессов сульфатации.

Если же пластины частично стали покрываться нежелательным сульфатным налетом, то опытные автомобилисты задействуют операции по десульфатации. Применяемая методика заключается в следующем:

  • аккумулятор разряжаем до появления на мультиметре 3—5 В после замера, используя для операции большие токи и малую длительность их воздействия, например, прокручивание стартером;
  • на следующей стадии медленно полностью заряжаем блок от одноамперного источника;
  • повторяются предыдущие операции на протяжении 7—10 циклов.

Подобный принцип работы задействован в заводских зарядных десульфатирующих устройствах импульсного типа. За один цикл на клеммы АКБ поступает в течение нескольких миллисекунд непродолжительный во времени импульс обратной полярности, сменяющийся прямой полярностью.

Необходимо контролировать состояние устройства и не допускать перезаряда батареи. При достижении значений 12,8—13,2 В на контактах стоит отключать систему от подпитки. В противном случае возникнет явление кипения, повышение концентрации и плотности залитого внутрь электролита и последующее разрушение пластин. Для предотвращения негативных явлений заводская принципиальная электрическая схема зарядного устройства наделена платами электронного контроля и автоматического отключения.

Читайте также:  Как проверить аккумулятор без нагрузочной вилки

Какой бывает схема автомобильного зарядного устройства

В гаражных условиях можно воспользоваться несколькими типами зарядок для автомобиля. Они могут быть как максимально примитивными, состоящими из нескольких элементов, так и довольно громоздкими многофункциональными стационарными устройствами. Обычно автовладельцы идут по пути упрощения.

Простейшие схемы

Если в наличии нет заводского зарядного, а реанимировать АКБ необходимо без задержки, то подойдет наиболее простой вариант. В нем участвуют ограничительное сопротивление в виде нагрузки и источник питания, способный генерировать 12—25 В.

Собрать самодельное зарядное устройство получится даже «на коленках», если имеется в доме зарядка для ноутбука. Обычно они выдают около 19 В и 2 А. При сборке стоит учитывать полярность:

  • наружный контакт – минус;
  • внутренний контакт – плюс.

Важно! Обязательно должно быть установлено ограничительное сопротивление, в качестве которого нередко используют лампочку из салона.

Вывинчивать лампу из поворотник или даже «стопов» не стоит, так как они станут перегрузом для схемы. Цепь состоит из таких соединенных между собой элементов: отрицательная клемма блока ноутбука – лампа – отрицательная клемма заряжаемой батареи – положительная клемма заряжаемой батареи – плюс блока ноутбука. Достаточно полутора-двух часов для возвращения АКБ к жизни на столько, что от него можно будет запустить мотор.

При отсутствии ноутбуков или нетбуков рекомендуем отправиться заранее на радиорынок за мощным диодом, рассчитанным на обратное напряжение более 1000 В и ток выше 3 А. Небольшие габариты детали позволяют возить его с собой в бардачке или багажнике, чтобы не попасть в нежелательное положение.

Воспользоваться таким диодом можно в самодельной схеме. Предварительно откидываем и достаем аккумулятор. На следующем этапе монтируем цепочку из элементов: первый контакт бытовой розетки в квартире – отрицательный контакт на диоде – положительный контакт диода – лимитирующая нагрузка – отрицательная клемма аккумулятора – плюс аккумулятора – второй контакт бытовой розетки.

Лимитирующей нагрузкой в подобной сборке обычно служит мощная лампа накаливания. Их предпочтительней выбирать от 100 Вт. Получаемый ток можно определить из школьной формулы:

U * I = W, где

  • U – напряжение, В;
  • I – сила тока, А;
  • W – мощность, кВт.

Исходя из расчетов при нагрузке в 100-ваттной нагрузке и 220-вольтном напряжении выдача мощности ограничивается примерно половиной ампера. За ночь аккумулятор получит около 5 А, что обеспечит заводку движку. Утроить мощность и одновременно ускорить зарядку удастся с помощью добавления в цепь еще пары таких ламп. Не стоит переусердствовать и запускать к такой системе мощных потребителей типа электроплиты, так как можно вывести из строя диод и АКБ.

Важно знать, что собранная прямозарядная схема автомобильного зарядного устройства своими руками рекомендуется к применению в крайнем случае, если иного выхода нет.

Переделка компьютерного блока питания

Прежде чем приступать к экспериментам с электроприборами, нужно объективно оценить собственные силы по реализации задуманного варианта исполнения. После можно приступать к сборкам.

Читайте также:  Как поменять замок зажигания на Приоре

В первую очередь проводится подбор материальной базы. Нередко для такого дела используют старые компьютерные системники. Из них вынимают блок питания. Традиционно они снабжены выводами разного вольтажа. Кроме пятивольтовых контактов, имеются отводы на 12 В. Последние также наделены током в 2 А. Подобных параметров почти хватает для сборки схемы своими руками.

Рекомендуем поднять напряжение до уровня 15 В. Часто это осуществляется эмпирически. Для корректировки понадобится килоомное сопротивление. Такой резистор накидывают параллельно другим имеющимся резисторам в блоке возле восьминожной микросхемы во вторичной цепи БП.

Подобным методом меняют значение коэффициента передачи цепи обратной связи, что оказывает влияние на выходной вольтаж. Способ обеспечивает обычно поднятие до 13,5 В, чего хватает для простых задач с автомобильным аккумулятором.

На выходные контакты накидываются защипы-крокодилы. Дополнительных лимитирующих защит ставить не нужно, так как внутри имеется ограничивающая электроника.

Трансформаторная схема

Из-за своей доступности, надежности и простоты давно востребована у бывалых водителей. В ней используются трансформаторы со вторичной обмоткой, выдающей 12—18 В. Такие элементы встречаются в старых телевизорах, магнитофонах и прочей бытовой технике. Из более современных приборов можно посоветовать отработанные бесперебойники. Они доступны на вторичном рынке за небольшую плату.

В наиболее минималистичном варианте схемы присутствует такой набор:

  • диодный выпрямляющий мостик;
  • подобранный по параметрам трансформатор;
  • рассчитанная соответственно сети защитная нагрузка.

Так как по лимитирующей нагрузке течет большой ток, то от этого она перегревается. Чтобы сбалансировать ампераж, не допуская превышения тока зарядки, в цепь добавляют конденсатор. Его место – первичная цепь трансформатора.

В экстремальных ситуациях при грамотно просчитанном объеме конденсатора можно рискнуть и удалить трансформатор. Однако, подобная схема станет небезопасной в плане поражения электрическим током.

Оптимальными можно назвать цепи, в которых имеется регулировка параметров и лимитирование тока заряда. Представляем на странице один из примеров.

Получить диодный мостик удастся с минимальным усилием из вышедшего из строя автомобильного генератора. Достаточно выпаять его и перекоммутировать при необходимости.

Основы безопасности при сборке и эксплуатации схем

Во время работы по комплектации зарядного устройства для автомобильной АКБ стоит учитывать определенные факторы:

  • все должно быть смонтировано и установлено на пожаробезопасной площадке;
  • при работе с прямоточными примитивными зарядными устройствами нужно вооружиться средствами защиты от поражения током: резиновыми перчатками и ковриком;
  • в процессе зарядки АКБ первый раз самодельными аппаратами необходимо контролировать текущее состояние работающей системы;
  • контрольными точками являются сила тока с напряжением на выходе зарядки, допустимая степень нагрева батареи и зарядного устройства, недопущение закипания электролита;
  • если оставлять оборудование на ночь, то важно оснастить схему устройством защитного отключения.

Важно! Рядом должен всегда находиться порошковый огнетушитель, чтобы уберечь от возможного распространения огня.

Схема зарядки аккумулятора от генератора ваз 2110

На чтение 9 мин. Просмотров 51 Обновлено

На автомобилях ВАЗ-2110, 2111 и 2112 устанавливался генератор 94.3701 со следующими характеристиками:

  • Максимальный отдаваемый ток = 80 Ампер
  • Напряжение = 13,2–14,7 Вольт

Приводим расшифровку схемы подключения генератора на десятке:

1 – АКБ;
2 – генератор 94.3701 ;
3 – монтажный блок;
4 – замок зажигания;
5 – контрольная лампа заряда АКБ в комбинации приборов

Если на ВАЗ 2110 аккумулятор разряжается, и периодически доходит до совсем вялого уровня заряда, то зачастую проблема кроется в неполадках бортовой сети.

Схема подключения генератора и аккумуляторной батареи в автомобиле ВАЗ 2110. 5 – контрольная лампа заряда, 4 – выключатель зажигания, 3 – монтажный блок, 2 – генератор, 1 – аккумуляторная батарея. Вывод генератора «W» на ВАЗ 2110 не используется.

В нормальном режиме аккумулятор «десятки», имея емкость 55 Ач, в достаточной мере восполняет свой разряд током штатного генератора. При нормальной слаженной работе подзарядка стационарным устройством аккумулятору не требуется несколько месяцев, он сохраняет достаточный уровень заряженности — около 60-80%.

Для начала нужно определить причину разряда. Это либо утечки тока, когда автомобиль простаивает, либо неисправность бортового генератора. Еще одним вариантом может быть повышенное суммарное потребление всей электроники автомобиля. ВАЗ 2110 очень любят тюнинговать, переделывать, ставить самодельные бортовые компьютеры или мультимедийные системы. Именно последние могут привести к тому, что на ВАЗ 2110 нет зарядки аккумулятора, даже при исправном генераторе, в виду несоразмерной мощности установленной акустики с возможностями автомобиля.

Если автолюбитель точно знает, что никаких изменений в электросистеме не производилось, то в первую очередь стоит замерить отдачу тока в простое автомобиля. В идеале её не должно быть вообще, но часто из-за плохого контакта, замыканий, либо некачественной сигнализации, заряд аккумулятора может уйти буквально за одну ночь. Если же есть уверенность, что аккумулятор именно не заряжается, а в остальном работает он нормально – самое пристальное внимание следует обратить к генератору.

Самая простая причина, по которой на ВАЗ 2110 нет зарядки аккумулятора – ослабление ремня генератора. Если ремень проскальзывает, генератор не набирает необходимые обороты, и, следовательно, не выдает необходимое для зарядки напряжение.

Если же после натяжения ремня ситуация не изменилась, и на панели приборов всё также горит лампочка аккумулятора, смотрим как работает генератор.

Схема проверки работоспособности генератора на стенде. 7 – аккумуляторная батарея, 6 – выключатель, 5 – амперметр, 4 – реостат, 3 – контрольная лампа 12 В, 3 Вт, 2 – вольтметр, 1 – генератор.

Он может «чудить» по нескольким причинам. Например, мог выйти из строя регулятор напряжения. Если он работает на как надо, напряжение будет ниже пороговых 13 В, и аккумулятор не будет заряжаться. Регулятор нужно заменить, предварительно сняв и разобрав генератор.

Проблема может крыться также в выпрямительном блоке генератора (диодном мосту). Диод в нормальном состоянии пропускает ток только в одну сторону, предотвращая обратное поступление в обмотку генератора. Если же диод выходит из строя, он начинает либо пропускать ток в обе стороны, либо вообще его не пропускать. В первом случае сначала в работе проблему можно и не заметить, но со временем генератор начнет барахлить. Во-втором случае ток от генератора вообще не будет идти, и аккумулятор, естественно, будет садиться, и довольно стремительно.

Очень часто автолюбитель видит, что на ВАЗ 2110 аккумулятор разряжается быстро, и решает установить аккумулятор большей емкости. Иногда штатный 55 Ач аккумулятор заменяют на модель 70 Ач, и эффект ощущается – заряд держится несколько дней. Но это происходит потому, что ставится полностью заряженный емкий аккумулятор, и через несколько дней он все так же сядет. А вот когда будет выявлена истинная проблема, и генератор будет отремонтирован – такой емкий аккумулятор все равно будет садиться, так как генератор ВАЗ 2110 не рассчитан на такую емкость и не будет успевать его заряжать.

Диоды проверяются омметром. Каждый диод подключается к прибору дважды, со сменой контактов. В одном случае сопротивление должно стремиться к бесконечности, во втором составлять около нескольких сотен Ом. Если это не так – диод вышел из строя. Его можно заменить, либо можно установить полностью новый выпрямительный блок.

Генератор также может не подавать электричество из-за износа щеток. Они неизбежно стираются со временем, и просто теряют контакт. Также возможна отпайка выводов обмотки возбуждения от контактных колец. Тогда можно их просто припаять либо вообще заменить весь ротор целиком. Если из строя вышел подшипник генератора, то он просто не будет крутиться или будет, но медленно. Проблему с подшипником можно заметить по характерному гулу при работе автомобиля. Еще контакт может пропасть из-за банального окисления контактных колец генератора.

Все эти проблемы решают либо разборкой генератора, либо его полной заменой. Но если генератор подает напряжение исправно, то еще одна причина того, что на ВАЗ 2110 нет зарядки аккумулятора, может быть очень банальной. Могут окислится контакты на выводах генератора, либо контакты в монтажном блоке предохранителей. Проверить последний очень важно перед началом любого ремонта.

Читайте так-же, другие обзоры

    Замена втулок стартера ВАЗ 2109

Аккумулятор для автомобиля ВАЗ 2110 является источником автономного питания, от качества зарядки которого зависит запуск двигателя, особенно если стоит инжектор. Кроме того, от АКБ питаются все компоненты, входящие в электрическую схему автомобиля, на неработающем двигателе. В статье рассматривается причины, по которым может разрядиться АКБ, возможные неисправности и способы их устранения.

Подкапотное пространство ВАЗ 2110

Описание работы аккумулятора

Аккумулятор – это устройство, с помощью которого из химической энергии получается электрическая и наоборот, с возможностью накапливать и хранить заряд. Основное назначение – обеспечить питанием электрическое оборудование неработающего автомобиля, а также запустить двигатель с помощью стартера. Если генератор не работает или не справляется с нагрузкой, его роль берет на себя АКБ. Генератор не дает разряжаться аккумулятору, так как является источником его подзарядки.

По типу электролита аккумуляторные батареи делятся на две большие группы: щелочные и кислотные, по материалу электродов они делятся на:

  • свинцовые;
  • цинковые с добавлением серебра;
  • никель-кадмиевые;
  • железо-никелевые.

Наибольшей популярностью пользуются свинцово-кислотные батареи. Принцип работы аккумулятора прост: благодаря химическим процессам вырабатывается электрический ток, который необходим для запуска двигателя. Работающий мотор получает электроэнергию от генератора. В этом случае электрическая энергия получается из механической. АКБ получает электроэнергию от генератора и преобразует ее в химическую, накапливая ее для дальнейшего использования.

Каждая АКБ имеет два полюса: отрицательный и положительный. При подключении к электрической схеме машины, нужно точно знать, какая полярность аккумулятора на ВАЗ 2110, иначе может сгореть электрооборудование.

Возможные неисправности АКБ

Со временем любая батарея вследствие износа приходит в негодность. Во многом срок его службы зависит от условий эксплуатации и техобслуживания. При неполадках на панели приборов горит лампочка аккумулятора ВАЗ 2110.

Горит индикатор АКБ

Загореться сигнальная лампа может при следующих неполадках:

  • низкий уровень электролита в банках;
  • при избыточном тепле вздувается корпус батареи;
  • появление запаха тухлых яиц (так пахнет сера) говорит о протечке АКБ, для которой характерно также окисление клемм;
  • слабое натяжение ремня генератора в связи с повреждением или износом;
  • перегрел предохранитель или плохой контакт в соединениях монтажного блока;
  • неисправность диодного моста, реле-регулятора;
  • обрыв в электросети;
  • окислившиеся контакты на клеммах батареи или выводе генератора;
  • изношены щетки на генераторном устройстве;
  • некачественный контакт провода «массы».

Для обнаружения причин неисправности нужно выполнить диагностику АКБ и прозвонить всю электрическую схему автомобиля.

Электрическая схема ВАЗ 2110

Способы устранения проблем с АКБ

В первую очередь нужно проверить зарядку АКБ, когда работает двигатель. При нормальной подзарядке напряжение будет находиться в пределах 13,6 — 14,2 Вольта. Если заряд слабый, значение будет ниже 12 Вольт (автор видео — ВАЗ 2101-2107 ремонт и обслуживание).

Для устранения неисправностей нужно подготовить инструкцию со схемой электрического оборудования автомобиля ВАЗ 2110 и необходимый инструментарий:

  • пассатижи;
  • плоскую и крестовую отвертки;
  • мультиметр;
  • контрольную лампочку на 12 В;
  • нож;
  • наждачную бумагу.

Проверка АКБ на авто

Существуют следующие способы устранения неисправностей, которые можно определить по тому, как горит лампа аккумулятора и тухнет:

  1. Если индикатор зарядки на приборной панели не горит, это говорит о том, что аккумулятор разряжен. Причина, почему не идет зарядка на аккумулятор, может быть в окислившихся контактах. Следует зачистить контакты на батарее. Если это не помогло, нужно замерить напряжение на клемме «30» генератора. Для этого один щуп нужно присоединить к «массе», а второй – на клемму «30». Если идущий ток сильно превышает заряд на аккумуляторной батарее, необходимо зачистить клемму на генераторе. Возможно, что нужно заменить провод, соединяющий генератора с устройством.
  2. Если вольтметр на приборной панели и сигнальная лампочка показывают, что заряд есть, но АКБ разрядилась. При этом заряд на клеммах находится в пределах нормы, а когда включается оборудование, стрелка заряда занимает крайнее левое положение. Это говорит о недостаточном натяжении ремня привода генераторного устройства или его повреждении.
  3. Зарядка АКБ может не идти по причине пробоя в одном из диодов, а также обрыва в обмотке стартера. В этом случае при выключенном зажигании с помощью мультиметра нужно проверить диоды и при необходимости их заменить.
  4. Отсутствует зарядка аккумулятора, но индикатор не горит и датчик заряда не срабатывает. Причина в перегоревшем предохранителе F10.
  5. Если зажигание включено, все приборы работают, индикатор зарядки не загорается, а заряд отсутствует, то необходимо проверить генератор. Для этого следует снять провод с клеммы «61» на генераторе и подключить его к кузову авто, который исполнит роль «минуса». Горящий индикатор аккумулятора говорит о проблеме в обмотке возбуждения генераторного устройства. Может быть причина в плохом контакте в месте соединения. В этом случае нужно зачистить контакты. Если это не устранило поломку, возможно, что причина в перегоревшей лампе.
  6. При повороте ключа в замке зажигания лампочка зарядки аккумулятора горит, а когда двигатель заводится, она не гаснет. При этом нет зарядки либо она может периодически пропадать, это свидетельствует о том, что разряжается аккумулятор. Причина в недостаточном контакте в месте, где присоединяется панель приборов. Возможно, что они окислились, и их необходимо зачистить.
  7. Проверить следует и реле-регулятор. Для этого с аккумуляторной батареи нужно подать на контакты напряжение. Если на щетках оно составит 12 Вольт, то реле исправно. Иначе его следует заменить.
  8. Если недостаточный уровень электролита, следует долить необходимое количество дистиллированной воды.
  9. При повреждении корпуса аккумулятора или окончании срока эксплуатации его следует заменить.

Извините, в настоящее время нет доступных опросов.

Видео «Какой аккумулятор выбрать»

В этом видео даются рекомендации по выбору аккумулятора (автор ролика — GrigoryFF)

Электровоз ВЛ11 | Схема питания цепей управления и заряда аккумуляторной батареи

Источником стабилизированного напряжения для питания цепей управления служат аккумуляторные батареи и генераторы управления с агрегатом управления АПУ-287 (устройство У12). Номинальное напряжение цепей управления 50±2 В, а заряда аккумуляторной батареи 33 В. Питание цепей управления осуществляется от генератора управления НБ-110, а при неработающем генераторе управления — от аккумуляторной батареи (см. рис. 148*).

Аккумуляторная батарея состоит из 40 элементов КН-125, разделенных на две группы по 20 элементов в каждой, и подключена к шине, к которой подводится напряжение 33 В. Один генератор любой секции электровоза работает на цепь заряда аккумуляторных батарей, остальные питают цепи управления. Нагрузка равномерно распределяется с помощью блоков выравнивания напряжения генераторов (БВНГ). При заряде группы аккумуляторных батарей включаются через балластные резисторы Я16 и ЯП параллельно, а при разряде — последовательно. Токи заряда батарей контролируются амперметрами А2 и АЗ. Амперметр А1 показывает ток генератора управления и используется для контроля параллельности работы генераторов на нагрузку. Ток в начале заряда равен 18-20 А, а в конце 3—3.5 А. В любой из секций электровоза генератор управления может работать как на цепь управления, так и на цепь заряда. Это достигается переключением перемычек XI-Х5 соответственно в вертикальное или горизонтальное положение.

При установке перемычек в горизонтальное положение замыкаются контакты XI/1 и XI/3, шунтируя часть резистора ЯЗ блока БрН (бесконтактный регулятор напряжения), при этом уставка БрН переводится с 50 на 33 В. Контакты Х2/1 и Х2/2 размыкаются, обесточивая катушки реле К1 и К2 БВНГ, в результате чего генератор отсоединяется от параллельной работы с остальными. Потенциометром Я13 регулируют напряжение срабатывания контактора К1 на 40 В.

До момента запуска мотор-вентилятора (точнее до момента достижения на генераторе напряжения, равного 40 В) обе группы аккумуляторной батареи соединены последовательно и питают цепи управления. При включении мотор-вентилятора, когда срабатывает реле РТЗЗ, его замыкающий контакт подключает катушку контактора К1 к полюсу генератора через контакты 5 и 2 переключателя В2. При достижении на зажимах генератора напряжения 40 В контактор К1 срабатывает, при этом его главный контакт размыкается, а вспомогательный контакт в цепи катушки контактора К2 замыкается. В результате этого аккумуляторная батарея (две параллельные группы) оказывается подключенной на заряд к шине 33 В через диод Д15.

В случае отказа цепи заряда, связанного с исчезновением напряжения, произойдет автоматическое переключение всех 40 элементов аккумуляторных батарей каждой секции электровоза на последовательное соединение и подключение их к цепям управления на «буферный» режим через диод Діб. В секции с генератором, работающим на цепь заряда, переключение аккумуляторной батареи произойдет из-за потери питания катушек контактора К1 и К2, а в любой другой секции — в результате перекоммутации тока, ранее протекающего по катушке контактора К1, в следующую цепь: общая шина заряда, зажим П5/8 (агрегата, работающего на заряд), зажимы Х4Ц и Х4/3, контакты 5, 2 переключателя В2, диод ДП, якорь генератора, минус цепи. Диод Д17 необходим для обеспечения цепи коммутации в случае перегорания предохранителя Пр16. Для заряда аккумуляторных батарей от постороннего источника, подключенного к цепям управления, необходимо переключатель В2 на всех секциях переключить в нижнее положение.

Для обеспечения самовозбуждения генератора управления при запуске предусмотрена подпитка обмотки возбуждения от цепей управления через резистор R18 по цепи: провод 18, размыкающий вспомогательный контакт К2, провод 71, зажим П5/7, наружный провод 329, замыкающий вспомогательный контакт контактора K5J, включающий цепь мотор-вентилятора, провод 330, зажим ПЗ/2, провод 70. От резистора R18 через транзистор Т2 регулятора БрН и резистор R8 ток течет в обмотку возбуждения генератора. Когда напряжение генератора достигнет 40 В и сработают контакторы К1 и К2. размыкающий вспомогательный контакт К2 разомкнётся и разорвет цепь подпитки обмотки возбуждения.

Диоды Д15 и Діб предотвращают подзаряд аккумуляторных батарей друг от друга, исключая тем самым протекание больших уравнительных токов по межсекционному проводу Э301 и проводу 18 в агрегатах панелей управления.

Батареи включают рубильником ВЗ. При разряде напряжение от батареи подается на плюсовую шину 18 агрегата АПУ-287 и межсекционный провод Э301 по цепи: плюс группы элементов В2, провод 328, зажим П5/13, провод 51, предохранитель Пр14 на 50 А батареи, левый нож рубильника ВЗ, шунт амперметра А2, диод Діб, провод 18, зажимы П5/14 и ПЗ/8. Далее по проводу Э301, объединяющему плюсовые шины 18 панелей управления всех секций, подается питание к выключателям управления ВУ20, кнопкам Локомотивная сигнализация на выключателе БлКнб пультов помощника машиниста и выключателям В4, В14 блока питания радиостанции каждой секции.

От плюсовой шины 18 в каждой секции образуется цепь: резистор Я12, провод 32, размыкающий вспомогательный контакт электромагнитного контактора К2 (при неработающем генераторе управления контактор К2 выключен), провод 63, зажим П5/1, провод Э322, лампа ГУ (ЛС81), провод 800, корпус электровоза, зажим П5/15 панели управления, соединенный проводом 300 с зажимом Кл7 на заземляющей шине, провод G, средний нож переключателя ВЗ, предохранитель Пр15 (на 50 А) батарей, провод 53, зажим П5/12, провод 327, группа элементов Б1 батареи, провод 325, зажим П5/10, провод 56, размыкающий главный контакт электромагнитного контактора К1, провод 54, зажим П5/11, провод 326, минус группы Б2 батареи. На пультах помощника машиниста всех секций загораются лампы ГУ, сигнализирующие, что генераторы управления не работают. В режиме разряда напряжение на батареях контролируют по вольтметру VI, а их токи — по амперметру А2.

Одновременно от плюсовой шины 18 через предохранители и автоматические выключатели цепей управления подается напряжениє к зажимам пластин П1-П5, от них в цепи управления, освещения и сигнализации. При включении в этих цепях тумблеров, кнопок, выключателей управления или контроллера машиниста ток пойдет в эти цепи, а затем на минус группы Б1 элементов батарей по цепи, аналогичной цепи лампы ГУ. При включении мотор-вентиляторов от плюсовой шины 18, как описано выше, получают подпитку обмотки возбуждения Ш-ШШ генераторов управления. До достижения на генераторе напряжения 40 В обе группы аккумуляторной батареи соединены последовательно и питают цепи управления электровоза.

В момент, когда напряжение на генераторе достигнет 40 В, от провода 22 через замыкающий контакт токового реле РТЗЗ, провод 310, зажим П2/1, провод 27, регулируемый резистор Я13 включается контактор К1. При этом через замыкающие контакты контактора /<«/ от провода 27 получает питание катушка контактора К.2. Он включается и размыкает цепи между проводами 18, 71 и 32, 63. Подпитка обмотки возбуждения генератора Г прекращается, а также теряет питание провод Э322. Лампа ГУ гаснет, что свидетельствует о наличии напряжения на генераторе управления.

При возрастании э. д. с. генератора до значения большего, чем напряжение на батарее, ток генератора пойдет по следующей цепи: зажим Я генератора Г, провод 324, зажим П5/9, провод 64, предохранитель Пр18, шунт амперметра А1, средний нож переключателя В2, провод 22, резисторы Р14, Я15, диоды Д13 яД14, шина 18. (Диоды Д13 и Д14 исключают разряд батарей на генератор управления при неработающих мотор-вентиляторах, т. е. выполняют функции реле обратного тока.) От шины 18 ток протекает по следующим параллельным цепям.

Первая цепь: шунт амперметра А2, левый нож рубильника ВЗ, предохранитель Пр14, провод 51, зажим П5/13, провод 328, группа Б2 элементов батареи, провод 326, зажим П5/11, провод 54, главный контакт контактора К2, резистор Р17, провод 53, предохранитель Пр15, средний нож рубильника ВЗ, провод С, заземляющий зажим П5/15, провод 300, корпус электровоза, зажим ЯЯ (минус) генератора Г.

Вторая цепь: шунт амперметра АЗ, правый нож переключателя ВЗ, предохранитель Пр16 (на 50 А), главный контакт контактора К1, резистор Р16, провод 56, зажим П5/10, провод 325, группа Б1 элементов батареи, провод 327, зажим П5/12, провод 53, предохранитель Пр15 и далее аналогично описанному выше на зажим ЯЯ генератора Г.

Третья цепь: включенные потребители в цепях управления, освещения, сигнализации, радиостанции, корпус электровоза, провод 300, зажим ЯЯ генератора Г.

Таким образом, обе группы элементов батарей главными контактами контакторов К1 и К2 подключены параллельно на подза-ряд к генератору. Демпферные резисторы Р16 и Р17 служат для ограничения первоначального тока заряда каждой группы батареи.

Регулирование напряжения генератора управления осуществляется бесконтактным регулятором напряжения (БРН). Для защиты цепей управления от опасного повышения напряжения при неисправности БРН установлен блок защиты (БЗ). Генераторы управления всех сцепленных секций локомотива соединены параллельно. Для выравнивания их нагрузок (напряжений) служат блоки выравнивания напряжений генератора.

Работа цепей панели управления при высокой и низкой частоте вращения вентиляторов аналогична. Разница состоит в том, что в режиме низкой частоты вращения вентилятора контактами ПкВ1 переключателя вентилятора в проводах 312, 311 закорачивается резистор Р.9 цепи обмотки возбуждения генератора с целью увеличения его э. д. с.

Диоды ДІЇ я Д12, включенные параллельно катушкам контакторов К1 и К2, улучшают дугогашение вспомогательных контактов К1 и токового реле РТЗЗ. Резисторы Р14 и Я15 обеспечивают равенство токов, протекающих через диоды Д13 и Д14 при расхождении их внутренних сопротивлений в проводящем направлении.

По вольтметру VI контролируют напряжение на генераторе и на батарее с помощью переключателя В4. По вольтметру V2, установленному на пульте помощника машиниста, контролируют напряжение цепи управления. При остановке мотор-вентилятора отключаются контакторы К1 и К2, и группы аккумуляторных батарей соединяются последовательно. Данные автоматических выключателей и плавких предохранителей цепей управления приведены в приложении 3.

Бесконтактный регулятор напряжения. Основными элементами БРН (рис. 167, а) являются измерительное устройство, выполненное по схеме нелинейного моста с транзистором 77 и кремниевым

Рис. 167. Электрические схемы БЗ и БРН (а) и БВНГ (б)

стабилитроном Ш, и регулирующее, выполненное на транзисторе Т2. Потенциометром Я2 схему настраивают так, чтобы при номинальном напряжении генератора управления, равном 50 В, падение напряжения, приложенное к стабилитрону Д1, было равно «напряжению пробоя».

При напряжении генератора управления меньше номинального стабилитрон Д1 заперт, сопротивление его велико, ток базы транзистора 77 мал (практически равен нулю), т. е. он заперт. При этом транзистор Т2 открыт, обмотка возбуждения получает питание и напряжение генератора растет.

Как только напряжение генератора станет больше номинального, стабилитрон Д1 пробивается, базовый ток транзистора 77 возрастает и он открывается. Одновременно транзистор Т2 закрывается, в результате чего отключается обмотка возбуждения генератора и ток в ней плавно убывает через шунтирующий диод Д9. Напряжение генератора уменьшается до определенного значения, при котором стабилитрон Д1 восстанавливается. Процесс непрерывно повторяется в описанной последовательности. Таким образом, напряжение генератора будет пульсировать около номинального значения, а его среднее значение будет поддерживаться постоянным. Для сглаживания пульсации параллельно зажимам якоря генератора включен конденсатор С2 (см. рис. 148* и 167, а).

Через резистор Я5, включенный в эмиттерную цепь транзистора ТІ, осуществляется обратная связь по току возбуждения, компенсирующая изменение регулируемого напряжения от изменения частоты вращения и нагрузки генератора. Транзисторы работают в режиме переключения, и наибольшая мгновенная мощность, рассеиваемая в транзисторе, получается в момент переключения.

Для ускорения процесса переключения с целью уменьшения рассеиваемой в транзисторе мощности в схему введена ускоряющая цепочка Я6-С1, увеличивающая крутизну фронтов импульсов транзисторов. Работа этой цепи происходит следующим образом: при достижении на зажимах генераторов номинального напряжения стабилитрон Д1 пробивается, в цепи базы транзистора 77 проходит ток и конденсатор С7 заряжается. Во время заряда конденсатора С7 транзистор ТІ открыт, транзистор Т2 закрыт. По мере заряда (до 50 В) и уменьшения тока заряда транзистор 77 начинает закрываться, а Т2 — открываться. Конденсатор С7 разряжается, создавая положительное смещение на базе транзистора 77 и тем самым надежно закрывая его. Переход из состояния насыщения в состояние отсечки и обратно у транзистора Т2 происходит лавинообразно.

При работе транзистора в режиме ключа каждое переключение его из состояния «открыт» в состояние «закрыт» сопровождается большими перенапряжениями, обусловленными значительной индуктивностью нагрузки (обмотки возбуждения). В эти моменты напряжение цени эмиттер-коллектор силового транзистора может достигать значения, значительно превышающего предельно допустимое. Для предотвращения подобных перенапряжений обмотка возбуждения зашунтирована диодом Д9.

Резистор Я4, включенный между базой транзистора ТІ и плюсом генератора, предотвращает положение так называемого «обрыва базы» при закрытом стабилитроне Д1 и обеспечивает подачу положительного смещения на базу открытого транзистора Т2 благодаря падению напряжения на резисторе Я5. Тем самым транзистор 77 надежно запирается.

При выходе из строя измерительного органа БРН, когда транзистор Т2 теряет способность закрываться (обрыв в цепи базы транзистора 77, повреждение его эмиттер-коллекторного перехода), напряжение соответствующего генератора управления резко возрастает, и если своевременно его не отключить, может произойти повреждение аппаратуры цепей управления. Нарастание напряжения в этом случае происходит так быстро, что предохранители с плавкими вставками в силу инерционности практически не успевают предотвратить аварию. Установленное бесконтактное защитное устройство размыкает цепи обмотки возбуждения.

Блок защиты. Для защиты цепей управления и электронной аппаратуры панели управления от перенапряжений генератора при возникновении каких-либо неисправностей в цепи возбуждения генератора служит блок защиты (см. рис. 167, а).

Блок защиты содержит входную измерительную цепь, состоящую из резисторов Я1-ЯЗ, транзистора 77 типа МП26Б и стабилитрона Д2 типа Д815Г. В коллекторной цепи транзистора 77 в качестве нагрузки включена катушка реле К1 на напряжение 24 В н резистор Я5. Входные зажимы блока Ш2/1,2 и Ш2/6,7 подключены к зажимам якоря генератора.

Стабилитрон Д2 предназначен для обеспечения надежного запирания транзистора 77. Для создания предварительного смещения на стабилитроне Д2 имеется цепочка, состоящая из резистора Я4 и диода Д4, подключенная между анодом стабилитрона Д2 и резистором Я5. В коллекторной цепи транзистора ТІ включен диод ДЗ, предотвращающий попадание положительного потенциала на его коллектор после срабатывания блока. С целью предотвращения возникновения опасных перенапряжений катушки реле К1 и К2 зашунтированы диодами Д1 и Д5. Размыкающий контакт реле К2 включен в цепь обмотки возбуждения контролируемого генератора Ш2/12-14 и Ш2/8-10.

Блок защиты работает следующим образом. При напряжении генератора меньшем уставки (65-70 В, устанавливается потенциометром Я1) транзистор 77 заперт благодаря падению напряжения на стабилитроне Д2. Вследствие этого реле К1 обесточено, его замыкающий контакт разомкнут, поэтому реле К2 также обесточено, а его размыкающий контакт замыкает цепь тока возбуждения генератора.

Когда напряжение генератора на зажимах Ш2/1,2 и 1112/3,4 становится больше напряжения уставки, отпирается транзистор ТІ, реле К1 срабатывает и замыкает цепь катушки контактора К2.

Последнее срабатывает и размыкает цепь возбуждения генератора. Напряжение генератора уменьшится до остаточного, а поскольку это напряжение приложено к зажимам Ш2/1,2 и Ш2/6,7 входной цепи блока, то транзистор 77 запирается, но катушка реле К1 продолжает получать питание через собственный замыкающий контакт и кнопку Кн1. Если бы отсутствовала цепь подпитки катушки Л7 через собственные контакты, то возникла бы «звонковая» работа системы генератор-блок защиты.

Разрешается трижды восстанавливать работу генератора кнопкой Кн1. Если генератор не запускается, необходимо выяснить причину неисправности и устранить ее, в противном случае выключить рубильник В2.

После устранения неисправности необходимо нажать на кнопку Кн1. При этом прекращается подпитка от цепей управления катушки реле Л7, якорь реле отпадает и размыкаются замыкающие контакты, обесточивая цепь катушки реле К2. Размыкающие контакты реле К2 замыкаются, и цепь возбуждения генератора восстанавливается.

При отпускании реле К1 размыкаются его контакты в цепи подпитки собственной катушки, и хотя после того, как кнопка Кн1 будет отпущена и ее размыкающий контакт вновь замкнется, цепь подпитки катушки реле К1 будет разомкнутой.

При изменении температуры окружающей среды от -50 до + 50° С изменение уставки составляет не более 3%, коэффициент возврата всей входной цепи совместно с реле К1 — около 0,985.

Блок выравнивания напряжения генераторов. Для выравнивания напряжений генераторов управления двух и более секций служит блок выравнивания напряжения. В каждой секции установлено по одному БВНГ. Блок состоит из двух транзисторов 77 и Т2 (рис. 167, б), эмиттеры которых через разъем ШЗ/1 подключены к якорю генератора одноименной секции, а выводы базы — к якорям генераторов соседних секций через разъемы ШЗ/4 и ШЗ/5. Резисторы Я1 и Я4 ограничивают ток базы транзисторов. Коллекторы транзисторов 77 и Т2 через диоды Д1 и Д4 и разъемы ШЗ/3 и ШЗ/6 подключены к резисторам ЯЗ БВНГ соседних секций.

Резистор ЯЗ БВНГ через диод ДЗ и разъем ШЗ/8 подключен параллельно резистору ЯЗ измерительного органа БРН. Когда на генераторах напряжения равны, делитель напряжения измерительного органа БРН состоит из резисторов Я1 и Я2, параллельно подключенных резистора ЯЗ, размещенного в БРН, и цепочки ДЗ-ЯЗ, размещенной в БВНГ. Если между генераторами появляется разность напряжений, соответствующий транзистор открывается и запирает диод ДЗ БВНГ, в результате чего из вышеупомянутого делителя напряжения БРН исключается резистор ЯЗ, размещенный в БВНГ. Благодаря изменению параметров делителя БРН напряжение на соответствующем генераторе управления будет возрастать до тех пор, пока оно не сравняется с напряжениями на остальных генераторах управления. При любом числе секций

Рис. 168. Схема соединения блоков выравнивания напряжения генераторов управления электровозов ВЛ11

напряжения всех генераторов управления выравниваются по уровню большего из них.

Параметры резистора ЯЗ БВНГ выбраны такими, чтобы обеспечить выравнивание нагрузок между параллельно работающими генераторами при условии разности напряжений на них, не превышающей 5 В. Реле К1 и К2 служат для автоматизации процессов переключений в БВНГ в случае отказа генератора управления соответствующей секции. Катушки этих реле включены последовательно и подсоединены к генератору. При отказе генератора якоря реле отпадают и контакты реле переключают цепи, предотвращая нарушения в системе выравнивания напряжения генераторов. При этом нагрузка равномерно распределяется между оставшимися в работе генераторами.

Схемы соединения блоков выравнивания напряжений генераторов управления электровозов приведены на рис. 168.

| Измерительные приборы | | Цепи управления токоприемниками |

Зарядные устройства

Доброе время суток. Сегодня речь пойдет об ЗУ для АКБ. ( автоматическом зарядном устройстве для свинцово-кислотных аккумуляторных батарей) После поездки по городу на своей машине, я поставил ее в гараж и забыл выключить подфарники, и только на третье сутки когда нужно было срочно  ехать по делам, я обратил внимание что аккумулятор полностью мертв. И тогда задумался об ЗУ, и тут наткнулся на данную схему. Первоисточник и автор схемы указан в низу статьи. 


В этой статье речь пойдет о том, как из компьютерного блока питания формата АТ/АТХ и самодельного блока управления изготовить довольно-таки «умное» зарядное устройство для свинцово-кислотных аккумуляторных батарей. К ним относятся т.н. «УПС-овые», автомобильные и другие АКБ широкого применения.


Описание
Устройство предназначено для зарядки и тренировки (десульфатации) свинцово-кислотных АКБ ёмкостью от 7 до 100 Ач, а также для приблизительной оценки уровня их заряда и емкости. ЗУ имеет защиту от неправильного включения батареи (переполюсовки) и от короткого замыкания случайно брошенных клемм. В нём применено микроконтроллерное управление, благодаря чему осуществляются безопасные и оптимальные алгоритмы зарядки: IUoU или IUIoU, с последующей «добивкой» до 100%-го уровня зарядки. Параметры зарядки можно подстроить под конкретный аккумулятор (настраиваемые профили) или выбрать уже заложенные в управляющей программе. Конструктивно зарядное устройство состоит из блока питания АТ/АТХ, который нужно немного доработать и блока управления на МК ATmega16A.
Всё устройство свободно монтируется в корпусе того же блока питания. Система охлаждения (штатный кулер БП) включается/отключается автоматически.
Достоинства данного ЗУ — его относительная простота и отсутствие трудоёмких регулировок, что особенно актуально для начинающих радиолюбителей.

1. Режим зарядки — меню «Заряд». Для аккумуляторов емкостью от 7Ач до 12Ач по умолчанию задан алгоритм IUoU. Это значит:
— первый этап- зарядка стабильным током 0.1С до достижения напряжения14.6В
— второй этап-зарядка стабильным напряжением 14.6В, пока ток не упадет до 0,02С
— третий этап-поддержание стабильного напряжения 13.8В, пока ток не упадет до 0.01С. Здесь С — ёмкость батареи в Ач.
— четвёртый этап — «добивка». На этом этапе отслеживается напряжение на АКБ. Если оно падает ниже 12.7В, включается заряд с самого начала.
Для стартерных АКБ (от 45 Ач и выше) применяем алгоритм IUIoU. Вместо третьего этапа включается стабилизация тока на уровне 0.02C до достижения напряжения на АКБ 16В или по прошествии времени около 2-х часов. По окончанию этого этапа зарядка прекращается и начинается «добивка». Это — четвёртый этап. Процесс заряда проиллюстрирован графиками рис.1 и рис.2.

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

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

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

Основные параметры зарядных алгоритмов можно настроить под конкретный аккумулятор, для этого в меню есть два настраиваемых профиля — П1 и П2. Настроенные параметры сохраняются в энергонезависимой памяти (EEPROM-е).
Чтобы попасть в меню настроек нужно выбрать любой из профилей, нажать кнопку «выбор», выбрать «установки», «параметры профиля», профиль П1 или П2. Выбрав нужный параметр, нажимаем «выбор». Стрелки «влево» или «вправо» сменятся на стрелки «вверх» или «вниз», что означает готовность параметра к изменению. Выбираем нужное значение кнопками «влево» или «вправо», подтверждаем кнопкой «выбор». На дисплее появится надпись «Сохранено», что обозначает запись значения в EEPROM.

Значения настроек:

1. «Алгоритм заряда». Выбирается IUoU или IUIoU. См. графики на рис.1 и рис.2.
2. «Емкость АКБ». Задавая значение этого параметра, мы задаем ток зарядки на первом этапе I=0.1C, где С- емкость АКБ В Ач. (Таким образом, если нужно задать ток заряда, например 4.5А, следует выбрать емкость АКБ 45Ач).
3. «Напряжение U1». Это напряжение, при котором заканчивается первый этап зарядки и начинается второй. По умолчанию задано значение 14.6В.
4. «Напряжение U2». Используется только, если задан алгоритм IUIoU. Это напряжение, при котором заканчивается третий этап зарядки. По умолчанию — 16В.
5. «Ток 2-го этапа I2». Это значение тока, при котором заканчивается второй этап зарядки. Ток стабилизации на третьем этапе для алгоритма IUIoU. По умолчанию задано значение 0.2С.
6. «Окончание заряда I3». Это значение тока, по достижению которого зарядка считается оконченной. По умолчанию задано значение 0.01С.
7. «Ток разряда». Это значение тока, которым осуществляется разряд АКБ при тренировке зарядно-разрядными циклами.

Выбор и переделка блока питания.
В нашей конструкции мы используем блок питания от компьютера. Почему? Причин несколько. Во–первых, это — практически готовая силовая часть. Во-вторых, это же и корпус нашего будущего устройства. В-третьих, он имеет малые габариты и вес. И, в-четвёртых, его можно приобрести практически на любом радиорынке, барахолке и в компьютерных сервисных центрах. Как говорится, дёшево и сердито.
Из всего многообразия моделей блоков питания нам лучше всего подходит блок формата АТX, мощностью не менее 250 Вт. Нужно только учесть следующее. Подходят лишь те блоки питания, в которых применён ШИМ-контроллер TL494 или его аналоги (MB3759, КА7500, КР1114ЕУ4). Можно также применить и БП формата AT, только придется изготовить еще маломощный блок дежурного питания (дежурку) на напряжение 12В и ток 150-200мА. Разница между AT и ATX – в схеме начального запуска. АТ запускается самостоятельно, питание микросхемы ШИМ–контроллера берётся с 12-вольтовой обмотки трансформатора. В ATX для начального питания микросхемы служит отдельный источник 5В, называемый «источник дежурного питания» или «дежурка».

Итак, блок питания имеется. Сначала необходимо его проверить на исправность. Для этого его разбираем, вынимаем предохранитель и вместо него подпаиваем лампу накаливания 220 вольт мощностью 100-200Вт. Если на задней панели БП имеется переключатель сетевого напряжения, то он должен быть установлен на 220В. Включаем БП в сеть. Блок питания АТ запускается сразу, для ATX нужно замкнуть зелёный и чёрный провода на большом разъёме. Если лампочка не светится, кулер вращается, а все выходные напряжения в норме — значит, нам повезло и наш блок питания рабочий. В противном случае, придётся заняться его ремонтом. Оставляем лампочку пока на месте.

Для переделки БП в наше будущее зарядное устройство, нам потребуется немного изменить «обвязку» ШИМ-контроллера. Несмотря на огромное разнообразие схем блоков питания, схема включения TL494 стандартная и может иметь пару вариаций, в зависимости от того, как реализованы защиты по току и ограничения по напряжению. Схема переделки показана на рис.3. 

На ней показан только один канал выходного напряжения: +12В. Остальные каналы: +5В,-5В, +3,3В не используются. Их обязательно нужно отключить, перерезав соответствующие дорожки или выпаяв из их цепей элементы. Которые, кстати, нам могут и пригодиться для блока управления. Об этом — чуть позже.
Красным цветом обозначены элементы, которые устанавливаются дополнительно. Конденсатор С2 должен иметь рабочее напряжение не ниже 35В и устанавливается взамен существующего в БП. После того, как «обвязка» TL494 приведена к схеме на рис.3, включаем БП в сеть. Напряжение на выходе БП определяется по формуле: Uвых=2,5*(1+R3/R4) и при указанных на схеме номиналах должно составлять около 10В. Если это не так, придется проверить правильность монтажа. На этом переделка закончена, можно убирать лампочку и ставить на место предохранитель.

Схема и принцип работы.

Схема блока управления показана на рис.4.

Она довольно проста, так как все основные процессы выполняет микроконтроллер. В его память записывается управляющая программа, в которой и заложены все алгоритмы. Управление блоком питания осуществляется с помощью ШИМ с вывода PD7 МК и простейшего ЦАП на элементах R4,C9,R7,C11. Измерение напряжения АКБ и зарядного тока осуществляется средствами самого микроконтроллера — встроенным АЦП и управляемым дифференциальным усилителем. Напряжение АКБ на вход АЦП подается с делителя R10R11, Зарядный и разрядный ток измеряются следующим образом. Падение напряжения с измерительного резистора R8 через делители R5R6R10R11 подается на усилительный каскад, который находится внутри МК и подключен к выводам PA2, PA3. Коэффициент его усиления устанавливается программно, в зависимости от измеряемого тока. Для токов меньше 1А коэффициент усиления (КУ) задается равным 200, для токов выше 1А КУ=10. Вся информация выводится на ЖКИ, подключенный к портам РВ1-РВ7 по четырёхпроводной шине.
Защита от переполюсовки выполнена на транзисторе Т1, сигнализация неправильного подключения — на элементах VD1,EP1 ,R13. При включении зарядного устройства в сеть транзистор Т1 закрыт низким уровнем с порта РС5, и АКБ отключена от зарядного устройства. Подключается она только при выборе в меню типа АКБ и режима работы ЗУ. Этим обеспечивается также отсутствие искрения при подключении батареи. При попытке подключить аккумулятор в неправильной полярности сработает зуммер ЕР1 и красный светодиод VD1, сигнализируя о возможной аварии. В процессе заряда постоянно контролируется зарядный ток. Если он станет равным нулю (сняли клеммы с АКБ), устройство автоматически переходит в главное меню, останавливая заряд и отключая батарею. Транзистор Т2 и резистор R12 образуют разрядную цепь, которая участвует в зарядно-разрядном цикле десульфатирующего заряда (режим тренировки) и в режиме теста АКБ. Ток разряда 0.01С задается с помощью ШИМ с порта PD5. Кулер автоматически выключается, когда ток заряда падает ниже 1,8А. Управляет кулером порт PD4 и транзистор VT1.

Детали и конструкция.

Микроконтроллер. В продаже обычно встречаются в корпусе DIP-40 или TQFP-44 и маркируются так: ATMega16А-PU или ATMega16A-AU. Буква после дефиса обозначает тип корпуса: «P»- корпус DIP, «A»- корпус TQFP. Встречаются также и снятые с производства микроконтроллеры ATMega16-16PU, ATMega16-16AU или ATMega16L-8AU. В них цифра после дефиса обозначает максимальную тактовую частоту контроллера. Фирма- производитель ATMEL рекомендует использовать контроллеры ATMega16A (именно с буквой «А») и в корпусе TQFP, то есть, вот такие: ATMega16A-AU, хотя в нашем устройстве будут работать все вышеперечисленные экземпляры, что и подтвердила практика. Типы корпусов отличаются также и количеством выводов (40 или 44) и их назначением. На рис.4 изображена принципиальная схема блока управления для МК в корпусе DIP.
Резистор R8 –керамический или проволочный, мощностью не менее 10 Вт, R12- 7-10Вт. Все остальные- 0.125Вт. Резисторы R5,R6,R10 и R11 нужно применять с допустимым отклонением 0.1-0.5%. Это очень важно! От этого будет зависеть точность измерений и, следовательно, правильная работа всего устройства.
Транзисторы T1 и Т2 желательно применять такие, как указаны на схеме. Но если придется подбирать замену, то необходимо учитывать, что они должны открываться напряжением на затворе 5В и, конечно же, должны выдерживать ток не ниже 10А. Подойдут, например, транзисторы с маркировкой 40N03GР, которые иногда используются в тех же БП формата АТХ, в цепи стабилизации 3.3В. 
Диод Шоттки D2 можно взять из того же БП, из цепи +5В, которая у нас не используется. Элементы D2, Т1 иТ2 через изолирующие прокладки от радиатора размещаются на одном радиаторе площадью 40 квадратных сантиметров. Зумер EP1- со встроенным генератором, на напряжение 8-12 В, громкость звучания можно подрегулировать резистором R13.
Жидкокристаллический индикатор – Wh2602 или аналогичный, на контроллере HD44780, KS0066 или совместимых с ними. К сожалению, эти индикаторы могут иметь разное расположение выводов, так что, возможно, придется разрабатывать печатную плату под свой экземпляр.

Программа
Управляющая программа содержится в папке «Программа» Конфигурационные биты (фузы) устанавливаются следующие:
Запрограммированы (установлены в 0 это значит там нужно поставить галочки):
CKSEL0
CKSEL1
CKSEL3
SPIEN
SUT0
BODEN
BODLEVEL
BOOTSZ0
BOOTSZ1

все остальные — незапрограммированы (установлены в 1).

Наладка.
Итак, блок питания переделан и выдает напряжение около 10В. При подключении к нему исправного блока управления с прошитым МК, напряжение должно упасть до 0.8..15В. Резистором R1 устанавливается контрастность индикатора. Наладка устройства заключается в проверке и калибровке измерительной части. Подключаем к клеммам аккумулятор, либо блок питания напряжением 12-15В и вольтметр. Заходим в меню «Калибровка». Сверяем показания напряжения на индикаторе с показаниями вольтметра, при необходимости, корректируем кнопками «<» и «>». Нажимаем «Выбор». Далее идет калибровка по току при КУ=10. Теми же кнопками «<» и «>» нужно выставить нулевые показания тока. Нагрузка (аккумулятор) при этом автоматически отключается, так что ток заряда отсутствует. В идеальном случае там должны быть нули или очень близкие к нулю значения. Если это так, это говорит о точности резисторов R5,R6,R10,R11,R8 и хорошем качестве дифференциального усилителя. Нажимаем «Выбор». Аналогично — калибровка для КУ=200. «Выбор». На дисплее отобразится «Готово» и через 3 сек. устройство перейдет в главное меню.
Калибровка окончена. Поправочные коэффициенты хранятся в энергонезависимой памяти. Здесь стоит отметить, что если при самой первой калибровке значение напряжения на ЖКИ сильно отличается от показаний вольтметра, а токи при каком — либо КУ сильно отличаются от нуля, нужно применить (подобрать) другие резисторы делителя R5,R6,R10,R11,R8, иначе в работе устройства возможны сбои. При точных резисторах (с допуском 0,1-0,5%) поправочные коэффициенты равны нулю или минимальны. На этом наладка заканчивается. Если же напряжение или ток зарядного устройства на каком-то этапе не возрастает до положенного уровня или устройство «выскакивает» в меню, нужно ещё раз внимательно проверить правильность доработки блока питания. Возможно, срабатывает защита.

Весь материал одним архивом можно скачать здесь1.87 MB


А вот Фото что получилось у меня.

Вместо лампочки которая стоит в качестве нагрузки можно пременить не сложную схему электроной нагрузки которая отлично работает!

Автор данной разработки: Sergey212

 

Печатная плата в lay 

Обсудить на форуме.

Источник: http://electronics-lab.ru 

Зарядное устройство для автомобильного аккумулятора своими руками

Иногда случается так, что аккумулятор в машине садиться и завести ее уже не получается, так как стартеру не хватает напряжения и соответственно тока, чтобы провернуть вал двигателя. В этом случае можно «прикурить» от другого владельца авто, чтобы двигатель заработал и аккумулятор стал заряжаться от генератора, однако для этого нужны специальные провода и человек, желающий вам помочь. Можно так же зарядить аккумулятор самостоятельно посредством специализированного зарядного устройства, однако они достаточно дорогие, и пользоваться ими приходится не особо часто. Поэтому в данной статье мы подробно рассмотрим устройство самоделки, а также инструкцию о том, как сделать зарядное устройство для автомобильного аккумулятора своими руками.

Устройство самоделки

Нормальное напряжение на аккумуляторе, отключенном от автомобиля, находится в пределах между 12,5 в и 15 в. Поэтому зарядное устройство должно выдавать такое же напряжение. Ток заряда должен быть равен примерно 0,1 от емкости, он может быть и меньше, но это увеличит время зарядки. Для стандартной батареи емкостью 70-80 а/ч ток должен быть равен 5-10 амперам в зависимости от конкретного аккумулятора. Наше самодельное зарядное устройство для АКБ должно соответствовать этим параметрам. Для сборки зарядного устройства для автомобильного аккумулятора нам потребуются следующие элементы:

Трансформатор. Нам подойдет любой из старого электроприбора или купленный на рынке с габаритной мощностью порядка 150 Ватт, можно больше, но не меньше, иначе он будет сильно нагреваться и может выйти из строя. Отлично, если напряжение его выходных обмоток составляет 12,5-15 В, а ток порядка 5-10 ампер. Посмотреть эти параметры можно в документации к вашей детали. Если же нужной вторичной обмотки нет, то необходимо будет перемотать трансформатор под другое выходное напряжение. Для этого:

  1. Удалите все ненужные вторичные обмотки, оставив только первичную.
  2. Выполните расчёт необходимого числа витков и сечения проволоки для подходящего напряжения и тока. Для этого есть специальные калькуляторы и формулы из курса физики. Необходимый диаметр проволоки рассчитывается по таблице ниже. Проволока обязательно должна быть в лаковой изоляции. А число витков определяется соотношением: U1/U2=N1/N2. Отсюда следует, что если у вас первичная обмотка состоит из 480 витков, то для получения 13 Вольт на выходе необходимо намотать всего 26 витков, так как напряжение сети – 220 Вольт.
  3. После этого уложите проволоку на основу виток к витку, делая изоляцию между слоями бумагой или изолентой в несколько слоев. Конец и начало обмоток выведите и надежно закрепите на корпусе. Чтобы припаять к ним провода, зачистите изоляцию ножом.
  4. Для уменьшения шума и вибраций, а также улучшения изоляции, можно пропитать устройство парафином.

Таким образом мы нашли или собрали идеальный трансформатор, чтобы сделать зарядное устройство для аккумулятора своими руками.

Нам также понадобятся:

  • 4 Диода. Подойдут любые диоды с током не менее 10 ампер. Одни из самых популярных: импортные – 10A10, отечественные – Д242А, 2Д203А, КД213Б. Или диодные мосты, например: КВРС1001, КВРС1002 и их аналоги.
  • 4 радиатора для диодов. Можно, конечно, обойтись и без них на малых токах порядка 3-5 Ампер. Но это может привести к их быстрому выходу из строя, поэтому необходимы радиаторы площадью 32 кв. см или 128 кв. см для диодного моста. Их можно сделать из листового алюминия или использовать кулеры от компьютера и материнских плат.
  • Разборная электрическая вилка или сетевой шнур.
  • Медные провода сечением не меньше 2,5 кв. мм.
  • Предохранители на 0,5А и на 10А.
  • Термоусадочная трубка или изолента.
  • Пластина из диэлектрика, а еще лучше – корпус, например фанерный или пластиковый.
  • Кусок нихромовой проволоки от электроплитки.
  • Мультиметр или вольтметр с амперметром.
  • Паяльник, припой и флюс (канифоль или ЛТИ-120).
  • Еще несколько радиокомпонентов, если мы хотим сделать устройство с защитой и автоматическим отключением.

Подготовив все материалы можно переходить к самому процессу сборки автомобильного ЗУ.

Технология сборки

Чтобы сделать зарядное устройство для автомобильного аккумулятора своими руками, необходимо следовать пошаговой инструкции:

  1. Создаем схему самодельной зарядки для АКБ. В нашем случае она будет выглядеть следующим образом:
  2. Используем трансформатор ТС-180-2. Он имеет несколько первичных и вторичных обмоток. Для работы с ним нужно соединить последовательно две первичные и две вторичные обмотки, чтобы получить нужное напряжения и ток на выходе.
  3. С помощью медного провода соединяем между собой выводы 9 и 9’.
  4. На стеклотекстолитовой пластине собираем диодный мост из диодов и радиаторов (как показано на фото).
  5. Выводы 10 и 10’ подключаем к диодному мосту.
  6. Между выводами 1 и 1’ устанавливаем перемычку.
  7. К выводам 2 и 2’ с помощью паяльника крепим сетевой шнур с вилкой.
  8. В первичную цепь подключаем предохранитель на 0,5 А, 10-амперный соответственно во вторичную.
  9. В разрыв между диодным мостом и аккумулятором подключаем амперметр и отрезок нихромовой проволоки. Один конец которой закрепляем, а второй должен обеспечивать подвижный контакт, таким образом будет меняться сопротивление и ограничиваться ток, подаваемый на аккумулятор.
  10. Изолируем все соединения термоусадкой или изолентой и помещаем устройство в корпус. Это необходимо, чтобы избежать поражения электрическим током.
  11. Устанавливаем подвижный контакт на конец проволоки, чтобы ее длинна и соответственно сопротивление были максимальны. И подключаем аккумулятор. Уменьшая и увеличивая длину проволоки, необходимо выставить нужное значение тока для вашего аккумулятора (0,1 от его емкости).
  12. В процессе зарядки сила тока, подаваемая на аккумулятор, будет сама уменьшаться и когда она достигнет 1 ампера можно сказать, что аккумулятор зарядился. Желательно также контролировать непосредственно напряжение на батарее, однако для этого его необходимо отключить от з/у, так как при зарядке оно будет немного выше реальных значений.

Первый запуск собранной схемы любого источника питания или ЗУ всегда производят через лампу накаливания, если она загорелась в полный накал — или где-то ошибка, или первичная обмотка замкнута! Лампу накаливания устанавливают в разрыв фазного или нулевого провода, питающих первичную обмотку.

Данная схема самодельного зарядного устройства для АКБ имеет один большой недостаток – она не умеет самостоятельно отключать аккумулятор от зарядки после достижения нужного напряжения. Поэтому вам придется постоянно следить за показаниями вольтметра и амперметра. Есть конструкция, лишенная этого недостатка, однако для ее сборки потребуется дополнительные детали и больше усилий.

Наглядный пример готового изделия

Правила эксплуатации

Недостаток самодельного зарядного устройства для аккумулятора 12В заключается в том, что после полной зарядки АКБ автоматическое отключение прибора не происходит. Именно поэтому Вам придется периодически поглядывать на табло, чтобы вовремя выключить его. Еще один важный нюанс – проверять ЗУ «на искру» категорически запрещается.

Среди дополнительных мер предосторожности следует выделить такие:

  • при подключении клемм следите за тем, чтобы не перепутать «+» и «-», иначе простое самодельное зарядное устройство для АКБ выйдет из строя;
  • подключение к клеммам нужно осуществлять только в выключенном положении;
  • мультиметр должен иметь шкалу измерения свыше 10 А;
  • при зарядке следует выкручивать пробки на аккумуляторе, во избежание его взрыва из-за закипания электролита.

Мастер-класс по созданию более сложной модели

Вот, собственно, и все что хотелось рассказать Вам о том, как правильно сделать зарядное устройство для автомобильного аккумулятора своими руками. Надеемся, что инструкция была для Вас понятной и полезной, т.к. этот вариант является одним из простейших видов самодельной зарядки для АКБ!

Также читают:

Выпрямитель для зарядки аккумуляторов 12/24 В

Знакомые с автобазы маршрутных микроавтобусов попросили сделать зарядное устройство для зарядки аккумуляторов 12 В и 24 В. Поскольку пользоваться им будут абсолютно неподготовленные люди, решено сделать его устойчивой к ошибкам от далёких от электроники юзерам.

Просмотрев несколько разных схем с сайта 2Схемы обнаружилось, что бессмысленно делать какую-то автоматику и электронику. Выпрямитель должен просто давать правильное напряжение и, при необходимости, оптимальный ток. Что как раз нужно автомобильным аккумуляторам.

Схема выпрямителя для АКБ на 12 и 24 В

В общем конструкция тривиальна. Трансформатор, выключатель, диодный мост, светодиоды, амперметр, реле, кнопка. Вот и всё.

Как действует зарядное устройство

Нажмите кнопку СТАРТ, чтобы подать напряжение на трансформатор. Это приводит в действие реле Pk, которое соединит контакты, подключенные параллельно кнопке START. Цепь зафиксируется и проводит до тех пор, пока на катушке реле есть напряжение.

Реле действует как «защита от дурака», такая как случайное замыкание и постоянная перегрузка выпрямителя. Короткое замыкание или большой ток вызывают падение напряжения и реле размыкается, отключая источник питания трансформатор и защищая выпрямитель от повреждения.

Далее тут есть переключатель напряжения в сочетании со светодиодами, которые информируют о текущем напряжении на выходе. Можно было соединить две обмотки параллельно и тогда выходной ток был бы больше, но в наличии был переключатель только однополюсный. Конечно вы можете сделать такую модификацию либо использовать другой трансформатор и получать разные напряжения, например 6 В и 12 В. Нужно только впаять другое реле и светодиоды.

Выходные напряжения 14 В и 28 В. Ток — 3,5 А или чуть выше. Понадобилось всего 5 часов, чтобы собрать и запустить его (с перерывом на обед). Передняя панель напечатана на белой клейкой бумаге для струйной печати.


Аккумулятор должен заряжаться током 1/10 от его емкости, то есть 45 Ач — 4,5 А. Что подразумевает полное время зарядки 10 часов. Полная разрядка кислотной батареи окажет большое влияние на ее работу.

Конечно ошибкой является отсутствие предохранителя на выходе выпрямителя, который защитил бы АКБ в случае пробоя моста. Кроме того, сетевой предохранитель следует обязательно размещать на обмотке.

Что касается отсутствия регулирования тока. Вероятно оно и не нужно при такой текущей эффективности. Максимальный ток составляет 3,5 А, то есть можете легко зарядить авто аккумулятор 36 Ач и выше. Перегрузка тоже не угроза, потому что напряжение низкое и ток будет падать с ростом напряжения. Естественно заряжая аккумулятор не забывайте, что он подключен (автомата тут нет).

Понятно что в идеале зарядный ток должен быть установлен на уровне 10% емкости аккумулятора (например 100 Ач — это 10 A зарядный ток или 50 Ач — это зарядный ток 5 А), после этого зарядное напряжение не должно превышать 13,8 В во время обычной зарядки, а на ускоренном третьем напряжении 15 В должен быть автоматический выключатель зарядки, когда зарядный ток достигает небольшого значения на конечной стадии зарядки и зависит от емкости аккумулятора и его температуры, ну и должно быть защищено от короткого замыкания и перегрузки, но это всё уже из области совсем других ЗУ.

Если трансформатор на напряжение 20 В, то будет ток намного больше, чем 10 А, а если 10 В, ток, вероятно, вообще не будет течь. Для зарядки батареи обычно достаточно 5 А. Помните еще одну вещь: чем больше ток, который заряжаете АКБ, тем быстрее придётся заменить его новым!

Схема защиты зарядного

Самая простая система защиты может быть выполнена на нескольких радиоэлементах. Реле с контактным током, превышающим зарядный ток (например 16 А) — катушка на 5-9 В постоянного тока. Диод — 1 А, резистор Р — в 5 раз больше, чем сопротивление катушки реле. Конденсатор С — например 220 мкФ 25 В. Конечно у схемы есть недостаток — после отсоединения аккумулятора реле продолжает работать, пока не отключится электропитание.

Можно использовать два решения. Сначала установите дополнительный выпрямительный диод в направлении противоположном «стабилитрону» в цепи катушки реле. Второе решение состоит в том, чтобы поставить выпрямительный диод в противоположном направлении вместо «стабилитрона», а светодиод также обратно плюс резистор и использовать его как знак обратного подключения батареи.

Также советую использовать диоды Шотки, например, от блока питания компьютера. Эти диоды выделяют меньше тепла чем обычные. Дальнейшее снижение потерь мощности в выпрямителе может быть достигнуто с помощью трансформатора с симметричной (двойной) вторичной обмоткой. Трансформатор тут на 50 Вт, нельзя ожидать от него многого, но он всё-же делает свою работу уже долгое время.


Основы проектирования схемы зарядки аккумуляторов

Зарядка аккумуляторов проста (теоретически) — подайте напряжение на клеммы, и аккумулятор зарядится. Если важны безопасная зарядка, быстрая зарядка и / или максимальное время автономной работы, тогда все усложняется. В этой статье будут рассмотрены различные аспекты зарядки никель-металл-гидридных (NiMH), никель-кадмиевых (NiCd), литий-ионных (Li-ion) и свинцово-кислотных (PbA) аккумуляторов.

Три наиболее распространенных аккумулятора в электронных устройствах: NiMH, NiCd и Li-ion.Для таких аккумуляторов показатель C является важным фактором при определении параметров зарядки. «C» обозначает емкость аккумулятора при разряде в течение одного часа. Например, аккумулятор емкостью 1000 мАч можно заряжать при температуре 0,33 ° C, в результате чего ток заряда составляет около 0,33 мА в течение трех часов для достижения полной зарядки. Емкость этих батарей определяется относительно минимально допустимого напряжения, называемого напряжением отключения. Именно это напряжение обычно определяет «разряженное» состояние батареи.В этот момент еще есть заряд, но его извлечение может привести к повреждению аккумулятора.

Для батарей PbA номинальное значение в ампер-часах (Ач) обычно является важным фактором при определении методологии зарядки. Емкость аккумулятора рассчитывается исходя из полной разрядки; напряжение отключения не учитывается и не обязательно является фактической полезной емкостью.

Зарядка аккумуляторов в электронных устройствах

Номинальное напряжение NiMH и NiCd аккумуляторов около 1.2 В на элемент, и их обычно следует заряжать до 1,5–1,6 В на элемент. Дельта-температура (dT / dt), температурный порог, обнаружение пикового напряжения, отрицательное дельта-напряжение и простые таймеры — это методы, используемые для определения того, когда следует прекратить зарядку NiMH и NiCd аккумуляторов. Для более ответственных применений одно или несколько устройств можно объединить в одном зарядном устройстве.

Обнаружение пикового напряжения используется в схеме зарядки аккумулятора стабилизатора постоянного тока (CCR), показанной ниже. Используя точку обнаружения пикового напряжения 1.5 В на элемент приведет к зарядке примерно до 97% полной емкости NiMH и NiCd аккумуляторов.

Блок-схема простой схемы зарядки аккумулятора стабилизатора постоянного тока. (Изображение: ON Semiconductor)

Общие рекомендации по зарядке литий-ионных аккумуляторов

С соответствующей осторожностью, зарядное устройство CCR, показанное выше, можно использовать для зарядки литий-ионного аккумулятора. Литий-ионные аккумуляторы часто заряжаются до 4,2 В / элемент при 0,5 ° C или менее до емкости, близкой к 1 ° C, иногда с более медленной скоростью зарядки.Задача состоит в том, чтобы поддерживать температуру ниже 5 ° C. Более высокая температура во время зарядки может привести к катастрофическому событию, например к пожару. А температура литий-ионного аккумулятора обычно больше всего повышается на последних этапах зарядки. Этот контроллер CCR пытается устранить эту потенциальную проблему, не включая вторую ступень зарядки с более низкой скоростью. Исключение второй стадии зарядки помогает продлить срок службы батареи, а также помогает поддерживать ее безопасную работу. Однако отказ от второго этапа зарядки также означает, что аккумулятор будет заряжаться только до нуля.85C, или 85% от его максимальной емкости.

Если литий-ионный аккумулятор не заряжается очень медленно (обычно 0,15 ° C или даже меньше), прекращение заряда при достижении напряжения 4,2 В / элемент будет заряжать аккумулятор только до максимального значения 0,7 ° C. Некоторые батареи могут нагреваться только до 0,4 ° C.

Зарядка литиевых батарей менее 4,2 В на элемент возможна, но также не рекомендуется. В то время как батареи другого химического состава не заряжаются при низком напряжении, литиевые батареи заряжаются, но не достигают полной зарядки. Преимущество зарядки при более низком напряжении состоит в том, что срок службы значительно увеличивается, но при гораздо меньшей емкости.

Хотя простые схемы зарядки аккумуляторов с постоянным током могут обеспечить низкую стоимость и относительно медленную зарядку, для повышения производительности необходимы многоступенчатые технологии. Для литий-ионных аккумуляторов зарядка должна быть прекращена; непрерывная подзарядка недопустима. Избыточный заряд литий-ионных аккумуляторов может повредить элемент, что может привести к появлению металлического лития и стать опасным.

На приведенной ниже диаграмме показан более оптимальный подход к зарядке литиевых аккумуляторов. Если аккумулятор полностью или почти полностью разряжен, процесс начинается с непрерывной зарядки, за которой следует более быстрая предварительная зарядка.После достижения заранее определенного уровня заряда, в зависимости от конкретной заряжаемой батареи, происходит быстрая зарядка на основе подхода постоянного тока до тех пор, пока не будет достигнуто критическое напряжение батареи, обычно около 4,2 В / элемент. После этого следует зарядка при постоянном напряжении для завершения процесса. В этот момент зарядка прекращается, и на аккумулятор не подается напряжение.

Кривые зарядки литий-ионных аккумуляторов. (Изображение: Monolithic Power Systems)

Существует множество альтернативных топологий для зарядки литий-ионных аккумуляторов.Двумя общими из них являются узкое напряжение постоянного тока и гибридная ускоренная зарядка, оптимизированная для конкретных случаев использования.

Узкое напряжение постоянного тока

Узкое напряжение постоянного тока (NVDC) изначально было инициативой Intel ™, разработанной для повышения эффективности системы за счет снижения диапазона напряжения системной нагрузки в ноутбуках и планшетных компьютерах. Это достигается заменой обычного зарядного устройства на системное зарядное устройство с понижающим преобразователем. Это позволяет оптимизировать преобразователь постоянного тока в постоянный (понижающий) и убрать переключатель тракта питания, сэкономив рассеиваемую мощность, площадь платы и стоимость.

На рисунке ниже показан пример реализации NVDC. Система подключается к адаптеру через понижающий преобразователь. NVDC работает как понижающий преобразователь, когда аккумулятор заряжается и когда аккумулятор дополняет адаптер для обеспечения питания системы.

Зарядное устройство

NVDC для таких приложений, как ультра-книги или планшеты. (Изображение: ON Semiconductor)

Из-за меньшего изменения напряжения NVDC имеет более высокий общий КПД, чем зарядное устройство Hybrid Power Boost (HPB) (обсуждается в следующем разделе), и обычно обеспечивает лучшую переходную характеристику линии.Два недостатка NVDC включают:

  • Более низкое напряжение в системе приводит к более высоким токам на шине, что увеличивает потери проводимости в дорожках печатной платы и сводит на нет часть экономии энергии, достигаемой при использовании устройств с более низким номинальным напряжением.
  • Поскольку используются полевые транзисторы и катушки индуктивности с более высоким номинальным током, размер, стоимость и рассеиваемая мощность зарядного устройства могут быть выше.

Гибридная ускоренная зарядка

И NVDC, и HPB позволяют адаптеру и батарее работать вместе, обеспечивая нагрузку на систему, когда она превышает номинальные характеристики адаптера.HPB в обратном направлении подает энергию батареи к системной шине. В то же время конфигурация NVDC быстро включает QBAT (на рисунке выше), чтобы батарея могла помочь адаптеру и обеспечить питание системы.

В конфигурации HPB понижающий преобразователь работает нормально, в то время как адаптер обеспечивает питание системы и заряжает аккумулятор. Когда мощности адаптера недостаточно, понижающий преобразователь работает в обратном направлении, позволяя батарее дополнять адаптер. HPB может быть реализован с помощью обычного адаптера.

Упрощенная схема зарядного устройства Hybrid Power Boost. (Изображение: Renesas)

Внедрение HPB требует изменения контроллера зарядного устройства. По сравнению с обычным зарядным устройством HPB позволяет аккумулятору обеспечивать дополнительную мощность при необходимости. Недостатком является то, что эффективность системы зарядки при небольшой нагрузке ниже.

Например, в планшетах и ​​портативных компьютерах HPB используется для обеспечения максимальной производительности как центрального, так и графического процессора одновременно во время игр.В этом случае и адаптер переменного тока, и аккумулятор могут одновременно подавать питание на систему. Когда заряд аккумулятора превышает 40%, HPB автоматически запускается в зависимости от требований программы. Когда HPB работает, аккумулятор разряжается. Когда заряд аккумулятора падает ниже 30%, работа HPB приостанавливается, и аккумулятор начинает заряжаться.

Трехступенчатая зарядка свинцово-кислотных

Свинцово-кислотные батареи

также требуют нескольких этапов зарядки для оптимальной работы.Однако по сравнению с рассмотренными выше литиевыми батареями это намного более простой процесс. Хотя зарядные устройства для аккумуляторов PbA имеют от двух до пяти уровней зарядки, трехступенчатые зарядные устройства (также называемые трехфазными или трехступенчатыми) являются наиболее распространенными. Три этапа: объем, абсорбция и тонкая струйка.

Обозначение DIN 41773 для трехфазной зарядки PbA — «IUoU». IUoU означает: «I» (постоянный ток, объемная зарядка), «Uo» (постоянное напряжение, абсорбционная зарядка) и «U» (также постоянное напряжение, непрерывная зарядка).Независимо от маркировки трех фаз, цель состоит в том, чтобы полностью зарядить аккумулятор за относительно короткое время, сохранить длительный срок службы аккумулятора и поддерживать аккумулятор полностью заряженным до тех пор, пока он подключен к зарядному устройству.

Во время стадии накопления аккумулятор достигает примерно 80% полного заряда, если предполагается, что постоянный ток составляет примерно 25% от номинального значения ампер-часов (Ач) аккумулятора. Эта цифра в 25% может варьироваться от производителя к производителю, требуя, чтобы объем заряда составлял всего 10% от номинала Ач.Практически в каждом случае зарядка быстрее, чем 25% от номинального значения Ач на этапе накопления, сократит срок службы батареи. Интеллектуальное зарядное устройство можно использовать для максимально быстрой зарядки аккумулятора при сохранении температуры ниже 100 ° F . Хотя это может быть эффективным, оно также может сократить срок службы некоторых батарей, поэтому следует соблюдать рекомендации производителя.

Трехступенчатая схема зарядки герметичных свинцово-кислотных аккумуляторов. (Изображение: Vorp Energy)

Во время стадии поглощения (иногда называемой «стадией выравнивания») оставшиеся 20% заряда завершаются.На этом этапе контроллер перейдет в режим постоянного напряжения, поддерживая заданное напряжение зарядки, обычно между 14,1 и 14,8 В постоянного тока, в зависимости от конкретного типа заряжаемой свинцово-кислотной батареи, при этом соответственно уменьшая ток зарядки. Если аккумулятор был поврежден (например, из-за накопления стойкого сульфатирования) и ток не падает должным образом, зарядное устройство должно выключиться или немедленно переключиться на плавающую ступень.

Зарядное устройство снижает зарядное напряжение до 13.0 В постоянного тока и 13,8 В постоянного тока, опять же, в зависимости от конкретного типа свинцово-кислотной батареи, заряжаемой во время фазы подзарядки. Зарядный ток снижен до более чем 1% от номинальной емкости аккумулятора. Свинцово-кислотные аккумуляторы можно держать в плавучем состоянии неограниченное время. Фактически, поддержание батареи в плавающем состоянии увеличивает срок ее службы, поскольку исключает возможность саморазряда, разряда батареи до неприемлемо низкого уровня и причинения необратимого ущерба.

Сводка

Зарядка аккумулятора в теории проста, но практические реализации, обеспечивающие максимальную производительность и срок службы аккумулятора, намного сложнее и часто требуют многоступенчатой ​​зарядки.Хотя конструкции регуляторов постоянного тока могут эффективно заряжать NiMH и NiCd аккумуляторы, они менее чем эффективны для зарядки аккумуляторов Li и PbA. Для Li- и PbA-аккумуляторов необходимы различные комбинации многоступенчатой ​​зарядки постоянным током и зарядки постоянным напряжением, чтобы обеспечить максимальную производительность, продлить срок службы аккумуляторов и обеспечить безопасную работу.

Список литературы

3-ступенчатые контроллеры заряда для зарядки солнечных батарей, зарядное устройство Vorp Energy
, Википедия Цепь зарядки регулятора постоянного тока
, ON Semiconductor
Hybrid Power Boost (HPB) Зарядное устройство для аккумуляторов с интерфейсом SMBus, Renesas
Как выбрать зарядку для литий-ионных аккумуляторов ИС управления, монолитные системы питания

Зарядка литий-ионных аккумуляторов

требует точного измерения напряжения

Литий-ионные (Li-Ion) аккумуляторы

набирают популярность в портативных системах из-за их увеличенной емкости при тех же размерах и весе, что и у более старых никель-кадмиевых и никель-металлгидридных аккумуляторов.Например, портативный компьютер с литий-ионным аккумулятором может работать дольше, чем аналогичный компьютер с никель-металлгидридным аккумулятором. Однако разработка системы для литий-ионных аккумуляторов требует особого внимания к схеме зарядки, чтобы обеспечить быструю, безопасную и полную зарядку аккумулятора.

Новая микросхема для зарядки аккумуляторов, ADP3810, разработана специально для управления зарядом литий-ионных аккумуляторов с 1-4 элементами. Четыре высокоточных фиксированных варианта конечного напряжения батареи (4.2 В, 8,4 В, 12,6 В и 16,8 В); они гарантируют конечное напряжение батареи ± 1%, что так важно при зарядке литий-ионных батарей. Сопутствующее устройство, ADP3811, похоже на ADP3810, но его конечное напряжение батареи программируется пользователем для работы с другими типами батарей. Обе микросхемы точно контролируют зарядный ток, чтобы обеспечить быструю зарядку при токах 1 ампер и более. Кроме того, оба они имеют прецизионный источник опорного напряжения 2,0 В и прямой выход привода оптопары для изолированных приложений.

Литий-ионная зарядка: литий-ионные батареи обычно требуют алгоритма зарядки с постоянным током и постоянным напряжением (CCCV). Другими словами, литий-ионная батарея должна заряжаться при заданном уровне тока (обычно от 1 до 1,5 ампер) до достижения конечного напряжения. В этот момент схема зарядного устройства должна переключиться в режим постоянного напряжения и обеспечивать ток, необходимый для удержания батареи при этом конечном напряжении (обычно 4,2 В на элемент). Таким образом, зарядное устройство должно обеспечивать стабильные контуры управления для поддержания постоянное значение тока или напряжения, в зависимости от состояния батареи.

Основная задача при зарядке литий-ионного аккумулятора — реализовать полную емкость аккумулятора без его перезарядки, что может привести к катастрофическому отказу. Возможна небольшая погрешность, всего ± 1%. Избыточная зарядка более чем на + 1% может привести к выходу из строя батареи, а недостаточная зарядка более чем на 1% приводит к снижению емкости. Например, недозаряд литий-ионного аккумулятора всего на 100 мВ (-2,4% для литий-ионного элемента на 4,2 В) приводит к потере емкости примерно на 10%. Поскольку возможность ошибки настолько мала, требуется высокая точность схемы управления зарядкой.Для достижения такой точности контроллер должен иметь прецизионный источник опорного напряжения, усилитель обратной связи с высоким коэффициентом усиления и малым смещением, а также точно согласованный резистивный делитель. Суммарные погрешности всех этих компонентов должны приводить к общей погрешности менее ± 1%. ADP3810, сочетающий эти элементы, гарантирует общую точность ± 1%, что делает его отличным выбором для зарядки литий-ионных аккумуляторов.

ADP3810 и ADP3811: На рисунке 1 показана функциональная схема ADP3810 / 3811 в упрощенной схеме зарядного устройства CCCV.Два усилителя « г, м, » (вход напряжения, выход тока) являются ключевыми для производительности ИС. GM1 определяет и управляет зарядным током , током через шунтирующее сопротивление, R CS и GM2 измеряет и управляет конечным напряжением батареи . Их выходы соединены в аналоговой конфигурации «ИЛИ», и оба спроектированы таким образом, что их выходы может только подтянуть общий узел COMP. Таким образом, либо усилитель тока, либо усилитель напряжения контролирует контур зарядки в любой момент времени.Узел COMP буферизирован выходным каскадом « г м » (GM3), выходной ток которого напрямую управляет входом управления преобразователем постоянного тока (через оптопару в изолированных приложениях).

Рис. 1. Блок-схема ADP3810 / 3811 в упрощенной схеме зарядки аккумулятора.

ADP3810 включает прецизионные тонкопленочные резисторы для точного деления напряжения батареи и сравнения его с внутренним опорным напряжением 2,0 В. ADP3811 не включает эти резисторы, поэтому разработчик может запрограммировать любое конечное напряжение батареи с помощью пары внешних резисторов в соответствии с приведенной ниже формулой.Буферный усилитель обеспечивает вход с высоким импедансом для программирования зарядного тока с использованием входа VCTRL, а схема блокировки при пониженном напряжении (UVLO) обеспечивает плавный запуск.

Чтобы понять конфигурацию «ИЛИ», предположим, что полностью разряженный аккумулятор вставлен в зарядное устройство. Напряжение аккумулятора значительно ниже конечного напряжения заряда, поэтому на входе VSENSE GM2 (подключенном к аккумулятору) положительный вход GM2 значительно ниже внутреннего опорного напряжения 2,0 В. В этом случае GM2 хочет вывести узел COMP на низкий уровень, но он может только подтянуть, поэтому он не оказывает никакого влияния на узел COMP.Поскольку батарея разряжена, зарядное устройство начинает увеличивать ток заряда, и токовая петля берет на себя управление. Ток заряда создает отрицательное напряжение на резисторе токового шунта (RCS) с сопротивлением 0,25 Ом. Это напряжение измеряется GM1 через резистор 20 кОм (R3). В состоянии равновесия ( I CHARGE R CS ) / R 3 = -V CTRL /80 кОм. Таким образом, ток заряда поддерживается на уровне

.

Если ток заряда имеет тенденцию превышать запрограммированный уровень, вход V CS GM1 принудительно становится отрицательным, что приводит к высокому уровню на выходе GM1.Это, в свою очередь, подтягивает узел COMP, увеличивая ток от выходного каскада, уменьшая мощность блока преобразователя постоянного / постоянного тока (который может быть реализован с различными топологиями, такими как обратный ход, понижающий или линейный каскад), и, наконец, уменьшение зарядного тока. Эта отрицательная обратная связь завершает контур управления зарядным током.

Когда батарея приближается к своему конечному напряжению, входы GM2 приходят в равновесие. Теперь GM2 подтягивает узел COMP до высокого уровня, и выходной ток увеличивается, в результате чего ток заряда уменьшается, поддерживая равные значения V SENSE и V REF .Управление зарядным контуром изменено с GM1 на GM2. Поскольку усиление двух усилителей очень велико, область перехода от управления током к напряжению очень резкая, как показано на рисунке 2. Эти данные были измерены на 10-вольтовой версии автономного зарядного устройства, показанном на рисунке 3.

Рис. 2. Изменение тока / напряжения зарядного устройства ADP3810 CCCV

Полное автономное литий-ионное зарядное устройство: На рис. 3 показана полная система зарядки с использованием ADP3810 / 3811. В этом автономном зарядном устройстве используется классическая архитектура с обратным ходом для создания компактной и недорогой конструкции.Три основных участка этой схемы — это контроллер первичной стороны, силовой полевой транзистор и трансформатор обратного хода, а также контроллер вторичной стороны. В этой конструкции используется ADP3810, напрямую подключенный к батарее, для зарядки двухэлементной литий-ионной батареи. до 8,4 В при программируемом токе заряда от 0,1 до 1 А. Входной диапазон от 70 до 220 В переменного тока — для универсальной работы. Используемый здесь широтно-импульсный модулятор первичной стороны — промышленный стандарт 3845, но могут использоваться и другие компоненты ШИМ. . Фактические выходные характеристики зарядного устройства контролируются ADP3810 / 3811, что гарантирует конечное напряжение в пределах ± 1%.

Рисунок 3. Полное автономное зарядное устройство для литий-ионных аккумуляторов

Токовый привод управляющего выхода ADP3810 / 3811 напрямую подключается к фотодиоду оптопары без дополнительных схем. Его выходной ток 4 мА может управлять различными оптопарами — здесь используется MOC8103. Ток фототранзистора протекает через R F , устанавливая напряжение на выводе COMP 3845 и, таким образом, управляя рабочим циклом ШИМ. Контролируемый импульсный стабилизатор спроектирован таким образом, что повышенный ток светодиода от оптопары снижает рабочий цикл преобразователя.

В то время как сигнал от ADP3810 / 3811 управляет средним током заряда , первичная сторона должна иметь циклическое ограничение тока переключения. Этот предел тока должен быть спроектирован таким образом, чтобы при отказе или неисправности вторичной цепи или оптопары или во время запуска компоненты первичной силовой цепи (полевой транзистор и трансформатор) не подвергались перенапряжению. Когда вторичная сторона V CC поднимается выше 2,7 В, ADP3810 / 3811 берет на себя управление средним током.Предел тока первичной стороны устанавливается резистором считывания тока 1,6 Ом, подключенным между силовым транзистором NMOS, IRFBC30 и землей.

ADP3810 / 3811, ядро ​​вторичной стороны, устанавливает общую точность зарядного устройства. Для выпрямления требуется только один диод (MURD320), и никакой катушки индуктивности фильтра не требуется. Диод также предотвращает обратный запуск зарядного устройства при отключении входного питания. Конденсатор емкостью 1000 мкФ (CF1) поддерживает стабильность при отсутствии батареи .RCS определяет средний ток (см. Выше), и ADP3810 подключается напрямую (или ADP3811 через делитель) к батарее, чтобы определять и контролировать ее напряжение.

В этой схеме реализовано полностью автономное зарядное устройство для литий-ионных аккумуляторов. Топология обратного хода объединяет преобразователь переменного тока в постоянный со схемой зарядного устройства, что дает компактный и недорогой дизайн. Точность этой системы зависит от контроллера вторичной стороны, ADP3810 / 3811. Архитектура устройства также хорошо работает в других схемах зарядки аккумуляторов.Например, стандартное зарядное устройство постоянного тока понижающего типа может быть легко сконструировано путем объединения ADP3810 и ADP1148. Простое линейное зарядное устройство также может быть разработано с использованием только ADP3810 и внешнего транзистора. Во всех случаях присущая ADP3810 точность контролирует зарядное устройство и гарантирует конечное напряжение батареи ± 1%, необходимое для зарядки литий-ионных аккумуляторов.

Схема автоматической зарядки аккумулятора

— Полное руководство — Robu.in | Индийский интернет-магазин | Радиоуправляемый хобби

Считаете ли вы, что зарядные устройства для аккумуляторов стали важной частью нашей повседневной жизни, как в личной, так и в профессиональной сфере?

Дело в том, что мы хотим использовать портативное электронное оборудование, для работы которого требуется аккумулятор.Точно так же на рынке доступны различные виды электронного оборудования с батарейным питанием, например мобильные телефоны, электрические велосипеды, ноутбуки и т. Д.

Большинство из нас не инженеры, но хотят иметь возможность устранять и предотвращать проблемы с аккумулятором простым способом. Для решения таких проблем мы используем зарядное устройство. Это безопасно для всех пользователей. Кроме того, безопасно перемещаться из одного места в другое (по дороге), так что каждый может использовать его с гибкостью.

Гиков всегда интересовало, как работают зарядные устройства.В этом блоге мы собираемся обсудить схему автоматической зарядки аккумулятора и ее параметры.

Основные параметры зарядки

Там три основных параметра, которые необходимо учитывать при зарядке аккумулятор безопасно:

  1. Постоянный ток (CC)
  2. Постоянное напряжение (CV) и
  3. Автоматическое отключение

Постоянный ток — Здесь величина тока зарядки аккумулятора является фиксированной. Этот ток поддерживается изменением напряжения.

Постоянное напряжение — Здесь ток будет изменяться в соответствии с требованиями зарядки аккумулятора, при этом напряжение остается постоянным.

Автоматическое отключение — Он постоянно определяет напряжение зарядки аккумулятора и, когда аккумулятор достигает полного уровня заряда, отключает напряжение зарядки.

Эти три основные вещи, которые необходимы для зарядки аккумулятора успешно, не влияя на срок службы батареи.

В литий-ионных батареях, помимо этих параметров, управление температурой и ступенчатая зарядка также важны для поддержания напряжения батареи и ее срока службы.Литий-ионный аккумулятор использует BMS (систему управления батареями) для поддержания этих параметров.

Давай вкратце выясните вышеупомянутые основные параметры.

Почему CC и CV важны?

Уровень зарядного тока является наиболее важным фактором, который существенно влияет на поведение аккумулятора. Это простой метод, который использует небольшой постоянный ток для зарядки аккумулятора во время полного процесса зарядки. Когда аккумулятор достигает заданного значения, зарядка CC прекращается.

В основном этот метод используется для зарядки никель-кадмиевых, никель-металлогидридных и литий-ионных аккумуляторов. Высокий ток зарядки быстро заряжает аккумулятор, но значительно снижает срок его службы. Следовательно, низкий зарядный ток обеспечивает высокое использование емкости, но заряжает аккумулятор медленно, что неудобно для электромобилей.

Например, в литий-ионном аккумуляторном блоке 2S две ячейки 18650 по 3,7 В каждая подключены последовательно, поэтому общее напряжение составляет 7,4 В. Этот аккумулятор необходимо зарядить, когда напряжение упадет до 6.4 В (3,2 В на элемент) и зарядка должна быть завершена до 8,4 В (4,2 В на элемент). Следовательно, значения 6,4 В и 8,4 В для этого аккумуляторного блока уже фиксированы.

Другой метод — это зарядка при постоянном напряжении, при которой поддерживается заданное напряжение для зарядки аккумулятора. Если напряжение постоянно, зарядный ток уменьшается по мере зарядки аккумулятора.

Для зарядки аккумулятора требуется более высокое значение тока, чтобы обеспечить постоянное напряжение на ранней стадии. Высокий зарядный ток от 15% до 80% обеспечивает быструю зарядку, но нагружает аккумулятор и может повлиять на срок его службы.

В режиме CC мы определяем ток зарядки. Этот ток зависит от класса C батареи / элемента (указанного в техническом описании батареи) и от номинала батареи в ампер-часах.

Предположим, мы выбрали значение 1000 мА в качестве постоянного зарядного тока. Таким образом, изначально, когда начинается зарядка аккумулятора, зарядное устройство должно перейти в режим CC и выдать 1000 мА в аккумулятор, изменяя напряжение зарядки. Благодаря этому аккумулятор будет заряжаться, и напряжение начнет медленно расти.

Цепь постоянного напряжения

Здесь мы рассматриваем режим CV зарядного устройства литиевой батареи, в котором мы должны регулировать напряжение батареи от 6,4 В до 8,4 В, как обсуждалось ранее. Стабилизатор напряжения IC LM317 может сделать это, используя всего два резистора. Схема ниже описывает схему зарядного устройства с режимом постоянного напряжения.

Для расчета выходного напряжения регулятора LM317,

  • Vout = 1,25 * (1 = (R2 / R1)), где 1.25 — опорное напряжение.

Здесь выходное напряжение (Vout) должно быть 8,4 В. Чтобы построить это схемы, значение R1 должно быть меньше 1000 Ом, поэтому мы используем 560 Ом Резистор. С помощью приведенной выше формулы мы можем вычислить значение R2.

  • 8,4 В = 1,25 * (1+ (R2 / 560 Ом)

В качестве альтернативы вы можете использовать любую комбинацию номиналов резистора, которая обеспечивает выходное напряжение 8,4 В. Для этой комбинации вы можете использовать онлайн-калькулятор LM317 для облегчить вашу работу.

Цепь постоянного тока

Используя единственный резистор, LM317 IC может быть регулятором тока. На приведенной ниже схеме показана схема зарядного устройства для этого регулятора тока.

Согласно приведенному выше объяснению, мы рассматриваем 1000 мА как Постоянный ток зарядки.

Для расчета номинала резистора на требуемый ток (указано в паспорте батареи) as,

Резистор (Ом) = 1,25 / Ток (А)

Итак, нам нужно использовать 1.Резистор 25 Ом для построения этой схемы. У нас нет резистора с сопротивлением 1,25 Ом, поэтому мы выбираем ближайшее значение 1,5 Ом, которое указано на принципиальной схеме.

Цепь автоматического отключения

Автоотключение — важнейший параметр зарядки аккумулятора. В настоящее время в большинстве батарей используется цепь автоматического отключения. На приведенной ниже схеме показана схема зарядного устройства с функцией автоматического отключения. Это реализовано с помощью регулируемого стабилизатора напряжения LM317.

Эта схема обеспечивает регулируемое выходное напряжение постоянного тока и заряжает аккумулятор. LM317 — это монолитная интегрированная ИС, доступная в трех различных корпусах. Этот регулируемый стабилизатор напряжения обеспечивает ток нагрузки 1,5 А и диапазон выходного напряжения от 1,2 до 37 В.

Работа цепи автоматического отключения

В основном он использует основные компоненты источника питания, такие как трансформатор, выпрямитель, фильтр и регулятор. Понижающий трансформатор (от 230 В до 15 В) понижает напряжение питания переменного тока.Далее, выпрямитель использует четыре диода 1N4007, которые преобразуют понижающий переменный ток в постоянный.

Конденсаторы C1 и C2 используются для работа фильтра. Для регулирования напряжения мы использовали микросхему C1 LM317. Это также работает как устройство управления током.

Здесь переменный резистор VR1 изменяет подачу питания на контакт ADJ (Adjust) регулятора напряжения и, следовательно, он изменяет выходное напряжение.

Здесь мы показали зеленый и красный светодиоды. Зеленый светодиод показывает состояние зарядки аккумулятора, а красный светодиод отображает полную зарядку аккумулятора.

Когда батарея полностью заряжается, стабилитрон (12 В) генерирует обратное напряжение, которое течет к базе транзистора BD139 и включает его. Из-за такой проводимости в транзисторе контакт ADJ регулятора напряжения будет подключаться к земле, которая отключает выходное напряжение регулятора. Во время этого непрерывного процесса, чтобы избежать теплового воздействия, используйте радиатор с регулятором напряжения.

IC LM317 предоставляет переменную выходное напряжение. Это напряжение можно изменять с помощью контакта ADJ, чтобы общее выходное напряжение as,

  • Vout = Vref (1 + R2 / R1) + IADJ R2

Где Vout — выходное напряжение.

В зависимости от положения резистора формула будет иметь вид

.
  • Vout = VREF (1 + VR1 / R1) + I ADJ VR1

Ток питания в зависимости от номинала батареи

Очень важно выбрать ток зарядки, чтобы продлить срок службы батареи. Этот зарядный ток зависит от емкости аккумулятора (номинал в ампер-часах). Каждая батарея имеет определенный номинал в ампер-часах. Это заряд аккумулятора.

Пожалуйста, обратитесь к приведенным ниже примерам расчетов времени зарядки. Приведенные ниже расчеты являются приблизительными. Зарядный ток не всегда одинаковый. Когда аккумулятор почти полностью заряжен, зарядный ток уменьшается.

Например, у нас есть аккумулятор емкостью 50 Ач:

Сначала рассчитаем зарядный ток. По стандарту зарядный ток должен составлять 10% от емкости аккумулятора.

Следовательно, зарядный ток для АКБ 50А = 50 Ач x (10/100) = 5 Ампер.

Но из-за некоторых потерь мы можем взять 5-8 ампер для зарядки аккумулятора.

Предположим, мы использовали для зарядки 8 Ампер,

Тогда время зарядки аккумулятора 50 Ач = 50/8 = 6,25 часа.

Но это идеальный случай, практически было замечено, что 40% потерь приходится на зарядку аккумулятора.

  • 50 x (40/100) = 20… .. (120 Ач x 40% потерь)

Следовательно, 50 + 20 = 70 Ач (50 Ач + потери)

Время зарядки аккумулятора = Ач / ток зарядки

  • 70/8 = 8.75 часов (в реальном случае)

Следовательно, для полной зарядки аккумулятора на 50 Ач потребуется около 9 часов. зарядка при необходимом зарядном токе 8А.

Если ваша батарея имеет емкость 50 Ампер-час, то вам не следует использовать зарядное устройство с зарядным током 5А. Если да, то на зарядку аккумулятора уйдет около 10 часов, и вам это точно не понравится.

Идеальное время зарядки аккумуляторов должно составлять 2-3 часа. Этот зарядный ток может варьироваться в зависимости от типа батарей, поэтому вы можете установить зарядный ток в соответствии с емкостью батареи и ее типом.

Заключительные слова

Я надеюсь, что эта статья поможет вам понять полное руководство по схеме автоматического зарядного устройства. Зарядные устройства для аккумуляторов различаются в зависимости от приложений, таких как зарядное устройство для мобильных телефонов, зарядные устройства для аккумуляторов электромобилей и зарядные станции. В соответствии со спецификацией батареи, мы можем разработать схему зарядного устройства с использованием SCR, операционного усилителя, различных микросхем регуляторов и т. Д.

Цепь аварийного сигнала полного заряда аккумулятора

Это цепь аварийного сигнала полного заряда аккумулятора для обычного зарядного устройства.Схема упрощенная и дешевая, используется один транзистор BC557 и дисплей с двумя светодиодами.

Аккумулятор, который используется с автомобилями, мотоциклами или фонарями рыбаков. Они всегда свинцово-кислотные. Каждая ячейка в батарее будет иметь напряжение около 2,3 В.

Сколько токов для зарядки

Продолжительность зарядки зависит от тока зарядки. Если ток высокий, он завершится быстро. Но батарея слишком горячая. Обычно ток ниже примерно на 10% от тока батареи в час.

Емкость аккумулятора для скорости зарядки

Например, у меня аккумулятор на 6В. Емкость аккумулятора около 5Ач. Поэтому я использую источник постоянного тока около 0,5 А. А для полной зарядки требуется около 12 часов.

ЗДЕСЬ много схем зарядного устройства 6В.

Примечание: во время зарядки ток будет непрерывно снижаться до минимального значения около 10 мА. Какая батарея почти полностью заряжена. Но мы не можем знать, полная батарея или нет. Потому что нет индикатора, который бы нас тревожил.

Итак, эта схема может нам помочь.

Два светодиодных индикатора
Он имеет 2 светодиодных индикатора для отображения двух состояний, как показано ниже.

  • Зеленый светодиод — отображается во время зарядки аккумулятора. Затем он погаснет, если аккумулятор полностью заряжен.
  • Красный светодиод — Загорается, если вы вставите батарею задом наперед. Важный! аккумулятор должен заряжаться только с соблюдением полярности.

Как это работает

В приведенной ниже схеме показана цепь аварийного сигнала полного зарядного устройства.Пока заряжает аккумулятор. Через батарею и цепь нормально течет ток.

Также загорается зеленый светодиод. И он погаснет при полной зарядке. Потому что на транзисторах-Q1 работает. И оба резистора R1 и R2 устанавливают ток смещения транзистора.

Диод-D1 ограничивает напряжение, превышающее 0,7 В.

Светодиодная сигнальная цепь зарядного устройства

Когда аккумулятор полностью заряжен, зеленый светодиод 1 гаснет. Потому что токи перестают течь или могут течь менее 10 мА.

Но зеленый LED1 может погаснуть. Потому что у батареи неправильная полярность. На выходе — короткое замыкание. Красный LED2 загорится при неправильной полярности батареи.

Максимальный ток , который может проверить эта схема, в диапазоне от 1 до 3 А. Если зарядный ток меньше 1А. Диод D1 должен быть 1N4001. Если ток больше 1 А, но меньше 3 А, D1 должен быть 1N5401.

Выберите напряжение батареи 6 В или 12 В. — Резистор R3 на 470 Ом будет использоваться с аккумуляторной батареей 6 В.Если изменить R3 на 680 Ом, чтобы использовать аккумулятор 12 В.

Как собрать

Этот проект состоит из нескольких компонентов. Таким образом, его можно собрать на универсальной печатной плате как Рисунок

В сборочной схеме сначала начните с самых нижних частей, таких как диод, а затем резисторы и вроде как с непрерывного высокого уровня.

Для устройств различной полярности следует соблюдать осторожность при сборке схемы. Перед размещением этих компонентов следует установить полярность на плате и совместить правильно.Потому что, если вы положите назад, это может привести к повреждению деталей или цепи. Как проверить полярность и устройство ввода.

Компонентная схема цепи аварийной сигнализации полного зарядного устройства

Паяльник мощностью менее 40 Вт. И использование свинцового припоя, содержащего свинец и олово в соотношении 60/40. В том числе необходимость иметь флюс внутри свинца.

После этого ставим комплектующие и полностью припаиваем. Чтобы еще раз проверить правильность. Но если вы войдете не в ту позицию. Следует использовать демонтажный насос или демонтажный съемник.Чтобы предотвратить повреждение печатной платы.

Список компонентов
Размер резисторов ¼ Вт + 5%
R1: 56 Ом
R2: 100 Ом
R3: 470 Ом (680 Ом)
Полупроводники
D1: 1N4001 (1N5401)
D2, D3: 1N4148, 75 В, диоды 150 мА
LED1: 5 мм зеленый светодиод
LED2: 5 мм красный светодиод
Q1: BC557B, 45 В 100 мА PNP транзистор
Другие компоненты.
Универсальная печатная плата.

ПОЛУЧИТЬ ОБНОВЛЕНИЕ ПО ЭЛЕКТРОННОЙ ПОЧТЕ

Я всегда стараюсь сделать Electronics Learning Easy .

Создание зарядного устройства, управляемого Arduino

Arduino и подключенная цепь зарядки могут использоваться для контроля и управления зарядкой NiMH аккумуляторных батарей, вот как это сделать:

Готовый аппарат

Аккумуляторы — отличный способ питания вашей портативной электроники. Они могут сэкономить вам много денег, а при правильной переработке они намного лучше для окружающей среды. Чтобы максимально использовать возможности аккумуляторных батарей, их необходимо правильно зарядить.Значит, вам нужно хорошее зарядное устройство. Вы можете потратить много денег на коммерческое зарядное устройство, но гораздо интереснее построить его для себя. Итак, вот как создать зарядное устройство, управляемое Arduino.

Во-первых, важно отметить, что не существует универсального метода зарядки, подходящего для всех аккумуляторных батарей. Каждый тип батареи использует свой химический процесс для работы. В результате каждый тип батареи необходимо заряжать по-разному. В этой статье мы не можем охватить все типы аккумуляторов и способы зарядки.Поэтому для простоты мы сосредоточимся на наиболее распространенном типе аккумуляторных батарей AA — никель-металлогидридных (NiMH).

Диаграмма Фритцинга проекта

Схема для проекта

Материалы:

Детали в порядке слева направо

  • Микроконтроллер Arduino
  • Держатель батареи AA
  • NiMH батарея AA
  • Силовой резистор 10 Ом (номинальная мощность не менее 5 Вт)
  • Резистор 1 МОм
  • Конденсатор 1 мкФ
  • IRF510 МОП-транзистор
  • TMP36 Датчик температуры
  • Регулируемый источник питания 5 В
  • Макет прототипирования
  • Провода перемычки

Как заряжать NiMH аккумуляторы AA

Увеличение скорости C приведет к более быстрой зарядке аккумулятора, но увеличит риск его повреждения

Есть много разных способов зарядить NiMH аккумулятор.Метод, который вы используете, в основном зависит от того, насколько быстро вы хотите зарядить аккумулятор. Скорость заряда (или C-rate) измеряется относительно емкости аккумулятора. Если ваш аккумулятор имеет емкость 2500 мАч и вы заряжаете его током 2500 мА, то вы заряжаете его со скоростью 1С. Если вы заряжаете его током 250 мА, то вы заряжаете его со скоростью C / 10.

При быстрой зарядке аккумулятора (с более высокой скоростью C / 10) необходимо внимательно следить за напряжением и температурой аккумулятора, чтобы не допустить перезарядки.Это может серьезно повредить аккумулятор. Однако, когда вы заряжаете аккумулятор медленно (со скоростью C / 10 или меньше), гораздо меньше шансов повредить нашу батарею, если вы случайно перезарядите ее. Из-за этого методы медленной зарядки обычно считаются более безопасными и помогают продлить срок службы батареи. Поэтому для своего зарядного устройства, сделанного своими руками, я решил использовать скорость заряда C / 10.

Цепь зарядки

Схема этого зарядного устройства представляет собой базовый источник питания, управляемый Arduino.Схема питается от источника регулируемого напряжения на 5 В, такого как адаптер переменного тока или компьютерный блок питания ATX. Большинство портов USB не подходят для этого проекта из-за текущих ограничений. Источник 5 В заряжает аккумулятор через силовой резистор 10 Ом и силовой полевой МОП-транзистор. MOSFET устанавливает допустимый ток, протекающий через батарею. Резистор включен как простой способ контролировать ток. Это делается путем подключения каждой клеммы к аналоговым входным контактам на Arduino и измерения напряжения на каждой стороне.MOSFET управляется выходным контактом PWM на Arduino. Импульсы сигнала широтно-импульсной модуляции сглаживаются в сигнал постоянного напряжения с помощью резистора 1 МОм и конденсатора 1 мкФ. Эта схема позволяет Arduino отслеживать и контролировать ток, протекающий в батарею.

Датчик температуры

Датчик температуры предотвращает перезарядку аккумулятора и угрозу безопасности

В качестве дополнительной меры предосторожности я включил датчик температуры TMP36 для контроля температуры батареи.Этот датчик выдает сигнал напряжения, который напрямую соответствует температуре. Таким образом, он не требует калибровки или балансировки, как термистор. Датчик устанавливается на место путем просверливания отверстия в задней части корпуса аккумулятора и приклеивания датчика таким образом, чтобы при установке он прилегал к боковой стороне аккумулятора. Затем контакты датчика подключаются к 5V, GND и аналоговому входу на Arduino.

Держатель батарейки AA до и после установки на макетную плату

Код

Код этого проекта достаточно прост.В верхней части кода есть переменные, которые позволяют настраивать зарядное устройство, вводя значения номинальной емкости аккумулятора и точное сопротивление силового резистора. Также существуют переменные для пороговых значений безопасности зарядного устройства. Максимально допустимое напряжение АКБ выставлено 1,6 вольт. Максимальная температура аккумулятора установлена ​​на 35 градусов Цельсия. Максимальное время зарядки установлено на 13 часов. При превышении любого из этих пороговых значений зарядное устройство выключается.

В теле кода вы увидите, что система постоянно измеряет напряжение на выводе силового резистора. Это используется для расчета как напряжения на клеммах батареи, так и тока, протекающего в батарею. Этот ток сравнивается с целевым током, который установлен на C / 10. Если рассчитанный ток отличается от заданного более чем на 10 мА, система автоматически корректирует выходной сигнал для его корректировки.

Arduino использует инструмент последовательного монитора для отображения всех текущих данных.Если вы хотите контролировать производительность вашего зарядного устройства, вы можете подключить Arduino к USB-порту на вашем компьютере, но это не обязательно, поскольку Arduino питается от источника питания 5 В зарядного устройства.

Вы можете найти загружаемую версию полного кода ниже:

Arduino_Controlled_Battery_Charger_Code.zip

Теперь, когда у вас есть знания, вы можете приступить к работе с собственным зарядным устройством. Обязательно следите за скоростью заряда и используйте протоколы безопасности, так как чрезмерная зарядка аккумулятора может быть опасной.

Попробуйте сами! Получите спецификацию.

Схема зарядки щелочной батареи

— M0UKD — Блог любительского радио

Вот слаботочное зарядное устройство, которое я разработал в попытке продлить срок службы / перезарядить обычные неперезаряжаемые щелочные батареи. Уловка для этого состоит в трех вещах.

  • Используйте слабый ток в течение более длительного периода
  • Зарядить до полного истощения
  • Заряжать не более чем на 110% емкости элементов (например, 1.Зарядка 5в до 1,65в и остановка)

Преимущество использования щелочных батарей в том, что они не имеют внутреннего разряда, в отличие от никель-кадмиевых и никель-металлгидридных аккумуляторов, и поэтому подходят для устройств с низким потреблением тока, таких как пульты дистанционного управления, часы или вещи, которые вы нечасто используете. В своих тестах я обнаружил, что чем ниже скорость заряда, тем лучше заряд и тем меньше вероятность утечки электролита в ячейке. Кроме того, если элемент становится слишком плоским или полностью плоским, он не будет заряжаться должным образом, а также, вероятно, приведет к утечке электролита и, возможно, даже к открытию.Идея здесь в том, чтобы они пополнялись. Допустим, у вас есть свежие батарейки в фонарике, и вы какое-то время им пользовались. Например, элементы разряжены примерно до 1,3 В. Поместите их на осторожную зарядку с помощью этой схемы, следите за напряжением и остановите, когда оно достигнет 110%. Это будет 1,65 В для одной ячейки или 3,3 В для двух последовательно соединенных элементов. Не заряжайте более 110%, иначе существует риск протечки элемента или даже лопания / взрыва. Также не рекомендуется заряжать полностью разряженную щелочную батарею.По моему опыту, они не поглощают заряд и просто просачиваются. Некоторые из моих тестов, которые я проводил на улице зимой (около 2 ° C), я обнаружил, что элементы довольно быстро достигают 1,65 В, но не поглощают большую их часть из-за высокого внутреннего сопротивления при низких температурах. Зарядку следует проводить при комнатной температуре, около 20 ° C.

Вот принципиальная схема источника постоянного тока с использованием регулятора переменного напряжения LM317. Это очень простая схема для зарядки щелочных батарей.Он обеспечит стабильный постоянный ток, который можно регулировать путем переключения резисторов разных номиналов. Входное напряжение должно быть как минимум на 6 В выше, чем напряжение батареи, которую вы хотите зарядить. Светодиод, BC548 и резистор 470 Ом обеспечивают индикацию протекания тока, чтобы показать, что ваши соединения батареи в порядке. Их можно не указывать, если вы хотите упростить схему. Я использовал 12-позиционный поворотный переключатель, установленный на 5 способов выбора различных резисторов, чтобы получить выходные токи около 5, 10, 20, 30 и 40 мА.Идея заключается в том, что для типов PP3 с напряжением питания 9 В я бы использовал 5 мА. Для AAA 10 мА. 20 мА для AA, 30 мА для C и 40 мА для D. Это всего лишь мой совет, вы можете попробовать то, что вам нравится! Просто помните, что больший ток не подходит для зарядки щелочных неперезаряжаемых батарей.

Вы можете не использовать переключатель и фиксировать ток, или использовать простой тумблер для переключения между 2 или 3 различными токами или любым другим способом!

Постоянный ток можно установить, выбрав соответствующий резистор. R = 1,25 ÷ I Где R — номинал резистора в Ом, 1.25 опорное падение напряжения регулятора в вольтах, а I — постоянный ток в амперах. Например, если вам нужен постоянный ток 100 мА, значение R будет: 1,25 ÷ 0,1 = 12,5 Ом. Рассеиваемая мощность на резисторе R в этом примере равна: P = V x I = 1,25 x 0,05 = 0,125 Вт или 125 мВт. Рассеиваемая мощность на микросхеме LM317 составляет: (Vin — Vout) x ток заряда. Радиатор не требуется для LM317 (TO220) в этой цепи малой мощности. Если вы разрабатываете один с выходным током более 40 мА, вы должны его отвести.Обратите внимание, что металлический корпус или язычок ИС также содержит Vout, поэтому необходимо использовать изолирующие шайбы, если вы прикрепляете радиатор к металлическому корпусу. Резисторы большой мощности потребуются более 200 мА, но здесь они не нужны, поскольку мы используем малые токи для зарядки щелочных батарей! (200 мА = 1 4 Вт при 1,25 В)

Как это работает: LM317 поддерживает постоянное напряжение 1,25 В на резисторе независимо от входного напряжения или выходной нагрузки. Это означает, что когда ток нагрузки увеличивается или уменьшается, регулятор регулирует свой выход, чтобы поддерживать постоянное напряжение на резисторе, равном 1.Постоянно 25 В и, следовательно, ток 1,25 ÷ R.

Одна из причин, по которой эта схема настолько проста, заключается в том, что большая часть схемы находится внутри самого LM317. Сложную схему можно увидеть на внутренней принципиальной схеме ниже:

Внутренняя схема LM317

Да, вся схема размещена внутри LM317. Слева на схеме показаны три контакта: вход, выход и регулировка. Внутри 26 транзисторов, 26 резисторов, 3 конденсатора и 4 стабилитрона.

Заявление об ограничении ответственности: производители батарей четко заявляют, что щелочные батареи не следует перезаряжать. Существует возможность утечки химикатов / газов и / или взрыва. Некоторые щелочные батареи содержат небольшое количество ртути и / или кадмия. Всегда надевайте защитное снаряжение, такое как перчатки и очки, когда экспериментируете с батареями, и немедленно убирайте любые пролитые батареи. Не оставляйте зарядку без присмотра в помещении. Используйте эту схему на свой страх и риск!

Принципиальная схема основной системы зарядки аккумулятора с вводом…

Контекст 1

… обычная интегрированная в сеть Система зарядки батареи представлена ​​на рис. 1. Здесь понижающий трансформатор используется для понижения напряжения переменного тока в сети до степени, немного превышающей напряжение батареи уровень напряжения. Это переменное напряжение затем выпрямляется мостовым выпрямителем, которое сглаживается выходным L-C фильтром. На этом этапе выпрямления, поскольку диодный мост с конденсатором действует как нелинейная нагрузка, он …

Контекст 2

… Результат моделирования и оцененные параметры стандартной системы зарядки аккумулятора и предложенного метода представлены в следующих подразделах. напряжение) действует как чистая синусоидальная волна, тогда как уровень тока действует как прерывистая волна. Эта прерывистая волна возникает только тогда, когда уровень напряжения находится в наивысшем положении. На рис. 10 показан спектральный анализ в частотной области, основанный на алгоритме быстрого преобразования Фурье (БПФ) для тока питания, где показано, что он содержит нечетные гармоники, которые приводят к высокому уровню искажений и низкому коэффициенту мощности.На рис. 11 показаны результаты моделирования напряжения в сети и уровня тока при зарядке банка аккумуляторов …

Контекст 3

… прерывистая волна. Эта прерывистая волна бывает пиковой только при уровне напряжения в самом высоком положении. На рис. 10 показан спектральный анализ в частотной области, основанный на алгоритме быстрого преобразования Фурье (БПФ) для тока питания, где показано, что он содержит нечетные гармоники, которые приводят к высокому уровню искажений и низкому коэффициенту мощности.На рис. 11 показаны результаты моделирования напряжения сети и уровня тока при зарядке банка батарей понижающим преобразователем с фиксированной шириной (50% ПВ) сигнала ШИМ. Более того, это показывает, что между напряжением питания и волной тока сохраняется разность фаз. На рис. 12 частотная область, спектральный анализ на основе алгоритма БПФ …

Контекст 4

… нечетные гармоники, которые приводят к высокому уровню искажений и низкому коэффициенту мощности. На рис. 11 показаны результаты моделирования напряжения сети и уровня тока при зарядке банка батарей понижающим преобразователем с фиксированной шириной (50% ПВ) сигнала ШИМ.Более того, это показывает, что между напряжением питания и волной тока сохраняется разность фаз.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.