Зарядное устройство для автомобильного (кислотного) АКБ (Часть 1)
Опубликовано автором Moldik
Есть у меня такое зарядное устройство, ничего общего с BOSH я так понимаю оно не имеет, потому, что даже для зарядного это очень громко сказано. Однако со своей функцией оно кое как справляется — что-то заряжает. Внутри этого «устройства» находится хилинький трансформатор, в обмотку которого внедрен самовостанавливающийся термопредохранитель, амперметр, который показывает ОЧЕНЬ приближенное значение, потому как трансформатор который там стоит в принципе не может выдать не способен выдать более 2-х ампер — размер маловат, и да, там есть еще обыкновенный предохранитель, который находится в нижней части корпуса. Но есть интересный нюанс, тот самый предохранитель никуда не подключен, просто в колечко, сам на себя, видимо защищает от каких-то аномальных флуктуационных токов)) По этой причине задумался я или как-то его усовершенствовать или сделать что-то другое, в хозяйстве без зарядного нельзя.
Пойдем от простого к сложному.
1. Простое зарядное устройство
реклама
Зарядное устройство, схемаОбъяснять особо тут нечего, одна проблема — мощный резистор, он будет греть вселенную ограничивая собой ток заряда
2. Можно поступить по другому: Ограничить напряжение на входе трансформатора и тем самым ограничить ток на заряжаемом АКБ.
Зарядное устройство, схемаСхема тоже очень простая и легкая в повторении. Но это уже устройство, которое может автоматически отключить ваш АКБ от зарядного после достижения определенного напряжения на нем. При всей своей простоте такое зарядное с лихвой удовлетворит запросы подавляющего большинства автолюбителей. Подключаем АКБ (обязательно с правильной полярностью), нажимаем кнопку «Пуск», галетным переключателем выбираем необходимый нам ток заряда и наслаждаемся. С помощью переменного резистора R4 можно выставить напряжение при котором сработает реле К2 и отключит зарядное от сети. И вот это самый классный момент, отключение именно от сети!
реклама
3.
Еще одно простое зарядное устройство, но уже с плавной регулировкой тока:
Это зарядное устройство дает возможность плавной регулировки тока заряда, если его еще и дополнить частью схемы предыдущего устройства, оно научится отключатся от сети по завершению заряда. Нужно иметь ввиду, что можно использовать террорист рабочий ток которого попадает в пределы тока заряда.
Можно немного усовершенствовать схему регулируя напряжение сети до трансформатора, тем самым уменьшить бесполезно рассеиваемую мощность на трансформаторе когда ток ограничен. К примеру так:
К стати часть схемы до трансформатора можно с успехом использовать для регулировки мощности различных устройств, к примеру обычного паяльника.
В место тиристора и диодного моста можно использовать симистор
4. Еще одно довольно простое автоматическое зарядное устройство:
В схеме присутствует ошибка, а именно: отсутствует кнопка «Пуск», она должна стоять параллельно контактам реле и иметь нормально разомкнутые контакты.
Тут отсутствует регулировка тока. Работает это устройство так: компаратор сравнивает напряжение со стабилитрона на одном входе и напряжение с резистивного делителя на другом, и при достижении второго напряжения (выставленного резистором R2) закрывает транзистор , который обесточит реле.
5. Теристорно-семисторная схема:
Тут известная уже нам схема в первичной цепи трансформатора регулирует ток, а а схема на теристоре, во вторичной цепи помогает отключить устройство от АКБ по окончании заряда. Работает это так: при включении сразу открывается теристор, через резистор R7, по мере заряда, на АКБ растет напряжение и делится резистивным делителем R10, R11 в определенный момент , когда напряжение на R10 достигает напряжения пробоя стабилитрона VD5 открывается транзистор VT2 и закрывает теристор — АКБ обесточен.
В обоих схемах встречается дефицитный сейчас уже транзистор КТ117 (хотя в эпоху моей молодости он был не особо распространен), но это не беда, его можно заменить эквивалентом по следующей схеме:
Благодаря замечанию Михаила, нашлась ошибка на схеме выше — на схеме перепутаны обозначения База1 и База2, кто будет собирать имейте это ввиду!
В следующем своем опусе я постараюсь рассмотреть более сложные зарядные устройства с возможностью десульфатации пластин акб и т.
д.
Всем свежей канифоли! Жду ваших комментариев.
АКБ, В авто, Зарядное
авто, АКБ, зарядное, схема
Зарядное устройство для автомобильного аккумулятора своими руками: схема, фото
Простое и проверенное зарядное устройство для автомобильного аккумулятора своими руками: схема, фото и подробное описание изготовления.
Приветствую! Если Вы автолюбитель, то рано или поздно наступает такой момент — нужно выезжать, а единственный автомобильный аккумулятор сел. Поэтому желательно иметь в гараже, хотя бы простенькое зарядное устройство для аккумулятора.
Тем более, что для сборки простейшего зарядного устройства, нужен минимум компонентов, самым главным и основным с которых будет мощный трансформатор. Самую простую схему зарядного можно увидеть ниже.
По сути, это всего лишь трансформатор с подключенным к нему диодным мостом и амперметром. Также имеются два предохранителя, один в цепи 220В, второй в цепи на выходе, обратите внимание, они имеют разные номиналы.
Учитывая, что сама схема не содержит никаких защит, не стоит пренебрегать установкой предохранителей!
Есть некоторые нюансы, которые касаются трансформатора — он должен быть достаточно мощным, 100Вт и более, а также иметь выходное напряжение около 12-15В. Определить мощность трансформатора косвенно можно по его габаритам и весу, а также диаметру проволоки обмоток.
Использовать также можно и самодельный трансформатор, например, если взять сердечник трансформатора от микроволновки, удалить штатную высоковольтную обмотку и вместо неё намотать толстым проводом свою, на нужное напряжение. Из заводских подойдёт, например, ТС160, данный трансформатор устанавливался в ламповые телевизоры «Рассвет» и «Рекорд», именно его и будет использовать автор. Фото трансформатора ниже.
На трансформаторе имеются две накальные обмотки, каждая из которых рассчитана на напряжение 6,55В и максимальный ток 7,5А. Последовательное соединение этих обмоток даст напряжение 13,1В с тем же током 7,5А — именно то, что нужно.
Использовать можно и более маломощные трансформаторы, с током 1-3А, но в этом случае процесс заряда будет длиться непозволительно много времени — несколько суток.
Так как мощный трансформатор будет отдавать большой ток на зарядку аккумулятора, то и диодный мост должен быть рассчитан на соответствующую мощность. Подойдут, например, диоды Д242А, максимальный ток которых составляет 10А. Для сборки из них диодного моста потребуется 4 диода. Все соединения со вторичной обмотки трансформатора и после диодного моста должны быть выполнены качественно и с использованием проводов большого сечения — на них не будет потерь в процессе зарядки и они не будут нагреваться.
Диодный мост можно взять и готовый, например, подойдёт КВРС5010, представленный ниже. Преимущество такого варианта в том, что диодные сборки обычно уже предусматривают отверстия для удобного крепления на радиатор, а в процессе работы диодный мост может сильно нагреваться, поэтому радиатор просто необходим.
Ещё одна составляющая зарядного устройства — амперметр. Процесс заряда прекрасно будет идти и без него, тем не менее, амперметр необходим для контроля протекающего тока, а соответственно и индикации степени заряда аккумулятора.
Работает это следующим образом: в самом начале при подключении полностью разряженный аккумулятор будет потреблять самый большой ток, ограничиваемый лишь мощностью трансформатора и диодного моста. По мере заряда ток будет падать и к концу составит 0,5 — 1А, при данных показаниях аккумулятор следует снимать с заряда, ведь перезаряд грозит закипанием аккумулятора. Наиболее практичным и удобным будет стрелочный амперметр, таких ещё много сохранилось с советских времён. Если под рукой есть простая стрелочная головка, сделать из неё амперметр очень просто — нужно лишь добавить шунт, предварительно его рассчитав.
Для удобного подключения аккумулятора на выход зарядного устанавливаются крокодилы. Не стоит проверять работу устройства «на искру», замыкая между собой крокодилы — это приведёт к сгоранию предохранителей, или выходу из строя диодного моста.
При подключении аккумулятора также обязательно необходимо следить за соблюдением полюсов — учитывая, что зарядное не содержит никаких защит, переполюсовка может привести к повреждению аккумулятора.
Все детали, в частности трансформатор и диодный мост можно расположить внутри крепкого корпуса, а на переднюю панель вывести амперметр. Таким образом, получилось максимально простое зарядное устройство, собрать которое можно за пару часов из очень доступных компонентов — самым дорогим является трансформатор, но и то, его можно найти на свалке в составе выброшенного телевизора. Удачной сборки!
Схема зарядного устройства с автоматическим отключением
Фарва Навази
2432 просмотраВведение
В эту эпоху мы стали больше зависеть от электронных устройств и гаджетов. От сотовых телефонов до наушников, нам кажется невозможным жить без них.
Как мы не можем жить без этих гаджетов, эти гаджеты не могут работать без своих батарей. Кроме того, батареи разряжаются и, следовательно, требуют зарядного устройства. Зарядное устройство бывает разных видов в зависимости от потребности устройства. Но иногда мы забываем устройство на зарядке, и энергия тратится впустую. Кроме того, это может повлиять на срок службы батареи. Поэтому должно быть зарядное устройство, которое сразу обрывает зарядку при зарядке. Итак, в этом уроке мы собираемся «Схема зарядного устройства с автоматическим отключением».
Возможно вы видели, что в некоторых устройствах когда мы заряжаем гаджет и он наполняется, он моментально обрывает все входящие сигналы. Это зарядные устройства, которые постоянно проверяют зарядное напряжение аккумулятора и отключают зарядное напряжение, когда аккумулятор полностью заряжен.
Hardware Required
| Sr | Components | Qty |
|---|---|---|
| 1 | Transformer (0-16V) | 1 |
| 2 | Diode (1N4007) | 5 |
| 3 | 12V Battery | 1 |
| 4 | Zener Diode 12v/1w | 1 |
| 5 | Voltage Regulator IC (LM317 ) | 1 |
| 6 | NPN Power Transistor (BD139) | 1 |
| 7 | LED | 2 |
| 8 | Potentiometer 10K | 1 |
| 9 | Electrolysis Capacitor (1000uf) | 1 |
| 10 | Ceramic Capacitor (0. 1uf) | 1 |
| 11 | Resistor (1K, 2K, 10 Ohm, 230 Ohm) | 1, 1, 1, 1 |
Схема
Принцип работы
Схема зарядного устройства с автоматическим отключением включает трансформатор, который снижает напряжение с 230 В до 15 В. Затем с помощью диодов мы построили мостовой выпрямитель, который преобразует мощность переменного тока в постоянный, но в нем есть пульсации, которые убираются конденсаторами в цепи. Этот выход теперь используется как вход для микросхемы регулятора LM317, которая регулирует напряжение постоянного тока. В результате он регулирует напряжение с помощью потенциометра на его регулировочном штифте. Теперь в схеме есть транзистор и стабилитрон.
При полной зарядке аккумулятора на базу транзистора BD139 через стабилитрон подается обратное напряжение, вызывающее его включение за счет проводимости в транзисторе.
Когда батарея полностью заряжена, выходное напряжение регулятора напряжения уменьшается. Мы использовали два светодиода разного цвета. Зеленый светодиод указывает на то, что батарея заряжается, а красный светодиод указывает на то, что батарея полностью заряжена.
Применение и использование
- Одним из наиболее распространенных применений 12-вольтовой батареи являются электронные гаджеты и оборудование.
Похожие сообщения:
Основы проектирования схемы зарядки аккумуляторов
Зарядка аккумуляторов проста (теоретически) – подайте напряжение на клеммы, и аккумулятор зарядится. Если важна безопасная зарядка, быстрая зарядка и/или максимальное время автономной работы, тогда все становится сложнее. В данной статье будут рассмотрены различные аспекты зарядки никель-металлогидридных (NiMH), никель-кадмиевых (NiCd), литий-ионных (Li-ion) и свинцово-кислотных (PbA) аккумуляторов.
В электронных устройствах чаще всего используются три батареи: NiMH, NiCd и Li-ion.
Для этих батарей показатель C является важным фактором при определении параметров зарядки. «C» относится к емкости батареи при разрядке в течение одного часа. Например, аккумулятор емкостью 1000 мАч можно заряжать при температуре 0,33°C, в результате чего зарядный ток составляет около 0,33 мА в течение трех часов для полного заряда. Емкость этих батарей определяется относительно минимально допустимого напряжения, называемого напряжением отсечки. Именно это напряжение обычно определяет «разряженное» состояние батареи. В этот момент еще остается заряд, но его извлечение может привести к повреждению аккумулятора.
Для аккумуляторов PbA значение ампер-часа (Ач) обычно является важным фактором при определении метода зарядки. Номинал Ач батареи рассчитывается на основе полной разрядки; напряжение отсечки не учитывается и не обязательно является фактической полезной емкостью.
Зарядка аккумуляторов в электронных устройствах
Номинальное напряжение NiMH и NiCd аккумуляторов составляет около 1,2 В/элемент, и их обычно следует заряжать до 1,5–1,6 В на элемент.
Обнаружение пикового напряжения используется в цепи зарядки аккумулятора регулятора постоянного тока (CCR), показанной ниже. Использование точки 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 регулятора постоянного тока. (Изображение: ON Semiconductor)
Общие рекомендации по зарядке литий-ионных аккумуляторов
При соблюдении соответствующих мер предосторожности зарядное устройство CCR, показанное выше, можно использовать для зарядки литий-ионных аккумуляторов. Литий-ионные аккумуляторы часто заряжают до 4,2 В на элемент при температуре 0,5°C или меньше до емкости, близкой к 1°C, иногда с более медленной скоростью зарядки.
Если литий-ионный аккумулятор не заряжается очень медленно (обычно 0,15 °C или даже меньше), прекращение зарядки при достижении напряжения 4,2 В на элемент приведет к зарядке аккумулятора максимум до 0,7 °C. Некоторые батареи могут достигать только 0,4C.
Зарядка литиевых аккумуляторов напряжением менее 4,2 В/элемент возможна, но не рекомендуется.
В то время как аккумуляторы других химических элементов не заряжаются при низком напряжении, литиевые аккумуляторы заряжаются, но не достигают полного заряда. Преимущество зарядки при более низких напряжениях заключается в том, что срок службы значительно увеличивается, но при гораздо меньшей емкости.
В то время как простые схемы зарядки аккумуляторов постоянным током могут обеспечить недорогую и относительно медленную зарядку, для повышения производительности необходимы многоступенчатые технологии. Для литий-ионных аккумуляторов зарядка должна быть прекращена; подзарядка недопустима. Перезаряд литий-ионных аккумуляторов может привести к повреждению элемента, что может привести к металлическому напылению лития и стать опасным.
На приведенной ниже схеме показан более оптимальный подход к зарядке литиевых аккумуляторов. Если батарея полностью или почти полностью разряжена, процесс начинается с подзарядки, за которой следует более быстрая предварительная зарядка. Как только достигается заранее определенный уровень заряда, в зависимости от конкретной заряжаемой батареи, происходит быстрая зарядка на основе метода постоянного тока до тех пор, пока не будет достигнуто критическое напряжение батареи, обычно около 4,2 В на элемент.
Затем следует зарядка постоянным напряжением для завершения процесса. В этот момент зарядка прекращается, и на батарею не подается напряжение.
Существует множество альтернативных топологий для литий-ионной зарядки. Двумя распространенными из них являются узкий постоянный ток и гибридная форсированная зарядка, оптимизированная для конкретных случаев использования.
Узкое напряжение постоянного тока
Узкое напряжение постоянного тока (NVDC) изначально было инициативой Intel™, предназначенной 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 DC/DC (понижающий) преобразователь и устраняет переключатель цепи питания, что снижает рассеяние, площадь платы и стоимость.
На рисунке ниже показан пример реализации NVDC. Система подключается к адаптеру через понижающий преобразователь. NVDC работает как понижающий преобразователь, когда батарея заряжается и когда батарея дополняет адаптер для обеспечения питания системы.
Зарядное устройство NVDC для таких приложений, как ультракниги или планшеты. (Изображение: ON Semiconductor)
Из-за меньшего колебания напряжения NVDC имеет более высокий общий КПД, чем зарядное устройство Hybrid Power Boost (HPB) (обсуждается в следующем разделе), и обычно обеспечивает лучшую переходную характеристику сети. К двум недостаткам NVDC относятся:
- Более низкое системное напряжение приводит к более высоким токам шины, что увеличивает потери проводимости в дорожках печатной платы и сводит на нет некоторую экономию энергии, достигнутую при использовании устройств с более низким номинальным напряжением.
- Поскольку используются полевые транзисторы и катушки индуктивности с более высокой номинальной мощностью, размер зарядного устройства, стоимость и рассеиваемая мощность могут быть выше.
Гибридная ускоренная зарядка
Как NVDC, так и HPB позволяют адаптеру и аккумулятору работать вместе для обеспечения системной нагрузки, когда она превышает номинал адаптера. HPB перенаправляет энергию батареи на системную шину. В то же время конфигурация NVDC быстро включает QBAT (на рисунке выше), чтобы батарея могла помогать адаптеру и обеспечивать питание системы.
В конфигурации HPB понижающий преобразователь работает нормально, пока адаптер обеспечивает питание системы и заряжает аккумулятор. Когда мощности адаптера недостаточно, понижающий преобразователь работает в обратном направлении, позволяя батарее дополнять адаптер. HPB можно реализовать с помощью обычного адаптера.
Упрощенная схема зарядного устройства гибридного аккумулятора. (Изображение: Renesas)
Внедрение HPB требует изменений в контроллере зарядного устройства. По сравнению с обычным зарядным устройством, HPB позволяет батарее подавать дополнительную энергию, когда это необходимо.
Недостатком является то, что эффективность системы зарядки при легкой нагрузке ниже.
Например, в планшетных компьютерах и ноутбуках HPB используется для обеспечения максимальной производительности ЦП и ГП одновременно во время игр. В этом случае и адаптер переменного тока, и аккумулятор могут одновременно подавать питание на систему. Когда заряд батареи превышает 40%, HPB запускается автоматически, в зависимости от требований программы. Когда HPB работает, батарея разряжается. Когда заряд батареи падает ниже 30%, работа HPB приостанавливается, и батарея начинает заряжаться.
Трехступенчатая зарядка для свинцово-кислотных аккумуляторов
Для оптимальной работы свинцово-кислотных аккумуляторов также требуется несколько этапов зарядки. Однако по сравнению с рассмотренными выше литиевыми батареями это гораздо более простой процесс. В то время как зарядные устройства для батарей PbA доступны от двух до пяти ступеней зарядки, трехступенчатые зарядные устройства (также называемые трехфазными или трехступенчатыми) являются наиболее распространенными.
Три стадии; объем, абсорбция и 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 обозначений, присвоенных трем фазам, цель состоит в том, чтобы полностью зарядить аккумулятор за относительно короткое время, обеспечить длительный срок службы аккумулятора и поддерживать аккумулятор в полностью заряженном состоянии в течение неопределенного времени, пока он подключен к зарядному устройству.
На стадии заполнения батарея достигает примерно 80 % полного заряда при условии, что подается постоянный ток около 25 % от номинального значения ампер-часа (Ач) батареи. Эта цифра 25% может варьироваться от производителя к производителю, требуя, чтобы скорость полной зарядки не превышала 10% от номинальной емкости Ач. Почти в каждом случае зарядка быстрее, чем на 25 % от номинальной емкости Ач на этапе наполнения, сократит срок службы батареи.
Интеллектуальное зарядное устройство можно использовать для максимально быстрой зарядки аккумулятора, поддерживая температуру аккумулятора ниже 100°F 9.0209 . Хотя это может быть эффективным, это также может сократить срок службы некоторых батарей, поэтому следует следовать рекомендациям производителя.
Трехступенчатая схема зарядки герметичных свинцово-кислотных аккумуляторов. (Изображение: Vorp Energy)
Во время стадии поглощения (иногда называемой «стадией выравнивания») завершаются оставшиеся 20% зарядки. На этом этапе контроллер переходит в режим постоянного напряжения, поддерживая целевое зарядное напряжение, обычно от 14,1 В до 14,8 В постоянного тока, в зависимости от конкретного типа заряжаемой свинцово-кислотной батареи, при этом соответственно уменьшая зарядный ток. Если батарея была повреждена (например, из-за накопления постоянной сульфатации) и ток не падает, как ожидалось, зарядное устройство должно отключиться или немедленно переключиться на плавающую стадию.
Зарядное устройство снижает напряжение зарядки до 13,0–13,8 В пост. тока, опять же, в зависимости от конкретного типа свинцово-кислотного аккумулятора, заряжаемого на стадии подзарядки. Зарядный ток снижается до более чем 1% от номинальной емкости аккумулятора. Свинцово-кислотные аккумуляторы могут храниться на плаву неограниченное время. На самом деле, хранение батареи в плавающем состоянии увеличивает срок службы батареи, поскольку исключает возможность саморазряда, разряжая батарею до недопустимо низкого уровня и вызывая необратимые повреждения.
Резюме
Зарядка аккумулятора в теории проста, но практические реализации, обеспечивающие максимальную производительность и срок службы аккумулятора, намного сложнее и часто требуют многоэтапной зарядки. Хотя конструкции стабилизаторов постоянного тока могут эффективно заряжать NiMH и NiCd аккумуляторы, они менее чем эффективны для зарядки Li и PbA аккумуляторов. Для батарей Li и PbA необходимы различные комбинации многоступенчатой зарядки постоянным током и зарядкой постоянным напряжением, чтобы обеспечить максимальную производительность, продлить срок службы батареи и обеспечить безопасную работу.
