Зарядний пристрій малогабаритних акумуляторів. Схема зарядних пристроїв для автомобільних акумуляторів. Простий автоматичний зарядний пристрій
Я постарався вставити в заголовок цієї статті всі плюси цієї схеми, якою ми розглядатимемо і природно у мене це не зовсім вийшло. Тож давайте тепер розглянемо всі переваги по порядку.
Головною перевагою зарядного пристрою є те, що воно є повністю автоматичним. Схема контролює та стабілізує потрібний струм зарядки акумулятора, контролює напругу акумуляторної батареї і як вона досягне потрібного рівня – зменшить струм до нуля.
Які акумуляторні батареї можна заряджати?
Майже всі: літій-іонні, нікель-кадмієві, свинцеві та інші. Масштаби застосування обмежуються тільки струмом заряду та напругою.Для всіх побутових потреб цього буде достатньо. Наприклад, якщо у вас зламався вбудований контролер заряду, можна його замінити цією схемою. Акумуляторні шуруповерти, пилососи, ліхтарі та інші пристрої можна заряджати цим автоматичним зарядним пристроєм, навіть автомобільні та мотоциклетні батареї.
Де ще можна застосувати схему?
Крім зарядного пристрою, можна застосувати цю схему як контролер зарядки для альтернативних джерел енергії, таких як сонячна батарея.Також схему можна використовувати як регульоване джерело живлення для лабораторних цілей із захистом короткого замикання.
Основні переваги:
- - Простота: схема містить всього 4 досить поширені компоненти.
- - Повна автономність: контроль струму та напруги.
- - Мікросхеми LM317 мають вбудований захист від короткого замикання та перегріву.
- - Невеликі габарити кінцевого пристрою.
- - Великий діапазон робочої напруги 1,2-37 Ст.
Недоліки:
- - Струм зарядки до 1,5 А. Це швидше за все не недолік, а характеристика, але я визначу цей параметр сюди.
- - При струмі більше 0,5 А потребує встановлення на радіатор. Також слід враховувати різницю між вхідною та вихідною напругою. Чим ця різниця буде більшою, тим сильніше грітимуться мікросхеми.
Схема автоматичного зарядного пристрою
На схемі не показано джерело живлення, лише блок регулювання. Джерелом живлення може бути трансформатор з випрямляючим мостом, блок живлення від ноутбука (19 В), блок живлення від телефону (5 В). Все залежить від того, які цілі ви переслідуєте.Схему можна зробити на дві частини, кожна з них функціонує окремо. На першій LM317 зібрано стабілізатор струму. Резистор для стабілізації розраховується просто: «1,25 / 1 = 1,25 Ом», де 1,25 - константа яка завжди одна для всіх і «1» - це потрібний струм стабілізації. Розраховуємо, потім вибираємо найближчий з лінійки резистор. Чим вищий струм, тим більше потужність резистора потрібно брати. Для струму від 1 А – щонайменше 5 Вт.
Друга половина – це стабілізатор напруги. Тут все просто, змінним резистором виставляєте напругу зарядженого акумулятора. Наприклад, у автомобільних батарей воно десь дорівнює 14,2-14,4. Для налаштування підключаємо на вхід резистор 1 кОм і вимірюємо мультиметром напругу. Виставляємо підрядковим резистором потрібну напругу і все. Як тільки батарея зарядиться і напруга досягне виставленого - мікросхема зменшить струм до нуля, і заряджання припиниться.
Я особисто використовував такий пристрій для заряджання літій-іонних акумуляторів. Ні для кого не секрет, що їх потрібно заряджати правильно і якщо припуститися помилки, то вони можуть навіть вибухнути. Це ЗУ справляється з усіма завданнями.
Щоб контролювати наявність заряду, можна скористатися схемою, описаною в цій статті.
Є ще схема включення цієї мікросхеми в одне: і стабілізація струму та напруги. Але в такому варіанті спостерігається не зовсім лінійна робота, але в деяких випадках може згодитися.
Інформативне відео, тільки не російською, але формули розрахунку зрозуміти можна.
Хто не стикався у своїй практиці з необхідністю зарядки батареї і, розчарувавшись без зарядного пристрою з необхідними параметрами, змушений був набувати нового ЗУ в магазині, або збирати знову потрібну схему?
Ось і мені неодноразово доводилося вирішувати проблему заряджання різних акумуляторних батарей, коли під рукою не було відповідного ЗУ. Доводилося нашвидкуруч збирати щось просте, стосовно конкретного акумулятора.
Ситуація була терпимою до того моменту, поки не виникла потреба в масовій підготовці та, відповідно, зарядці батарей. Знадобилося виготовити кілька універсальних ЗУ - недорогих, що працюють у широкому діапазоні вхідних та вихідних напруг та зарядних струмів.
Пропоновані нижче схеми ЗУ були розроблені для заряджання літій-іонних акумуляторів, але існує можливість заряджання та інших типів акумуляторів та складових батарей (із застосуванням однотипних елементів, далі - АБ).
Усі представлені схеми мають такі основні параметри:
вхідна напруга 15-24;
струм заряду (регульований) до 4 А;
вихідна напруга (регульована) 0,7 - 18 (при Uвх = 19В).
Всі схеми були спрямовані на роботу з блоками живлення від ноутбуків або на роботу з іншими БП з вихідними напругами постійного струму від 15 до 24 Вольт і побудовані на поширених компонентах, які присутні на платах старих комп'ютерних БП, БП інших пристроїв, ноутбуків та ін.
Схема ЗУ №1 (TL494)
ЗУ на схемі 1 є потужним генератором імпульсів, що працює в діапазоні від десятків до пари тисяч герц (частота варіювалася при дослідженнях), з шириною регульованої імпульсів.
Зарядка АБ виробляється імпульсами струму, обмеженого зворотним зв'язком, утвореної датчиком струму R10, включеним між загальним проводом схеми і витоком ключа на польовому транзисторі VT2 (IRF3205), фільтром R9C2, виводом 1, є «прямим» входом9 зсил 4 з одного з усил.
На інверсний вхід (висновок 2) цього ж підсилювача помилки подається регульоване за допомогою змінного резистора PR1, напруга порівняння з вбудованого в мікросхему джерела опорної напруги (ІОН - висновок 14), що змінює різницю потенціалів між входами підсилювача помилки.
Як тільки величина напруги на R10 перевищить значення напруги (встановленого змінним резистором PR1) на виведенні 2 мікросхеми TL494, зарядний імпульс струму буде перерваний і відновлений знову лише при наступному такті імпульсної послідовності, що виробляється генератором мікросхеми.
Регулюючи таким чином ширину імпульсів на затворі транзистора VT2, керуємо струмом заряджання АБ.
Транзистор VT1, включений паралельно затвору потужного ключа, забезпечує необхідну швидкість розрядки ємності затвора останнього, запобігаючи «плавне» замикання VT2. При цьому амплітуда вихідної напруги за відсутності АБ (або іншого навантаження) практично дорівнює вхідної напруги живлення.
При активному навантаженні вихідна напруга визначатиметься струмом через навантаження (її опором), що дозволить використовувати цю схему як драйвер струму.
При заряді АБ напруга на виході ключа (а, значить, і на самій АБ) протягом часу буде прагнути в зростанні до величини, що визначається вхідною напругою (теоретично) і цього, звичайно, допустити не можна, знаючи, що величина напруги літієвого акумулятора, що заряджається бути обмежена лише на рівні 4,1 У (4,2 У). Тому в ЗУ застосована схема порогового пристрою, що представляє собою тригер Шмітта (тут і далі - ТШ) на ОУ КР140УД608 (IC1) або на будь-якому іншому ОУ.
При досягненні необхідного значення напруги на АБ, при якому потенціали на прямому та інверсному входах (висновки 3, 2 - відповідно) IC1 зрівняються, на виході ОУ з'явиться високий логічний рівень (практично рівний вхідному напрузі), змусивши запалитися світлодіод індикації закінчення зарядки HL2 і світлодіод оптрона VH1, який відкриє власний транзистор, що блокує подачу імпульсів на вихід U1. Ключ на VT2 закриється, заряд АБ припиниться.
Після закінчення заряду АБ він почне розряджатися через вбудований VT2 зворотний діод, який виявиться прямовключеним по відношенню до АБ і струм розряду складе приблизно 15-25 мА з урахуванням розряду також через елементи схеми ТШ. Якщо ця обставина комусь здасться критичним, у розрив між стоком та негативним висновком АБ слід поставити потужний діод (краще з малим прямим падінням напруги).
Гістерезис ТШ у цьому варіанті ЗУ обраний таким, що заряд знову почнеться при зниженні величини напруги на АБ до 3,9 Ст.
Це ЗУ можна використовувати і для заряду послідовно з'єднаних літієвих (і не лише) АБ. Достатньо відкалібрувати за допомогою змінного резистора PR3 необхідний поріг спрацьовування.
Так, наприклад, ЗУ, зібраний за схемою 1, функціонує з трисекційною послідовною АБ від ноутбука, що складається з здвоєних елементів, яка була змонтована замість нікель-кадмієвої АБ шуруповерта.
БП від ноутбука (19В/4,7А) підключений до ЗУ, зібраного в штатному корпусі ЗУ шуруповерта замість оригінальної схеми. Зарядний струм «нової» АБ становить 2 А. При цьому транзистор VT2, працюючи без радіатора, нагрівається до температури 40-42 С в максимумі.
ЗУ відключається, звичайно, при досягненні напруги на АБ = 12,3В.
Гістерезис ТШ при зміні порога спрацьовування залишається тим самим у відсотковому відношенні. Тобто, якщо при напрузі відключення 4,1, повторне включення ЗУ відбувалося при зниженні напруги 3,9 В, то в даному випадку повторне включення ЗУ відбувається при зниженні напруги на АБ до 11,7 В. Але при необхідності глибину гістерезису можна змінити.
Калібрування порога та гістерези зарядного пристрою
Калібрування відбувається під час використання зовнішнього регулятора напруги (лабораторного БП).Виставляється верхній поріг спрацьовування ТШ.
1. Від'єднуємо верхній вихід PR3 від схеми ЗУ.
2. Підключаємо «мінус» лабораторного БП (далі скрізь ЛШП) до мінусової клеми для АБ (самої АБ у схемі під час налаштування не повинно бути), «плюс» ЛШП - до плюсової клеми для АБ.
3. Включаємо ЗУ та ЛШП та виставляємо необхідну напругу (12,3 В, наприклад).
4. Якщо горить індикація закінчення заряду, обертаємо двигун PR3 вниз (за схемою) до гасіння індикації (HL2).
5. Повільно обертаємо двигун PR3 догори (за схемою) до запалювання індикації.
6. Повільно знижуємо рівень напруги на виході ЛШП і відстежуємо значення, у якому індикація знову згасне.
7. Перевіряємо рівень спрацьовування верхнього порога вкотре. Добре. Можна налаштувати гістерезис, якщо не влаштував рівень напруги, що включає ЗП.
8. Якщо гістерезис занадто глибокий (включення ЗУ відбувається за занадто низького рівня напруги - нижче, наприклад, рівня розряду АБ, викручуємо двигун PR4 вліво (за схемою) або навпаки, - при недостатній глибині гістерезису, - вправо (за схемою). глибини гістерези рівень порога може зміститися на пару десятих часток вольта.
9. Зробіть контрольний прогін, піднімаючи та опускаючи рівень напруги на виході ЛШП.
Налаштування струмового режиму ще простіше.
1. Відключаємо поріг будь-якими доступними (але безпечними) способами: наприклад, «посадивши» двигун PR3 на загальний провід пристрою або «закорочуючи» світлодіод оптрона.
2. Замість АБ підключаємо до виходу ЗУ навантаження у вигляді 12-вольтової лампочки (наприклад, я використав для налаштування пару 12V ламп на 20 Вт).
3. Амперметр вмикаємо у розрив будь-якого з проводів живлення на вході ЗУ.
4. Встановлюємо на мінімум двигун PR1 (максимально вліво за схемою).
5. Включаємо ЗП. Плавно обертаємо ручку регулювання PR1 у бік зростання струму до отримання необхідного значення.
Можете спробувати змінити опір навантаження у бік менших значень її опору, приєднавши паралельно, скажімо, ще одну таку ж лампу або навіть "закоротити" вихід ЗП. Струм при цьому не повинен значно змінитися.
У процесі випробувань пристрою з'ясувалося, що частоти в діапазоні 100-700 Гц виявилися оптимальними для цієї схеми за умови використання IRF3205, IRF3710 (мінімальне нагрівання). Так як TL494 неповно використовується в цій схемі, вільний підсилювач помилки мікросхеми можна використовувати, наприклад, для роботи з датчиком температури.
Слід мати на увазі і те, що при неправильному компонуванні навіть правильно зібраний імпульсний пристрій працюватиме некоректно. Тому не слід нехтувати досвідом складання силових імпульсних пристроїв, описаному в літературі неодноразово, а саме: всі однойменні «силові» з'єднання слід розташовувати на найкоротшій відстані один до одного (в ідеалі - в одній точці). Так, наприклад, точки з'єднання такі, як колектор VT1, висновки резисторів R6, R10 (точки з'єднання із загальним проводом схеми), висновок 7 U1 - об'єднати практично в одній точці або за допомогою прямого короткого і широкого провідника (шини). Те саме стосується і стоку VT2, висновок якого слід «повісити» безпосередньо на клему "-" АБ. Висновки IC1 також повинні бути в безпосередній «електричній» близькості до клем АБ.
Схема ЗУ №2 (TL494)
Схема 2 не сильно відрізняється від схеми 1, але якщо попередня версія ЗУ була придумана для роботи з АБ шуруповерта, то ЗУ на схемі 2 замислювалося як універсальне, малогабаритне (без зайвих елементів налаштування), розраховане для роботи як зі складовими, послідовно включеними елементами числом до 3-х, і з одиночними.
Як видно, для швидкої зміни струмового режиму та роботи з різною кількістю послідовно з'єднаних елементів, введені фіксовані налаштування з підстроювальними резисторами PR1-PR3 (установка струму), PR5-PR7 (установка порогу закінчення зарядки для різної кількості елементів) та перемикачів SA1 (вибір струму зарядки) та SA2 (вибір кількості заряджуваних елементів АБ).
Перемикачі мають два напрями, де другі їх секції перемикають світлодіоди індикації вибору режиму.
Ще одна відмінність від попереднього пристрою - використання другого підсилювача помилки TL494 як пороговий елемент (включений за схемою ТШ), що визначає закінчення зарядки АБ.
Ну, і, звичайно, як ключ використаний транзистор р-провідності, що спростило повне використання TL494 без застосування додаткових компонентів.
Методика налаштування порогів закінчення зарядки та струмових режимів така сама, як і для налаштування попередньої версії ЗП. Зрозуміло, для різної кількості елементів поріг спрацьовування змінюватиметься кратно.
При випробуванні цієї схеми було помічено сильніше нагрівання ключа на транзистори VT2 (при макетуванні використовую транзистори без радіатора). З цієї причини слід використовувати інший транзистор (якого у мене просто не виявилося) відповідної провідності, але з кращими струмовими параметрами і меншим опором відкритого каналу, або подвоїти кількість зазначених у схемі транзисторів, включивши їх паралельно з роздільними резисторами затворами.
Використання зазначених транзисторів (в «одиночному» варіанті) не критично в більшості випадків, але в даному випадку розміщення компонентів пристрою планується в малогабаритному корпусі з використанням малого радіаторів або зовсім без радіаторів.
Схема ЗУ №3 (TL494)
У ЗП на схемі 3 додано автоматичне відключення АБ від ЗП з перемиканням на навантаження. Це зручно для перевірки та дослідження невідомих АБ. Гістерезис ТШ для роботи з розрядом АБ слід збільшити до нижнього порогу (на включення ЗП), що дорівнює повному розряду АБ (2,8-3,0 В).
Схема ЗУ №3а (TL494)
Схема 3а – як варіант схеми 3.
Схема ЗУ №4 (TL494)
ЗУ на схемі 4 не складніше попередніх пристроїв, але відмінність від попередніх схем у тому, що АБ тут заряджається постійним струмом, а саме ЗУ є стабілізованим регулятором струму та напруги і може бути використане як модуль лабораторного джерела живлення, класично побудованого за «даташитовським» канонів.
Такий модуль завжди стане в нагоді для стендових випробувань як АБ, так і інших пристроїв. Має сенс використання вбудованих приладів (вольтметр, амперметр). Формули розрахунку накопичувальних та завадових дроселів описані в літературі. Скажу лише, що використовував готові різні дроселі (з діапазоном зазначених індуктивностей) при випробуваннях, експериментуючи з ШІМ частотою від 20 до 90 кГц. Особливої різниці в роботі регулятора (в діапазоні вихідної напруги 2-18 В і струмів 0-4 А) не помітив: незначні зміни в нагріванні ключа (без радіатора) мене влаштовували. ККД, однак, вищий при використанні менших індуктивностей.
Найкраще регулятор працював із двома послідовно з'єднаними дроселями 22 мкГн у квадратних броньових сердечниках від перетворювачів, інтегрованих у материнські плати ноутбуків.
Схема ЗУ №5 (MC34063)
На схемі 5 варіант ШІ-регулятора з регулюванням струму та напруги виконана на мікросхемі ШІМ/ЧИМ MC34063 з «доважкою» на ОУ CA3130 (можливе використання інших ОУ), за допомогою якого здійснюється регулювання та стабілізація струму.
Така модифікація дещо розширила можливості MC34063 на відміну від класичного включення мікросхеми, дозволивши реалізувати функцію плавного регулювання струму.
Схема ЗУ №6 (UC3843)
На схемі 6 варіант ШІ-регулятора виконаний на мікросхемі UC3843 (U1), ОУ CA3130 (IC1), оптроне LTV817. Регулювання струму в цьому варіанті ЗУ здійснюється за допомогою змінного резистора PR1 по входу струмового підсилювача мікросхеми U1, вихідна напруга регулюється за допомогою PR2 інвертуючого входу IC1.
На «прямому» вході ОУ є «зворотна» опорна напруга. Тобто, регулювання проводиться щодо "+" харчування.
У схемах 5 і 6 при експериментах використовувалися ті ж набори компонентів (включаючи дроселі). За результатами випробувань усі перелічені схеми мало чим поступаються один одному в заявленому діапазоні параметрів (частота/струм/напруга). Тому схема з меншою кількістю компонентів краще для повторення.
Схема ЗУ №7 (TL494)
ЗУ на схемі 7 замислювалося, як стендовий пристрій з максимальною функціональністю, тому за обсягом схеми і за кількістю регулювань обмежень не було. Даний варіант ЗУ також виконаний на базі ШІ-регулятора струму і напруги, як і варіант на схемі 4.
У схему введено додатково режими.
1. «Калібрування – заряд» – для попередньої установки порогів напруги закінчення та повтору зарядки від додаткового аналогового регулятора.
2. "Скидання" - для скидання ЗУ в режим заряду.
3. "Струм - буфер" - для переведення регулятора в струмовий або буферний (обмеження вихідної напруги регулятора у спільному живленні пристрою напругою АБ та регулятора) режим заряду.
Застосовується реле для комутації батареї з режиму заряду в режим навантаження.
Робота із ЗУ аналогічна роботі з попередніми пристроями. Калібрування здійснюється переведенням тумблера в режим калібрування. При цьому контакт тумблера S1 підключає граничний пристрій і вольтметр до виходу інтегрального регулятора IC2. Виставивши необхідну напругу для майбутньої зарядки конкретної АБ на виході IC2, за допомогою PR3 (плавно обертаючи) домагаються запалювання світлодіода HL2 і, відповідно, спрацьовування реле К1. Зменшуючи напругу на виході IC2, домагаються гасіння HL2. В обох випадках контроль здійснюється вбудованим вольтметром. Після встановлення параметрів спрацьовування ПУ тумблер переводиться в режим заряду.
Схема №8
Застосування калібрувального джерела напруги можна уникнути, використовуючи для калібрування власне ЗП. У цьому випадку слід відв'язати вихід ТШ від ШІ-регулятора, запобігши його вимиканню при закінченні заряду АБ, що визначається параметрами ТШ. АБ так чи інакше буде відключено від ЗП контактами реле К1. Зміни цього випадку показані на схемі 8.
У режимі калібрування тумблер S1 відключає реле від плюса джерела живлення для запобігання недоречним спрацьовуванням. У цьому працює індикація спрацьовування ТШ.
Тумблер S2 здійснює (за потреби) примусове включення реле К1 (тільки при відключеному режимі калібрування). Контакт К1.2 необхідний зміни полярності амперметра при перемиканні батареї на навантаження.
Таким чином, однополярний амперметр контролюватиме і струм навантаження. За наявності двополярного приладу цей контакт можна виключити.
Конструкція зарядного пристрою
У конструкціях бажано як змінні та підстроювальні резистори використання багатооборотних потенціометрівщоб уникнути мук при установці необхідних параметрів.
Варіанти конструктиву наведено на фото. Схеми розпаювалися на перфорованих макетних платах експромтом. Вся начинка змонтована в корпусах від ноутбуків БП.
У конструкціях використовувалися (вони ж використовувалися і як амперметри після невеликого доопрацювання).
На корпусах змонтовано гнізда для зовнішнього підключення АБ, навантаження, джек для підключення зовнішнього БП (від ноутбука).
Сконструював кілька, різних за функціоналом та елементною базою, цифрових вимірювачів тривалості імпульсів.
Понад 30 рацпропозицій щодо модернізації вузлів різного профільного обладнання, в т.ч. - електроживлення. З давніх-давен все більше займаюся силовою автоматикою та електронікою.
Чому я тут? Та тому, що тут усі – такі ж, як я. Тут багато для мене цікавого, оскільки я не сильний в аудіотехніці, а хотілося б мати більший досвід саме в цьому напрямі.
Читацьке голосування
Статтю схвалили 77 читачів.
Для участі у голосуванні зареєструйтесь та увійдіть на сайт із вашими логіном та паролем.Зарядний пристрій (ЗП) для акумулятора необхідний кожному автолюбителю, але коштує воно чимало, а регулярні профілактичні поїздки в автосервіс не вихід. Обслуговування батареї в СТО потребує часу та грошей. Крім того, на розрядженому акумуляторі до сервісу потрібно ще доїхати. Зібрати своїми руками працездатний зарядний пристрій автомобільного акумулятора своїми руками зможе кожен, хто вміє користуватися паяльником.
Трохи теорії про акумулятори
Будь-який акумулятор (АКБ) – накопичувач електричної енергії. При подачі на нього напруги енергія накопичується завдяки хімічним змінам всередині батареї. При підключенні споживача відбувається протилежний процес: зворотна хімічна зміна створює напругу на клемах пристрою через навантаження тече струм. Таким чином, щоб отримати від батареї напругу, спочатку потрібно «покласти», тобто зарядити акумулятор.
Практично будь-який автомобіль має власний генератор, який запущений двигун забезпечує електропостачання бортового обладнання і заряджає акумулятор, поповнюючи енергію, витрачену на пуск мотора. Але в деяких випадках (частий або важкий запуск двигуна, короткі поїздки тощо) енергія акумулятора не встигає відновлюватися, а батарея поступово розряджається. Вихід із положення один - зарядка зовнішнім зарядним пристроєм.
Як дізнатися про стан батареї
Щоб приймати рішення про необхідність заряджання, потрібно визначити, в якому стані знаходиться АКБ. Найпростіший варіант – «крутить/не крутить» – водночас є невдалим. Якщо батарея «не крутить», наприклад, вранці в гаражі, то взагалі нікуди не поїдете. Стан "не крутить" є критичним, а наслідки для акумулятора можуть бути сумними.
Оптимальний та надійний метод перевірки стану акумуляторної батареї – вимірювання напруги на ній звичайним тестером. При температурі повітря близько 20 градусів залежність ступеня зарядки від напругина клемах відключеної від навантаження (!) батареї наступна:
- 12.6 ... 12.7 В - повністю заряджена;
- 12.3 ... 12.4 В - 75%;
- 12.0 ... 12.1 В - 50%;
- 11.8 ... 11.9 В - 25%;
- 11.6 ... 11.7 В - розряджена;
- нижче 11.6 В – глибокий розряд.
Слід зазначити, що напруга 10.6 вольт – критичне. Якщо воно опуститься нижче, то "автомобільна батарейка" (особливо не обслуговується) вийде з ладу.
Правильна зарядка
Існує два методи заряджання автомобільної батареї - постійною напругою та постійним струмом. У кожного свої особливості та недоліки:
Саморобні зарядки для АКБ
Зібрати своїми руками зарядний пристрій автомобільного акумулятора реально і не особливо складно. Для цього потрібно мати початкові знання з електротехніки та вміти тримати в руках паяльник.
Простий пристрій на 6 та 12 В
Така схема найпростіша і найбюджетніша. За допомогою цього ЗУ ви зможете якісно зарядити будь-який свинцевий акумулятор із робочою напругою 12 або 6 В та електричною ємністю від 10 до 120 А/год.
Пристрій складається з понижуючого трансформатора Т1 та потужного випрямляча, зібраного на діодах VD2-VD5. Установка зарядного струму проводиться перемикачами S2-S5, за допомогою яких в ланцюг живлення первинної обмотки трансформатора підключаються конденсатори C1-C4, що гасять. Завдяки кратній «вазі» кожного перемикача, різні комбінації дозволяють ступінчасто регулювати струм зарядки в межах 1-15 А з кроком 1 А. Цього достатньо для вибору оптимального струму заряджання.
Наприклад, якщо необхідний струм 5 А, то потрібно включити тумблери S4 і S2. Замкнуті S5, S3 та S2 дадуть у сумі 11 А. Для контролю напруги на АКБ служить вольтметр PU1, за зарядним струмом стежать за допомогою амперметра PА1.
У конструкції можна використовувати будь-який силовий трансформатор потужністю близько 300 Вт, у тому числі саморобний. Він повинен видавати на вторинній обмотці напругу 22-24 В при струмі до 10-15 А. На місці VD2-VD5 підійдуть будь-які випрямні діоди, що витримують прямий струм не менше 10 А і зворотна напруга не нижче 40 В. Підійдуть Д214 або Д242. Їх слід встановити через ізолюючі прокладки на радіатор із площею розсіювання щонайменше 300 див. кв.
Конденсатори С2-С5 обов'язково мають бути неполярні паперові з робочою напругою не нижче 300 В. Підійдуть, наприклад, МБЧГ, КБГ-МН, МБГО, МБГП, МБМ, МБГЧ. Подібні конденсатори, що мають форму кубиків, широко використовувалися як фазозсувні для електромоторів побутової техніки. Як PU1 використаний вольтметр постійного струму типу М5-2 з межею виміру 30 В. PA1 - амперметр того ж типу з межею виміру 30 А.
Схема проста, якщо зібрати її зі справних деталей, то налагодження не потребує. Цей пристрій підійде і для зарядки шестивольтових батарей, але "вага" кожного з перемикачів S2-S5 буде іншим. Тому орієнтуватися в зарядних струмах доведеться за амперметром.
З плавним регулюванням струму
За цією схемою зібрати зарядник для акумулятора автомобіля своїми руками складніше, але вона можлива у повторенні і теж не містить дефіцитних деталей. З її допомогою можна заряджати 12-вольтові акумулятори ємністю до 120 А/год, струм заряду плавно регулюється.
Заряджання батареї проводиться імпульсним струмом, як регулюючий елемент використовується тиристор. Крім ручки плавного регулювання струму, ця конструкція має перемикач режиму, при включенні якого зарядний струм збільшується вдвічі.
Режим заряджання контролюється візуально по стрілочному приладі RA1. Резистор R1 саморобний, виконаний з ніхромового або мідного дроту діаметром не менше 0.8 мм. Він є обмежувачем струму. Лампа EL1 – індикаторна. На її місці підійде будь-яка компактна індикаторна лампа з напругою 24-36 В.
Знижувальний трансформатор можна застосувати готовий з вихідною напругою по вторинній обмотці 18-24 В при струмі до 15 А. Якщо відповідного приладу під рукою не виявилося, можна зробити самому з будь-якого мережевого трансформатора потужністю 250-300 Вт. Для цього з трансформатора змотують усі обмотки, крім мережевої, і намотують одну вторинну обмотку будь-яким ізольованим дротом із перетином 6 мм. кв. Кількість витків в обмотці – 42.
Тиристор VD2 може бути будь-яким із серії КУ202 з літерами В-Н. Його встановлюють на радіатор із площею розсіювання щонайменше 200 див. кв. Силовий монтаж пристрою роблять проводами мінімальної довжини та з перетином не менше 4 мм. кв. На місці VD1 буде працювати будь-який випрямний діод зі зворотною напругою не нижче 20 В і струм, що витримує, не менше 200 мА.
Налагодження пристрою зводиться до калібрування амперметра RA1. Зробити це можна, підключивши замість акумулятора кілька 12-вольтових ламп загальною потужністю до 250 Вт, контролюючи струм за свідомо справним еталонним амперметром.
З комп'ютерного блоку живлення
Щоб зібрати цей простий зарядний пристрій своїми руками, знадобиться звичайний блок живлення від старого комп'ютера АТХ та знання з радіотехніки. Зате і характеристики приладу вийдуть пристойними. З його допомогою батареї заряджають струмом до 10 А, регулюючи струм і напругу заряду. Єдина умова – БП бажаний на контролері TL494.
Для створення автомобільної зарядки своїми руками з блока живлення комп'ютерадоведеться зібрати схему, наведену малюнку.
Покроково необхідні для доопрацювання операціївиглядатимуть так:
- Відкусити всі дроти шин живлення, за винятком жовтих та чорних.
- З'єднати між собою жовті та окремо чорні дроти – це будуть відповідно «+» та «-» ЗУ (див. схему).
- Перерізати всі доріжки, які ведуть висновків 1, 14, 15 і 16 контролера TL494.
- Встановити на кожух БП змінні резистори номіналом 10 і 4,4 ком - це органи регулювання напруги та струму зарядки відповідно.
- Начіпним монтажем зібрати схему, наведену на малюнку вище.
Якщо монтаж виконано правильно, то доопрацювання закінчено. Залишилося оснастити нове ЗУ вольтметром, амперметром та проводами з «крокодилами» для підключення до АКБ.
У конструкції можна використовувати будь-які змінні та постійні резистори, крім струмового (нижній за схемою номіналом 0.1 Ом). Його потужність, що розсіюється, - не менше 10 Вт. Зробити такий резистор можна самостійно з ніхромового або мідного дроту відповідної довжини, але реально знайти і готовий, наприклад, шунт від китайського цифрового тестера на 10 А або резистор С5-16МВ. Ще один варіант - два резистори 5WR2J, включені паралельно. Такі резистори є в імпульсних блоках живлення ПК або телевізорів.
Що потрібно знати при зарядці АКБ
Заряджаючи автомобільний акумулятор, важливо дотримуватися ряду правил. Це допоможе вам продовжити термін служби акумулятора та зберегти своє здоров'я:
Питання про створення простого зарядного пристрою для акумулятора своїми руками з'ясовано. Все досить просто, залишилося запастись необхідним інструментом і можна сміливо приступати до роботи.
Універсальний зарядний пристрій для малогабаритних акумуляторів
За допомогою пропонованого зарядного пристрою (ЗУ) можна відновлювати працездатність практично всіх типів малогабаритних акумуляторів, що використовуються в побуті, з номінальною напругою 1,5 В (наприклад, СЦ-21, СЦ-31, СЦ-32Д-0,26С, Д-0,06 , Д-0,06Д, Д-0,1, Д-0,115, Д-0.26Д, Д-0,55С, КНГ-0.35Д, КНГЦ-1Д. -1Д і т. д.). У ЗУ передбачено автоматичне відключення від мережі при закінченні встановленого часу зарядки та при перевищенні допустимого значення напруги на акумуляторі. У ЗП також передбачена індикація значення зарядного струму.
Електронну схему універсального ЗУ наведено на рис. 1; вона складається з п'яти різних функціональних вузлів:
- джерела постійного струму;
- схеми встановлення тривалості часу зарядки;
- схеми для автоматичного включення та вимикання ЗУ від мережі;
- схеми індикації значення зарядного струму;
- джерела живлення.
Мал. 1. Принципова схема
Заряджання акумуляторів можна проводити за допомогою п'яти різних значень зарядного струму: 6, 12, 26, 55 та 100 мА. Струм зарядки вибирається за допомогою перемикачів SA2-SA5, відповідно підключаючи одну з груп резисторів Rl - R4 паралельно R5. Наприклад, при зарядці акумуляторів СЦ-21, СЦ-31, СЦ-32 для сучасних електронних наручних годинників використовується зарядний струм 6 або 12 мА. При зарядженні струмом 6 мА перемикачі SA2-SA5 залишаються в положенні, показаному на схемі. При зарядному струмі 12 мА до резистори R5 за допомогою перемикача SA2 паралельно приєднується резистор R4. а при струмі 26 мА до резистори R5 за допомогою SA3 паралельно приєднується резистор R3 і т.д.
Працездатність акумуляторів для електронного наручного годинника відновлюється приблизно через 1...3 год після підключення до пристрою, при цьому, якщо напруга на акумуляторі досягає 2,2...2,3 В, ЗУ автоматично відключається від мережі.
Схема для автоматичного включення та вимкнення ЗУ від мережі виконана на транзисторі VT4, діоді VD3, електронному реле K1 та на резисторах R6, R7. Порогова напруга 2,2...2,3 Встановлюється за допомогою змінного резистора R7. Напруга на акумуляторі через діод VD1 та резистор R7 надходить до бази транзистора VT4. Коли напруга досягає рівня 2,2...2,3, транзистор відкривається і напруга на реле К1 зменшується, контакт До відключає ЗУ від мережі. Для включення ЗУ достатньо короткочасного натискання SA1. Після короткочасного включення SA1 спрацьовує реле К1, його контакти блокують контакти SA1 і ЗУ підключається до мережі.
Схема установки часу зарядки виконана на мікросхемах DD4 К155ЛАЗ, DD2, DD3 К155ІЕ8, DD1 К155ІЕ2. На логічних елементах DD4.1, DD4.2, резисторах R9, R10 та на конденсаторі С2 побудований генератор низької частоти. За допомогою мікросхем К155ІЕ8 виконані два лічильники дільника вхідної частоти з коефіцієнтом розподілу 64, а на мікросхемі К155ІЕ2 - лічильник-ділитель з коефіцієнтом розподілу 10 . Частоту генератора можна змінити за допомогою змінного резистора R10. Змінюючи частоту генератора, можна регулювати тривалість зарядки від 2 до 20 год. Однак, враховуючи те, що час тривалості зарядки майже для всіх типів малогабаритних акумуляторів дорівнює 15 год, доцільно жорстко встановлювати час зарядки 15 год. - Рівень логічної 1 через діод VD2 і резистор R7 прикладається до бази транзистора VT4. Останній, відкриваючись через контакти реле К1 відключає ЗУ від мережі.
Схема індикації значення зарядного струму виконана за допомогою ППЗУ К155РЕЗ, напівпровідникових цифрових індикаторів HL1, HL2 АЛС324Б і резисторів Rll-R19. При цьому необхідно в ППЗУ К155РЕЗ заздалегідь записати програму, наведену в табл. 1.
На цифрових напівпровідникових індикаторах виводиться одне з п'яти різних значень зарядного струму, за допомогою якого в цей момент заряджається акумулятор. Слід зазначити, що з зарядці струмом 100 мА, оскільки є тризначним числом, на індикаторах HL1, HL2 висвічується число 98.
Зважаючи на те, що вхід Е (висновок 15) ППЗУ через елемент DD4.3 підключений до генератора низької частоти, то на індикаторах цифрова інформація блимає з частотою генератора. Такий спосіб індикації значення зарядного струму, по-перше, зменшує споживаний струм схеми індикації. По-друге, за допомогою частоти миготіння можна оцінити попередньо встановлений час зарядки.
Враховуючи відносну складність схеми індикації для радіоаматорів, її можна виключити із ЗП. Тоді із схеми виключають мікросхему DD5, цифрові напівпровідникові індикатори HL1, HL2, резистори Rll-R19 і другу групу контактів перемикачів SA2-SA5. А при використанні схеми індикації попередню програму в ППЗУ К155РЕЗ можна записати пристроєм, описаним у .
Джерело живлення виконане за відомою схемою на мікросхемі DA1 KP142EH5B. Саму мікросхему за допомогою клею "Момент" або іншим способом закріплюють до корпусу трансформатора. В цьому випадку немає необхідності використовувати окреме тепловідведення для мікросхеми DA1.
Деталі пристрою змонтовані на друкованій платі, яка розміщена в корпусі з полістиролу. Мережева вилка ХР1 укріплена на корпусі. Контакти для підключення дискових акумуляторів виготовлені із господарської пластмасової прищіпки (рис. 2).
При правильному монтажі елементів схеми пристрій працює одразу. Роботу генератора імпульсів перевіряють за допомогою світлодіода, показаного пунктирними лініями на рис. 1. Потім для встановлення часу відновлення, що дорівнює 15 год, за допомогою резистора R1 вибирається така частота проходження імпульсів, при якій на виході мікросхеми DD3 (на висновку 7) з'являється негативний імпульс через 1,5 хв. Це можна контролювати за допомогою світлодіода. Показаний пунктирними лініями світлодіод відключається від виходу генератора і підключається в період установки часу виведення 7 мікросхеми DD3.
Струм, що споживається ЗУ, не перевищує 350 мА. Для зменшення потужності замість мікросхем серії К155 можна використати мікросхеми серії К555.
ЛІТЕРАТУРА
1. Xоровіц П., Хілл У. Мистецтво схемотехніки. - М.: Світ, 1989, т. 1.
2. Бондарєв Ст., Руковішников А. Зарядний пристрій для малогабаритних елементів. - Радіо, 1989, № 3. с. 69.
3. Пузаков А. ПЗУ у спортивній літературі. - Радіо, 1982. № 1. с. 22-23.
4. Горошков Б. І. Елементи радіоелектронних пристроїв. - М. Радіо та зв'язок, 1988.
