- Принцип работы и основные компоненты
- Параметры однопереходного транзистора.
- Требования к зарядке
- О переполюсовке
- Транзисторы КТ117
- Регулятор тока и напряжения
- Зарядное устройство на тиристоре своими руками
- Выбор схемы и принцип её работы
- Перечень компонентов в схеме и подбор возможных аналогов
- Расчёт параметров трансформатора, тиристора и диодов
- Назначение элементов ЗУ
- Сборка ЗУ своими руками
- Настройка блока автоматической регулировки и защиты АЗУ
- Проверка стабилизатора напряжения
- Проверка системы защиты от перенапряжения
- Принцип работы операционного дифференциального усилителя
- Проверка схемы защиты от перенапряжения
- Проверка схемы отключения аккумулятора при полной его зарядке
- Ответы на 5 часто задаваемых вопросов
- Почему нужно заряжать аккумулятор автомобиля
- Принципиальные схемы зарядных устройств
- Простое зарядное устройство для АКБ автомобиля на 12В
- Зарядное на тиристоре ку202н
- ЗУ для автомобильного аккумулятора на tl494
- Схема с автоматическим отключением
- Схема мощного ЗУ с регулировкой тока
- Схема мощного зарядного устройства.
- Как сделать ЗУ самостоятельно?
- Технология сборки
- Защита
- 2 схемы советского ЗУ
Принцип работы и основные компоненты
Свинцово-кислотные аккумуляторы заряжаются постоянным (выпрямленным) напряжением, стабильным по уровню. Чтобы подать ток в батарею, зарядное напряжение должно быть выше, чем напряжение батареи. Зарядный ток в этом режиме зависит от разницы напряжений между источником и аккумулятором.
Полностью разряженный автомобильный аккумулятор выдает напряжение 10,5 вольт (ниже разрядить нельзя), полностью заряженный — 12,6 вольт. При этом уровень на выходе ЗУ остается постоянным, на клеммах аккумулятора постепенно увеличивается. Поэтому в начале зарядки ток будет максимальным, в конце — минимальным. Снижение текущего уровня является признаком окончания процесса. Для автоматического завершения заряда можно использовать напряжение аккумулятора до значения 12,5…12,6 вольт.
Процесс зарядки свинцово-кислотного аккумулятора стабильным напряжением.
Стандартная схема сборки зарядного устройства включает в себя:
- Сетевой трансформатор;
- Выпрямители;
- Регулятор тока (напряжения) — стабилизированный или нет.
Общая схема устройства зарядных устройств для автомобильных аккумуляторов.
Крайне желательны приборы, которые показывают ток и напряжение. Кроме того, память может быть оснащена:
- схема ограничения тока;
- электрическая защита;
- индикация или автоматическое отключение по окончании зарядки.
Эти функции являются сервисными и повышают удобство использования за счет работы с памятью.
Параметры однопереходного транзистора.
Максимальный ток эмиттера — для КТ117А, КТ117Б, КТ117В, КТ117Г — 30мА.
Напряжение между базами — у всех КТ117 — 30в.
Напряжение между базой 2 и эмиттером — для всех КТ117 — 30в.
Максимальная мощность потерь — для всех КТ117 — 300мВт.
Межбазовое сопротивление:
Для КТ117А, Б — от 4 до 9 кОм. Для КТ117В, Г — от 8 до 12 кОм.
Максимальная рабочая частота — для всех КТ117 — 200 кГц.
Коэффициент передачи — отношение между напряжением зажигания и напряжением между базами: Для КТ117А — от 0,5 до 0,7 Для КТ117Б — от 0,65 до 0,9 Для КТ117В — от 0,5 до 0,7 Для КТ117Г — от 0,65 до 0,9
Корпус транзистора выполнен из пластика или металлостекла. Маркировка буквенно-цифровая.
Требования к зарядке
Исходя из условий эксплуатации отдельных автомобилей и заявленных условий режима заряда аккумуляторной батареи, требования к зарядному устройству для автомобильного аккумулятора следующие:
- Самодельное зарядное устройство для автомобильного аккумулятора должно быть автономным, и не требует присмотра и контроля зарядного тока/напряжения, т.к. Аккумулятор будет ставиться на зарядку в основном ночью;
- ПИ-память должна обеспечивать стабильное напряжение 14,4 В, допускается, в случае падения напряжения на УЗ, 15,6 В;
- Ультразвуковой аппарат должен обеспечивать необратимое отключение аккумулятора от зарядного устройства как при превышении зарядного тока, так и при повышении напряжения на аккумуляторе выше 15,6 В. Необратимый означает, что ультразвуковой аппарат должен быть самоблокирующимся, т.е исходное состояние, необходимо выключить и снова выключить ИП;
- Кроме того, в ультразвуковом аппарате должна быть предусмотрена защита от переполюсовки, т.е неправильного, в противоположной полярности, подключения аккумуляторной батареи. При условиях, указанных в п.3, защита от обратной полярности обеспечивается автоматически.
О переполюсовке
При переполюсовке батареи возможны 2 случая: батарея в хорошем состоянии, недозаряженная или глубоко разряженная и/или «пригодная», разряженная, преимущественно разряженная или полностью заряженная батарея неправильно подключена к зарядному устройству.
В первом случае (здоровый недозаряд) зарядный ток увеличивается сверх номинального. Во втором, перед этим, напряжение батареи будет кратковременно «прыгать» за пределы заданного ИП, а потом сразу «подскочит» дополнительный ток и батарея закипит. В последней ситуации, чтобы уберечь аккумулятор от непоправимого повреждения, его необходимо отключить при перенапряжении.
Транзисторы КТ117
КТ117 представляет собой специальный полупроводниковый прибор, так называемый однопереходный транзистор. КТ117 предназначен для работы в генераторах в качестве слаботочного выключателя. У однопереходного транзистора нет коллектора, а есть эмиттер и две базы — 1 и 2.
Схема, соответствующая однопереходному транзистору КТ117, выглядит так:
А схема звукового генератора, собранная на КТ117, может выглядеть так:
Схема намного проще, так как КТ117 заменяет здесь два обычных биполярных транзистора.
Регулятор тока и напряжения
И, наконец, рассмотрим схему, которая будет полезна для проектирования зарядного устройства с регулировкой напряжения и тока. Он также подходит в качестве лабораторного источника питания. Блок обеспечивает плавную регулировку напряжения в диапазоне 2,4-28 вольт и регулировку ограничения тока от 0 до 15 ампер. По сути, это готовое автоматическое зарядное устройство, достаточно добавить в схему силовой трансформатор с выходным напряжением 18-22 В и способный отдавать ток до 15 А.
Регулятор напряжения собран на транзисторах Т1 Т2 и регулируемом стабилитроне Д1 по схеме обычного параметрического стабилизатора. Величина выходного стабилизированного напряжения регулируется переменным резистором Р1. Стабилизатор тока выполнен на интегральном стабилизаторе напряжения DD1 и мощном полевом транзисторе Т3. Регулировка осуществляется с помощью переменного резистора Р2. Устройство обоих узлов классическое и не требует особых пояснений.
Единственное, скажем пару слов о назначении светодиодов Led1 и Led2. Они служат для индикации правильности подключения СЗУ к аккумулятору. При правильной полярности загорится индикатор Led1: можно подключать зарядное устройство к сети и начинать зарядку. При обратной полярности загорается светодиод 2. Пока устройство не подключено к сети, ему ничего не угрожает. Просто поменяйте полярность на правильную.
Здоровый! Зарядка аккумулятора происходит следующим образом. Резистор Р1 задает конечное зарядное напряжение (14,5 В), резистор Р2 задает начальный зарядный ток (0,1 емкости аккумулятора). В процессе заряда аккумулятора напряжение на клеммах будет увеличиваться, и как только оно достигнет установленного нами значения, зарядный ток снизится до 100-200 мА, процесс завершен.
В устройстве вместо моста KBPC2510 можно использовать любые мощные выпрямительные диоды (VD1-VD4), выдерживающие ток не менее 15 А и обратное напряжение 50 В. Транзистор ТИП35С можно заменить на КТ867А, ТИП41С — с КТ805 или КТ819. Диоды и транзисторы необходимо устанавливать на радиаторы площадью не менее 100 см2 каждый. Если используется мост, он также должен иметь радиаторы. Аналоги управляемого стабилитрона TL431 — КР142ЕН19А, К1156ЭП5Т, КА431АЗ, ЛМ431ВСМ, ХА17431ВП, ИР9431Н.
Интегральный стабилизатор напряжения L7812CV заменим на LM7812CT, UA7812CKC KA7812A, MC7812CT, КР142ЕН8Б. Полевой транзистор IRFP250 можно заменить на IRFP260. Ему тоже нужен радиатор. Светодиод – любой индикатор, желательно другого цвета свечения.
Зарядное устройство на тиристоре своими руками
Электронных схем много, в том числе и сложных, с полным набором регулировок и защит, солидным количеством деталей, зачастую недешевых. Но большинство автолюбителей предпочитают простые тиристорные зарядные устройства, из нескольких недорогих компонентов, которые часто можно снять с бывшей в употреблении техники, например компьютера.
Выбор схемы и принцип её работы
Во-первых, стоит отметить основное преимущество предложенной схемы тиристорного зарядного устройства: доступность и малые финансовые затраты. Есть и другие преимущества при использовании дешевого тиристора КУ202 в качестве основного компонента:
- Хороший зарядный ток до 10 А.
- Выходная энергия импульсного типа, что продлевает срок службы аккумуляторной батареи.
- Для сборки нужны широко доступные дешевые детали, которые легко найти.
- Схему тиристорного зарядного устройства для автомобильного аккумулятора легко повторить даже автомобилисту, мало знакомому с радиотехникой, а опытному электронщику потребуется не более часа, чтобы ввести устройство в работу.
По принципу действия это регулятор фазного импульсного тока, выполненный на тиристоре и позволяющий изменять силу тока.
Управляющий электрод КУ202 питает транзисторную схему. Для защиты цепи тиристорного зарядного устройства автомобильного аккумулятора от бросков тока используется диод VD2. Резистор R5 влияет на зарядный ток, величина которого, как известно, составляет 1/1 от емкости аккумулятора.
Для питания схемы необходим трансформатор, понижающий сетевое U = 220 В до 18–22 В. Если в вашем распоряжении имеется трансформатор с высоким выходным напряжением, резистор R7 необходимо увеличить примерно до . 2 кОм (может понадобиться подобрать резистор). Диоды выпрямительного моста и тиристоры необходимо устанавливать на алюминиевые радиаторы для предотвращения перегрева деталей. При монтаже обычных элементов типа Д242–245 не забудьте подложить под корпус изоляционную шайбу.
Принципиальная схема тиристорного зарядного устройства для автомобильного аккумулятора выглядит следующим образом:
Так как схема проста, то и электронной защиты в ней нет: ее роль играет предохранитель, установленный на выходе. При зарядке аккумуляторов емкостью не более 60 А*ч достаточно плавящегося ввода 6,3 А. Установка последовательно соединенного прибора – амперметра поможет контролировать процедуру зарядки. Ниже представлена печатная плата, упрощающая сборку ЗУ:
Перечень компонентов в схеме и подбор возможных аналогов
В схеме применен электролитический конденсатор, выдерживающий напряжение не менее 63 В. Мощность резисторов R1-R6 0,25 Вт, R7 2 Вт. Диоды в выпрямительном мосту проводят ток до 10 А и удерживают обратное U от 50 В. Импульсный диод VD2 должен выдерживать такое же напряжение. Транзисторы VT1 и VT2: КТ3107, КТ502, КТ361 и КТ503, КТ315, КТ3102 соответственно.
Расчёт параметров трансформатора, тиристора и диодов
Одним из отрицательных моментов зарядки на тиристоре является низкий КПД, отчасти из-за вторичной обмотки трансформатора, которая должна беспрепятственно пропускать ток, втрое превышающий ток, потребляемый аккумулятором. Как это исправить? Для этого можно переставить тиристор с обмотки II трансформатора на обмотку I, как показано на схеме зарядного устройства для тиристорных аккумуляторов:
Все отличие этого тиристорного ЗУ для автомобильных аккумуляторов заключается в подключении диодного моста и регулирующего тиристора к первичной обмотке трансформатора. Так как ток обмотки II примерно в 10 раз меньше зарядного тока, то на диодах и тиристоре выделяется очень мало тепловой энергии: можно даже не использовать радиаторы охлаждения (но это не относится к VD5-VD8).
Компоненты и их аналоги:
- блок выпрямительный КЦ402.405 с любым индексом (А, Б, С);
- стабилитрон типа КС524, КС518, КС522;
- транзистор КТ117 с буквами от «Б» до «Г»;
- диодный мост на выходе должен состоять из компонентов, рассчитанных на 10 А (Д242-247).
Назначение элементов ЗУ
Устройство основано на фазоимпульсном регуляторе на тиристоре. В нем нет дефицитных компонентов, поэтому при условии установки ремонтопригодных деталей вся схема сможет работать без подстройки. В конструкции присутствуют следующие элементы:
- Диоды VD1-VD4 представляют собой мостовой выпрямитель. Они предназначены для преобразования переменного тока в постоянный.
- Блок управления собран на однопереходных транзисторах VT1 и VT2.
- Время заряда конденсатора С2 можно регулировать переменным резистором R1. Если ротор переместить в крайнее правое положение, зарядный ток будет наибольшим.
- VD5 — диод, предназначенный для защиты цепи управления тиристором от обратного напряжения, возникающего при его включении.
У такой компоновки есть большой недостаток — большие колебания зарядного тока при нестабильном сетевом напряжении. Но это не помеха, если в доме используется стабилизатор напряжения. Можно собрать зарядное устройство на двух тиристорах — будет стабильнее, но реализовать такую конструкцию сложнее.
Сборка ЗУ своими руками
Теперь можно поговорить о тиристорном зарядном устройстве. По такой схеме можно собрать зарядное устройство, пригодное для обслуживания автомобильного аккумулятора.
В общем, сейчас доступно большое количество различных электронных схем. Это и сложно, и просто. В сложных схемах представлены все необходимые регулировки, высокий уровень защиты, внушительный набор компонентов. Но такие схемы дорогие, и делать из них тиристорную память для автомобильного аккумулятора не особо выгодно.
VD1 и VD2 — мостовые выпрямители; VS1 — тиристор; R1, R2, R3 и R4 — резисторы; С1 — конденсатор; R5 — потенциометр; DA1 — микросхема.
В большинстве случаев, планируя собрать зарядное устройство для аккумулятора на тиристорах своими руками, умельцы используют простые схемы. Такие устройства включают в себя несколько недорогих элементов. Также некоторые из них можно взять со старых компьютеров и другой техники, которая уже не годится.
Если вас также интересуют схемы тиристорного зарядного устройства для зарядки аккумулятора, вам необходимо более подробно изучить весь процесс сборки.
Будет рассмотрен практически самый простой регулятор на основе тиристора, но позволяющий без проблем заряжать аккумулятор.
Процесс делится на несколько этапов:
- выбор подходящей аранжировки;
- подбор необходимых комплектующих;
- расчет параметров;
- сборка.
Подробнее о каждом шаге отдельно.
Настройка блока автоматической регулировки и защиты АЗУ
При безупречной сборке платы и исправности всех радиоэлементов схема заработает сразу. Осталось только установить резистором R5 порог напряжения, при котором заряд аккумулятора будет переведен в режим слаботочного заряда.
Регулировку можно производить непосредственно во время зарядки аккумулятора. Но все же перед установкой в корпус лучше проверить и отрегулировать схему автоматического управления и защиты АЗУ. Для этого потребуется источник постоянного тока, имеющий возможность регулирования выходного напряжения в диапазоне от 10 до 20 В, рассчитанный на выходной ток 0,5-1 А.
Из измерительных приборов понадобится любой вольтметр, стрелочный тестер или мультиметр, предназначенный для измерения постоянного напряжения, с пределом измерения от 0 до 20 В.
Проверка стабилизатора напряжения
После монтажа всех деталей на печатной плате нужно подать питающее напряжение 12-15 В от блока питания на общий провод (минус) и вывод 17 на микросхему DA1 (плюс). При изменении напряжения на выходе блока питания от 12 до 20 В необходимо с помощью вольтметра убедиться, что напряжение на выходе 2 микросхемы регулятора напряжения DA1 равно 9 В. Если напряжение отклоняется или изменяется, то DA1 неисправен дефектный.
Микросхемы серии К142ЕН и аналоги имеют защиту от короткого замыкания по выходу, и если замкнуть выход на общий провод, то микросхема перейдет в режим защиты и не выйдет из строя. Если проверка показала, что напряжение на выходе микросхемы равно 0, это не всегда означает, что она не работает. Вполне возможно, что произошло короткое замыкание между дорожками на плате, либо неисправен один из радиоэлементов в остальной части схемы. Для проверки микросхемы достаточно отключить вывод 2 от платы, и если на нем появится 9 В, то микросхема исправна, и необходимо найти и устранить короткое замыкание.
Проверка системы защиты от перенапряжения
Начать описание принципа работы схемы я решил с более простой части схемы, к которой не предъявляются строгие стандарты по напряжению срабатывания.
Функцию отключения АЗУ от сети при отключении аккумуляторной батареи выполняет часть схемы, собранная на операционном дифференциальном усилителе А1.2 (далее ОУ).
Принцип работы операционного дифференциального усилителя
Не зная принципа работы ОУ, сложно понять работу схемы, поэтому приведу краткое описание. OU имеет два входа и один выход. Один из входов, который обозначен на схеме знаком «+», называется неинвертирующим, а другой вход, который обозначен знаком «-» или кружком, — инвертирующим. Слово дифференциальный операционный усилитель означает, что напряжение на выходе усилителя зависит от разности напряжений на входах. В этой схеме операционный усилитель включен без обратной связи, в режиме компаратора — сравнения входных напряжений.
Таким образом, если напряжение на одном из входов неизменно, а на другом изменяется, то напряжение на выходе усилителя изменится скачком в момент перехода через точку равенства напряжений на входах.
Проверка схемы защиты от перенапряжения
Вернемся к диаграмме. Неинвертирующий вход усилителя А1.2 (вывод 6) подключен к делителю напряжения, собранному на резисторах R13 и R14. Этот делитель подключен к стабилизированному напряжению 9 В и поэтому напряжение в точке соединения резисторов никогда не меняется и составляет 6,75 В. Второй вход ОУ (вывод 7) подключен ко второму делителю напряжения, собранному на резисторах R11 и R12.
Этот делитель напряжения подключен к шине, по которой проходит зарядный ток, и напряжение на нем изменяется в зависимости от величины тока и степени заряженности аккумулятора. Следовательно, соответственно изменится и значение напряжения на выводе 7.
Резисторы подобраны таким образом, чтобы при изменении напряжения заряда аккумулятора от 9 до 19 В напряжение на выводе 7 было меньше, чем на выводе 6, а напряжение на выходе ОУ (вывод будет больше 0,8 В и близко к напряжению питания ОУ. Транзистор откроется, на обмотку реле Р2 поступит напряжение и оно замкнет контакты К2.1. Выходное напряжение также закроет диод VD11 и резистор R15 не будет участвовать в работе схемы.
Как только зарядное напряжение превысит 19 В (это может произойти только при отключении аккумулятора от выхода АЗУ), напряжение на выводе 7 будет больше, чем на выводе 6. При этом напряжение на выходе оп. -ампер резко упадет до нуля.
Транзистор закрыт, реле выключено и контакты К2.1 разомкнуты. Напряжение питания на ОЗУ будет отключено. В момент, когда напряжение на выходе ОУ станет равным нулю, диод VD11 откроется, и, таким образом, R15 будет включен параллельно с R14 делителя.
Напряжение на выводе 6 мгновенно уменьшится, что исключит ложные срабатывания в момент выравнивания напряжений на входах ОУ из-за пульсаций и шумов. Изменяя номинал R15, можно изменить гистерезис компаратора, то есть напряжение, при котором схема вернется в исходное состояние.
При подключении аккумулятора к ОЗУ напряжение на выводе 6 снова установится на уровне 6,75 В, а на выводе 7 будет меньше и схема начнет нормально работать.
Для проверки работы схемы достаточно изменить напряжение на блоке питания с 12 до 20 В и, подключив вместо реле Р2 вольтметр, наблюдать за показаниями. При напряжении менее 19 В вольтметр должен показывать напряжение 17-18 В (часть напряжения будет приходиться на транзистор), а при большем значении — ноль. Обмотку реле еще желательно подключить в цепь, тогда будет проверяться не только работа схемы, но и ее работоспособность, а нажатием на реле можно будет без вольтметра проверить работу автоматики.
Если схема не работает, проверьте напряжения на входах 6 и 7, выходе ОУ. Если напряжения отклоняются от указанных выше, проверьте значения сопротивлений соответствующих делителей. Если резисторы и диод VD11 работают, то неисправен ОУ.
Для проверки цепи R15, D11 достаточно отключить один из выводов этих элементов, схема будет работать, только без гистерезиса, то есть включаться и выключаться при одинаковом напряжении, подаваемом от источника питания. Транзистор VT12 легко проверить, отключив один из выводов R16 и проконтролировав напряжение на выходе ОУ. Если напряжение на выходе ОУ изменяется правильно, а реле все время включено, то между коллектором и эмиттером транзистора произошел пробой.
Проверка схемы отключения аккумулятора при полной его зарядке
Принцип работы ОУ А1.1 ничем не отличается от работы А1.2, за исключением возможности изменения порога отсечки напряжения с помощью подстроечного резистора R5.
Делитель для опорного напряжения собран на резисторах R7, R8 и напряжение на выводе 4 ОУ должно быть 4,5 В. Напряжение на выводе 3 А1.1 должно, как вы уже поняли, быть равным напряжению 4,5 в случае, когда напряжение на аккумуляторе достигает значения 15,6 В для случая зарядного тока 0,3 А. При больших токах напряжение будет большим и должно быть подобрано экспериментально. Более подробно эта проблема рассмотрена в статье на сайте «Как зарядить аккумулятор».
Для контроля работы А1.1 напряжение питания от источника питания постепенно увеличивается и уменьшается в пределах 12-18 В. При достижении напряжения 15,6 В реле Р1 должно выключиться и контактами К1.1 перевести АЗУ на слаботочный заряд режим через конденсатор С4. При снижении уровня напряжения ниже 12,54 В реле должно включиться и перевести АЗУ в режим зарядки током заданного значения.
Пороговое напряжение зажигания 12,54 В можно регулировать изменением номинала резистора R9, но это необязательно.
С помощью переключателя S2 можно отключить автоматическую работу, включив напрямую реле P1.
Ответы на 5 часто задаваемых вопросов
- Нужно ли предпринимать какие-либо дополнительные меры, прежде чем начать зарядку аккумулятора в автомобиле? — Да, необходимо очистить клеммы, так как в процессе эксплуатации на них образуются кислотные отложения. Контакты нужно очень хорошо зачистить, чтобы ток без проблем шел на аккумулятор. Иногда автолюбители используют смазку для обработки клемм, ее тоже следует удалить.
- Как протереть клеммы на зарядных устройствах? — Вы можете купить специальный инструмент в магазине или сделать его самостоятельно. Вода и безалкогольные напитки используются в качестве домашнего раствора. Компоненты смешивают и смешивают. Это отличный вариант для обработки любых поверхностей. При контакте кислоты с содой произойдет реакция и автомобилист это обязательно заметит. Эта область должна быть тщательно высушена, чтобы избавиться от всей кислоты. Если клеммы ранее были обработаны смазкой, удалите ее чистой тряпкой.
- Если на аккумуляторе есть крышки, их нужно открывать перед зарядкой? — Если на корпусе есть крышки, их необходимо снять.
- Зачем нужно откручивать крышки с аккумулятора? — Это необходимо для того, чтобы газы, образующиеся в процессе зарядки, могли свободно выходить из коробки.
- Нужно ли учитывать уровень электролита в аккумуляторе? — Это обязательно. Если уровень ниже необходимого, необходимо долить дистиллированную воду внутрь аккумулятора. Уровень определить несложно – пластины должны быть полностью покрыты жидкостью.
Читайте также: GM328 Тестер радиодеталей
Почему нужно заряжать аккумулятор автомобиля
Аккумулятор в автомобиле заряжается от электрогенератора. Для обеспечения безопасного режима заряда аккумуляторной батареи после генератора устанавливается реле-регулятор, обеспечивающий зарядное напряжение не более 14,1±0,2 В. Для полной зарядки аккумуляторной батареи требуется напряжение 14,5 В. Выкл зарядить аккумулятор на 100% от автомобильного генератора невозможно. Поэтому необходимо периодически заряжать аккумулятор внешним зарядным устройством.
В жаркий период аккумулятор, заряженный всего на 20%, может обеспечить запуск двигателя. При отрицательных температурах емкость аккумулятора уменьшается вдвое, а пусковые токи увеличиваются из-за загустевшей моторной смазки. Поэтому, если вовремя не зарядить аккумулятор, двигатель может не запуститься в мороз.
Принципиальные схемы зарядных устройств
Зарядное устройство для автомобильного аккумулятора может быть выполнено на другой элементной базе. Все зависит от наличия комплектующих и квалификации мастера.
Простое зарядное устройство для АКБ автомобиля на 12В
Для регулировки тока и напряжения можно использовать обычный потенциометр. Вращением мотора можно регулировать ток в цепи зарядки.
Память с потенциометром управления.
На практике такое расположение не используется по двум причинам:
- через потенциометр протекает полный ток нагрузки, сложно найти элемент с такой мощностью;
- ток нагрузки проходит через подвижный контакт двигателя с переменным сопротивлением, это значительно снижает надежность устройства.
Но по этой схеме легко понять принцип работы простых зарядных устройств.
Схема простой памяти.
На практике реализована другая схема зарядного устройства для сборки своими руками. Здесь потенциометр подключен к цепи базы транзистора, и ток через него небольшой. Зарядный ток идет через коллектор-эмиттер транзистора, и найти полупроводниковый элемент с подобным эффектом гораздо проще. Но это самый большой минус схемы. Непрерывный ток проходит через регулирующий элемент, вся избыточная мощность рассеивается на нем. Вам нужен большой радиатор.
Для нормальной работы такого зарядного устройства на него необходимо подать повышенное напряжение — не менее 18 вольт, чтобы обеспечить запас для регулировки. В соответствии с этим требованием необходимо подобрать сетевой трансформатор.
Зарядное на тиристоре ку202н
Популярна схема самодельного зарядного устройства, где аккумулятор заряжается выпрямленным напряжением, а ток регулируется вручную с помощью тиристора (подходят отечественные КУ202Н или зарубежные аналоги).
Схема зарядного устройства на тиристоре.
Сетевое напряжение понижается трансформатором Т1 и выпрямляется мостом VD1..VD4. Генератор импульсов собран на однопереходном транзисторе VT2. Частота задается схемой из конденсатора С1 и регулируемого сопротивления на VT1.
Сопротивление регулируется потенциометром R5. В начале каждого полупериода генератор запускается через цепь R1VD1, и начинает вырабатывать импульсы заданной частоты. Первый импульс открывает тиристор, остальные (ближайшие к концу полупериода) значения не имеют. Чем раньше открывается ключ на VS1, тем большая часть синусоиды поступает в нагрузку, тем выше среднее напряжение на аккумуляторе и средний ток, втекающий в него.
Принцип фазово-импульсного регулирования.
Амперметр служит для контроля этого тока. Недостаток схемы в том, что напряжение не стабилизировано, и будет меняться после изменения сетевого напряжения 220 вольт (может колебаться в пределах ±5%). Вслед за напряжением будет меняться зарядный ток, поэтому процесс требует периодического контроля и при необходимости регулировки.
Кроме того, напряжение на аккумуляторе нельзя измерить обычным вольтметром или мультиметром – они предназначены для измерения постоянного напряжения, а зарядное устройство выдает форму, резко отличающуюся от постоянной. Погрешность будет очень высокой, поэтому для проверки нужно отключить аккумулятор и измерить напряжение.
Конденсаторы фильтра нельзя ставить после выпрямителя — схема работает только с выпрямителем, а не с постоянным напряжением на входе.
Схема памяти без однопереходного транзистора.
Если однопереходного транзистора нет, то схему можно собрать и без него. Становится немного сложнее. Однако вместо регулируемого резистора на транзисторе можно использовать обычный потенциометр для установки частоты генерации.
Зарядка симистора.
Существуют разные версии этой схемы. Например, регулируемое устройство на симисторе. Здесь мощный симистор выступает в роли силового ключа, а тиристор задействован в цепи для выработки открывающих импульсов.
Видео версия: Зарядное устройство с десульфатацией на одном тиристоре.
ЗУ для автомобильного аккумулятора на tl494
Зарядное устройство может быть построено на микросхеме TL494. Эта микросхема используется не совсем стандартно — обычно на ней строят полноценные импульсные блоки питания с выпрямлением сетевого напряжения и «вырезанием» высокочастотных импульсов из полученного постоянного (как в компьютерных блоках питания). Также имеется сетевой трансформатор и выпрямитель вторичного напряжения.
Пульсирует только регулируемый стабилизатор. Преимущество его в том, что управляющий элемент (транзистор) открывается на определенные периоды, через него не протекает сквозной ток (равный току нагрузки), поэтому размеры теплоотвода можно значительно уменьшить.
Настройка памяти на TL494.
Микросхема формирует импульсы, частота которых задается цепью R4C3, а ширина зависит от разности уровней на входах 1 и 2. Импульсы управляют транзистором VT1, который при открытии возбуждает дроссель L1. Накопленная энергия расходуется в нагрузке. Чем больше нагрузка, тем быстрее расходуется резерв, тем быстрее падает выходное напряжение, что приводит к увеличению длительности импульсов с вывода 8 на микросхему. К этому приводит и вращение потенциометра R9 — так регулируется выходное напряжение.
Зарядный ток регулируется разностью напряжений между аккумулятором и выходом зарядного устройства, но микросхема TL494 позволяет выполнять дополнительное ограничение тока. Для этого используется второй усилитель ошибки. Предельный ток задается потенциометром R3, а действительный ток измеряется как падение напряжения на шунте R11. Если ток выше установленного, длительность импульса уменьшается, выходное напряжение уменьшается до тех пор, пока не будет достигнут требуемый ток.
Этот режим полезен при зарядке сильно разряженных аккумуляторов, а также позволяет выполнять режим зарядки стабилизированным током. Наряду с широким диапазоном регулировки напряжения, возможность ограничения силы тока делает зарядное устройство универсальным и позволяет заряжать аккумуляторы, изготовленные по разным технологиям. Ограничитель также защищает силовые элементы от перегрузки по току.
Номера деталей указаны на схеме. Дроссель лучше сделать на сердечнике альсифера.
Сердечник должен иметь воздушный зазор 0,15..1 мм.
При настройке число оборотов выбирают таким, чтобы свист обмотки наблюдался только при среднем токе нагрузки, а при его увеличении исчезал. Если свист пропадает рано (уже при малом токе) и нагревается выходной транзистор, число оборотов необходимо увеличить. Ориентироваться нужно на 20..100 витков проводом диаметром 2 мм. Также при сборке в электрическую цепь необходимо добавить вольтметр и амперметр (можно цифровой или стрелочный) — пользоваться будет гораздо удобнее.
Выходное напряжение сглажено конденсатором С6, форма близка к постоянной.
Схема с автоматическим отключением
Удобно, что аккумулятор отключается по окончании процесса зарядки. Один из вариантов схемы с такой автоматикой показан на рисунке.
Схема автоматического отключения.
Принцип работы основан на контроле напряжения заряжаемой батареи. Как только оно достигнет номинального уровня (регулируется потенциометром), транзистор откроется, реле сработает и отключит напряжение от аккумулятора. При этом светодиод загорится и сигнализирует об окончании зарядки. Можно использовать любое реле с напряжением срабатывания 12 вольт и контактным током не менее 15 А постоянного тока.
Преимущество схемы в том, что ее можно собрать на отдельной плате и использовать с любым готовым зарядным устройством.
Недостатком является необходимость измерения напряжения непосредственно на клемме аккумулятора, поэтому измерительную цепь (выделено красным) необходимо выполнить отдельным проводом с зажимом и подключить непосредственно к плюсовой клемме аккумулятора.
Этого недостатка лишены схемы управления зарядным током, отключающие зарядное устройство при падении тока ниже установленного предела. Для измерения тока в зарядном устройстве необходимо установить измерительный резистор (шунт).
Схема мощного ЗУ с регулировкой тока

Схема мощного зарядного устройства.
Заслуживает внимания еще одна схема ЗУ, обеспечивающая ток не менее 10 А. Ее особенности:
- схема управления собрана на стороне 220 вольт;
- первичная обмотка трансформатора одновременно выполняет роль индуктивности, которая накапливает энергию, а затем передает ее в нагрузку через вторичные обмотки.
Принцип регулирования фазоимпульсный, ключ симистор VS1. Ток устанавливается потенциометром R1 и регулируется от нуля до 10 А. Первичная обмотка трансформатора должна иметь достаточную индуктивность. Для производства можно использовать ЛАТР-2. Его обмотка будет первичной. Сверху необходимо обустроить изоляцию (достаточно 3 слоев лакоткани), а сверху намотать вторичную обмотку проводом сечением 3 кв.м 40+40 витков.
Резистор R6 выполняет роль нагрузки выпрямителя и создает импульсы разряда батареи. Считается, что этот режим продлевает срок службы батареи. Вместо нее можно установить автомобильную лампу накаливания на 12 вольт мощностью 10 Вт.
Разводка и монтаж самодельного блока питания с регулировкой напряжения и тока
Как сделать ЗУ самостоятельно?
Если говорить об изготовлении ЗУ своими руками, то рассмотрим этот процесс на примере схемы 2. В этом случае управление тиристорами осуществляется с помощью фазового сдвига. Весь процесс описывать не будем, так как он в каждом случае индивидуален, в зависимости от добавления в конструкцию дополнительных компонентов. Ниже мы рассмотрим основные нюансы, которые следует учитывать.
В нашем случае устройство собрано на обычном оргалите, включая конденсатор:
- Диодные элементы, обозначенные на схеме VD1 и VD2, а также тиристоры VS1 и VS2 следует устанавливать на радиатор, установка последних допускается на общий радиатор.
- Резистивные элементы R2, как и R5, следует использовать не менее 2 Вт каждый.
- Что касается трансформатора, то его можно купить в магазине или взять с паяльной станции (качественные трансформаторы можно найти в старых советских паяльниках). Можно перемотать вторичный провод на новый сечением ок. 1,8 мм на 14 вольт. В принципе можно использовать и более тонкие провода, так как этой мощности будет достаточно.
- Когда все элементы у вас на руках, всю конструкцию можно установить в один корпус. Для этого можно взять, например, старый осциллограф. В этом случае мы не будем давать никаких рекомендаций, так как тело — это личное дело каждого.
- После того, как зарядное устройство готово, необходимо проверить его работоспособность. Если у вас есть сомнения в качестве сборки, мы бы порекомендовали провести диагностику устройства на старом аккумуляторе, который в таком случае не жалко будет выбросить. Но если вы все сделали правильно, в соответствии со схемой, проблем в плане эксплуатации быть не должно. Обратите внимание, что произведенную память не нужно настраивать, она в принципе должна работать корректно.
Простое ЗУ на тиристоре в корпусе осциллографа
Технология сборки
Большинство электронных компонентов лучше всего монтировать на печатной плате. В домашних условиях плату можно сделать по методу ЛУТ или по фото методу. Вы можете разработать чертеж в бесплатных программах, таких как LayOut или условно-бесплатная Eagle. А можно по старинке нарисовать на бумаге и нанести рисунок лаком на поверхность фольги. Плата травится в растворе хлорного железа или в следующем составе:
- 100 мл аптечной перекиси водорода.
- 30 г лимонной кислоты.
- Две чайные ложки поваренной соли.
Силовые элементы монтируются на радиаторы достаточной площади. Их необходимо устанавливать на теплопроводящую пасту.
Если теплоотводящая поверхность элемента не соединена с общим выводом, деталь крепится к радиатору через изолирующую прокладку — слюду или эластичный материал. Металлическая стенка корпуса может служить радиатором. Вы также можете сделать радиатор частью конструкции. Можно организовать обдув радиаторов – тогда их площадь можно значительно уменьшить. Для этого понадобится вентилятор на 12 вольт, который можно подключить к выходу диодного моста.
Корпус подбирается готовый или изготавливается самостоятельно. На передней панели установлены:
- измерительные приборы;
- регуляторы напряжения и тока;
- на индикаторах состояния.
Для соединения проводов, идущих к аккумулятору, лучше не использовать клеммы и разъемы. Токи через них большие, поэтому потенциальный источник дополнительного переходного сопротивления нежелателен. Провода лучше припаять к плате и вывести через отверстия в передней панели. Сечение проводников должно быть достаточным – не менее 2 мм2, а лучше 4 мм. С другой стороны проводов припаяйте зажимы типа «крокодил».
Зарядка в самодельном чехле.
Это не полный обзор схем зарядки автомобильных аккумуляторов — их великое множество. По представленным конструкциям можно понять принципы построения памяти, их требования и разобраться в простых схемах. Отработав на практике сборку этих зарядных устройств, можно в дальнейшем переходить к более серьезным схемам, в том числе и на микроконтроллерах.
Защита
УЗ для батареи это как броня для танка, так что с этого и начнем. УЗИ желательно делать для самодельного зарядного устройства, конечно проще. Кроме того, УЗ также желательно построить как автономный, чтобы через него можно было подключить аккумулятор к любому ЗУ, схема которого вам нравится, или которое у вас уже есть. И, наконец, ультразвук должен работать максимально четко и быстро, чтобы можно было использовать его в схемах зарядки современных аккумуляторов с герметичными банками.
Неэффективные схемы защиты автомобильных аккумуляторов
Простейшая защита от переполюсовки диодами Шоттки (слева на рисунке) не спасет от перезаряда добавочным током или при неправильном подключении исправного, недозаряженного аккумулятора. Разве что путем сжигания дорогого диодного блока.
Если аккумулятор «новый, хороший», то пока руки не дошли до «нового, хорошего» ЗУ, может помочь комплексная защита по схеме справа; его можно встроить в существующую домашнюю лабораторию IP.
В этой схеме используется медленная реакция батареи на повышение напряжения и гистерезис реле: их ток срабатывания (и напряжение) в 2,5-4 раза меньше, чем ток/напряжение срабатывания. Любое зарядное устройство включается только при подключении аккумулятора.
Реле — переменного тока на напряжение срабатывания 24 В и ток через контакты от 6 (9, 12) А. При включении ЗУ реле срабатывает, контакты замыкаются, зарядка началась. Напряжение на выходе трансформатора падает ниже 24 В, но на выходе ЗУ остается 14,4 В, заданное под нагрузкой R3 в цепи стабилизации напряжения. Реле еще держит, но вдруг пошел дополнительный ток, первичное напряжение упадет сильнее, реле размыкается и цепь зарядки разрывается.
Недостатки этой памяти серьезные. Во-первых, нет защиты от всплеска на выходе от переполюсовки разряженного аккумулятора. Во-вторых, нет самоблокировки: от добавочного тока реле будет хлопать и хлопать, пока контакты не сгорят. В-третьих, нечеткое срабатывание: любое реле минимального напряжения на обмотке срабатывает по дребезгу контактов.
Поэтому бессмысленно пытаться ввести в эту схему регулировку рабочего тока. И, наконец, реле и трансформатор Т1 должны быть адаптированы друг к другу, т.е повторяемость этого устройства близка к нулю.
Американская диаграмма, полностью отвечающая вышеуказанным требованиям, представлена на рис.:
Простая схема защиты автомобильного аккумулятора от перезарядки, перенапряжения и переполюсовки
Зарядный ток протекает через нормально замкнутые контакты реле К1, что значительно снижает вероятность их обгорания.
Обмотка К1 подключена по диодной логической схеме «или» к модулю максимальной токовой защиты (R1, VT1, VD1), модулю защиты от перенапряжения (R2, R3, R4, VT2, VD2) и схеме самоблокировки К1.2. ВД3; порог перенапряжения К1 устанавливается резистором R3. У этого УЗИ есть только один недостаток, его нужно настраивать с помощью балластной нагрузки и мультиметра:
- Припаяйте (или еще не припаяйте) К1, ВД2 и ВД3.
- Вместо обмотки К1 устанавливается мультиметр для измерения напряжения 20 В.
- Вместо аккумулятора подключить резистор мощностью не менее 25 Вт сопротивлением 2,4 Ом для зарядного тока 6 А, 1,6 Ом для зарядного тока 9 А и 1,2 Ом для тока 12 А; его можно намотать из того же провода, что и R1.
- На вход подается напряжение 15,6 В с ЗУ. Мультиметр покажет напряжение (сработала защита по току), т к резистор R1 подобран с небольшим превышением.
- Немного уменьшите напряжение на ЗУ, пока мультиметр не покажет 0. Запишите значение выходного напряжения ЗУ. Альтернатива — постоянное напряжение на ЗУ и кропотливая подстройка R1.
- VT1 припаян, K1 и VD2 припаяны на место, двигатель R3 размещен в самом нижнем положении по схеме.
- Напряжение ЗУ повышают до нагрузки 15,6 В.
- Равномерно вращайте двигатель R3, пока не сработает K1.
- Снизить напряжение памяти до ранее записанного значения.
- Впаиваем на место VT1 и VD3 — схема готова к финальным испытаниям.
- Годный к употреблению недозаряженный аккумулятор подключается через амперметр; к тому — мультиметр настроен на напряжение.
- Испытательный заряд проводят при непрерывном контроле. Когда мультиметр показывает 14,4 В на аккумуляторе, регистрируется ток содержимого. Скорее всего для этой батареи будет нормально (см выше); предпочтительно ближе к нижнему пределу.
- Если поток контента слишком велик, еще немного уменьшите напряжение в памяти.
Примечание: чтобы не резать много раз нихром на R1 — его удельное сопротивление 1 Ом*м/кв.мм. То есть 1 м нихромовой проволоки сечением 1 кв мм имеет сопротивление 1 Ом.
2 схемы советского ЗУ
Советская память
Многие уже могли видеть советское зарядное устройство. Он выглядит как небольшая металлическая коробка и может показаться довольно ненадежным. Но это совсем не так. Главное отличие советской модели от современных – надежность.
Оборудование имеет конструктивную мощность. В том случае, если к старому устройству подключен электронный контроллер, зарядное устройство можно оживить. Но если такого уже нет под рукой, но есть желание собрать, необходимо изучить схему.
К особенностям их оборудования относятся мощный трансформатор и выпрямитель, с помощью которых можно быстро зарядить даже сильно разряженный аккумулятор. Многие современные устройства не смогут воспроизвести этот эффект.