Автомобільний зарядний пристрій своїми руками: прості схеми. Простий тиристорний зарядний пристрій. Схема, опис Зарядний пристрій автомобільного акумулятора на тиристорах

Необхідність заряду акумулятора з'являється у наших співвітчизників регулярно. Хтось робить це через розряд батареї, хтось — у рамках технічного обслуговування. У будь-якому випадку, наявність зарядного пристрою (ЗП) багато в чому полегшує це завдання. Докладніше про те, що є тиристорним зарядним пристроєм для автомобільного акумулятора і як виготовити такий девайс за схемою - читайте нижче.

[ Приховати ]

Опис тиристорного ЗУ

Тиристорний зарядний пристрій є девайсом з електронним керуванням зарядним струмом. Такі аксесуари виробляються на основі тиристорного регулятора потужності, який є фазоімпульсним. У пристрої ЗУ такого типу немає дефіцитних компонентів, а якщо всі його деталі будуть цілими, його навіть не доведеться налаштовувати після виготовлення.

За допомогою такого ЗУ можна заряджати акумулятор транспортного засобу від нуля до десяти ампер. Крім цього, воно може застосовуватися як регульоване джерело живлення для тих чи інших приладів, наприклад, паяльника, переносної лампи і т.д. За своєю формою зарядний струм дуже схожий на імпульсний, а останній, своєю чергою, дозволяє продовжити ресурс експлуатації акумулятора. Використання тиристорного ЗП допускається у температурному діапазоні від -35 до +35 градусів.

Схема

Якщо ви вирішите спорудити тиристорне ЗУ своїми руками, можна застосовувати безліч різних схем. Розглянемо опис з прикладу схеми 1. Тиристорне ЗУ у разі харчується від обмотки 2 трансформаторного вузла через діодний міст VDI+VD4. Елемент керування виконаний у вигляді аналога одноперехідного транзистора. В даному випадку за допомогою змінного резисторного елемента можна регулювати час, протягом якого буде здійснюватися заряд конденсаторного компонента С2. Якщо положення цієї деталі буде крайнім правим, то показник зарядного струму буде найбільшим і навпаки. Завдяки діоду VD5 здійснюється захист керуючого ланцюга тиристора VS1.

Плюси і мінуси

Основна перевага такого приладу - це якісне заряджання струмом, яка дозволить не зруйнувати, а збільшити ресурс експлуатації акумулятора в цілому.

Якщо потрібно, ЗП може бути доповнено всілякими автоматичними компонентами, призначеними для таких опцій:

• прилад зможе вимкнутись в автоматичному режимі, коли зарядку буде завершено;
• підтримання оптимальної напруги акумулятора у разі тривалого зберігання без експлуатації;
• ще одна функція, яку можна розцінювати як перевагу — тиристорне ЗУ може повідомляти автовласника про те, чи він правильно підключив полярність АКБ, а це дуже важливо при зарядці;
• також у разі додавання додаткових компонентів може бути реалізована ще одна перевага – захист вузла від замикань виходу (автор відео – канал Blaze Electronics).

Щодо безпосередньо недоліків, то до них можна віднести коливання зарядного струму, якщо напруга в побутовій мережі буде нестабільною. Крім того, як і інші тиристорні регулятори, таке ЗУ може створювати певні перешкоди передачі сигналу. Щоб запобігти цьому, при виготовленні ЗУ необхідно додатково встановити LC-фільтр. Такі елементи, що фільтрують, наприклад, використовуються в мережевих блоках живлення.

Як зробити ЗУ самостійно?

Якщо говорити про виробництво ЗУ своїми руками, цей процес розглянемо з прикладу схеми 2. У разі тиристорное управління здійснюється у вигляді зсуву фаз. Весь процес ми описувати не будемо, оскільки він індивідуальний у кожному випадку, залежно від додавання додаткових компонентів у конструкцію. Нижче розглянемо основні аспекти, які слід врахувати.

У нашому випадку пристрій збирається на звичайному оргаліті, у тому числі конденсатор:

1. Діодні елементи, зазначені на схемі як VD1 і VD 2, а також тиристори VS1 і VS2, слід встановити на тепловідведення, монтаж останніх допускається загальному тепловідведення.
2. Елементи опору R2, а також R5 слід використовувати не менше, ніж по 2 вати.
3. Щодо трансформатора, то його можна придбати в магазині або взяти з паяльної станції (якісні трансформатори можна знайти в старих радянських паяльниках). Можна перемотати вторинний провід на новий перерізом близько 1.8 мм на 14 вольт. В принципі, можна використовувати і тонші дроти, оскільки цієї потужності буде достатньо.
4. Коли всі елементи будуть на руках, всю конструкцію можна встановити в один корпус. Наприклад, для цього можна взяти старий осцилограф. У цьому випадку ми не даватимемо жодних рекомендацій, оскільки корпус — це особиста справа кожного.
5. Після того, як зарядний пристрій буде готовий, необхідно перевірити його працездатність. Якщо у вас є сумніви щодо якості складання, то ми б порекомендували зробити діагностику приладу на більш старій АКБ, яку в разі чого не шкода буде викинути. Але якщо ви все зробили правильно, відповідно до схеми, то проблем у плані експлуатації виникнути не повинно. Врахуйте і те, що виготовлене ЗУ не потребує настроювання, воно спочатку має працювати правильно.

За нормальних умов експлуатації електрична система автомобіля самодостатня. Йдеться про енергопостачання – зв'язка з генератора, регулятора напруги та акумуляторної батареї, працює синхронно та забезпечує безперебійне живлення всіх систем.

Це теоретично. Насправді, власники автомобілів вносять поправки у цю струнку систему. Або обладнання відмовляється працювати відповідно до встановлених параметрів.

Наприклад:

1. Експлуатація акумуляторної батареї, яка вичерпала свій ресурс. Елемент живлення "не тримає" заряд
2. Нерегулярні подорожі. Тривалий простий автомобіль (особливо в період «зимової сплячки») призводить до саморозряду АКБ
3. Автомобіль використовується в режимі коротких поїздок, із частим глушінням та запуском мотора. АКБ просто не встигає підзарядитися
4. Підключення додаткового обладнання підвищує навантаження на АКБ. Найчастіше призводить до підвищеного струму саморозряду при вимкненому двигуні
5. Екстремально низька температура прискорює саморозряд.
6. Несправна паливна система призводить до підвищеного навантаження: автомобіль заводиться не відразу, доводиться довго крутити стартер
7. Несправний генератор або регулятор напруги не дозволяє нормально заряджати акумулятор. До цієї проблеми належать зношені силові проводи та поганий контакт у ланцюзі заряду
8. І нарешті, ви забули вимкнути головне світло, габарити чи музику в автомобілі. Для повного розряду акумулятора за одну ніч у гаражі іноді досить нещільно закрити двері. Освітлення салону споживає чимало енергії.

Будь-яка з наведених причин призводить до неприємної ситуації:вам треба їхати, а батарея не в змозі провернути стартер. Проблема вирішується зовнішнім підживленням: тобто зарядним пристроєм.

У вкладці чотири перевірені і надійні схеми зарядних пристроїв для автомобіля від простої до найскладнішої. Вибирай будь-яку і вона працюватиме.

Проста схема зарядного пристрою на 12В.

Зарядний пристрій із регулюванням струму заряджання.

Регулювання від 0 до 10А здійснюється зміною затримки відкриття триністора.

Схема зарядного пристрою для акумулятора із самовідключенням після заряджання.

Для заряду акумуляторів ємністю 45 ампер.

Схема розумного зарядного пристрою, який попередить про неправильне підключення.

Його зовсім нескладно зібрати своїми руками. Приклад зарядного пристрою з безперебійника.

Будь-яка схема автомобільного зарядного пристрою складається з наступних компонентів:

• Блок живлення.
• Стабілізатор струму.
• Регулятор сили струму заряду. Може бути ручним або автоматичним.
• Індикатор рівня струму та (або) напруги заряду.
• Опціонально – контроль заряду з автоматичним вимкненням.

Будь-який зарядник, від найпростішого до інтелектуального автомата – складається з перерахованих елементів або їх комбінації.

Схема простого для автомобільного акумулятора

Формула нормального зарядупроста, як 5 копійок – базова ємність батареї, поділена на 10. Напруга заряду має бути трохи більше 14 вольт (йдеться про стандартну стартерну батарею 12 вольт).

Великою популярністю серед автолюбителів саморобників користуються тиристорні автозарядки, в яких живлення від потужного трансформатора надходить на АКБ через тиристор, керований імпульсами, що його відкривають від генератора. У найпростішому вигляді схема виглядатиме ось так:

І нема чого посміхатися — вона реально робоча і свого часу досить довго успішно експлуатувалася. Більш складний варіант з окремим генератором імпульсів і контролем режимів заряду (напруги на батареї) показаний на наступній принциповій схемі:

Але якщо досвід дозволяє, промені зібрати третє автоматичне тиристорне зарядне, яке крім того що зібрано багатьма людьми, має цілком непогані параметри і можливості.

Схема та друкована плата ЗУ на SCR

Друкована плата намальована маркером вручну. Ви можете зробити розведення самостійно, наприклад на підставі цього малюнка:

Параметри зарядного пристрою

• Вихідна напруга 1 - 15 В
• Граничний струм до 8 А
• Захист від перезарядження акумулятора.
• Захист від випадкового короткого замикання виходу
• Захисту проти зміни полярності

Функціональний опис схеми

Змінна напруга від вторинної обмотки трансформатора (близько 17) подається на керований тиристорно-діодний міст, далі в залежності від імпульсів управління, наступних від контролера, воно подається на клеми акумулятора.

Контролер складається з окремого мережевого трансформатора, його напруга формується стабілізатором LM7812, подвійний мультивібратор CD4538 робить керуючі імпульси на тиристорах, і має ланцюги контролю напруги акумуляторної батареї, що складаються з оптрона CNY17 і джерела опорної напруги TL431, що працює як комп'ютер.

Якщо напруга на виході TL431 (R) нижче 2,5 (система дільника з PR2 з резисторами), струм не протікає через TL431 через LED2 і CNY17 через блокування транзистора BC238, що призводить до високого стану на вході скидання вив.13 мікросхеми CD4538 та її нормальній роботі (якщо керуючі імпульси направляються на затвори тиристора), якщо напруга збільшується (в результаті зарядки батареї), тоді починає діяти TL431, струм припиняє текти через LED2 і CNY17, BC238 спрацьовує і низький стан подається на вив.13, генер керуючих імпульсів на тиристорному затворі припиняється, і напруга на акумуляторі відключається. Напруга відключення встановлюється PR4 на рівні 14,4 В. Світлодіод LED1 під час заряджання стає дедалі частішим і майже на фінальній стадії.

Також використовувалися 2 датчики температури 80 °C. Один приклеєний до радіатора, а інший - до вторинної обмотки мережевого трансформатора, датчики з'єднані послідовно. Активація датчика призводить до відключення напруги на оптопарі та блокування мультивібратора CD4538 та відсутності сигналів керування затворами тиристора.
Вентилятор постійно підключений до акумулятора.

Схема має перемикач AUT/MAN у положенні MAN, при цьому автоматична система контролю напруги акумулятора вимкнена, акумулятор можна заряджати вручну, контролюючи напругу.

Ось кілька варіантів схем підключення випрямлячів та тиристорів:

• Схема на рис. A. Найменш сприятливе включення, високе падіння напруги та сильне нагрівання мосту плюс втрати на тиристорі. Переваги: ​​можна використовувати один радіатор, тому що мости випрямляння зазвичай ізольовані від корпусу.
• Схема на рис. Бнайвигідніша, втрати лише на тиристорах. Але два радіатори.
• Схема на рис. Зпомірковано вигідна. Три або один радіатор (з одним радіатором, одним подвійним діодом Шоттки або двома діодами з катодом на корпусі).

Це нормальна напруга на висновках чіпа CD4538:

1 - 0 В
2 — від 11,5 до 6 при повороті потенціометра P
3,16 - 12 В
4,6,11 - від 2 В до 12 В при повороті P
5 - приблизно 10 В
10,12 - близько 0,1 В
13 - близько 11,5 В з вимкненим LED1
14 - близько 12 В
15 — 0

У колекторі BD135 близько 19,9 В. Для більш детального налаштування знадобиться осцилограф. Схема досить проста і при правильному збиранні повинна запускатися відразу після подачі напруги.

Фото процесу виготовлення зарядки

Діодно-тиристорний міст розміщений на окремих платах і може проводити струм до 20 А, радіатори ізольовані один від одного та корпусу. Вторинна обмотка трансформатора намотана дротом діаметром близько 2 мм, і при примусовому охолодженні вона може дати довготривало близько 8 А (достатньо для більшості автолюбителів, заряджаючи батареї до 82 А/год). Але нічого не заважає встановити трансформатор із ще більшою потужністю.

Тут використані окремі вимірювальні дроти, які підключаються до струмових клем.

Заряджання АКБ: зарядний струм становить 1/10 від ємності батареї, через деякий час, в залежності від ступеня розряду, LED1 починає блимати і незабаром наближається до напруги 14,4 В. Найчастіше зарядний струм теж падає, в кінці зарядки діод світить майже весь час. Невеликий гістерезис вводиться електролітичним конденсатором R-висновку TL431.

Вартість збирання саморобної ЗУ визначається основним трансформатором (160 Вт, 24 В) приблизно 1000 руб., а також потужними діодами та тиристорами. Зазвичай цього добра в радіоаматорських засіках вистачає (як і готових корпусів від чогось), так що в ідеалі воно не коштуватиме жодної копійки.

Зарядний пристрій надалі можна доповнити різними автоматичними вузлами (відключення після завершення зарядки, підтримання нормальної напруги батареї при тривалому її зберіганні, сигналізації про правильну полярність підключення батареї, захист від замикань виходу тощо).
До недоліків приладу можна віднести коливання зарядного струму при нестабільному напрузі електроосвітлювальної мережі.
Як і всі подібні тиристорні фазоімпульсні регулятори, пристрій створює перешкоди радіоприйому. Для боротьби з ними слід передбачити мережевий LC- фільтр, подібний до використовуваних в імпульсних мережевих блоках живлення.

Конденсатор С2 – К73-11, ємністю від 0,47 до 1 мкФ, або К73-16, К73-17, К42У-2, МБГП.
Транзистор КТ361А замінимо на КТ361Б - КТ361Е, КТ3107Л, КТ502В, КТ502Г, КТ501Ж - KT50IK, а КТ315Л – на КТ315Б + КТ315Д КТ312Б, КТ3102Л, КТ503В + КТ503Г, П307. Замість КД105Б підійдуть діоди КД105В, КД105Г чи Д226 з будь-яким буквеним індексом.
Змінний резистор R1 - СП-1, СПЗ-30а чи СПО-1.
Амперметр РА1 - будь-якого постійного струму зі шкалою на 10 А. Його можна зробити самостійно з будь-якого міліамперметра, підібравши шунт за зразковим амперметром.
Запобіжник F1 - плавкий, але зручно застосовувати і мережевий автомат на 10 А або автомобільний біметалічний на такий самий струм.

Діоди VD1 + VP4 можуть бути будь-якими на прямий струм 10 А і зворотна напруга не менше 50 (серії Д242, Д243, Д245, КД203, КД210, КД213).
Діоди випрямляча та тиристор ставлять на тепловідведення, кожен корисною площею близько 100 см*. Для покращення теплового контакту пристроїв із тепловідведеннями краще застосовувати теплопровідні пасти.
Замість тиристора КУ202В підходять КУ202Г – КУ202Е; перевірено практично, що пристрій нормально діє з більш потужними тиристорами Т-160, Т-250.
Слід зазначити, що як тепловідведення тиристора можна використовувати безпосередньо металеву стінку кожуха. Тоді, щоправда, на корпусі буде мінусовий висновок пристрою, що загалом небажано через загрозу ненавмисних замикань вихідного плюсового дроту на корпус. Якщо зміцнювати тиристор через слюдяну прокладку, не буде загрози замикання, але погіршиться віддача тепла від нього.
У приладі може бути застосований готовий знижувальний мережевий трансформатор потрібної потужності з напругою вторинної обмотки від 18 до 22 В.
Якщо у трансформатора напруга на вторинній обмотці не менше 18 В, резистор R5 слід змінити іншим, максимального опору (наприклад, при 24 * 26 опір резистора слід збільшити до 200 Ом).
У разі, коли вторинна обмотка трансформатора має відведення від середини, або є дві однакові обмотки і напруга кожної знаходиться в зазначених межах, то випрямляч краще виконати за звичайною двонапівперіодною схемою на двох діодах.
При напрузі вторинної обмотки 28 * 36 можна взагалі відмовитися від випрямляча - його роль одночасно гратиме тиристор VS1 ( випрямлення-однонапівперіодне). Для такого варіанта блоку живлення необхідно між резистором R5 і плюсовим проводом підключити розділовий діод КД105Б або Д226 з будь-яким буквеним індексом (катодом до резистора) R5). Вибір тиристора у такій схемі буде обмежений - підходять ті, які дозволяють роботу під зворотним напругою (наприклад, КУ202Е).
Для цього пристрою підійде уніфікований трансформатор ТН-61. 3 його вторинних обмотки необхідно з'єднати згідно з послідовно, при цьому вони здатні віддати струм до 8 А.
Усі деталі приладу, крім трансформатора Т1, діодів VD1 + VD4 випрямляча, змінного резистора R1, запобіжника FU1 та тиристора VS1, змонтовані на друкованій платі із фольгованого склотекстоліту товщиною 1,5 мм.
Креслення плати представлено у журналі радіо № 11 за 2001 рік.

В. ВОЄВОДА, с. Костянтинівка Амурської обл.
В даний час ринок пропонує автомобілісту безліч різноманітних зарядних пристроїв ~ автоматичних та напівавтоматичних, у тому числі й простих за виконанням, але вартість їх дуже велика. Однак, якщо власник автомобіля знайомий з азами електроніки, йому цілком можна взятися за самостійне виготовлення нескладного зарядного пристрою.

Пропоную увазі читачів простий пристрій з електронним керуванням зарядним струмом, виконаний на основі триністорного фазоімпульсного регулятора потужності. Воно дозволяє заряджати акумуляторні батареї струмом від 0 до 10 А, а також може служити регульованим джерелом живлення для потужного низьковольтного паяльника, вулканізатора, переносної лампи.
Пристрій працездатний за температури навколишнього середовища від -35 до +35 °С. Воно не містить дефіцитних деталей, при свідомо справних елементах не потребує налагодження. Для нього може бути використаний готовий мережевий понижувальний трансформатор необхідної потужності з напругою вторинної обмотки від 18 до 22 В. Придатний трансформатор з обмотками без висновків. Зарядний струм формою близький до імпульсного, який, як вважають деякі радіоаматори, сприяє продовженню терміну служби батареї.
Зарядний пристрій надалі можна доповнити різними автоматичними вузлами (відключення після закінчення зарядки, підтримання нормальної напруги батареї при тривалому її зберіганні, сигналізації про правильну полярність підключення батареї, захист від замикань виходу тощо).

Недолік пристрою - коливання зарядного струму при нестабільному напрузі електроосвітлювальної мережі. Як і всі подібні триністорні фазоімпульсні регулятори, пристрій створює перешкоди радіоприйманню. Для боротьби з ними слід передбачити мережевий LC-фільтр, аналогічний застосовуваному імпульсних мережевих блоках живлення.
Схема пристрою показано на рис. 1. Воно являє собою традиційний триністорний регулятор потужності з фазоімпульсним управлінням, що живиться від обмотки II понижуючого трансформатора Т1 через діодний міст VD1-VD4. Вузол керування триністором виконаний на аналогу одноперехідного транзистора VT1VT2. Час, протягом якого конденсатор С2 заряджається до перемикання одноперехідного транзистора можна регулювати змінним резистором R1. При крайньому правому за схемою положенні його двигуна зарядний струм буде максимальним, і навпаки.
Діод VD5 захищає керуючий ланцюг тріністора від зворотної напруги, що виникає при включенні тріністора VS1.
Всі деталі пристрою, крім трансформатора Т1, діодів VD1 -VD4 випрямляча, змінного резистора R1, запобіжника FU1 і тріністора VS1, змонтовані на друкованій платі з фольгованого склотекстоліту товщиною 1,5 мм. Креслення плати представлено на рис. 2.
Конденсатор С2-К73-11, ємністю від 0,47 до 1 мкФ або К73-16, К73-17, К42У-2, МБГП. Діоди VD1-VD4 можуть бути будь-якими на прямий струм 10 А і зворотна напруга не менше 50 (серії Д242, Д243, Д245, КД203, КД210, КД213). Замість триністора КУ202В підійдуть КУ202Г-КУ202Е; перевірено практично, що пристрій нормально працює і з потужнішими триністорами Т-160, Т-250.
Транзистор КТ361А замінимо на КТ361Б-КТ361Е, КТ3107А, КТ502В, КТ502Г, КТ501Ж-КТ501К, а КТ315А - на КТ315Б-КТ310Д, КТ312Б, КТ3. Замість КД105Б підійдуть діоди КД105В, КД105Г чи Д226 з будь-яким буквеним індексом.
Змінний резистор R1 – СП-1, СПЗ-З0а або СПО-1. Амперметр РА1 - будь-який постійний струм зі шкалою на 10А. Його можна виготовити самостійно з будь-якого міліамперметра, підібравши шунт за зразковим амперметром.
Запобіжник FU1 - плавкий, але зручно використовувати і мережевий автомат на 10А або автомобільний біметалічний на такий самий струм.
Зарядний пристрій монтують у міцному металевому або пластмасовому кожусі відповідних розмірів. Діоди випрямляча та триністор встановлюють на тепловідведення, кожен корисною площею близько 100 см2. Для покращення теплового контакту приладів із тепловідведеннями бажано використовувати теплопровідні пасти.
Слід зазначити, що як тепловідведення триністора можна використовувати безпосередньо металеву стінку кожуха. Тоді, щоправда, на корпусі буде мінусовий висновок пристрою, що взагалі небажано через небезпеку випадкових замикань вихідного плюсового дроту на корпус. Якщо триністор кріпити через слюдяну прокладку, небезпеки замикання не буде, але погіршиться віддача тепла від нього.
Якщо у трансформатора напруга на вторинній обмотці більше 18, резистор R5 слід замінити іншим, більшого опору (при 24...26 В до 200 Ом). У разі, коли вторинна обмотка трансформатора має відведення від середини, або є дві однакові обмотки і напруга кожної знаходиться в зазначених межах, то випрямляч краще виконати за стандартною дво-напівперіодною схемою на двох діодах.
При напрузі вторинної обмотки 28...36 можна взагалі відмовитися від випрямляча - його роль одночасно гратиме триністор VS1 (випрямлення - однополуперіодне). Для такого варіанта блоку живлення необхідно між виведенням 2 плати і плюсовим проводом включити діод діод КД105Б або Д226 з будь-яким буквеним індексом (катодом до плати). До того ж вибір триністора тут обмежений - підійдуть лише ті, що допускають роботу під зворотною напругою (наприклад, КУ202Е).
Від редакції Для цього пристрою підійде уніфікований трансформатор ТН-61. Три його вторинні обмотки потрібно з'єднати згідно послідовно; вони здатні віддати струм до 8 А.
Радіо 2001 №11

Трохи відсеб'ятини:
1. Трансформатор ТС-250-2П від лампового телевізора, усунути всі вторинні обмотки. Намотати 40 витків у два дроти ПЕВ-1,2мм (приблизно 25-27В).
2. Діодний міст із КД213. Транзистори можна використовувати КТ814 та КТ815. Тиристор КУ202Н. R5-180 Om. Замість С1 використовувати мережевий фільтр від БП комп'ютера або UPS-a, С2 – 0,5 мкфх250В
3. Можна доповнити захистом від КЗ. R1 треба прибрати. На контакти, що відключають, можна повісити світлодіод, горітиме при КЗ. Якщо використовувати цю схему, то акумулятор повинен бути заряджений хоча б на 70%, інакше реле не спрацює і зарядка не почнеться. Для розряджених акумуляторів цей захист не підійде або треба закорочувати контакти К1.1.

4. ...і захистом від переполюсування

Для ЗУ автомобільних акумуляторних батарей необхідно вибрати реле на номінальну напругу 12 Б з допустимим струмом через контакти не менше 20 А. Цим умовам відповідає реле РЕН-34 ХП4.500.030-01, контакти якого слід увімкнути паралельно.

6. Запобіжник можна зробити виходячи з:

7. Індикатор - вольтметр найпростіший

З.И. ЗУ просте, робиться за 3-4 дні поволі після роботи, використовувані деталі - не дефіцит, втім - задоволений. Written.