Здравствуйте, в этой статье мы постараемся ответить на вопрос: «Автомобильное зарядное устройство». Если у Вас нет времени на чтение или статья не полностью решает Вашу проблему, можете получить онлайн консультацию квалифицированного юриста в форме ниже.
Силовой трансформатор Т1 применен типа ТН61-220, вторичные обмотки которого соединены последовательно, как показано на схеме. Так как КПД зарядного устройства не менее 0,8 и ток заряда обычно не превышает 6 А, то подойдет любой трансформатор мощностью 150 ватт. Вторичная обмотка трансформатора должна обеспечить напряжение 18-20 В при токе нагрузки до 8 А. Если нет готового трансформатора, то можно взять любой подходящий по мощности и перемотать вторичную обмотку. Рассчитать число витков вторичной обмотки трансформатора можно с помощью специального .
О деталях зарядного устройства
Конденсаторы С4-С9 типа МБГЧ на напряжение не менее 350 В. Можно использовать конденсаторы любого типа, рассчитанные на работу в цепях переменного тока.
Диоды VD2-VD5 подойдут любого типа, рассчитанные на ток 10 А. VD7, VD11 — любые импульсные кремневые. VD6, VD8, VD10, VD5, VD12 и VD13 любые, выдерживающие ток 1 А. Светодиод VD1 – любой, VD9 я применил типа КИПД29. Отличительная особенность этого светодиода, что он меняет цвет свечения при смене полярности подключения. Для его переключения использованы контакты К1.2 реле Р1. Когда идет зарядка основным током светодиод светит желтым светом, а при переключении в режим подзарядки аккумулятора – зеленым. Вместо бинарного светодиода можно установить любых два одноцветных, подключив их по ниже приведенной схеме.
В качестве операционного усилителя выбран КР1005УД1, аналог зарубежного AN6551. Такие усилители применяли в блоке звука и видео в видеомагнитофоне ВМ-12. Усилитель хорош тем, что не требует двухполярного питания, цепей коррекции и сохраняет работоспособность при питающем напряжении от 5 до 12 В. Заменить его можно практически любым аналогичным. Хорошо подойдут для замены микросхемы, например, LM358, LM258, LM158, но нумерация выводов у них другая, и потребуется внести изменения в рисунок печатной платы.
Реле Р1 и Р2 любые на напряжение 9-12 В и контактами, рассчитанными на коммутируемый ток 1 А. Р3 на напряжение 9-12 В и ток коммутации 10 А, например РП-21-003. Если в реле несколько контактных групп, то их желательно запаять параллельно.
Переключатель S1 любого типа, рассчитанный на работу при напряжении 250 В и имеющий достаточное количество коммутирующих контактов. Если не нужен шаг регулирования тока в 1 А, то можно поставить несколько тумблеров и устанавливать ток заряда, допустим, 5 А и 8 А. Если заряжать только автомобильные аккумуляторы, то такое решение вполне оправдано. Переключатель S2 служит для отключения системы контроля уровня зарядки. В случае заряда аккумулятора большим током, возможно срабатывание системы раньше, чем аккумулятор зарядится полностью. В таком случае можно систему отключить и продолжить зарядку в ручном режиме.
Принцип работы и основные компоненты
Свинцово-кислотные аккумуляторы заряжают постоянным (выпрямленным) напряжением, стабильным по уровню. Чтобы получить ток, втекающий в батарею, зарядное напряжение должно быть выше напряжения АКБ. Ток заряда в таком режиме зависит от разницы напряжений источника и батареи.
Полностью разряженная АКБ автомобиля выдает напряжение 10,5 вольт (ниже разряжать нельзя), полностью заряженная — 12,6 вольт. В процессе уровень на выходе ЗУ остается постоянным, на клеммах батареи плавно повышается. Поэтому в начале зарядки ток будет максимальным, по окончании – минимальным. Снижение уровня тока служит признаком окончания процесса. Также для автоматического завершения зарядки можно использовать достижение напряжения на АКБ значения 12,5..12,6 вольт.
Недостаток самодельного зарядного устройства для аккумулятора 12В заключается в том, что после полной зарядки АКБ автоматическое отключение прибора не происходит. Именно поэтому Вам придется периодически поглядывать на табло, чтобы вовремя выключить его. Еще один важный нюанс – проверять ЗУ «на искру» категорически запрещается.
Среди дополнительных мер предосторожности следует выделить такие:
- при подключении клемм следите за тем, чтобы не перепутать «+» и «-», иначе простое самодельное зарядное устройство для АКБ выйдет из строя;
- подключение к клеммам нужно осуществлять только в выключенном положении;
- мультиметр должен иметь шкалу измерения свыше 10 А;
- при зарядке следует выкручивать пробки на аккумуляторе, во избежание его взрыва из-за закипания электролита.
Разновидности существующих зарядных устройств
В розничной продаже представлено много ЗУ для аккумуляторов от различных фирм производителей соответствующего оборудования. Неподготовленному покупателю достаточно сложно самому разобраться и выбрать оптимальный по всем основным параметрам образец.
Фактически, все имеющиеся в продаже зарядные устройства для автомобильных аккумуляторов условно подразделяются на 2 основные подгруппы:
1) Устройства зарядные. Они, как правило, используются чтобы обеспечить постепенный заряд автомобильных аккумуляторов, такой процесс продолжается в течение нескольких часов.
Для справки! Современные модели оснащены специальной защитной системой отключения. Она срабатывает при достижении полного заряда АКБ, а также в случае замыкания пластин.
2) Пускозарядные устройства. Отличительная особенность таких приборов заключается в возможности выдавать кратковременный ток большой мощности. Как правило, величина пускового тока рассчитывается так, чтобы завести автомобиль, используя энергию дополнительного внешнего источника.
Есть еще и специальные пусковые приборы, которые позволяют обеспечить запуск двигателя от полностью севшего аккумулятора. Данные устройства представляют собой понижающие трансформаторы с выпрямителями электрического тока. Трансформатор обеспечивает понижение напряжения от внешнего источника питания до рабочих показателей автомобиля. Разряд направляется прямо на клеммы аккумулятора, установленного на машине. После запуска автомобиля прибор необходимо отсоединить, а подзарядка севшего АКБ осуществляется при работе самого ДВС, в таком случае источником энергии выступает генератор.
Как выбрать зарядку для автомобиля?
- Определите какими параметрами обладает источник питания. Особенно напряжение и номинальный ток. Будьте внимательны, новый зарядник должен давать ток на 12-15% больше чем номинальный ток АКБ. Выходное напряжение должно составлять 12 в.
- Выберите ценовой диапазон. Сколько готовы заплатить.
- Если машина будет выезжать из гаража в холодное время года, лучше возьмите пуско-зарядной прибор.
- Проверьте наличие кнопки BOOST. Кнопка дает возможность уже через несколько минут зарядки заводить движок автомобиля. Подобный режим особенно востребован зимой.
- Если предполагается выполнять зарядку часто, лучше приобрести зарядник любого популярного бренда.
Пошаговая инструкция:
- Создайте трансформатор и схему.
- Соедините между собой выводы 9 и 9’.
- Соберите из диодов и радиаторов мост на стеклотекстолитовой пластине.
- Подключите выводы 10 и 10’ к этому мосту.
- Поставьте перемычку между 1 и 1’.
- К 2 и 2’ паяльником прикрепите шнур с вилкой.
- Подключите предохранители.
- В разрыв возле моста поставьте нихромовую проволоку, закрепите ее с одной стороны и подключите амперметр.
- Изолируйте соединения с помощью изоленты, поместите аппарат в корпус.
- Поставьте подвижный контакт на конец проволоки, подключите аккумулятор.
Во время зарядки сила тока уменьшится по мере того, как процесс завершится. При каждой процедуре необходимо контролировать напряжение. Его отключают от ЗУ, поскольку показатели всегда выше настоящих значений. Первый раз запуск устройства делают через лампу накаливания. Ее ставят в разрыв нулевого и фазного проводов на первичной обмотке.
Основной недостаток описанной схемы устройства заключается в том, что оно не отключает аккумулятор после достижения соответствующих параметров. Автомобилисту придется следить с вольметром за параметрами.
Нужные параметры при зарядке постоянным током
Уже доказано, что производить заряд автомобильных свинцовых кислотных аккумуляторных батарей (в основном в автомобилях присутствуют именно такие) необходимо при помощи тока, не превышающего показателя в 10% от емкости всей батареи.
Так, в случае емкости АБ в 55 A/ч, максимальная подача тока заряда должна быть 5,5 А. По такому принципу высчитывается максимальный ток для любой батареи. Можно даже немного снизить подачу тока, но в таком случае процесс заряда будет идти немного медленнее. Накопление заряда будет происходить даже в случае, если ток заряда будет ближе к отметке 0,1 А. Но в таком случае для восстановления емкости необходимо будет очень много времени.
Минимальное время заряда АБ при уровне тока в 10% от заряда составляет 10 часов, но это в случае полного разряда батареи, которого допускать недопустимо. Поэтому на фактическое время до полного заряда влияет глубина разряда.
Как заряжать аккумулятор
Протрите аккумулятор тряпицей смоченной в растворе соды, затем насухо. Выверните пробки и проконтролируйте уровень электролита, если необходимо, долейте дистиллированную воду. Пробки во время заряда должны быть вывернуты. Внутрь аккумулятора не должны попадать мусор и грязь. Помещение, в котором происходит заряд аккумулятора должно хорошо проветриваться.
Подключите аккумулятор к зарядному устройству и включите устройство в сеть. Во время заряда напряжение будет постепенно расти до 14.5 вольт, ток будет со временем уменьшаться. Аккумулятор можно условно считать заряженным, когда зарядный ток упадет до 0.6 – 0.7 А.
Вольтметр – Амперметр — ссылка на товар.
DC-DC понижающий преобразователь TC43200 — ссылка на товар.
Обзор понижающего преобразователя DC-DC CC CV TC43200.
KBPC5010 — ссылка на товар.
Настройка блока автоматической регулировки и защиты АЗУ
При безошибочной сборке платы и исправности всех радиоэлементов, схема заработает сразу. Останется только установить порог напряжения резистором R5, при достижении которого зарядка аккумулятора будет переведена в режим зарядки малым током.
Регулировку можно выполнить непосредственно при зарядке аккумулятора. Но все, же лучше подстраховаться и перед установкой в корпус, схему автоматического регулирования и защиты АЗУ проверить и настроить. Для этого понадобится блок питания постоянного тока, у которого есть возможность регулировать выходное напряжение в пределах от 10 до 20 В, рассчитанного на выходной ток величиной 0,5-1 А. Из измерительных приборов понадобится любой вольтметр, стрелочный тестер или мультиметр рассчитанный на измерение постоянного напряжения, с пределом измерения от 0 до 20 В.
Выводы и советы по выбору
Итак, делая для себя выбор «импульсное или трансформаторное», вы уже четко понимаете, что в разных типах приборов действуют две совершенно различных технологии.
Эти типы зарядных устройств в корне отличаются друг от друга:
- Конструкцией;
- Происходящими процессами;
- Характеристиками тока и напряжения;
- Защитными системами;
- Функционалом.
Что дают нам эти знания? Ответ простой — возможность правильно выбрать зарядное устройство для автомобильного аккумулятора.
К примеру, если вы владелец так называемой «необслуживаемой» акб, то постоянным током вы вряд ли ее зарядите. Для нее лучше использовать прибор, имеющий константное напряжение, то есть – импульсный. А вот трансформаторное устройство не подойдет, поскольку своим постоянным током оно оказывает вредное действие на электроды аккумулятора.
Если же к вашей АКБ одинаково эффективно подойдет и импульсная зарядка, и трансформаторная, тогда выбирайте, что вам предпочтительнее по таким параметрам:
- Цена. Довольно весомый аргумент. Импульсные стоят дороже, и ремонт их недешевый;
- Размер. Трансформаторные большие, импульсные – маленькие и легкие. Прибор можно повесить на крючок, на стену в гараже, и места он совсем не занимает;
- Контролировать процесс самому или отдать все в руки «умной» зарядке. Отдыхать и не обращать внимания на процесс зарядки вы сможете только с импульсным устройством. Трансформаторное нужно контролировать, чтобы не было перезаряда, и не закипел электролит;
- Стильно, круто и современно – это все об импульсной зарядке. Трансформаторная же считается пережитком прошлого, хотя это вполне надежная и проверенная годами работы технология.
В принципе, какую технологию вы б не выбрали – импульс или трансформатор, не менее важны и технические параметры прибора. Основной из них – максимальная величина тока зарядки. Тут при выборе есть множество нюансов, но, как и в трансформаторном зарядном устройстве, так и в импульсном ЗУ, ориентируйтесь приблизительно на показатель 1:10. То есть, для АКБ емкостью 75 Ампер-часов нужно зарядное устройство, выдающее ток 7,5 Ампер. Это минимум, что вам нужно.
А вообще-то советую брать зарядное с запасом по току, ведь работа на пределе возможностей в любом случае укорачивает жизнь любой технике, и зарядному устройству, в том числе. И к тому же, а вдруг вы купите новый автомобиль, а у него батарея будет более емкая? Вот зарядка с запасом пригодится.
В общем, чтобы достичь безопасного и максимально продуктивного заряда, обязательно выясните при покупке, по какой технологии работает понравившаяся зарядка. А затем определяйте пиковую величину зарядного тока, с какими батареями работает прибор, какая емкость аккумулятора допустима по максимуму, какой вольтаж зарядки, какие режимы и функции доступны.
Причины и признаки заряда АКБ
Автомобильная батарея при работающем моторе постоянно подзаряжается от генератора. В этом можно убедиться, проверив напряжение на клеммах при включенном двигателе. Вольтметр должен показать 13,5-14,5 В. Полная зарядка от генератора обеспечивается после поездки на расстояние 30 км по трассе или 30 минут передвижения в городе без остановки двигателя.
Понять, нужна ли аккумулятору зарядка, можно после определения его состояния. Во многих случаях это выясняют по тому, крутит ли он стартер. Это простой способ, но неудачный. Если такое обнаружится перед самой поездкой, она окажется под угрозой. Кроме того, подобное состояние АКБ, особенно если это повторяется часто, плохо отражается на сроке службы.
Простой, но надежный способ проверить батарею — измерить напряжение на клеммах дешевым китайским тестером, работающим от пальчиковых батареек или «Кроны».
Защита от переполюсовки
Данное зарядное устройство не боится короткого замыкания на выходе, но при переполюсовке может выйти из строя. Для защиты от переполюсовки, в разрыв плюсового провода идущего к аккумулятору можно установить мощный диод Шоттки. Такие диоды имеют малое падение напряжения при прямом включении. С такой защитой, если перепутать полярность при подключении аккумулятора, ток протекать не будет. Правда этот диод нужно будет установить на радиатор, так как через него при заряде будет протекать большой ток.
Подходящие диодные сборки применяются в компьютерных блоках питания. В такой сборке находятся два диода Шоттки с общим катодом, их нужно будет запараллелить. Для нашего зарядного устройства подойдут диоды с током не менее 15 А.
Нужно учитывать, что в таких сборках катод соединен с корпусом, поэтому эти диоды нужно устанавливать на радиатор через изолирующую прокладку.
Не поленитесь доработать свое устройство плавкими предохранителями. Номиналы предохранителей на схеме. Не проверяйте на искру напряжение на крокодилах зарядника, иначе лишитесь предохранителя.
Внимание! Схема данного ЗУ предназначена для быстрой зарядки вашего аккумулятора в критических случаях, когда надо срочно куда-то ехать через 2-3 часа. Не используйте ее для повседневного обращения, так как заряд идет при максимальное токе, что не самый лучший режим зарядки для вашего аккумулятора. При перезаряде начинет «кипеть» электролит и в окружающее пространство начнут выделяться ядовитые пары.
Тех, кого заинтересовала теория зарядных устройств (ЗУ), а также схемы нормальных ЗУ, то в обязательном порядке качаем эту книжку по этой ссылке. Ее можно назвать библией по зарядным устройствам.
Принцип действия тиристорного регулятора
Тиристор имеет два состояния – открытый, в котором он пропускает электрический ток и закрытый. Открывается этот элемент при протекании тока через управляющий электрод и остается открытым, пока через тиристор идет ток.
Переменное напряжение в сети имеет синусоидальную форму. Тиристор, включенный в цепи нагрузки, открывается в определенный момент полуволны. Это называется “угол открытия”. В результате этого через электроприбор ток протекает не все время, а только после перехода элемента в открытое состояние. Это меняет действующее значение напряжения на нагрузке.
Важно! Вольтметр измеряет действующее значение. Для надежной работы допустимое напряжение тиристоров должно соответствовать максимальному напряжению, которое больше в 1,4 раз. Для бытовой сети это 308В.
Как узнать состояние батареи?
Необходимость в зарядке аккумулятора автомобиля зависит от уровня заряда. И метод проверки, именуемый в народе как «крутит/не крутит» является не самым удачным методом. Если же батарея «не крутит», например, перед выездом, то вы вообще не сможете завести машину, состояние «не крутит»– критическое и может предполагать крайне негативные последствия для самого аккумулятора.
Самым эффективным и безопасным методом является измерение напряжение при помощи самого простого тестера. Так, при температуре воздуха приблизительно около 20 градусов, зависимость степени зарядки от напряжения на клеммах отключенного от нагрузки аккумулятора такова:
- 12,6-12,7 – батарея полностью заряжена;
- 12,3-12,4 – уровень заряда составляет около 75%;
- 12,0-12,1 – приблизительно 50%;
- 11,8-11,9 – 25%;
- 11,6-11,7 – батарея находится в разряженном состоянии;
- если же показатель находится ниже отметки в 11,6 В, то это означает глубокий разряд.