Най-простите зарядни устройства за автомобилни акумулатори. Как да направите автоматично зарядно устройство за автомобилна батерия със собствените си ръце. Как да определите необходимите параметри при зареждане с постоянен ток

Спазването на режима на работа на акумулаторните батерии и по-специално на режима на зареждане гарантира безпроблемната им работа през целия им експлоатационен живот. Батериите се зареждат с ток, чиято стойност може да се определи по формулата

където I е средният ток на зареждане, A., и Q е посоченият електрически капацитет на батерията, Ah.

Класическо зарядно устройство за автомобилна батерия се състои от понижаващ трансформатор, токоизправител и регулатор на зарядния ток. Като регулатори на тока се използват проводникови реостати (виж фиг. 1) и транзисторни стабилизатори на ток.

И в двата случая тези елементи генерират значителна топлинна мощност, което намалява ефективността на зарядното устройство и увеличава вероятността от повреда.

За да регулирате тока на зареждане, можете да използвате набор от кондензатори, свързани последователно с първичната (мрежова) намотка на трансформатора и действащи като реактивни съпротивления, които намаляват излишното мрежово напрежение. Опростена версия на такова устройство е показана на фиг. 2.

В тази схема топлинната (активна) мощност се освобождава само на диодите VD1-VD4 на токоизправителния мост и трансформатора, така че нагряването на устройството е незначително.

Недостатъкът на фиг. 2 е необходимостта от осигуряване на напрежение на вторичната намотка на трансформатора един път и половина по-голямо от номиналното напрежение на товара (~ 18÷20V).

Схемата на зарядното устройство, която осигурява зареждане на 12-волтови батерии с ток до 15 A, като зарядният ток може да се променя от 1 до 15 A на стъпки от 1 A, е показана на фиг. 3.

Възможно е автоматично изключване на устройството, когато батерията е напълно заредена. Не се страхува от краткотрайни къси съединения в товарната верига и прекъсвания в нея.

Превключвателите Q1 - Q4 могат да се използват за свързване на различни комбинации от кондензатори и по този начин да регулират тока на зареждане.

Променливият резистор R4 задава прага на реакция на K2, който трябва да работи, когато напрежението на клемите на батерията е равно на напрежението на напълно заредена батерия.

На фиг. Фигура 4 показва друго зарядно устройство, в което токът на зареждане се регулира плавно от нула до максималната стойност.

Промяната на тока в товара се постига чрез регулиране на ъгъла на отваряне на тиристора VS1. Блокът за управление е направен на транзистор с едно преход VT1. Стойността на този ток се определя от позицията на променливия резистор R5. Максималният заряден ток на батерията е 10А, задава се с амперметър. Устройството е снабдено от страната на мрежата и товара с предпазители F1 и F2.

Вариант на печатна платка на зарядното устройство (виж фиг. 4) с размери 60x75 mm е показан на следната фигура:

В диаграмата на фиг. 4, вторичната намотка на трансформатора трябва да бъде проектирана за ток три пъти по-голям от тока на зареждане и съответно мощността на трансформатора също трябва да бъде три пъти по-голяма от мощността, консумирана от батерията.

Това обстоятелство е значителен недостатък на зарядните устройства с тиристорен регулатор на тока (тиристор).

Забележка:

Диодите на токоизправителния мост VD1-VD4 и тиристорът VS1 трябва да бъдат инсталирани на радиатори.

Възможно е значително да се намалят загубите на мощност в SCR и следователно да се увеличи ефективността на зарядното устройство чрез преместване на контролния елемент от веригата на вторичната намотка на трансформатора към веригата на първичната намотка. такова устройство е показано на фиг. 5.

В диаграмата на фиг. 5 контролен блок е подобен на този, използван в предишната версия на устройството. SCR VS1 е включен в диагонала на токоизправителния мост VD1 - VD4. Тъй като токът на първичната намотка на трансформатора е приблизително 10 пъти по-малък от тока на зареждане, на диодите VD1-VD4 и тиристора VS1 се отделя относително малко топлинна мощност и те не изискват монтаж на радиатори. В допълнение, използването на SCR в веригата на първичната намотка на трансформатора направи възможно леко подобряване на формата на кривата на зарядния ток и намаляване на стойността на коефициента на формата на кривата на тока (което също води до повишаване на ефективността на зарядното устройство). Недостатъкът на това зарядно устройство е галваничната връзка с мрежата от елементи на контролния блок, която трябва да се вземе предвид при разработването на дизайн (например използвайте променлив резистор с пластмасова ос).

Версия на печатната платка на зарядното устройство на фигура 5 с размери 60x75 mm е показана на фигурата по-долу:

Забележка:

Диодите на токоизправителния мост VD5-VD8 трябва да бъдат инсталирани на радиатори.

В зарядното устройство на фигура 5 има диоден мост VD1-VD4 тип KTs402 или KTs405 с буквите A, B, C. Zener диод VD3 тип KS518, KS522, KS524 или съставен от два идентични ценерови диода с общо стабилизиращо напрежение от 16÷24 волта (KS482, D808, KS510 и др.). Транзисторът VT1 е еднопреходен, тип KT117A, B, V, G. Диодният мост VD5-VD8 е съставен от диоди, с работен ток не по-малко от 10 ампера(D242÷D247 и др.). Диодите се монтират на радиатори с площ най-малко 200 кв.см, като радиаторите ще се нагорещят много, в кутията на зарядното може да се монтира вентилатор за вентилация.

Проблемите с батерията не са толкова необичайни. За да възстановите функционалността, е необходимо допълнително зареждане, но нормалното зареждане струва много пари и може да се направи от наличния „боклук“. Най-важното е да намерите трансформатор с необходимите характеристики и да направите зарядно устройство за автомобилна батерия със собствените си ръце отнема само няколко часа (ако имате всички необходими части).

Процесът на зареждане на батерията трябва да следва определени правила. Освен това процесът на зареждане зависи от вида на батерията. Нарушенията на тези правила водят до намаляване на капацитета и експлоатационния живот. Следователно параметрите на зарядното устройство за автомобилни акумулатори се избират за всеки конкретен случай. Тази възможност се предоставя от сложно зарядно устройство с регулируеми параметри или закупено специално за тази батерия. Има и по-практичен вариант - да направите зарядно устройство за автомобилна батерия със собствените си ръце. За да знаете какви параметри трябва да бъдат, малко теория.

Видове зарядни устройства за батерии

Зареждането на батерията е процес на възстановяване на използвания капацитет. За да направите това, към клемите на батерията се подава напрежение, което е малко по-високо от работните параметри на батерията. Може да се сервира:

D.C. Времето за зареждане е най-малко 10 часа, през цялото това време се подава фиксиран ток, напрежението варира от 13,8-14,4 V в началото на процеса до 12,8 V в самия край. При този тип зарядът се натрупва постепенно и продължава по-дълго. Недостатъкът на този метод е, че е необходимо да се контролира процеса и да се изключи зарядното устройство навреме, тъй като при презареждане електролитът може да заври, което значително ще намали експлоатационния му живот.
Постоянно налягане. При зареждане с постоянно напрежение, зарядното устройство произвежда напрежение от 14,4 V през цялото време, а токът варира от големи стойности в първите часове на зареждане до много малки стойности в последните. Следователно батерията няма да се презарежда (освен ако не я оставите за няколко дни). Положителният аспект на този метод е, че времето за зареждане е намалено (90-95% може да се достигне за 7-8 часа) и зарежданата батерия може да бъде оставена без надзор. Но такъв „авариен“ режим на възстановяване на заряда има лош ефект върху експлоатационния живот. При често използване на постоянно напрежение батерията се разрежда по-бързо.

Като цяло, ако няма нужда да бързате, по-добре е да използвате DC зареждане. Ако трябва да възстановите функционалността на батерията за кратко време, приложете постоянно напрежение. Ако говорим за това какво е най-доброто зарядно устройство за автомобилна батерия със собствените си ръце, отговорът е ясен - това, което доставя постоянен ток. Схемите ще бъдат прости, състоящи се от достъпни елементи.

Как да определите необходимите параметри при зареждане с постоянен ток

Експериментално е установено, че зареждане на автомобилни оловни акумулатори(повечето от тях) необходим ток, който не надвишава 10% от капацитета на батерията. Ако капацитетът на зарежданата батерия е 55 A/h, максималният заряден ток ще бъде 5,5 A; с капацитет 70 A/h - 7 A и др. В този случай можете да зададете малко по-нисък ток. Зареждането ще продължи, но по-бавно. Той ще се натрупа, дори ако зарядният ток е 0,1 A. Просто ще отнеме много време за възстановяване на капацитета.

Тъй като изчисленията предполагат, че зарядният ток е 10%, получаваме минимално време за зареждане от 10 часа. Но това е, когато батерията е напълно разредена, а това не трябва да се допуска. Следователно действителното време за зареждане зависи от „дълбочината“ на разреждането. Можете да определите дълбочината на разреждане, като измерите напрежението на батерията преди зареждане:

Да изчисля приблизително време за зареждане на батерията, трябва да разберете разликата между максималния заряд на батерията (12,8 V) и нейното текущо напрежение. Умножавайки числото по 10, получаваме времето в часове. Например напрежението на батерията преди зареждане е 11,9 V. Намираме разликата: 12,8 V - 11,9 V = 0,8 V. Умножавайки тази цифра по 10, откриваме, че времето за зареждане ще бъде около 8 часа. Това при условие, че доставяме ток, който е 10% от капацитета на батерията.

Зарядни вериги за автомобилни акумулатори

За зареждане на батерии обикновено се използва домакинска мрежа от 220 V, която се преобразува в намалено напрежение с помощта на преобразувател.

Прости вериги

Най-простият и ефективен начин е да използвате понижаващ трансформатор. Именно той понижава 220 V до необходимите 13-15 V. Такива трансформатори могат да бъдат намерени в стари тръбни телевизори (TS-180-2), компютърни захранвания и намерени на „руините“ на битпазара.

Но изходът на трансформатора произвежда променливо напрежение, което трябва да бъде коригирано. Те правят това с помощта на:

Горните диаграми също съдържат предпазители (1 A) и измервателни уреди. Те дават възможност за контролиране на процеса на зареждане. Те могат да бъдат изключени от веригата, но ще трябва периодично да използвате мултицет, за да ги наблюдавате. При контрол на напрежението това все още е поносимо (просто прикрепете сонди към клемите), но е трудно да се контролира тока - в този режим измервателният уред е свързан към отворена верига. Тоест ще трябва да изключвате захранването всеки път, да поставяте мултиметъра в режим на текущо измерване и да включвате захранването. разглобете измервателната верига в обратен ред. Следователно използването на поне 10 A амперметър е много желателно.

Недостатъците на тези схеми са очевидни - няма начин да се коригират параметрите на таксуването. Тоест, когато избирате елементна база, изберете параметрите така, че изходният ток да е същият 10% от капацитета на вашата батерия (или малко по-малко). Знаете напрежението - за предпочитане в рамките на 13,2-14,4 V. Какво да направите, ако токът се окаже по-голям от желания? Добавете резистор към веригата. Поставя се на положителния изход на диодния мост пред амперметъра. Избирате съпротивлението „локално“, като се фокусирате върху тока; мощността на резистора е по-голяма, тъй като излишният заряд ще се разсейва върху тях (10-20 W или така).

И още нещо: зарядно устройство за акумулатор за кола, направено по тези схеми, най-вероятно ще се нагрее много. Затова е препоръчително да добавите охладител. Може да се вкара във веригата след диодния мост.

Регулируеми вериги

Както вече споменахме, недостатъкът на всички тези вериги е невъзможността за регулиране на тока. Единственият вариант е да промените съпротивлението. Между другото, можете да поставите променлив резистор за настройка тук. Това ще бъде най-лесният изход. Но ръчното регулиране на тока е по-надеждно реализирано във верига с два транзистора и резистор за подстригване.

Токът на зареждане се променя от променлив резистор. Той се намира след композитния транзистор VT1-VT2, така че през него протича малък ток. Следователно мощността може да бъде около 0,5-1 W. Неговият рейтинг зависи от избраните транзистори и се избира експериментално (1-4,7 kOhm).

Трансформатор с мощност 250-500 W, вторична намотка 15-17 V. Диодният мост е монтиран на диоди с работен ток от 5A и по-висок.

Транзистор VT1 - P210, VT2 се избира от няколко опции: германий P13 - P17; силиций KT814, KT 816. За да отстраните топлината, монтирайте върху метална плоча или радиатор (поне 300 cm2).

Предпазители: на входа PR1 - 1 A, на изхода PR2 - 5 A. Също така във веригата има сигнални лампи - наличие на напрежение 220 V (HI1) и ток на зареждане (HI2). Тук можете да инсталирате всякакви 24 V лампи (включително светодиоди).

Видео по темата

Направи си сам зарядното устройство за автомобилна батерия е популярна тема за автомобилните ентусиасти. Трансформатори се взимат от всякъде - от захранвания, микровълнови печки... дори сами си ги навиват. Схемите, които се прилагат, не са от най-сложните. Така че дори без умения по електротехника можете да го направите сами.

Как да направите домашно автоматично зарядно устройство Снимката показва домашно автоматично зарядно устройство за зареждане
Как да си направим домашно автоматично зарядно за автомобилен акумулатор

Как да си направим домашно автоматично зарядно устройство

за автомобилен акумулатор

Снимката показва домашно автоматично зарядно устройство за зареждане на 12 V автомобилни батерии с ток до 8 A, сглобено в корпус от миливолтметър B3-38.

Защо трябва да зареждате акумулатора на колата си?

Батерията в колата се зарежда от електрически генератор. За да се осигури безопасен режим на зареждане на батерията, след генератора е монтиран релеен регулатор, осигуряващ зарядно напрежение не повече от 14,1 ± 0,2 V. За пълното зареждане на батерията е необходимо напрежение от 14,5 V. Поради тази причина колата генераторът не може да зареди батерията на 100%. Поради това е необходимо периодично зареждане на батерията с външно зарядно устройство.

През топли периоди, акумулатор, зареден само на 20%, може да стартира двигателя. При минусови температури капацитетът на батерията намалява наполовина и стартовите токове се увеличават поради сгъстената смазка на двигателя. Ето защо, ако не заредите батерията навреме, тогава с настъпването на студеното време двигателят може да не стартира.

Анализ на вериги на зарядни устройства

Зарядните устройства се използват за зареждане на автомобилен акумулатор. Можете да го закупите готов, но ако желаете и имате малко радиолюбителски опит, можете да го направите сами, спестявайки много пари.

Има много схеми на зарядни устройства за автомобилни акумулатори, публикувани в интернет, но всички те имат недостатъци.

Зарядните устройства, направени с транзистори, генерират много топлина и като правило се страхуват от късо съединение и неправилно свързване на полярността на батерията. Схеми, базирани на тиристори и триаци, не осигуряват необходимата стабилност на зарядния ток и излъчват акустичен шум, не допускат грешки при свързване на батерията и излъчват мощни радиосмущения, които могат да бъдат намалени чрез поставяне на феритен пръстен върху захранващия кабел.

Схемата за изработване на зарядно устройство от компютърно захранване изглежда привлекателна. Структурните схеми на компютърните захранвания са еднакви, но електрическите са различни и модификацията изисква висока радиотехническа квалификация.

Интересувах се от кондензаторната верига на зарядното устройство, ефективността е висока, не генерира топлина, осигурява стабилен заряден ток, независимо от състоянието на заряд на батерията и колебанията в захранващата мрежа и не се страхува от мощност къси съединения. Но има и недостатък. Ако по време на зареждането контактът с батерията се загуби, напрежението на кондензаторите се увеличава няколко пъти (кондензаторите и трансформаторът образуват резонансна колебателна верига с честотата на мрежата) и те пробиват. Трябваше да премахна само този единствен недостатък, което успях да направя.

Резултатът е зарядно устройство за батерии, което няма гореизброените недостатъци. Повече от 15 години зареждам всякакви 12 V киселинни батерии със самоделно кондензаторно устройство работи безупречно.

Принципна схема на автоматично зарядно устройство

за автомобилен акумулатор

Въпреки привидната си сложност, веригата на домашно зарядно устройство е проста и се състои само от няколко пълни функционални единици.

Ако веригата за повторение ви се струва сложна, тогава можете да сглобите по-проста, която работи на същия принцип, но без функцията за автоматично изключване, когато батерията е напълно заредена.

Схема на ограничител на ток на баластни кондензатори

В кондензаторно зарядно устройство за кола регулирането на големината и стабилизирането на тока на зареждане на батерията се осигурява чрез свързване на баластни кондензатори C4-C9 последователно с първичната намотка на силовия трансформатор T1. Колкото по-голям е капацитетът на кондензатора, толкова по-голям е зарядният ток на батерията.

На практика това е пълна версия на зарядното устройство, след диодния мост можете да свържете батерия, но надеждността на такава схема е ниска. Ако контактът с клемите на батерията е прекъснат, кондензаторите може да се повредят.

Капацитетът на кондензаторите, който зависи от големината на тока и напрежението на вторичната намотка на трансформатора, може да бъде приблизително определен по формулата, но е по-лесно да се ориентирате, като използвате данните в таблицата.

За регулиране на тока, за да се намали броят на кондензаторите, те могат да бъдат свързани паралелно в групи. Моето превключване се извършва с помощта на превключвател с две ленти, но можете да инсталирате няколко превключвателя.

Защитна верига

от неправилно свързване на полюсите на батерията

Схема за измерване на ток и напрежение на зареждане на батерията

Благодарение на наличието на превключвател S3 в диаграмата по-горе, при зареждане на батерията е възможно да се контролира не само количеството заряден ток, но и напрежението. В горната позиция на S3 се измерва токът, в долната позиция се измерва напрежението. Ако зарядното устройство не е свързано към електрическата мрежа, волтметърът ще покаже напрежението на батерията, а когато батерията се зарежда, напрежението на зареждане. Като глава се използва микроамперметър M24 с електромагнитна система. R17 заобикаля главата в режим на измерване на ток, а R18 служи като делител при измерване на напрежението.

Верига за автоматично изключване на зарядното устройство

когато батерията е напълно заредена

За захранване на операционния усилвател и създаване на референтно напрежение се използва чип стабилизатор DA1 тип 142EN8G 9V. Тази микросхема не е избрана случайно. Когато температурата на тялото на микросхемата се промени с 10º, изходното напрежение се променя с не повече от стотни от волта.

Системата за автоматично изключване на зареждането, когато напрежението достигне 15,6 V, е направена на половината от чипа A1.1. Пин 4 на микросхемата е свързан към делител на напрежение R7, R8, от който се подава референтно напрежение от 4,5 V. Пин 4 на микросхемата е свързан към друг разделител с помощта на резистори R4-R6, резистор R5 е резистор за настройка. задайте работния праг на машината. Стойността на резистора R9 задава прага за включване на зарядното устройство на 12,54 V. Благодарение на използването на диод VD7 и резистор R9 се осигурява необходимият хистерезис между напрежението на включване и изключване на заряда на батерията.

Схемата работи по следния начин. При свързване на автомобилна батерия към зарядно устройство, чието напрежение на клемите е по-малко от 16,5 V, на щифт 2 на микросхема A1.1 се установява напрежение, достатъчно за отваряне на транзистор VT1, транзисторът се отваря и релето P1 се активира, свързвайки контакти K1.1 към мрежата през блок от кондензатори започва първичната намотка на трансформатора и зареждането на батерията. Веднага щом зарядното напрежение достигне 16,5 V, напрежението на изхода A1.1 ще намалее до стойност, недостатъчна за поддържане на транзистора VT1 в отворено състояние. Релето ще се изключи и контактите K1.1 ще свържат трансформатора през резервния кондензатор C4, при който зарядният ток ще бъде равен на 0,5 A. Веригата на зарядното устройство ще бъде в това състояние, докато напрежението на батерията намалее до 12,54 V , Веднага щом напрежението бъде зададено равно на 12,54 V, релето ще се включи отново и зареждането ще продължи при зададения ток. Възможно е, ако е необходимо, да деактивирате системата за автоматично управление с помощта на превключвател S2.

По този начин системата за автоматично наблюдение на зареждането на батерията ще премахне възможността за презареждане на батерията. Батерията може да бъде оставена свързана към включеното зарядно поне цяла година. Този режим е подходящ за шофьори, които шофират само през лятото. След края на състезателния сезон можете да свържете батерията към зарядното устройство и да я изключите само през пролетта. Дори ако има прекъсване на захранването, когато се възстанови, зарядното устройство ще продължи да зарежда батерията както обикновено.

Принципът на работа на схемата за автоматично изключване на зарядното устройство в случай на свръхнапрежение поради липса на товар, събран на втората половина на операционния усилвател A1.2, е същият. Само прагът за пълно изключване на зарядното устройство от захранващата мрежа е зададен на 19 V. Ако напрежението на зареждане е по-малко от 19 V, напрежението на изход 8 на чипа A1.2 е достатъчно, за да поддържа транзистора VT2 в отворено състояние , при което се подава напрежение към релето Р2. Веднага след като напрежението на зареждане надвиши 19 V, транзисторът ще се затвори, релето ще освободи контактите K2.1 и захранването на зарядното устройство ще спре напълно. Веднага след като батерията бъде свързана, тя ще захранва веригата за автоматизация и зарядното устройство веднага ще се върне в работно състояние.

Дизайн на автоматично зарядно устройство

Всички части на зарядното устройство са поставени в корпуса на милиамперметър V3-38, от който е извадено цялото му съдържание, с изключение на стрелковото устройство. Монтажът на елементи, с изключение на веригата за автоматизация, се извършва с помощта на шарнирен метод.

Конструкцията на корпуса на милиамперметъра се състои от две правоъгълни рамки, свързани с четири ъгъла. В ъглите са направени дупки с еднакво разстояние, към които е удобно да се закрепят части.

Силовият трансформатор TN61-220 е закрепен с четири винта M4 върху алуминиева плоча с дебелина 2 mm, плочата от своя страна е прикрепена с винтове M3 към долните ъгли на кутията. Силовият трансформатор TN61-220 е закрепен с четири винта M4 върху алуминиева плоча с дебелина 2 mm, плочата от своя страна е прикрепена с винтове M3 към долните ъгли на кутията. C1 също е инсталиран на тази плоча. Снимката показва изглед на зарядното отдолу.

Към горните ъгли на корпуса е прикрепена и плоча от фибростъкло с дебелина 2 mm, към нея са завинтени кондензатори C4-C9 и релета P1 и P2. Към тези ъгли също е завинтена печатна платка, върху която е запоена верига за автоматично зареждане на батерията. В действителност броят на кондензаторите не е шест, както е на диаграмата, а 14, тъй като за да се получи кондензатор с необходимата стойност, е необходимо да се свържат паралелно. Кондензаторите и релетата са свързани към останалата част от зарядното устройство чрез конектор (син на снимката по-горе), което улеснява достъпа до други елементи по време на монтажа.

От външната страна на задната стена е монтиран оребрен алуминиев радиатор за охлаждане на силовите диоди VD2-VD5. Има и предпазител 1 A Pr1 и щепсел (взет от захранването на компютъра) за захранване.

Захранващите диоди на зарядното са закрепени с помощта на две скоби към радиатора вътре в кутията. За тази цел в задната стена на корпуса е направен правоъгълен отвор. Това техническо решение ни позволи да минимизираме количеството топлина, генерирано вътре в кутията, и да спестим място. Диодните проводници и захранващите проводници са запоени върху свободна лента, изработена от фолио от фибростъкло.

Снимката показва изглед на домашно зарядно устройство от дясната страна. Монтажът на електрическата верига се извършва с цветни проводници, променливо напрежение - кафяви, положителни - червени, отрицателни - сини проводници. Напречното сечение на проводниците, идващи от вторичната намотка на трансформатора към клемите за свързване на батерията, трябва да бъде най-малко 1 mm 2.

Шунтът на амперметъра е парче константанова жица с високо съпротивление с дължина около сантиметър, чиито краища са запечатани в медни ленти. Дължината на шунтовия проводник се избира при калибриране на амперметъра. Взех проводника от шунта на изгорял тестер за показалка. Единият край на медните ленти е запоен директно към положителния изходен извод; към втората лента е запоен дебел проводник, идващ от контактите на релето P3. Жълтите и червените проводници отиват към показалеца от шунт.

Печатна платка на блока за автоматизация на зарядното устройство

Веригата за автоматично регулиране и защита от неправилно свързване на батерията към зарядното устройство е запоена върху печатна платка от фолио фибростъкло.

Снимката показва външния вид на сглобената верига. Дизайнът на печатната платка за веригата за автоматично управление и защита е прост, отворите са направени със стъпка от 2,5 mm.

Снимката по-горе показва изглед на печатната платка от страната на монтажа с части, маркирани в червено. Този чертеж е удобен при сглобяване на печатна платка.

Чертежът на печатна платка по-горе ще бъде полезен, когато се произвежда с помощта на технологията на лазерен принтер.

И този чертеж на печатна платка ще бъде полезен при ръчно прилагане на тоководещи писти на печатна платка.

Зарядно волтметър и амперметърна скала

Скалата на стрелката на миливолтметъра V3-38 не отговаряше на необходимите измервания, така че трябваше да начертая своя собствена версия на компютъра, да я отпечатам на плътна бяла хартия и да залепя момента върху стандартната скала с лепило.

Благодарение на по-големия размер на скалата и калибрирането на устройството в зоната на измерване, точността на отчитане на напрежението беше 0,2 V.

Проводници за свързване на зарядното устройство към клемите на батерията и мрежата

Проводниците за свързване на автомобилния акумулатор към зарядното устройство са снабдени с щипки тип "крокодил" от едната страна и разделени краища от другата страна. Червеният проводник е избран за свързване на положителната клема на батерията, а синият проводник е избран за свързване на отрицателната клема. Напречното сечение на проводниците за свързване към акумулаторното устройство трябва да бъде най-малко 1 mm 2.

Зарядното устройство се свързва към електрическата мрежа чрез универсален кабел с щепсел и контакт, който се използва за свързване на компютри, офис техника и други електрически уреди.

Относно частите на зарядното устройство

Използва се силов трансформатор Т1 тип TN61-220, чиито вторични намотки са свързани последователно, както е показано на диаграмата. Тъй като ефективността на зарядното устройство е най-малко 0,8 и токът на зареждане обикновено не надвишава 6 A, всеки трансформатор с мощност 150 вата ще свърши работа. Вторичната намотка на трансформатора трябва да осигурява напрежение от 18-20 V при ток на натоварване до 8 A. Можете да изчислите броя на завъртанията на вторичната намотка на трансформатора с помощта на специален калкулатор.

Кондензатори C4-C9 тип MBGCh за напрежение най-малко 350 V. Можете да използвате кондензатори от всякакъв тип, предназначени да работят във вериги с променлив ток.

Диодите VD2-VD5 са подходящи за всякакъв тип, номинален за ток от 10 A. VD7, VD11 - всякакви импулсни силициеви. VD6, VD8, VD10, VD5, VD12 и VD13 са всички, които могат да издържат на ток от 1 A. LED VD1 е всеки, VD9 Използвах тип KIPD29. Отличителна черта на този светодиод е, че променя цвета си при промяна на полярността на връзката. За да го превключите, се използват контакти K1.2 на реле P1. При зареждане с основен ток светодиодът свети в жълто, а при преминаване в режим на зареждане на батерията свети в зелено. Вместо двоичен светодиод, можете да инсталирате всеки два едноцветни светодиода, като ги свържете според схемата по-долу.

Избраният операционен усилвател е KR1005UD1, аналог на чуждия AN6551. Такива усилватели са използвани в звуковия и видео блок на видеорекордер VM-12. Хубавото на усилвателя е, че не изисква двуполюсно захранване или коригиращи вериги и остава работоспособен при захранващо напрежение от 5 до 12 V. Може да бъде заменен с почти всеки подобен. Например LM358, LM258, LM158 са добри за подмяна на микросхеми, но номерирането на щифтовете им е различно и ще трябва да направите промени в дизайна на печатната платка.

Релетата P1 и P2 са всякакви за напрежение 9-12 V и контакти, предназначени за ток на превключване 1 A. P3 за напрежение 9-12 V и ток на превключване 10 A, например RP-21-003. Ако в релето има няколко контактни групи, препоръчително е да ги запоявате паралелно.

Превключвател S1 от всякакъв тип, проектиран да работи при напрежение 250 V и има достатъчен брой превключващи контакти. Ако не се нуждаете от стъпка за регулиране на тока от 1 A, тогава можете да инсталирате няколко превключвателя и да зададете тока на зареждане, да речем, 5 A и 8 A. Ако зареждате само автомобилни батерии, тогава това решение е напълно оправдано. Превключвател S2 се използва за деактивиране на системата за контрол на нивото на зареждане. Ако батерията се зарежда с висок ток, системата може да работи преди батерията да е напълно заредена. В този случай можете да изключите системата и да продължите да зареждате ръчно.

Всяка електромагнитна глава за измервател на ток и напрежение е подходяща с общ ток на отклонение от 100 μA, например тип M24. Ако няма нужда да измервате напрежение, а само ток, тогава можете да инсталирате готов амперметър, предназначен за максимален постоянен измервателен ток от 10 A, и да наблюдавате напрежението с външен тестер за набиране или мултицет, като ги свържете към батерията Контакти.

Настройка на блока за автоматично регулиране и защита на блока за автоматично управление

Ако платката е сглобена правилно и всички радио елементи са в добро работно състояние, веригата ще работи веднага. Остава само да зададете прага на напрежението с резистор R5, при достигането на който зареждането на батерията ще премине в режим на зареждане с малък ток.

Регулирането може да се извърши директно по време на зареждане на батерията. Но все пак е по-добре да играете на сигурно и да проверите и конфигурирате веригата за автоматично управление и защита на автоматичния блок за управление, преди да го инсталирате в корпуса. За да направите това, ще ви е необходимо захранване с постоянен ток, което има способността да регулира изходното напрежение в диапазона от 10 до 20 V, предназначено за изходен ток от 0,5-1 A. Що се отнася до измервателните уреди, ще ви трябват всякакви волтметър, тестер за стрелки или мултиметър, предназначен за измерване на постоянно напрежение с граница на измерване от 0 до 20 V.

Проверка на стабилизатора на напрежението

След като инсталирате всички части на печатната платка, трябва да приложите захранващо напрежение от 12-15 V от захранването към общия проводник (минус) и щифт 17 на чипа DA1 (плюс). Като промените напрежението на изхода на захранването от 12 на 20 V, трябва да използвате волтметър, за да се уверите, че напрежението на изход 2 на стабилизатора на напрежението DA1 е 9 V. Ако напрежението е различно или се промени, тогава DA1 е дефектен.

Микросхемите от серията K142EN и аналозите имат защита срещу късо съединение на изхода и ако късо свържете изхода му към общия проводник, микросхемата ще влезе в защитен режим и няма да се повреди. Ако тестът покаже, че напрежението на изхода на микросхемата е 0, това не винаги означава, че е дефектно. Напълно възможно е да има късо съединение между релсите на печатната платка или някой от радиоелементите в останалата част от веригата да е дефектен. За да проверите микросхемата, достатъчно е да изключите нейния щифт 2 от платката и ако на нея се появи 9 V, това означава, че микросхемата работи и е необходимо да намерите и премахнете късото съединение.

Проверка на системата за защита от пренапрежение

Реших да започна да описвам принципа на работа на веригата с по-проста част от веригата, която не подлежи на строги стандарти за работно напрежение.

Функцията за изключване на зарядното устройство от мрежата в случай на изключване на батерията се изпълнява от част от веригата, монтирана върху операционен диференциален усилвател A1.2 (наричан по-нататък op-amp).

Принцип на действие на операционен диференциален усилвател

Без да знаете принципа на работа на оп-усилвателя, е трудно да разберете работата на веригата, така че ще дам кратко описание. Операционният усилвател има два входа и един изход. Един от входовете, който е обозначен в диаграмата със знака „+“, се нарича неинвертиращ, а вторият вход, който е обозначен със знак „–“ или кръг, се нарича инвертиращ. Думата диференциален операционен усилвател означава, че напрежението на изхода на усилвателя зависи от разликата в напрежението на неговите входове. В тази схема операционният усилвател се включва без обратна връзка, в режим на компаратор – сравняване на входните напрежения.

Така, ако напрежението на един от входовете остане непроменено, а на втория се промени, тогава в момента на преминаване през точката на равенство на напреженията на входовете, напрежението на изхода на усилвателя ще се промени рязко.

Тестване на веригата за защита от пренапрежение

Да се върнем към диаграмата. Неинвертиращият вход на усилвателя A1.2 (щифт 6) е свързан към делител на напрежение, монтиран през резистори R13 и R14. Този делител е свързан към стабилизирано напрежение от 9 V и следователно напрежението в точката на свързване на резисторите никога не се променя и е 6,75 V. Вторият вход на операционния усилвател (пин 7) е свързан към втория делител на напрежението, сглобени на резистори R11 и R12. Този делител на напрежението е свързан към шината, през която протича зарядният ток, и напрежението върху него се променя в зависимост от силата на тока и степента на зареждане на батерията. Следователно стойността на напрежението на пин 7 също ще се промени съответно. Съпротивленията на делителя са избрани по такъв начин, че когато напрежението на зареждане на батерията се промени от 9 на 19 V, напрежението на пин 7 ще бъде по-малко, отколкото на пин 6, а напрежението на изхода на операционния усилвател (пин 8) ще бъде по-високо от 0,8 V и близо до захранващото напрежение на операционния усилвател. Транзисторът ще бъде отворен, напрежението ще бъде подадено към намотката на релето P2 и ще затвори контактите K2.1. Изходното напрежение също ще затвори диод VD11 и резистор R15 няма да участва в работата на веригата.

Веднага щом напрежението на зареждане надвиши 19 V (това може да се случи само ако батерията е изключена от изхода на зарядното устройство), напрежението на пин 7 ще стане по-голямо от това на пин 6. В този случай напрежението на оп. мощността на усилвателя рязко ще намалее до нула. Транзисторът ще се затвори, релето ще се изключи и контактите K2.1 ще се отворят. Захранващото напрежение към RAM ще бъде прекъснато. В момента, когато напрежението на изхода на операционния усилвател стане нула, диодът VD11 се отваря и по този начин R15 се свързва успоредно на R14 на делителя. Напрежението на пин 6 незабавно ще намалее, което ще елиминира фалшивите положителни резултати, когато напреженията на входовете на операционния усилвател са равни поради пулсации и смущения. Чрез промяна на стойността на R15 можете да промените хистерезиса на компаратора, тоест напрежението, при което веригата ще се върне в първоначалното си състояние.

Когато батерията е свързана към RAM, напрежението на пин 6 отново ще бъде настроено на 6,75 V, а на пин 7 ще бъде по-малко и веригата ще започне да работи нормално.

За да проверите работата на веригата, достатъчно е да промените напрежението на захранването от 12 на 20 V и да свържете волтметър вместо реле P2, за да наблюдавате неговите показания. Когато напрежението е по-малко от 19 V, волтметърът трябва да покаже напрежение от 17-18 V (част от напрежението ще падне през транзистора), а ако е по-високо, нула. Все още е препоръчително да свържете намотката на релето към веригата, тогава ще бъде проверена не само работата на веригата, но и нейната функционалност, а чрез щракванията на релето ще бъде възможно да се контролира работата на автоматизацията без волтметър.

Ако веригата не работи, тогава трябва да проверите напреженията на входове 6 и 7, изхода на операционния усилвател. Ако напреженията се различават от посочените по-горе, трябва да проверите стойностите на резистора на съответните разделители. Ако разделителните резистори и диодът VD11 работят, тогава операционният усилвател е повреден.

За да проверите веригата R15, D11, достатъчно е да изключите един от клемите на тези елементи; веригата ще работи, само без хистерезис, т.е. включва се и се изключва при същото напрежение, подадено от захранването. Транзисторът VT12 може лесно да се провери чрез изключване на един от щифтовете R16 и наблюдение на напрежението на изхода на операционния усилвател. Ако напрежението на изхода на операционния усилвател се променя правилно и релето е винаги включено, това означава, че има повреда между колектора и емитера на транзистора.

Проверка на веригата за изключване на батерията, когато е напълно заредена

Принципът на работа на операционния усилвател A1.1 не се различава от работата на A1.2, с изключение на възможността за промяна на прага на прекъсване на напрежението с помощта на подстригващ резистор R5.

Разделителят за референтното напрежение е сглобен на резистори R7, R8 и напрежението на щифт 4 на операционния усилвател трябва да бъде 4,5 V. Този въпрос е разгледан по-подробно в статията на уебсайта „Как да заредите батерия“.

За да проверите работата на A1.1, захранващото напрежение, подавано от захранването, плавно се увеличава и намалява в рамките на 12-18 V. Когато напрежението достигне 15,6 V, релето P1 трябва да се изключи и контактите K1.1 превключват зарядното устройство на нисък ток режим на зареждане чрез кондензатор C4. Когато нивото на напрежението падне под 12,54 V, релето трябва да се включи и да превключи зарядното устройство в режим на зареждане с ток с определена стойност.

Праговото напрежение на превключване от 12,54 V може да се регулира чрез промяна на стойността на резистора R9, но това не е необходимо.

С помощта на превключвател S2 е възможно да деактивирате автоматичния режим на работа чрез директно включване на реле P1.

Верига на зарядно устройство за кондензатор

без автоматично изключване

За тези, които нямат достатъчно опит в сглобяването на електронни схеми или не е необходимо автоматично да изключват зарядното устройство след зареждане на батерията, предлагам опростена версия на схемата на устройството за зареждане на киселинни автомобилни батерии. Отличителна черта на веригата е нейната лекота на повторение, надеждност, висока ефективност и стабилен ток на зареждане, защита срещу неправилно свързване на батерията и автоматично продължаване на зареждането в случай на загуба на захранващо напрежение.

Принципът на стабилизиране на тока на зареждане остава непроменен и се осигурява чрез свързване на блок от кондензатори C1-C6 последователно с мрежовия трансформатор. За защита от пренапрежение на входната намотка и кондензаторите се използва една от двойките нормално отворени контакти на реле P1.

Когато батерията не е свързана, контактите на релетата P1 K1.1 и K1.2 са отворени и дори зарядното устройство да е включено към захранването, към веригата не протича ток. Същото се случва, ако свържете батерията неправилно според полярността. Когато батерията е свързана правилно, токът преминава от нея през диода VD8 към намотката на релето P1, релето се задейства и неговите контакти K1.1 и K1.2 са затворени. Чрез затворени контакти K1.1 мрежовото напрежение се подава към зарядното устройство, а през K1.2 зарядният ток се подава към батерията.

На пръв поглед изглежда, че релейните контакти K1.2 не са необходими, но ако ги няма, тогава ако батерията е свързана неправилно, токът ще тече от положителния извод на батерията през отрицателния извод на зарядното устройство, след което през диодния мост и след това директно към отрицателния извод на батерията и диодите мостът на зарядното устройство ще се повреди.

Предложената проста схема за зареждане на батерии може лесно да се адаптира за зареждане на батерии при напрежение 6 V или 24 V. Достатъчно е да смените релето P1 с подходящо напрежение. За зареждане на 24-волтови батерии е необходимо да се осигури изходно напрежение от вторичната намотка на трансформатора Т1 най-малко 36 V.

Ако желаете, веригата на обикновено зарядно устройство може да бъде допълнена с устройство за индикация на зарядния ток и напрежение, включвайки го като в схемата на автоматично зарядно устройство.

Как да заредите акумулатор на кола

автоматична домашна памет

Преди зареждане акумулаторът, изваден от автомобила, трябва да се почисти от мръсотия и повърхностите му да се изтрият с воден разтвор на сода, за да се отстранят остатъците от киселина. Ако има киселина на повърхността, тогава водният разтвор на сода се пени.

Ако акумулаторът има тапи за пълнене с киселина, тогава всички тапи трябва да се развият, за да могат газовете, образувани в акумулатора по време на зареждане, да излизат свободно. Задължително се проверява нивото на електролита и ако е по-ниско от необходимото се долива дестилирана вода.

След това трябва да зададете зарядния ток с помощта на превключвател S1 на зарядното устройство и да свържете батерията, като спазвате полярността (положителният извод на батерията трябва да бъде свързан към положителния извод на зарядното устройство) към неговите клеми. Ако ключът S3 е в долна позиция, стрелката на зарядното устройство веднага ще покаже напрежението, което произвежда батерията. Остава само да поставите щепсела на захранващия кабел в контакта и процесът на зареждане на батерията ще започне. Волтметърът вече ще започне да показва напрежението на зареждане.

Можете да изчислите времето за зареждане на батерията с помощта на онлайн калкулатор, да изберете оптималния режим на зареждане на батерията на автомобила и да се запознаете с правилата за нейната работа, като посетите статията на уебсайта „Как да заредите батерията“.

Понякога се случва батерията в колата да се изтощи и вече не е възможно да се запали, тъй като стартерът няма достатъчно напрежение и съответно ток, за да завърти вала на двигателя. В този случай можете да го „запалите“ от друг собственик на кола, така че двигателят да запали и батерията да започне да се зарежда от генератора, но това изисква специални проводници и човек, готов да ви помогне. Можете също да заредите батерията сами, като използвате специализирано зарядно устройство, но те са доста скъпи и не се налага да ги използвате много често. Ето защо в тази статия ще разгледаме подробно домашното устройство, както и инструкции как да направите зарядно устройство за автомобилна батерия със собствените си ръце.

Самоделно устройство

Нормалното напрежение на батерията, когато е изключено от автомобила, е между 12,5 V и 15 V. Следователно зарядното устройство трябва да извежда същото напрежение. Токът на зареждане трябва да бъде приблизително 0,1 от капацитета, може и по-малко, но това ще увеличи времето за зареждане. За стандартна батерия с капацитет 70-80 Ah токът трябва да бъде 5-10 ампера, в зависимост от конкретната батерия. Нашето домашно зарядно устройство за батерии трябва да отговаря на тези параметри. За да сглобим зарядно устройство за автомобилна батерия, се нуждаем от следните елементи:

Трансформатор.За нас е подходящ всеки стар електроуред или закупен от пазара с обща мощност около 150 вата, може и повече, но не по-малко, иначе ще се нагрее много и може да повреди. Чудесно е, ако напрежението на изходните му намотки е 12,5-15 V и токът е около 5-10 ампера. Можете да видите тези параметри в документацията за вашата страна. Ако необходимата вторична намотка не е налична, тогава ще е необходимо да пренавиете трансформатора до различно изходно напрежение. За това:

Така намерихме или сглобихме идеалния трансформатор, за да направим собствено зарядно устройство за батерии.

Ще ни трябват още:

След като подготвите всички материали, можете да продължите към процеса на сглобяване на самото зарядно за кола.

Технология на сглобяване

За да направите зарядно устройство за автомобилна батерия със собствените си ръце, трябва да следвате инструкциите стъпка по стъпка:

Ние създаваме домашна верига за зареждане на батерията. В нашия случай ще изглежда така:
Използваме трансформатор TS-180-2. Има няколко първични и вторични намотки. За да работите с него, трябва да свържете две първични и две вторични намотки последователно, за да получите желаното напрежение и ток на изхода.
С помощта на меден проводник свързваме щифтове 9 и 9' един към друг.
На плоча от фибростъкло сглобяваме диоден мост от диоди и радиатори (както е показано на снимката).
Свързваме щифтове 10 и 10' към диодния мост.
Инсталираме джъмпер между щифтове 1 и 1’.
С помощта на поялник прикрепете захранващ кабел с щепсел към щифтове 2 и 2’.
Свързваме предпазител от 0,5 A към първичната верига и съответно предпазител от 10 ампера към вторичната верига.
Свързваме амперметър и парче нихромова жица в пролуката между диодния мост и батерията. Единият край на който е неподвижен, а другият трябва да осигурява подвижен контакт, като по този начин съпротивлението ще се промени и токът, подаван към батерията, ще бъде ограничен.
Изолираме всички връзки с термосвиваема или електрическа лента и поставяме устройството в корпуса. Това е необходимо, за да избегнете токов удар.
Инсталираме подвижен контакт в края на проводника, така че неговата дължина и съответно съпротивлението да са максимални. И свържете батерията. Като намалявате или увеличавате дължината на проводника, трябва да зададете желаната стойност на тока за вашата батерия (0,1 от нейния капацитет).
По време на процеса на зареждане токът, подаван към батерията, сам ще намалее и когато достигне 1 ампер, можем да кажем, че батерията е заредена. Също така е препоръчително да наблюдавате директно напрежението на батерията, но за да направите това, тя трябва да бъде изключена от зарядното устройство, тъй като при зареждане то ще бъде малко по-високо от действителните стойности.

Първото стартиране на сглобената верига на всеки източник на захранване или зарядно устройство винаги се извършва през лампа с нажежаема жичка, ако свети с пълна интензивност - или има грешка някъде, или първичната намотка е късо съединение! Лампа с нажежаема жичка е монтирана в процепа на фазовия или нулевия проводник, захранващ първичната намотка.

Тази схема на домашно зарядно устройство за батерии има един голям недостатък - не знае как самостоятелно да изключи батерията от зареждане след достигане на необходимото напрежение. Следователно ще трябва постоянно да наблюдавате показанията на волтметъра и амперметъра. Има дизайн, който няма този недостатък, но сглобяването му ще изисква допълнителни части и повече усилия.

Визуален пример на готовия продукт

Правила за работа

Недостатъкът на домашно зарядно устройство за 12V батерия е, че след като батерията е напълно заредена, устройството не се изключва автоматично. Ето защо ще трябва периодично да поглеждате таблото, за да го изключите навреме. Друг важен нюанс е, че проверката на зарядното за искра е строго забранена.

Допълнителните предпазни мерки, които трябва да се вземат, включват:

когато свързвате клемите, уверете се, че не бъркате „+“ и „-“, в противен случай просто домашно зарядно устройство за батерии ще се провали;
свързването към клемите трябва да се извършва само в изключено положение;
мултиметърът трябва да има измервателна скала, по-голяма от 10 A;
При зареждане трябва да развиете щепселите на акумулатора, за да избегнете експлозията му поради кипене на електролита.

Майсторски клас за създаване на по-сложен модел

Това всъщност е всичко, което исках да ви кажа как правилно да направите зарядно устройство за автомобилна батерия със собствените си ръце. Надяваме се, че инструкциите са били ясни и полезни за вас, защото... Тази опция е един от най-простите видове домашно зареждане на батерии!

Прочетете също:

За тези, които нямат време да се „затрудняват“ с всички нюанси на зареждане на автомобилна батерия, наблюдение на тока на зареждане, изключване навреме, за да не се презареди и т.н., можем да препоръчаме проста схема за зареждане на автомобилна батерия с автоматично изключване при пълно зареждане на батерията. Тази схема използва един транзистор с ниска мощност за определяне на напрежението на батерията.

Схема на просто автоматично зарядно устройство за автомобилна батерия

Списък на необходимите части:

R1 = 4,7 kOhm;
P1 = 10K тример;
T1 = BC547B, KT815, KT817;
Реле = 12V, 400 Ohm, (може да бъде автомобилно, например: 90.3747);
TR1 = напрежение на вторичната намотка 13,5-14,5 V, ток 1/10 от капацитета на батерията (например: батерия 60A/h - ток 6A);
Диоден мост D1-D4 = за ток равен на номиналния ток на трансформатора = минимум 6A (например D242, KD213, KD2997, KD2999...), монтиран на радиатора;
Диоди D1 (в паралел с релето), D5.6 = 1N4007, KD105, KD522...;
C1 = 100uF/25V.
R2, R3 - 3 kOhm
HL1 - AL307G
HL2 - AL307B

Във веригата липсва индикатор за зареждане, контрол на тока (амперметър) и ограничение на тока на зареждане. Ако желаете, можете да поставите амперметър на изхода при прекъсване на някой от проводниците. Светодиоди (HL1 и HL2) с ограничаващи съпротивления (R2 и R3 - 1 kOhm) или електрически крушки в паралел с C1 „мрежа“ и към свободния контакт RL1 „край на зареждането“.

Променена схема

Ток, равен на 1/10 от капацитета на батерията, се избира от броя на завъртанията на вторичната намотка на трансформатора. При навиване на вторичния трансформатор е необходимо да направите няколко крана, за да изберете оптималната опция за ток на зареждане.

Зареждането на автомобилен (12-волтов) акумулатор се счита за завършен, когато напрежението на клемите му достигне 14,4 волта.

Прагът на изключване (14,4 волта) се задава чрез подрязване на резистора P1, когато батерията е свързана и напълно заредена.

При зареждане на разредена батерия напрежението върху нея ще бъде около 13V по време на зареждане, токът ще падне и напрежението ще се увеличи. Когато напрежението на батерията достигне 14,4 волта, транзисторът T1 изключва релето RL1, веригата за зареждане ще бъде прекъсната и батерията ще бъде изключена от зареждащото напрежение от диоди D1-4.

Когато напрежението падне до 11,4 волта, зареждането се възобновява отново; този хистерезис се осигурява от диоди D5-6 в емитера на транзистора. Прагът на реакция на веригата става 10 + 1,4 = 11,4 волта, което може да се счита за автоматично рестартиране на процеса на зареждане.

Това домашно просто автоматично зарядно за кола ще ви помогне да контролирате процеса на зареждане, да не следите края на зареждането и да не презареждате батерията!

Използвани материали от уебсайта: homemade-circuits.com