0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Зарядное устройство для автомобильных аккумуляторов

Самодельное зарядное устройство.

Здравствуйте дорогие читатели. Хочу предложить вашему вниманию зарядное устройство для автомобильных аккумуляторов. Схема управления тиристором заимствована от ранее выпускаемого промышленного зарядного для автомобилей. Схема простая и при отсутствии ошибок монтажа, начинает работать сразу.

Самодельное зарядное для авто,shema

Схема имеет защиту от короткого замыкания соединительных проводов на транзисторе VТ3. Когда аккумулятор не подключен, напряжение между точками 6 и 7 отсутствует – транзистор VТ3 закрыт и релаксационный генератор, собранный на аналоге однопереходного транзистора (VТ1, VТ2) не работает. Тиристор закрыт. При подключении аккумулятора, VT3 открывается, запускается генератор и на выходе появляются импульсы заряда. Зарядный ток регулируется резистором R1. Резисторы R9 и R10 рассчитаны так, что транзистор VT3 открывается при напряжении на аккумуляторе примерно 10 вольт. Если аккумулятор разряжен ниже десяти вольт, то для запуска схемы на короткое время нужно нажать на кнопку принудительного запуска SB1. В качестве выпрямительного моста можно применить четыре диода Д242А или другие им подобные с максимальным прямым током десять ампер. Добавочное сопротивление — Rдобавоч. можно рассчитать по формуле 1. Сопротивление шунта рассчитывается по формуле 2.

Зарядное для авто своими руками, 12

Но здесь есть большое «НО». Большинство авторов простых, да и не простых, зарядных устройств, использующих импульсное регулирование зарядного тока, культурно умалчивают, чем и как можно замерить ток далеко не синусоидальной формы (Фото 1). Просто рисуют в схемах значок амперметра и все, а дальше,… как хотите. Для замера зарядного тока такой формы необходим амперметр среднеквадратичного (действующего) значения тока, с помощью которого можно точно откалибровать самодельный амперметр. Поэтому у нас все примерно, хотя для зарядного устройства те методы калибровки амперметра, которые я хочу вам предложить, вполне подойдут. И так, нам будет нужна автомобильная фарная лампочка на 24 вольта (для зарядного на 12В) мощностью порядка ста ватт и фоторезистор с омметром, можно мультиметром и еще блок питания, способным отдать в нагрузку постоянный ток равный току заряда вашего аккумулятора. Собираем схемку показанную на рисунке 1 (в лампе используем обе нити накала, ближнего и дальнего света). Включив блок питания, выставляем ток, проходящий через лампу равный, ну например — пять ампер, и замеряем сопротивление освещенного фоторезистора Rф. Лампу и фоторезистор для замеров лучше поместить в коробку (получится своего рода резистивный оптрон), если лампочка будет гореть слишком ярко, при выбранном вами токе, то надо будет подключить еще одну. Лучше чтобы лампы горели в четверть накала. Теперь этот «оптрон» подключаете к своему зарядному и выставляете такой ток, при котором сопротивление фоторезистора будет равно первоначальному значению Rф.
Теперь спокойно калибруете свой амперметр так, чтобы он показывал тоже пять ампер. При увеличении или уменьшении тока относительно пяти ампер, прибор уже будет врать, так как при изменении величины зарядного тока изменяется не только амплитуда зарядных импульсов, но и их форма. Второй способ калибровки заключается в измерении температуры разогрева нагрузочного резистора (например — ПЭВ) при прохождении через него определенного тока. Надеюсь вам понятно. Сперва замеряем температуру нагрузи при прохождении заданного постоянного тока, а потом с зарядного, подаем такой ток, при котором температуры совпадут. Далее калибруем амперметр. Для нас важно знать номинальное действующее значение зарядного тока для данного аккумулятора т.е. Iзаряда = 0,1емкости аккумулятора. И чтобы там не говорили, а степень заряженности данного аккумулятора, можно определить только по плотности электролита. Рисунок печатной платы показан на Рис.2, а вид его на фото2 и 3 (правда еще не дорисована передняя панель). До свидания. К.В.Ю.

Читайте так же:
Часы с синхронизацией своими руками
Калибровка амперметра, дополнение

Откалибровать амперметр теперь можно с помощью самодельного среднеквадратичного амперметра.

Зарядное устройство с регулировкой зарядного тока тиристором

Прежде чем сделать зарядное устройство для автомобильного аккумулятора своими руками, рассмотрим требования, предъявляемые к зарядке АКБ.

  1. Зарядный ток не должен превышать рекомендованный производителем батареи. Если зарядный ток не указан (неизвестен), то он не должен превышать 10 % от принятой ёмкости аккумулятора.
  2. В конце процесса зарядки ток желательно уменьшить, чтобы избежать «закипания» электролита.
  3. Недопустима перезарядка АКБ. Как только напряжение на клеммах заряжаемой батареи достигнет значения 13,8 ± 0,15 В, зарядку стоит прекратить. Это будет существенно для AGM и гелевых батарей.
  4. При пропадании сетевого напряжения не должна происходить разрядка батареи через зарядное устройство. Глубокий разряд для свинцовой АКБ губителен.

Исходя из вышесказанного, определяем требования к зарядному устройству:

  1. Должно обеспечивать регулировку зарядного тока.
  2. Потребуется наличие встроенных измерительных приборов – амперметра и вольтметра, — позволяющих контролировать ток заряда и напряжение на клеммах АКБ.
  3. Обязательно наличие цепей, предотвращающих разряд АКБ через зарядное устройство при пропадании сетевого напряжения.

Полезно. Первый и второй пункты могут выполняться оператором вручную, но существуют и автоматические ЗУ, самостоятельно регулирующие ток во время зарядки и отключающие батарею, как только она полностью зарядится. Третий пункт должен выполняться независимо от сложности схемы ЗУ.

Схемы зарядных устройств

По этой схеме собрать зарядное устройство для аккумулятора автомобиля своими руками сложнее, но она возможна в повторении и тоже не содержит дефицитных деталей. С её помощью допустимо заряжать 12-вольтовые аккумуляторы ёмкостью до 120 А/ч, ток заряда плавно регулируется.

Схемы пусковых устройств
Нажмите на изображение чтобы увеличить

Зарядка батареи производится импульсным током, в качестве регулирующего элемента используется тиристор. Помимо ручки плавной регулировки тока, эта конструкция имеет и переключатель режима, при включении которого зарядный ток увеличивается вдвое.

Режим зарядки контролируется визуально по стрелочному прибору RA1. Резистор R1 самодельный, выполненный из нихромовой или медной проволоки диаметром не менее 0.8 мм. Он служит ограничителем тока. Лампа EL1 — индикаторная. На её месте подойдёт любая малогабаритная индикаторная лампа с напряжением 24–36 В.

Понижающий трансформатор можно применить готовый с выходным напряжением по вторичной обмотке 18–24 В при токе до 15 А (размеры трансформатора внушительные, примерно 15х15х15 см. и выше). Если подходящего прибора под рукой не оказалось, то можно сделать самому из любого сетевого трансформатора мощностью 250–300 Вт. Для этого с трансформатора сматывают все обмотки, кроме сетевой, и наматывают одну вторичную обмотку любым изолированным проводом с сечением 6 мм. кв. Количество витков в обмотке — 42.

Тиристор VD2 может быть любым из серии КУ202 с буквами В-Н. Его устанавливают на радиатор с площадью рассеивания не менее 200 см. кв. Силовой монтаж устройства делают проводами минимальной длины и с сечением не менее 4 мм. кв. На месте VD1 будет работать любой выпрямительный диод с обратным напряжением не ниже 20 В и выдерживающий ток не менее 200 мА.

Настройка прибора сводится к калибровке амперметра RA1. Сделать это можно, подключив вместо аккумулятора несколько 12-вольтовых ламп общей мощностью до 250 Вт, контролируя ток по заведомо исправному эталонному амперметру (мультиметру, авометру).

Совсем элементарная схема простейшего зарядного устройства АКБ автомобилей

Схемы зарядных устройств

Диоды Д 242, Д 242А, конденсатор электролитический 2200 мкф 25 В

Читайте так же:
Регулировка металлопластиковых окон прижим

1 обмотка на 220 В, 2 обмотка 15 В от 6 А и можно до 15 А, ТС 180-2 от старого лампового ЧБ телевизора вполне подойдёт.

Данная схема ЗУ имеет большие пульсации на выходе.

Схема ЗУ с автоматическим отключением АКБ

Схемы зарядных устройств

Пусковое устройство

Применение пускового устройства будет особенно полезно автолюбителям, занимающимся эксплуатацией автомобиля в зимнее время года, так как оно продлевает срок службы аккумулятора, а также позволяет без проблем заводить холодный автомобиль зимой, даже при не полностью заряженном аккумуляторе. Из опыта известно, что при минусовой температуре аккумулятор снижает свою отдачу на 25. 40%. А если он еще не полностью заряжен, то не сможет обеспечить требуемый для пуска двигателя начальный ток 200 А. Этот ток потребляет стартер в начальный момент раскрутки вала двигателя (номинальный ток потребления стартером около 80 А, но в момент пуска он значительно больше).

Простейшие расчеты показывают, что, для того чтобы пусковое устройство эффективно работало при подключении его параллельно с аккумулятором, оно должно обеспечивать ток не менее 100А при напряжении 10. 14В. При этом номинальная мощность используемого сетевого трансформатора Т1 (рис.1) должна быть не менее 800 Вт. Как известно, номинальная рабочая мощность трансформатора зависит от площади сечения магнитопровода (железа) в месте расположения обмоток.

Сама схема пускового устройства довольно проста, но требует правильного изготовления сетевого трансформатора. Для него удобно использовать тороидальное железо от любого ЛАТРА — при этом получаются минимальные габариты и вес устройства. Периметр сечения железа может быть от 230 до 280 мм (у разных типов автотрансформаторов он отличается). Перед намоткой обмоток необходимо закруглить напильником острые края на гранях магнитопровода, после чего его обматываем лакотканью или стеклотканью.

Первичная обмотка трансформатора содержит примерно 260. 290 витков провода ПЭВ-2 диаметром 1,5. 2,0 мм (провод может быть любого типа с лаковой изоляцией). Намотка распределяется равномерно в три слоя, с межслойной изоляцией. После выполнения первичной обмотки, трансформатор необходимо включить в сеть и замерить ток холостого хода. Он должен составлять 200. 380 мА. При этом будут оптимальные условия трансформации мощности во вторичную цепь.

Если ток будет меньше, часть витков надо отмотать, если больше — домотать до получения указанной величины. При этом следует учитывать, что зависимость между индуктивным сопротивлением (а значит и током в первичной обмотке) и числом витков является квадратичной — даже незначительное изменение числа витков будет приводить к существенному изменению тока первичной обмотки.

При работе трансформатора в режиме холостого хода не должно быть нагрева. Нагрев обмотки говорит о наличии межвитковых замыканий или же продавливании и замыкании части обмотки через магнитопровод. В этом случае намотку придется выполнять заново.

Вторичная обмотка наматывается изолированным многожильным медным проводом сечением не менее 6 кв. мм (например типа ПВКВ с резиновой изоляцией) и содержит две обмотки по 15. 18 витков. Наматываются вторичные обмотки одновременно (двумя проводами), что позволяет легко получить их симметричность — одинаковые напряжения в обоих обмотках, которое должно находиться в интервале 12. 13,8В при номинальном сетевом напряжении 220В. Измерять напряжение во вторичной обмотке лучше на временно подключенном к клеммам Х2, Х3 нагрузочном резисторе сопротивлением 5. 10 Ом.

Показанное на схеме соединение выпрямительных диодов позволяет использовать металлические элементы корпуса пускового устройства не только для крепления диодов, но и в качестве теплоотвода без диэлектрических прокладок ("плюс" диода соединен с крепежной гайкой).

Читайте так же:
Регулировать окна при перекосе

Для подключения пускового устройства параллельно аккумулятору, соединительные провода должны быть изолированными и многожильными (лучше, если медные), с сечением не менее 10 кв. мм (не путать с диаметром). На концах провода, после облуживания, припаиваются соединительные наконечники. Контакты включателя S1 должны быть рассчитаны на ток не менее 5А, например типа Т3.

Зарядно-пусковое устройство Старт УПЗУ-У3 — схема, описание

Устройство предназначено для зарядки аккумулятора током не более 30А, также для пуска стартера дополнительным током 50А приналичии заряженного аккумулятора.

Зарядное устройство для автомобильного аккумулятора без соблюдения полярности

Основанием для создания данного устройства стало не желание автомобилистов отказаться от привычки проверять зарядные устройства на "искру" и смотреть на полярность подключения его к аккумулятору. Хорошим зарядным устройством они считают то, которое после всех вышеперечисленных действий остается работоспособным.

В данном устройстве схема управления силовыми элементами запитывается от аккумулятора, в его отсутствии или коротком замыкании напряжения на выходных клеммах нет. От неправильного подключения аккумулятора к зарядному устройству существуют различные схемы защиты: предохранитель и параллельно включенный в обратном направлении диод; реле с диодом в цепи обмотки, разъединяющее аккумулятор и зарядное устройство при неправильном подключении; наконец, тиристор, он же силовой элемент, который при неправильном подключении остается закрытым. Не будем рассматривать достоинства и недостатки таких решений, в любом случае при неправильном подключении нет зарядного тока, а это наводит на сомнения в исправности зарядного устройства.
Данное устройство не требует соблюдения полярности при подключении аккумулятора, оно остается работоспособным в любом случае. Для этого в качестве силовых элементов применены симисторы, управление которыми сложнее, чем тиристорами в аналогичной ситуации, кроме того падение напряжения на открытом симисторе больше, чем на тиристоре, значит и выделение тепла больше и в этом недостаток схемы.

  • потенциал С больше D и потенциал А больше В включена U2 и VS1 и VS4
  • потенциал D больше С и потенциал А больше В включена U3 и VS2 и VS3
  • потенциал С больше D и потенциал В больше А включена U4 и VS2 и VS3
  • потенциал D больше С и потенциал В больше А включена U5 и VS1 и VS4

Симисторы управляются импульсом с самоформированием по длительности, когда при соединении условного анода с управляющим электродом, в цепи последнего течет ток, открывается симистор уменьшается напряжение и ток между условным анодом и управляющим электродом. Так как возможны случаи работы в прямом и обратном направлении используются два транзистора разной проводимости для соединения условного анода с управляющим электродом, в базовые цепи которых включен фототиристор оптрона, причем два, и каждый для своей цепи, хотя включают одну и ту же пару симисторов, что было отражено выше. Для исключения инверсного режима работы служат диоды в цепи управляющий электродов.

В схеме управления применяются распространенные ОУ общего применения. Так как все они требуют двуполярного источника питания, создается искуственная общая точка на уровне около половины всего питания микросхем. Это напряжение получают на стабилитроне VD4, относительно которого и сравнивается входное напряжение на DA1 с формированием сигнала управления по ограничению выходного напряжения. Сигнал управления ручного регулирования берется с потенциометра R9. Управление симисторами осуществляется по вертикальному принципу. На входах ОУ DA2, являющегося компаратором, есть линейно нарастающее напряжение и сигнал управления, на выходе формируется регулируемый по длительности импульс, по фронту которого включается симистор. Таким образом, при увеличении уровня сигнала управления длительность отрицательного импульса увеличивается, угол отпирания симистора больше, выходноенапряжение меньше. Так как есть два сигнала управления( по ограничению выходного напряжения и ручного регулирования), то при объединении их диодами VD5.1,VD5.2 получаем результирующий сигнал, уровень которого равен наибольшему из подведенных. Если не наступило ограничение по напряжению ток при ручной регулировке изменяется по всему диапазону, но если наступит ограничение по напряжению даже при установке ручки ручного регулирования в максимум, зарядный ток снизится.

Читайте так же:
Установка ремонт регулировка пластиковых окон

Линейно нарастающее напряжение формируется на конденсаторе СЗ, при его заряде через резистор R11. Заряд конденсатора происходит по экпоненте, но начальный ее участок можно считать линейным, что используется для упрощения устройства. При проходе сетевого напряжения через ноль конденсатор разряжается до уровня напряжения стабилизации стабилитрона VD4(искуственная общая точка) транзистором VT1, обеспечивая синхронизацию работы всей схемы. Проход фиксируется оптопарой U1, при нулевом напряжении оба транзистора её закрыты и через резистор R18 происходит отпирание транзистора VT1. Сигнал с оптопары используется также и для правильной коммутации симисторов, о чем говорилось выше.

Ток измеряется токовым измерителем РА с трансформатором тока, выполненного на кольцевом магнитопроводе, напряжене вольтметром PV, с нулевой отметкой по середине(можно использовать милиамперметр или микроамперметр с добавочным сопротивлением). Первичная обмотка трансформатора тока один виток, вторичная около 1000, магнитопровод 35x25x10, добавочный резистор R* подбирается под применяемый измерительный элемент.

Рис. 1 Схема соединений устройства по силовой части

От тока в нагрузке зависит мощность трансформатора Т1 и применяемые симисторы. В данном устройстве применялись ТС112-16. Напряжение на вторичной обмотке трансформатора Т1 около 15В.

Диапазон регулировки тока корректируется резисторами R5 (npn задатчике установленным в максимум зарядный ток не должен пропадать), R10(минимaльнoe значение регулируемого тока). Подстроечным резистором R1 устанавливают порог ограничения по напряжению. Размер платы 2,8×3,8 дюйма, способ соединения — пайка в отверстия, которые имеют обозначения А, В, С, D, "1", "2", "3", "4", "VC","VD" и гибкими проводами задатчик -резистор R9 в соответствии со схемой на рис. 1.

Рис. 2. Принципиальная схема зарядного устройства

Порядок монтажа следующий:
  1. Устанавливают два симистора на один радиатор и два на другой
  2. Помечают их надписями, для одного радиатора VS1 и VS3, другого VS2 и VS4.
  3. Радиатор VS1 и VS3 это силовой провод С и провод С для платы управления и провод VC для ключей, VS2 и VS4 это силовой провод D и провод D для платы управления и провод VD для ключей.
  4. Условные катоды VS1 и VS2 это силовой провод А и провод А для платы управления, условные катоды VS3 и VS4 это силовой провод В и провод В для платы управления.

Схема усовершенствовалась в дальнейшем. Использовался режим инвертора для разряда щелочных аккумуляторов перед их зарядкой. Разряд ведется на питающую сеть, поэтому нет необходимости в подборе резистора нагрузки и отводом большого тепла от него. Использовались цифровые микросхемы TTL как для правильной коммутации, так и и непосредственного управления симисторами( микросхема К155ЛА18 позволяет это сделать). Использовалась незаслуженно забытая схема ШИМ методом двойного интегрирования для амперметра. Понимая, что схема усложняется, решено было сделать независимые блоки, дополняющие друг друга(теперь сборка устойства подобна "апгрейду" компьютера, базовый блок как основной, дальше по необходимости — цифровой амперметр, стабилизатор тока, ограничитель напряжения, определитель емкости).

Зарядное устройство с регулировкой тока на микросхемах (без микроконтроллера)

Хотим представить довольно удачный цифровой выпрямитель для зарядки автомобильных аккумуляторов, сделанный некоторое время назад сразу в двух экземплярах. Предыдущий простой выпрямитель, который сделан был на тиристорах, не обеспечивал достаточной точности регулирования — при изменении температуры порог отсечки был очень плавающим. Тот старый регулятор был сделан на основе схемы тиристор + стабилитрон.

Читайте так же:
Диммер перестал регулировать яркость

Требования при проектировании

  • Плавное регулирование зарядного тока (регулируемая ШИМ 20 Гц), но без какой-либо специальной точности;
  • Автоматически отключать зарядку после превышения установленного напряжения;
  • После отключения зарядки, перезагрузка после опускания ниже установленного порога (режим десульфатации);
  • Отсутствие принудительного воздушного охлаждения (вентилятор когда-нибудь застопорится);
  • Подходит для батарей 6 В и 12 В;
  • Отсутствие микроконтроллеров и дисплеев;
  • Схема недорогая на основе запасов существующих компонентов;
  • Зарядный ток минимум 5 A.

Принцип действия схемы

ШИМ-регулятор — выход генератора имеет треугольный сигнал и сравнивается с напряжением от потенциометра на компараторе. Таким образом он получает прямоугольник с регулируемым заполнением скважности.

Зарядное устройство с регулировкой тока на микросхемах (без микроконтроллера)

Схема измерения напряжения (источник опорного напряжения на TL431), сравнивает компаратором (гистерезис) тока батареи.

Зарядное устройство с регулировкой тока на микросхемах (без микроконтроллера)

Печатная плата на ЗУ

Исполнительная схема — транзистор Mosfet N-канальный управляемый гальванически развязанным интерфейсом через оптрон, отключает «+» от аккумулятора.

Конструкция устройства

Радиатор стоит на всякий случай, потому что транзистор только слегка греется. Подходящие по току выпрямительные диоды. Шунт амперметра сделан самостоятельно под какой-то стрелочный прибор. Стабилизатор 7812 и трансформатор с хорошим запасом по мощности (всё-равно немного нагревается).

Зарядное устройство с регулировкой тока на микросхемах (без микроконтроллера)

Электроника от возможного дождя защищена внутри корпуса крышкой из толстого куска пластика.

Зарядное устройство с регулировкой тока на микросхемах (без микроконтроллера)

Испытания зарядного

Из протестированных батарей он продлил срок службы с помощью десульфатации одной на несколько месяцев. Два других аккумулятора получили короткие замыкания во время сульфации и они пошли на металлолом. Другие аккумуляторы просто заряжаются и все.

Тесты на дождь / снег / температуру не показали какого-либо негативного влияния погодных условий. Температура правда оказывает влияние на частоту генератора ШИМ и немного меняет настройку зарядного тока — однако точность незначительно ухудшается.

Выпрямитель устойчив к подключению АКБ обратной полярностью — испытан на аккумуляторе от трактора. Схема также проверена при зарядном токе 10 А — работает правильно, транзистор держится, только был перегрев шунта на амперметре и, следовательно, необходимость снижения максимального постоянного тока зарядки.

Алгоритм работы ЗУ

  1. После включения разряженного аккумулятора зарядное устройство заряжает его, как и любое другое, за исключением того, что можно установить средний зарядный ток.
  2. Когда батарея заряжается и превышается порог 15,2 В — схема отключает зарядку.
  3. Дальнейшее поведение схемы зависит от состояния батареи: устройство ждет, пока напряжение на клеммах не упадет ниже примерно 14 В. У исправной батареи после полной зарядки напряжение от 15 В падает довольно медленно — до минуты. В очень сульфатированных АКБ напряжение на клеммах падает быстро — в течение нескольких секунд.
  4. Когда напряжение падает ниже 14 В, ЗУ снова включает зарядку, а когда достигнет 15,2 В — снова отключается.
  5. Циклы «зарядка» / «пауза» повторяются до выключения зарядного устройства.

Оценить состояние аккумулятора можно по соотношению времени «зарядки» / «перерыва». Такие циклы вызывают несколько секунд зарядки аккумулятора через каждые несколько десятков секунд. Вы можете безопасно оставить аккумулятор даже на месяц, после этого он будет на 100% готов к использованию. Это полезно, так как запасной аккумулятор на зиму для таксиста будет не лишним. Скачать файлы (схема, плата и другое).

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector