Автомобильное зарядное устройство для аккумулятора

Автомобильное зарядное устройство для аккумулятора

Силовой трансформатор — зарядное устройство Силовой трансформатор — зарядное устройство

Автомобильный аккумулятор требует внимания — это факт. Несмотря на уверения маркетологов, которые уверяют нас в полной и безоговорочной «необслуживаемости» наших батарей, надо следить за источником питания наших автомобилей. Теоретическая «необслуживаемость» еще не означает , что к батарее можно относиться попустительски.

Приступить к изготовлению собственного зарядного устройства для автомобильного аккумулятора меня вынудили первые, серьезные, морозы и «неожиданно» севший, довольно старый (4 года), аккумулятор. У меня есть зарядник заводского изготовления, рассчитанный на зарядный ток 5А, по крайней мере, так написано на этикетке, но он заряжает батарею долго и нудно. После блэк-аута, который приключился у меня, ему потребовалось бы двое суток, чтобы оживить батарею.

Пациент — стандартная аккумуляторная батарея, емкостью 55 А/ч, которая из «плюшек» имеет лишь встроенный ареометр. По всем показаниям ей, для зарядки, требуется ток 5 А/ч, но пациент старый и хотелось бы заодно с зарядкой провести десульфатацию аккумулятора, чтобы реанимировать его былые возможности и продлить срок эксплуатации — в кризисные времена нет желания тратиться на новые прибамбасы, если можно оживить старые.

Навыки обращения с трансформаторами и паяльником у меня имеются, да и физику с электротехникой я изучал еще в советские времена, итак приступим.

Схема устройства зарядки аккумулятора для автомобиля

Как я неоднократно повторял в некоторых статьях, основным критерием для безопасной зарядки аккумулятора является поддержание максимального входного напряжения немного ниже параметров полного заряда аккумулятора и поддержание тока на уровне, который не вызывает нагревания аккумулятора.

Ну, а что же все-таки приводит к возникновению проблем с аккумуляторной батареей, во время ее эксплуатации? Ниже подобраны наиболее часто встречающиеся причины, из-за которых появляются неприятности.

Так например следующее:

1. Использование аккумулятора, который полностью выработал свой ресурс, следовательно он не может держать накопленный заряд.
2. Редкие выезды машины. Продолжительное бездействие автомобиля, в особенности в холодное время года, может привести к произвольному разряду батареи.
3. Автомобиль эксплуатируется в режиме частого стоп-старта с интенсивным глушением и запуском двигателя. В этом случае, у генератора просто нет времени сделать подзарядку АКБ.
4. Использование дополнительных энергоемких приборов, создающих большую нагрузку на аккумулятор. Очень часто приводит к увеличению тока произвольной разрядки во время старта двигателя.
5. Очень низкая температура окружающей среды способствует быстрому саморазряду.
6. Проблемы с топливной системой влечет к появлению большой нагрузке: мотор заводится не так быстро, долговременный запуск.
7. Есть проблемы с генератором либо не исправно устройство для регулировки напряжения, нет возможности корректно зарядить батарею. К этому траблу можно отнести высокую изношенность проводов питания и слабый контакт в силовом тракте заряда
8. И напоследок, возможно вы не выключили основной свет, габаритные огни либо магнитолу в салоне. Чтобы аккумулятор полностью разрядился в течении ночи, вполне хватит оставить чуть приоткрытую дверь салона.

Каждый из упомянутых вариантов проблем может сыграть с вами злую шутку: вы собрались срочно выезжать, а стартер вообще не проворачивается, так как батарея оказалась разряженной. Такую ситуацию можно выправить, только с помощью дополнительного оборудования, либо «прикурить» от кого-то, либо воспользоваться зарядным устройством.

Ниже представлена принципиальная схема зарядного устройства, простой и понятной цепи 12v. Этот вариант устройства может использоваться для зарядки всех типов аккумуляторных батарей 12v, включая автомобильные. Кроме этого, там еще 3 схемы зарядного устройства аккумулятора для автомобиля, которые немного посложнее будут. Но все они неоднократно проверены на практике и показали себя как надежные. Можно взять любую из них и она будет четко работать.

Легкая схема зарядного устройства на 12v.

Зарядное устройство с функцией регулировки тока в процессе зарядки.

Контроль тока от 0 до 10А выполняется путем задержки включения тринистора.

Схема зарядного устройства для аккумулятора с автоматическим отключением по завершению зарядки.

Конструкция устройства, обеспечивающего зарядку аккумуляторных батарей емкостью 45А.

Умное зарядное устройство, сигнализирующее о не корректном подключении.

Практически каждая схема автомобильного зарядного устройства очень похожи друг на друга и состоят из типовых элементов:

• Источник питания.
• Токовый стабилизатор.
• Токовый регулятор заряда, в зависимости от конструкции, может быть автоматическим.
• Светодиодный индикатор либо амперметр, отображающий процесс заряда аккумулятора.

Схема простого зарядного устройства

Чтобы вычислить необходимые параметры для заряда, нужно воспользоваться легкой формулой: емкость аккумуляторной батареи, нужно разделить на 10. Напряжение, необходимое для зарядки автомобильного аккумулятора 12v должно быть, примерно 14.3v.

Схема классического ЗУ выполненного на резисторе

Источник питания собирается на основе трансформатора с двумя обмотками и диодного моста. Нужное выходное напряжение на вторичной обмотке определяется количеством витков провода на ней. Выпрямительный узел состоит обычно из диодного моста и стабилизатора напряжения в данной схеме он не задействован. Настройка тока заряда выполняется проволочным реостатом.

Важно знать! Любые подстроечные резисторы, даже на керамической основе, не способны выдержать такой ток нагрузки.

Реостат, изготовленный из нихромовой проволоки нужен для снижения температурной составляющей, которая выделяется на реостате в виде тепла.

Конечно же, КПД этого устройства довольно низкий, а возможности входящих в него компонентов очень незначительны (в частности реостата). Однако, схема есть, к тому же полностью пригодна к работе. Для экстренной зарядки, в случае отсутствия на данный момент необходимого устройства, спаять эту схему по быстрому не составит никаких проблем. Но также имеется и ограничение, которое предусматривает максимальный ток для такой конструкции, в пределах 5А. Таким образом, зарядку можно выполнять аккумулятора емкостью не более 45 Ач.

Гасящий конденсатор в цепи первичной обмотки трансформатора

Регулировать ток зарядки можно с помощью неполярного конденсатора, включенного в разрыв цепи первичной обмотки трансформатора. Конструкция выполнена на таких же компонентах, которые описывались выше, это — источник питания, регулятор, светодиод. Если у вас цель создать схему зарядного устройства под определенный тип батареи, в таком случае светодиодный индикатор не потребуется.

Если немного модернизировать конструкцию, и включить в схему дополнительный компонент – контроль заряда в автоматическом режиме, а затем изготовить коммутирующий блок конденсаторов, то в итоге получится зарядное устройство профессионального класса, но не сложным в изготовлении.

Схема контролирующая процесс заряда и отключения в автоматическом режиме, хорошо известна и уже много лет остается популярной. Вся технологическая цепочка хорошо освоена, одна из таких конструкций представлена на общей схеме. Граничное значение срабатывания настраивается подстроечным резистором R4. Как только напряжение на аккумуляторе достигает заданного резистором уровня, нагрузка отключается с помощью реле К2, при этом индикатор, роль которого выполняет амперметр, прекращает отображать ток заряда.

Отличительная особенность зарядного устройства, это встроенная конденсаторная батарея. Специфичность конструкций с гасящим конденсатором заключается в том, что есть возможность при изменении емкости (добавляя или уменьшая элементы), вы сможете выполнять регулировку тока на выходе. Например: для регулировки тока заряда в пределах 1-15А с величиной шага в 1 ампер, нужно установить четыре конденсатора для тока: 1А, 2А, 4А и 8А, и соединять их выключателями в разных вариациях.

И, что главное — нет при этом никакого побочного нагревания, ну конечно кроме выпрямительных диодов, что касается КПД зарядного устройства, то он действительно высокий.

Схема зарядного устройства для аккумулятора на триодном тиристоре

Если у вас есть навыки работы с паяльником, то ничего не будет сложного самостоятельно изготовить автомобильный прибор с функцией плавного регулирования зарядного. Но в этом устройстве уже не будет слабого звена, которое имеется в схемах на резисторе.

Функцию регулятора в этой схеме выполняет электронный переключатель собранный на тиристоре, вместо массивного реостата. Вся подключенная нагрузка проходит через этот тиристор. представленная здесь схема запланирована на силу тока в пределах 10 А, а это значит, что можно заряжать аккумулятор без перегрузок до 90 Ач.

Настройка переключающего транзистора VT1, осуществляемая подстроечным резистором R5, гарантирует вам корректное и предельно точное управлением триодным тиристором VS1.

Схема отличается надежностью, простотой сборки и легко настраивается. Тем не менее нужно знать, что эта конструкция требует наличие в схеме трансформатора с выходной мощностью в три раза большей, чем номинальное значение тока, необходимого для заряда.

Проще говоря, нужен максимальный ток 10 А, трансформатор должен работать без проблем при обеспечении выходной мощности 400-550 Вт. Здесь также нужно отметить, что такая конструкция зарядного устройства, учитывая ее большие габариты, больше подходит для стационарной установки, например: в гараже.

Схема зарядного устройства автомобильного АКБ на основе импульсного источника питания

Зарядник такого типа, отличается от выше перечисленных тем, что существенно меньше нагревается при работе, способен выдавать большую мощность, обладает приличным КПД. Кроме этого у него относительно маленькие размеры и вес, что очень удобно иметь его всегда в машине — умещается даже в бардачке. Единственный недостаток такого прибора — технологически сложный в сборке.

Как самостоятельно собрать импульсное зарядное устройство.

Руководство по изготовлению

Для изготовления зарядки автомобильного аккумулятора своими руками из инструментов вам потребуется только паяльник с расходными материалами, текстолитовая плита, а также провод с вилкой для бытовой розетки. В принципе, может использоваться любая схема зарядного устройства для автомобильного аккумулятора, но мы опишем процесс на наиболее простом варианте (автор видео об изготовлении простейшего ЗУ в домашних условиях — канал SDELAJ SAM).

Этапы

Итак, чтобы соорудить прибор своими руками, вам нужно будет выполнить следующие действия:

1. Для начала займемся диодными элементами. Монтаж диодов осуществляется на радиаторные устройства. Сам радиатор можно вытащить из старого компьютера — он установлен непосредственно на процессоре. Диодный мост необходимо собрать на подготовленном текстолите, причем учтите, что размер плитки определит габариты самого ЗУ.
2. Когда с диодами разберетесь, переходите к следующему этапу — теперь мы будем работать с трансформатором, вернее, с его обмотками. Первичные обмотки подключаются последовательно, причем между выводами 1 и 1′ необходимо будет поставить перемычку, для этого используется паяльник. Далее, тем же паяльником нужно припаять провод с вилкой для бытовой розетки, провод припаивается к выводам 2 и 2′. Если вы хотите, чтобы устройство работало надежно, вам нужно будет также дополнить цепь предохранительными элементами — для вторичного участка цепи подойдет устройство на 10 ампер, для первичного — на 0.5 А.
3. Затем, в соответствии с имеющейся схемой, вам нужно будет припаять провода с зажимами, которые будут подключаться к аккумуляторной батарее. Чтобы изготовленный своими руками прибор работал без перебоев, сечение проводов должно составлять не меньше 2.5 мм.
4. На завершающем этапе вам нужно будет ограничить зарядный ток, чтобы он не разрушил конструктивные элементы аккумулятора. Для ограничения тока необходимо подключить 112-вольтную лампу мощностью не более 60 Вт. Этот элемент следует вмонтировать в место разрыва отрицательного провода. Помните о том, что чем ниже будет мощность лампы, тем, соответственно, будет ниже и зарядный ток. Для контроля работоспособности основных характеристик сооружаемого своими руками прибора в цепь можно добавить амперметр.

Фотогалерея «Другие схемы для изготовления ЗУ»

Разновидности самодельных зарядок для АКБ

Существует множество вариаций приборов для зарядки автомобильных аккумуляторов. Схемотехника может быть как простой, так и довольно сложной с применением микросхем и более современных компонентов. Некоторые пошаговые инструкции со схемами и фото-примерами по тому, как сделать зарядное устройство для аккумулятора 12 В своими руками, рассмотрим в деталях.

Из лампового телевизора

Несложное зарядное можно выполнить из трансформатора ТС-180-2 от лампового телевизора.

Для этого понадобятся:

• трансформатор;
• диоды Д242А;
• соединительные провода;
• предохранитель на 10 А;
• сетевая вилка со шнуром.

Изготовление начинают с последовательного соединения двух вторичных обмоток трансформатора с напряжением 6,4 В, рассчитанных на ток 4,7 А. В результате получим напряжение 12,8 В. Для этого соединяем при помощи пайки и толстых проводов выводы 9 и 9′, а к контактам 10 и 10′ припаиваем диодный мост.

В качестве основы для диодного моста можно использовать кусок стеклотекстолита подходящего размера. Первичные обмотки трансформатора также соединяют последовательно, как это показано на схеме, выполнив перемычку между выводом 1 и 1′, а к выводам 2 и 2′ подсоединив сетевой шнур. В первичную цепь рекомендуется установить предохранитель на 0,5 А, а во вторичную – на 10 А.

Для соединений следует использовать провода сечением минимум 2,5 мм². Радиатор должен иметь площадь не менее 32 см² для каждого элемента. Поскольку используемые обмотки трансформатора рассчитаны на ток 4,7 А, не нужно допускать его превышения. В противном случае возможен перегрев и выход узла из строя. В качестве ограничителя тока в разрыв минусового провода во время зарядки можно подсоединить лампу на 12 В мощность около 40 Вт. Уменьшая мощность лампы, можно снижать ток заряда и наоборот.

Чтобы была возможность контролировать ток и напряжение, к зарядному следует подключить вольтметр, рассчитанный на напряжение минимум 15 В и амперметр на ток не менее 10 А. Используя такое зарядное, не стоит подключать полностью разряженный аккумулятор без лампочки. Ее следует убирать только после того, как снизится ток.

Из БП АТХ

Если у вас завалялся рабочий блок питания от компьютера, то из него можно сделать неплохую зарядку для автомобильного АКБ. Переделка сводится к следующим шагам:

1. Открываем крышку БП, откручиваем крепление платы и отпаиваем весь пучок проводов, который выходит наружу. Оставить нужно только зеленый проводник, припаяв его к контактам, где были присоединены черные провода. Это позволит сделать автоматический запуск зарядного при включении устройства в сеть. Также сразу припаиваем провода с клеммами на минус и +12 В (точки подключения желтых проводов).
2. Отыскиваем первый вывод микросхемы TL494.
3. Переворачиваем плату и находим соединение первого вывода TL494 с резисторами. Нам нужен элемент, который идет на выводы +12 В.
4. Постоянный резистор выпаиваем, проверяем мультиметром сопротивление, после чего подсоединяем вместо него переменный резистор, выставив аналогичное сопротивление.
5. Подключаем зарядное из БП от компа к сети и при помощи регулятора устанавливаем напряжение на выходе 14,4 В, контролируя его мультиметром.
6. Если сразу достичь нужного напряжения не удается, последовательно, с переменным резистором припаиваем постоянный, подбирая опытным путем его номинал.
7. Добившись нужных показателей, измеряем общее сопротивление и впаиваем постоянный резистор.
8. Если близкий по номиналу резистор подобрать не получилось, составляем его из двух.
9. Тестируем устройство сперва на лампочке, а затем на самом аккумуляторе.

По видео можно детальнее узнать о сборке зарядки из БП от компьютера.

Зарядное для АКБ с автовыключением

Удобным в использовании является зарядное устройство, которое автоматически отключается по окончании зарядки.

Схема не вызывает каких-либо сложностей, поскольку состоит из таких элементов:

• транзистор КТ815;
• подстроечный резистор 10 кОм;
• постоянный резистор на 4,7 кОм (R1) и 3 кОм (R2, R3);
• конденсатор 100 мкФ;
• трансформатор с выходным напряжением 13,5-14,5 В и током 1/10 от емкости АКБ;
• диоды для диодного моста Д242;
• диоды КД105;
• реле 12 В с обмоткой 400 Ом (с автомобиля);
• светодиоды.

Инструкция по проектированию и созданию такого зарядного сводится к монтажу всех элементов согласно схеме. Для повышения надежности все детали рекомендуется собрать на печатной плате, но для тестирования подойдет и навесной монтаж. Светодиоды используются в качестве индикаторов заряда и ограничения тока. Для возможности контроля тока также потребуется амперметр. Поскольку через диоды будет проходить большой ток, их следует установить на радиатор.

Для регулировки порога отключения используется подстроечный резистор P1, который устанавливают в нужное положение на полностью заряженном аккумуляторе. Принцип работы системы автоматического отключения сводится к тому, что разряженный аккумулятор имеет напряжение 12-13 В, которое в процессе зарядки повышается, а ток падает. При достижении напряжения 14,4 В при помощи транзистора происходит отключение реле, что приведет к разрыву цепи. Таким образом можно контролировать заряд без присутствия возле устройства.

Зарядка от бытовой сети

Максимально простую схему зарядного устройства можно собрать из обычной лампы и диода по приведенной схеме. При помощи лампочки подбирают ток заряда, увеличивая или уменьшая ее мощность. В качестве диода следует использовать элемент, рассчитанный на ток около 1 А.

С диодного моста с машины

Простое зарядное можно собрать из трансформатора и диодного моста от автомобильного генератора по приведенной схеме.

Процесс сборки состоит из таких шагов:

1. С трансформатора сматываем все вторичные обмотки: они всегда имеют более толстый провод и наматываются поверх первичной.
2. Наматываем в качестве вторичной обмотки несколько витков провода и проверяем напряжение мультиметром. В зависимости от трансформатора, соотношение между напряжением и витками может отличаться. Для трансформатора, как на фото, соотношение равно 1:3, т.е. 3 витка на 1 вольт.
3. Витки подбираем опытным путем, чтобы на выходе диодного моста получилось 14,2 В.
4. Подключаем диодный мост ко вторичной обмотке, прозванивая диоды мультиметром, чтобы определить, куда подавать и откуда брать напряжение.
5. Выполнив все соединения, можно приступать к тестированию прибора.

Пуско-зарядное

Зарядное устройство – прибор, который должен быть у каждого автовладельца. Однако это приспособление не позволит быстро запустить двигатель при разрядке АКБ.

В этом случае на помощь придет пуско-зарядное. Ниже приводится схема, как собирать такое изделие.

Тиристоры, применяемые по схеме, должны быть рассчитаны на ток минимум 80 А, например, Т15-80. Если же вместо них поставить диодный мост, то он должен выдерживать не менее 160 А. Резисторы используются мощностью от 1 Вт. Подключение прибора к батарее осуществляется при помощи зажимов-крокодилов с соблюдением полярности. Если АКБ полностью заряжен, то заряд с пуско-зарядного поступать не будет. В противном случае откроется переход тиристора и зарядный ток поступит на стартер и аккумулятор.

Для прибора потребуется довольно мощный трансформатор, сечение магнитопровода которого должно быть не менее 37 см². В этом случае первичная обмотка должна иметь 178 витков изолированного провода сечением 2 мм², а вторичная — 13 витков алюминиевой шины 36 мм². В результате на выходе трансформатора должно получиться 14-16 В.

Рассмотрев, как сделать зарядное устройство для аккумулятора 12 В своими руками, можно выбрать подходящую схему и собрать приспособление по пошаговой инструкции с фото-примерами. Имея небольшой радиолюбительский опыт, сконструировать самодельный прибор для заряда АКБ можно без особых сложностей, как из компа, так и старого трансформатора.

Виды зарядных устройств

Разработано большое количество схем автомобильных зарядных устройств, использующих разные элементные базы и принципиальный подход. По принципу действия приборы заряда разделяются на две группы:

1. Пуско-зарядные, предназначенные для запуска двигателя при нерабочем аккумуляторе. Кратковременно подавая на клеммы аккумулятора ток большой величины, происходит включение стартера и запуск двигателя, а в дальнейшем заряд батареи происходит от генератора автомобиля. Они выпускаются только на определённое значение тока или с возможностью выставления его величины.
2. Предпусковые зарядные, к клеммам аккумуляторной батареи подключаются выводы с устройства и подаётся ток длительное время. Его значение не превышает десяти ампер, в течение этого времени происходит восстановление энергии батареи. В свою очередь, они разделяются: на постепенные (время зарядки от 14 до 24 часов), ускоренные (до трёх часов) и кондиционирующие (около часа).

По своей схемотехники выделяются импульсные и трансформаторные устройства. Первого вида используют в работе высокочастотный преобразователь сигнала, характеризуются малыми размерами и весом. Второго вида в качестве основы используют трансформатор с выпрямительным блоком, просты в изготовлении, но обладают большим весом и низким коэффициентом полезного действия (КПД).

Выполнено зарядное устройство для автомобильных аккумуляторов своими руками или приобретено в торговой точке, требования, предъявляемые к нему одинаковы, а именно:

• стабильность выходного напряжения;
• высокое значение КПД;
• защита от короткого замыкания;
• индикатор контроля заряда.

Одной из главных характеристик прибора заряда является величина тока, которым заряжается батарея. Правильно зарядить аккумулятор и продлить его рабочие характеристики получится только при подборе нужного его значения. При этом важна и скорость заряда. Чем больше ток, тем выше и скорость, но высокое значение скорости приводит к быстрой деградации аккумулятора. Считается, что правильным значением тока будет величина равная десяти процентам от ёмкости батарейки. Ёмкость определяется как величина тока, отдаваемая АКБ за единицу времени, измеряется она в ампер-часах.

Регулировку устройства проводят в процессе зарядки, но правильнее заранее своими руками проверить и настроить участки регулирования и защиты при помощи тестера.

Запуск устройства производят в следующем порядке:

1. Снятие автомобильного аккумулятора и очистка его от грязи и остатков кислоты.
2. В АКБ выкручиваются пробки и проверяется уровень электролита. Если необходимо, то производят доливку воды.
3. Регулятор пуско-зарядного устройства выставляется на нужное показание зарядного тока, контакты подключаются к аккумулятору с соблюдением полярности.
4. Прибор включается, и в зависимости от степени зарядки АКБ производится периодическая регулировка силы тока до 100% зарядки аккумулятора.

В заключении еще один интересный вариант устройства

При недостатке опыта всегда можно отыскать видео в сети, где подробно описаны различные зарядные устройства, их схема и процесс сборки. Такой аппарат будет выполнять те же функции, что и произведенный на заводе, но по деньгам обойдется намного дешевле.

Зарядное на трансформаторе

Достоинство трансформаторного источника питания в том, что его электрическая инерция выше, чем у аккумулятора. Это повышает безопасность и надежность схемы.

В отличие от ИБП, здесь нет встроенной защиты. Поэтому надо нужно позаботиться о предотвращении перегрузки зарядного устройства, сделанного своими руками. Для автомобильных АКБ это тоже крайне важно. Иначе при перегрузках по току и напряжению возможны любые неприятности: от перегорания обмоток до расплескивания кислоты и даже взрыва аккумулятора.

ЗУ из электронного трансформатора (Видео)

В этом видео рассказывается о регулируемом блоке питания, основой которого служит переделанный электронный 12в трансформатор мощностью 105 Вт. В сочетании с модулем импульсного стабилизатора получается надёжный и компактный ЗУ для всех типов АКБ. 1.4-26V 0-3A.

Самодельный источник питания состоит из двух блоков: трансформатора и выпрямителя.

Можно найти готовую деталь с подходящими обмотками или намотать самому. Второй вариант более предпочтителен, так как найти трансформатор с выходом 14,3-14,5 вольт вам вряд ли удастся. Придется использовать готовые решения, выдающие 12,6 В. Повысить напряжение примерно на 0,6 В можно с помощью сборки выпрямителя со средней точкой на диодах Шоттки.

Мощность обмоток должна быть не менее 120 ватт, параметры диодов — 30 ампер/ 35 вольт. Этого достаточно для нормальной зарядки аккумулятора.

Можно использовать тиристорный выпрямитель. Чтобы получить 14 В на выходе, входное переменное напряжение на выпрямителе должно быть около 24 вольт. Не составит труда найти трансформатор с такими параметрами.

Самый простой способ — купить регулируемый выпрямитель на 18 или 24 вольт и отрегулировать, чтобы он выдавал 14,4 В или, при использовании схемы защиты, 15,6 В.

Видео о том, как сделать зарядник для акб своими руками: