Реклама на портале

Как сделать самодельное зарядное устройство. Зарядные устройства для аккумулятора своими руками

Для того чтобы автомобиль завёлся, ему необходима энергия. Такая энергия берётся из аккумулятора. Как правило, его подзарядка происходит от генератора во время работы двигателя. Когда автомобиль долго не используется или батарея неисправна, она разряжается до такого состояния, что машина уже не может завестись . В этом случае требуется внешняя зарядка. Такое устройство можно купить или собрать самостоятельно, но для этого понадобится схема зарядного устройства.

Принцип работы автомобильного аккумулятора

Автомобильный аккумулятор подаёт питание на различные приборы в автомобиле при выключенном двигателе и предназначен для его запуска. По виду типу исполнения применяется свинцово-кислотная батарея. Конструктивно она собирается из шести элементов питания с номинальным значением напряжения 2,2 вольта, соединённых между собой последовательно. Каждый элемент представляет собой набор решетчатых пластин из свинца. Пластины покрываются активным материалом и погружаются в электролит.

Раствор электролита включает в свой состав дистиллированную воду и серную кислоту . От плотности электролита зависит морозостойкость батареи. В последнее время появились технологии, позволяющие адсорбировать электролит в стеклянном волокне или сгущать его с использованием силикагеля до гелеобразного состояния.

Каждая пластина имеет отрицательный и положительный полюс, а изолируются они между собой использованием пластмассового сепаратора. Корпус изделия выполняется из пропилена, не разрушающегося под действием кислоты и служащий диэлектриком. Положительный полюс электрода покрывается диоксидом свинца, а отрицательный губчатым свинцом. В последнее время стали выпускаться аккумуляторные батареи с электродами из свинцово-кальциевого сплава. Такие аккумуляторы полностью герметичные и не требуют обслуживания.

При подключении к аккумулятору нагрузки активный материал на пластинах вступает в химическую реакцию с раствором электролита, и возникает электрический ток. Электролит со временем истощается из-за осаждения сульфата свинца на пластинках. Аккумуляторная батарея (АКБ) начинает терять заряд. В процессе зарядки химическая реакция происходит в обратном порядке, сульфат свинца и вода преобразуются, повышается плотность электролита и восстанавливается величина заряда.

Аккумуляторы характеризуются значением саморазряда. Он возникает в АКБ при его бездействии. Основной причиной служит загрязнения поверхности батареи и плохого качества дистиллятора. Скорость саморазряда ускоряется при разрушении свинцовых пластин.

Виды зарядных устройств

Разработано большое количество схем автомобильных зарядных устройств, использующих разные элементные базы и принципиальный подход. По принципу действия приборы заряда разделяются на две группы:

  1. Пуско-зарядные, предназначенные для запуска двигателя при нерабочем аккумуляторе. Кратковременно подавая на клеммы аккумулятора ток большой величины, происходит включение стартера и запуск двигателя, а в дальнейшем заряд батареи происходит от генератора автомобиля. Они выпускаются только на определённое значение тока или с возможностью выставления его величины.
  2. Предпусковые зарядные, к клеммам аккумуляторной батареи подключаются выводы с устройства и подаётся ток длительное время. Его значение не превышает десяти ампер, в течение этого времени происходит восстановление энергии батареи. В свою очередь, они разделяются: на постепенные (время зарядки от 14 до 24 часов), ускоренные (до трёх часов) и кондиционирующие (около часа).

По своей схемотехники выделяются импульсные и трансформаторные устройства. Первого вида используют в работе высокочастотный преобразователь сигнала, характеризуются малыми размерами и весом. Второго вида в качестве основы используют трансформатор с выпрямительным блоком, просты в изготовлении, но обладают большим весом и низким коэффициентом полезного действия (КПД).

Выполнено зарядное устройство для автомобильных аккумуляторов своими руками или приобретено в торговой точке, требования, предъявляемые к нему одинаковы, а именно:

  • стабильность выходного напряжения;
  • высокое значение КПД;
  • защита от короткого замыкания;
  • индикатор контроля заряда.

Одной из главных характеристик прибора заряда является величина тока, которым заряжается батарея. Правильно зарядить аккумулятор и продлить его рабочие характеристики получится только при подборе нужного его значения. При этом важна и скорость заряда. Чем больше ток, тем выше и скорость, но высокое значение скорости приводит к быстрой деградации аккумулятора. Считается, что правильным значением тока будет величина равная десяти процентам от ёмкости батарейки. Ёмкость определяется как величина тока, отдаваемая АКБ за единицу времени, измеряется она в ампер-часах.

Самодельный зарядный прибор

Приспособление для заряда должно быть у каждого автолюбителя, поэтому если нет возможности или желания приобрести готовый прибор, ничего не останется, как сделать зарядку для аккумулятора самостоятельно. Несложно изготовить своими руками как простейшее, так и многофункциональное устройство. Для этого понадобится схема и набор радиоэлементов. Существует также возможность переделать источник бесперебойного питания (ИБП) или компьютерный блок (АТ) в прибор для подзарядки АКБ.

Трансформаторное зарядное устройство

Такое устройство самое простое в сборке и не содержит дефицитных деталей. Схема состоит из трёх узлов:

  • трансформатор;
  • выпрямительный блок;
  • регулятор.

Напряжение из промышленной сети поступает на первичную обмотку трансформатора. Сам трансформатор может использоваться любого вида. Состоит он из двух частей: сердечника и обмоток. Сердечник собирается из стали или феррита, обмотки - из проводникового материала.

Принцип работы трансформатора основан на появлении переменного магнитного поля при прохождении тока по первичной обмотке и передачи его на вторичную. Для получения на выходе требуемого уровня напряжения количество витков во вторичной обмотке делается меньше, по сравнению с первичной. Уровень напряжения на вторичной обмотке трансформатора выбирается равным 19 вольт, а его мощность должна обеспечивать троекратный запас по току заряда.

С трансформатора пониженное напряжение проходит через выпрямительный мост и поступает на реостат, подключённый последовательно к аккумулятору. Реостат предназначен для регулирования величины напряжения и тока, путём изменения сопротивления. Сопротивление реостата не превышает 10 Ом. Величина тока контролируется включённым последовательно перед аккумулятором амперметром. Такой схемой не получится заряжать АКБ с ёмкостью более 50 Ач, так как реостат начинает перегреваться.

Упростить схему можно, убрав реостат, а на входе перед трансформатором установить набор конденсаторов, использующихся как реактивные сопротивления для уменьшения напряжение сети. Чем меньше номинальное значение ёмкости, тем меньше напряжение поступает на первичную обмотку в сети.

Особенность такой схемы в необходимости обеспечения уровня сигнала на вторичной обмотке трансформатора в полтора раза большее, чем рабочее напряжение нагрузки. Такую схему можно использовать и без трансформатора, но это очень опасно. Без гальванической развязки можно получить поражение электрическим током.

Импульсное устройство подзаряда

Достоинство импульсных устройств в высоком КПД и компактных размерах. В основе прибора лежит микросхема с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ). Собрать мощное импульсное зарядное устройство своими руками можно по следующей схеме.

В качестве ШИМ контроллера используется драйвер IR2153. После выпрямительных диодов параллельно АКБ ставится полярный конденсатор С1 с ёмкостью в пределах 47−470 мкФ и напряжением не менее 350 вольт. Конденсатор убирает всплески сетевого напряжения и шумы линии. Диодный мост используется с номинальным током более четырёх ампер и с обратным напряжением не менее 400 вольт. Драйвер управляет мощными N-канальными полевыми транзисторами IRFI840GLC, установленными на радиаторах. Ток такой зарядки будет равен до 50 ампер, а выходная мощность до 600 Ватт.

Изготовить импульсное зарядное устройство для автомобиля своими руками можно, используя переделанный компьютерный источник питания формата АТ. В качестве ШИМ контроллера в них используется распространённая микросхема TL494. Сама переделка заключается в увеличении выходного сигнала до 14 вольт. Для этого понадобится правильно установить подстроечный резистор.

Резистор, который соединяется первую ногу TL494 со стабилизированной шиной + 5 В, удаляется, а вместо второго, связанного с 12 вольтовой шиной, впаивается переменный резистор с номиналом 68 кОм. Этим резистором и устанавливается требуемый уровень выходного напряжения. Включение блока питания осуществляется через механический выключатель, согласно указанной на корпусе блока питания схеме.

Устройство на микросхеме LM317

Довольно простая, но стабильно работающая схема зарядки легко выполняется на интегральной микросхеме LM317. Микросхема обеспечивает установку уровня сигнала 13,6 вольт при максимальной силе тока 3 ампера. Стабилизатор LM317 снабжён встроенной защитой от короткого замыкания.

Напряжение на схему прибора подаётся через клеммы от независимого блока питания постоянного напряжения 13−20 вольт. Ток, проходя через индикаторный светодиод HL1 и транзистор VT1, поступает на стабилизатор LM317. С его выхода непосредственно на АКБ через X3, X4. Делителем, собранным на R3 и R4, устанавливается необходимое значение напряжения для открывания VT1. Переменным резистором R4 задаётся ограничение тока подзарядки, а R5 уровень выходного сигнала. Выходное напряжение устанавливается от 13,6 до 14 вольт.

Схему можно максимально упростить, но её надёжность уменьшится.

В ней резистором R2 подбирают ток. В качестве резистора используется мощный проволочный элемент из нихрома. Когда АКБ разряжен, ток заряда максимальный, светодиод VD2 горит ярко, по мере заряда ток начинает спадать и светодиод тускнеет.

Зарядное из источника бесперебойного питания

Сконструировать зарядник можно из обычного бесперебойника даже с неисправностью узла электроники. Для этого удаляется из блока вся электроника, кроме трансформатора. К высоковольтной обмотке трансформатора на 220 В добавляется схема выпрямителя, стабилизации тока и ограничения напряжения.

Выпрямитель собирается на любых мощных диодах, например, отечественных Д-242 и сетевом конденсаторе 2200 мкФ на 35−50 вольт. На выходе получится сигнал с напряжением 18−19 вольт. В качестве стабилизатора напряжения используется микросхема LT1083 или LM317 с обязательной установкой на радиатор.

Подключив аккумуляторную батарею, выставляется напряжение, равное 14,2 вольта. Контролировать уровень сигнала удобно с помощью вольтметра и амперметра. Вольтметр подключается параллельно клеммам батареи, а амперметр последовательно. По мере заряда АКБ его сопротивление будет возрастать, а ток падать. Ещё проще выполнить регулятор с помощью симистора, подключённого к первичной обмотке трансформатора наподобие диммера.

При самостоятельном изготовлении устройства следует помнить про электробезопасность при работе с сетью переменного тока 220 В. Как правило, верно выполненный прибор зарядки из исправных деталей начинает работать сразу, требуется лишь только выставить тока заряда.

!
Сегодня мы рассмотрим 3 простые схемы зарядных устройств, которые могут быть использованы для зарядки самых разных аккумуляторов.

Первые 2 схемы работают в линейном режиме, а линейный режим в первую очередь означает сильный нагрев. Но зарядное устройство вещь стационарная, а не портативная, чтобы КПД было решающим фактором, так что единственный минус представленных схем – это то, что они нуждаются в больших радиатор охлаждения, а в остальном все хорошо. Такие схемы всегда применялись и будут применяться, так как имеют неоспоримые плюсы: простота, низкая себестоимость, не «гадят» в сеть (как в случае импульсных схем) и высокая повторяемость.

Рассмотрим первую схему:


Данная схема состоит всего из пары резисторов (с помощью которых задается напряжение окончания заряда или выходное напряжение схемы в целом) и датчика тока, который задает максимальной выходной ток схемы.




Если нужно универсальное зарядное устройство, то схема будет выглядеть следующим образом:


Вращением подстроечного резистора можно задать любое напряжение на выходе от 3 до 30 В. По идее можно и до 37В, но в таком случае на вход нужно подавать 40В, чего автор (AKA KASYAN) делать не рекомендует. Максимальный выходной ток зависит от сопротивления датчика тока и не может быть выше 1,5А. Выходной ток схемы можно рассчитать по указанной формуле:


Где 1,25 - это напряжение опорного источника микросхемы lm317, Rs - сопротивление датчика тока. Для получения максимального тока 1,5А сопротивление этого резистора должно быть 0,8 Ом, но на схеме 0,2 Ома.


Дело в том, что даже без резистора максимальный ток на выходе микросхемы будет ограничен до указанного значения, резистор тут в большей степени для страховки, а его сопротивление снижено для минимизации потерь. Чем больше сопротивление, тем больше на нем будет падать напряжение, а это приведет к сильному нагреву резистора.

Микросхему обязательно устанавливают на массивный радиатор, на вход подается не стабилизированное напряжение до 30-35В, это чуть меньше максимально допустимого входного напряжения для микросхемы lm317. Нужно помнить, что микросхема lm317 может рассеять максимум 15-20Вт мощности, обязательно учитывайте это. Также нужно учитывать то, что максимальное выходное напряжение схемы будет на 2-3 вольта меньше входного.

Зарядка происходит стабильным напряжением, а ток не может быть больше выставленного порога. Данная схема может быть использована даже для зарядки литий-ионных аккумуляторов. При коротких замыканиях на выходе ничего страшного не произойдет, просто пойдет ограничение тока и, если охлаждение микросхемы хорошее, а разница входного и выходного напряжения небольшое, схема в таком режиме может проработать бесконечно долгое время.




Собрано все на небольшой печатной плате.




Ее, а также печатные платы для 2-ух последующих схем можете вместе с общим архивом проекта.

Вторая схема из себя представляет мощный стабилизированный источник питания с максимальным выходным током до 10А, была построена на базе первого варианта.


Она отличается от первой схемы тем, что тут добавлен дополнительный силовой транзистор прямой проводимости.


Максимальный выходной ток схемы зависит от сопротивления датчиков тока и тока коллектора использованного транзистора. В данном случае ток ограничен на уровне 7А.

Выходное напряжение схемы регулируется в диапазоне от 3 до 30В, что у позволит заряжать практически любые аккумуляторы. Регулируют выходное напряжение с помощью того же подстроечного резистора.


Этот вариант отлично подходит для зарядки автомобильных аккумуляторов, максимальный ток заряда с указанными на схеме компонентами составляет 10А.

Теперь давайте рассмотрим принцип работы схемы. При малых значениях тока силовой транзистор закрыт. При увеличении выходного тока падение напряжения на указанном резисторе становится достаточным и транзистор начинает открываться, и весь ток будет протекать по открытому переходу транзистора.


Естественно из-за линейного режима работы схема будет нагреваться, особенно жестко будут греться силовой транзистор и датчики тока. Транзистор с микросхемой lm317 прикручивают на общий массивный алюминиевый радиатор. Изолировать подложки теплоотвода не нужно, так как они общие.

Очень желательно и даже обязательно использование дополнительного вентилятора, если схема будет эксплуатироваться на больших токах.
Для зарядки аккумуляторов, вращением подстроечного резистора нужно выставить напряжение окончания заряда и все. Максимальный ток заряда ограничен 10-амперами, по мере заряда батарей ток будет падать. Схема коротких замыканий не боится, при КЗ ток будет ограничен. Как и в случае первой схемы, если имеется хорошее охлаждение, то устройство сможет долговременно терпеть такой режим работы.
Ну а теперь несколько тестов:








Как видим стабилизация свое отрабатывает, так что все хорошо. Ну и наконец третья схема:


Она представляет из себя систему автоматического отключения аккумулятора при полном заряде, то есть это не совсем зарядное устройство. Начальная схема подвергалась некоторым изменением, а плата дорабатывалась в ходе испытаний.


Рассмотрим схему.




Как видим она до боли простая, содержит всего 1 транзистор, электромагнитное реле и мелочевку. У автора на плате также имеется диодный мост по входу и примитивная защита от переполюсовки, на схеме эти узлы не нарисованы.




На вход схемы подается постоянное напряжение с зарядного устройства или любого другого источника питания.


Тут важно заметить, что ток заряда не должен превышать допустимый ток через контакты реле и ток срабатывания предохранителя.




При подаче питания на вход схемы, заряжается аккумулятор. В схеме есть делитель напряжения, с помощью которого отслеживается напряжение непосредственно на аккумуляторе.


По мере заряда, напряжение на аккумуляторе будет расти. Как только оно становится равным напряжению срабатывания схемы, которое можно выставить путем вращения подстроечного резистора, сработает стабилитрон, подавая сигнал на базу маломощного транзистора и тот сработает.


Так как в коллекторную цепь транзистора подключена катушка электромагнитного реле, последняя также сработает и указанные контакты разомкнутся, а дальнейшая подача питания на аккумулятор прекратится, заодно и сработает второй светодиод, уведомив о том, что зарядка окончена.

Это зарядное устройство я сделал для зарядки автомобильных аккумуляторов, выходное напряжение 14.5 вольт, максимальный ток заряда 6 А. Но им можно заряжать и другие аккумуляторы, например литий-ионные, так как выходное напряжение и выходной ток можно регулировать в широких пределах. Основные компоненты зарядного устройства были куплены на сайте АлиЭкспресс.

Вот эти компоненты:

Еще потребуется электролитический конденсатор 2200 мкФ на 50 В, трансформатор для зарядного устройства ТС-180-2 (как распаивать трансформатор ТС-180-2 посмотрите в ), провода, сетевая вилка, предохранители, радиатор для диодного моста, крокодилы. Трансформатор можно использовать другой, мощностью не менее 150 Вт (для зарядного тока 6 А), вторичная обмотка должна быть рассчитана на ток 10 А и выдавать напряжение 15 – 20 вольт. Диодный мост можно набрать из отдельных диодов, рассчитанных на ток не менее 10А, например Д242А.

Провода в зарядном устройстве должны быть толстые и короткие. Диодный мост нужно закрепить на большой радиатор. Необходимо нарастить радиаторы DC-DC преобразователя, или использовать для охлаждения вентилятор.




Сборка зарядного устройства

Подсоедините шнур с сетевой вилкой и предохранителем к первичной обмотке трансформатора ТС-180-2, установите диодный мост на радиатор, соедините диодный мост и вторичную обмотку трансформатора. Припаяйте конденсатор к плюсовому и минусовому выводам диодного моста.


Подключите трансформатор к сети 220 вольт и произведите замеры напряжений мультиметром. У меня получились такие результаты:

  1. Переменное напряжение на выводах вторичной обмотки 14.3 вольта (напряжение в сети 228 вольт).
  2. Постоянное напряжение после диодного моста и конденсатора 18.4 вольта (без нагрузки).

Руководствуясь схемой, соедините с диодным мостом DC-DC понижающий преобразователь и вольтамперметр.

Настройка выходного напряжения и зарядного тока

На плате DC-DC преобразователя установлены два подстроечных резистора, один позволяет установить максимальное выходное напряжение, другим можно выставить максимальный зарядный ток.

Включите зарядное устройство в сеть (к выходным проводам ничего не подсоединено), индикатор будет показывать напряжение на выходе устройства, и ток равный нулю. Потенциометром напряжения установите на выходе 5 вольт. Замкните между собой выходные провода, потенциометром тока установите ток короткого замыкания 6 А. Затем устраните короткое замыкание, разъединив выходные провода и потенциометром напряжения, установите на выходе 14.5 вольт.

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.

Необходимо еще раз отрегулировать верхний предел напряжения, с учетом падения напряжения на диодах защиты. Для этого, потенциометром напряжения на плате DC-DC преобразователя нужно выставить 14.5 вольт измеряемых мультиметром непосредственно на выходных клеммах зарядного устройства.

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.

Аккумуляторная батарея получает заряд в автомобиле от генератора во время движения транспортного средства. Однако, в качестве элемента безопасности в электроцепь входит контролирующее реле, которое обеспечивает значение выходного напряжения с генератора на уровне 14 ±0,3В.

Так как известно, что достаточный уровень для полной и быстрой зарядки батареи должен быть на уровне 14,5 В, то очевидно, АКБ для заполнения всей емкости потребуется помощь. В этом случае понадобится либо магазинный аппарат, либо нужно зарядное устройство для автомобильного аккумулятора своими руками изготовить в домашних условиях.

В теплое время года даже наполовину разряженная автомобильная батарея позволит запустить двигатель. Во время морозов ситуация обстоит хуже, ведь при отрицательной температуре снижается емкость, а одновременно повышаются пусковые токи. За счет увеличения вязкости холодного масла требуется большее усилие для раскручивания коленвала. Это значит, что в холодное время года АКБ нуждается в максимальном заряде.

Большое количество разнообразных вариантов самодельных зарядных устройств позволяет подобрать схему для разных уровней знаний и мастерства изготовителя. Есть даже вариант, при котором автомобиля изготавливается при помощи мощного диода и электрообогревателя. Двухкиловатный калорифер, включенный в бытовую сеть 220 В, в последовательной цепи с диодом и батареей АКБ даст на последнюю чуть больше 4 А тока. За ночь схема «накрутит» 15 кВт, но батарея получит полный заряд. Хотя общий КПД системы вряд ли превысит 1%.

Те, кто собираются изготавливать простое зарядное устройство для аккумулятора своими руками с транзисторами, должны знать, что такие аппараты могут значительно перегреваться. Также у них возникают проблемы при неправильной полярности и случайном коротком замыкании.

Для тиристорных и симисторных схем основными проблемами являются стабильность заряда и шумность. Отрицательной стороной являются также радиопомехи, от которых можно избавиться с помощью ферритового фильтра, и проблемы с полярностью.

Немало можно встретить предложений по переделке компьютерного блока питания в самодельное зарядное устройство для АКБ. Но нужно знать, что хотя и структурные схемы этих приборов схожи, но электрические имеют существенные различия. Для правильной переделки понадобится достаточный опыт в работе со схемами. Не всегда слепое копирование при таких переделках приводит к заданному результату.

Принципиальная схема на конденсаторах

Наиболее интересной может оказаться конденсаторная схема самодельного зарядного устройства для автомобильного аккумулятора. Она обладает высоким КПД, не перегревается, выдает стабильную силу тока, невзирая на уровень заряженности АКБ и возможных проблем с колебаниями сети, а также стойко переносит кратковременные короткие замыкания.

Визуально картинка кажется слишком громоздкой, но при детальном разборе все участки становятся понятными. Она оснащена даже алгоритмом выключения при полном заряде батареи.

Ограничитель тока

Для конденсаторных зарядок регулирование силы токи и ее стабильность обеспечивается последовательного включения обмотки трансформатора с балластными конденсаторами. При этом соблюдается прямая зависимость зарядного тока АКБ и емкости конденсаторов. Увеличивая последние, получим больший ампераж.

Теоретически данная схема уже может работать в качестве зарядки батареи, но проблемой окажется в ее надежности. Слабый контакт с электродами АКБ погубит незащищенные трансформаторы и конденсаторы.

Любой школьник, изучающий физику, сможет вычислить необходимую емкость для конденсаторов С=1/(2πvU). Однако быстрее будет сделать это по заранее подготовленной таблице:

В схеме можно уменьшит количество конденсаторов. Для этого их подключают группами либо с помощью переключателей (тумблеров).

Защита от неправильной полярности в зарядном устройстве

Чтобы не возникло проблем при переполюсовании контактов, в схеме находится реле Р3. Неверно подключенные провода защитит диод VD13. Он не пустит ток в неправильном направлении и не даст замкнуть контакт К3.1, соответственно неправильный заряд на АКБ не пойдет.

Если же полярность соблюдается, то реле замкнется, и начнется зарядка. Данную схему можно применять на любом из типов зарядных самодельных устройств, хоть с тиристорами, хоть с транзисторами.

Переключатель S3 контролирует в схеме напряжение. Нижнее замыкание дает значение напряжения (В), а при верхнем соединении контактов получим уровень силы тока (А). Если же устройство подключено только к батарее без включения в бытовую сеть, то можно узнать напряжение аккумулятора в соответствующем положении переключателя. Головкой служит микроамперметр М24.

Автоматика для самодельной зарядки

В качестве питания усилителя подбираем девятивольтовую схему 142ЕН8Г. Данный выбор обоснован ее характеристиками. Ведь при температурных колебаниях корпуса платы даже на десять градусов, на выходе прибора колебания напряжения сводятся к погрешности в сотые доли вольт.

Самоотключение срабатывает при параметре напряжения в 15,5 В. Эта часть схемы помечена А1.1. Четвертый вывод микросхемы (4) подключен к делителю R8, R7 где на него выходит напряжение в 4,5 В. Другой делитель подключен к резисторам R4-R5-R6. В качестве настройки данной цепи применяется регулировка резистора R5, чтобы обозначить уровень превышения. С помощью R9 в микросхеме контролируется нижний уровень включения аппарата, которое осуществляется на 12,5 В. Резистор R9 и диод VD7 обеспечивают интервал напряжения для бесперебойной работы зарядки.

Алгоритм работы схемы достаточно прост. Соединяясь с зарядником, проводится контроль уровня напряжения. Если оно ниже 16,5 В, то по схеме проходит команда на открытие транзистора VT1, который, в свою очередь, запускает соединение реле Р1. После этого подключается первичная обмотка установленного трансформатора, и процесс зарядки АКБ запущен.

После набора полной емкости и получения выходного параметра по напряжению на уровне 16,5 В, то в схеме понижается напряжение для того, чтобы удерживать транзистор VT1 открытым. Реле проводит отключение. Подача на клеммы тока снижается до уровня полампера. Цикл зарядки запускается снова лишь после снижения напряжения на клеммах батареи до 12,5 В, тогда подача зарядки возобновляется.

Так автомат контролирует возможность не перезарядить АКБ. Схему можно оставлять в рабочем состоянии даже на несколько месяцев. Особенно актуальным данный вариант окажется для тех, кто использует автомобиль сезонно.

Компоновка зарядного устройства

Корпусом такому аппарату может послужить миллиамперметр ВЗ-38. Ненужные внутренности удаляем, оставляем лишь стрелочный индикатор. Монтируем все за исключением автомата навесным способом.

Электроприбор состоит из пары щитков (лицевой и тыльный), которые зафиксированы при помощи перфорированных угольных горизонтальных балок. Через такие отверстия удобно крепить любые элементы конструкции. Для расположения силового трансформатора использована двухмиллиметровая алюминиевая пластина. Она саморезами крепится в нижней части устройства.

На верхней плоскости смонтирована стеклотекстолитовая пластина с реле и конденсаторами. На перфорированных ребрах также закреплена плата с автоматикой. Реле и конденсаторы данного элемента подключаются с помощью стандартного разъема.

Снизить нагрев диодов поможет радиатор на задней стенке. В этой зоне уместно будет расположить предохранители и мощную вилку. Ее можно взять от питания компьютера. Для прижима силовых диодов используем две прижимные планки. Их использование позволит рационально использовать место и снизить выделение тепла внутрь агрегата.

Проводить монтаж желательно с использованием интуитивно понятных цветов провода. В качестве положительного берем красный, для отрицательного – синий, а переменное напряжение выделяем с помощью, например, коричневого. Сечение во всех случаях должно быть более 1 мм.

Показания амперметра калибруются с помощью шунта. Один из его концов с помощью пайки крепится к контакту реле Р3, а второй паяется к выходной клемме плюса.

Составные элементы

Разберем внутренности прибора, которые составляют основу зарядника.

Печатная плата

Стеклотекстолит является основой для печатной платы, работающей в качестве защиты от перепадов напряжения и проблем с подключением. Изображение сформировано с шагом 2,5 мм. Без особых проблем данную схему можно изготовить в бытовых условиях.

Расположение элементов в реальности Компановка для пайки Плата для ручной пайки

Есть даже схематический план с выделенными элементами на нем. Чистое изображение применяется для нанесения его на основу с помощью порошковой печати на лазерных принтерах. Для ручного способа нанесения дорожек подойдет еще одно изображение.

Градуировочная шкала

Индикация установленного миллиамперметра ВЗ-38 не соответствует реальным показаниям, которые выдает прибор. Для корректировки и правильной градуировки необходимо к основе индикатора за стрелкой приклеить новую шкалу.

Обновленная информация будет соответствовать действительности с точностью до 0,2 В.

Соединительные кабели

Контакты, которые будут выходить на соединение с аккумулятором, должны на концах иметь пружинное фиксатор с зубцами («крокодил»). Чтобы различать полюса, желательно сразу же положительную часть подбирать красного цвета, а отрицательный кабель с зажимом брать синий или черный.

Сечение кабеля должно быть более 1 мм. Для соединения с бытовой сетью применяется стандартный неразборный кабель с вилкой от любой старой оргтехники.

Электрические элементы самодельной зарядки для АКБ

В качестве силового трансформатора подойдет ТН 61-220, ведь выходной ток получится на уровне 6 А. Для конденсаторов напряжение обязано быть более 350 В. На схему для С4 до С9 берем тип МБГЧ. Диоды от 2-го до 5-го нужны такие, чтобы выдержали десятиамперный ток. 11-й и 7-й можно брать любые импульсные. VD1 – это светодиод, а 9-й может быть аналогом КИПД29.

Для остальных нужно ориентироваться на входной параметр, допускающий ток в 1А. В реле Р1 можно применять два светодиода с разными цветовыми характеристиками, а можно применить бинарный светодиод.

Операционный усилитель AN6551 может быть заменен отечественным аналогом КР1005УД1. Их можно найти в старых усилителях звука. Первое и второе реле подбираются из диапазона 9-12 В и тока в 1 А. Для нескольких контактных групп в устройстве реле применяем запараллеливание.

Настройка и запуск

Если все сделано без ошибок, то схема сразу заработает. Корректировку порогового напряжения делаем с помощью резистора R5. Он поможет перевести зарядку в правильный режим низких токов.

Часто владельцам автомобилей приходится сталкиваться с таким явлением как невозможность запуска двигателя по причине разряда аккумулятора. Для решения проблемы потребуется воспользоваться зарядкой для АКБ, которая стоит немалых денег. Чтобы не тратиться на покупку нового зарядного устройства для автомобильного аккумулятора, можно смастерить его своими руками. Важно только отыскать трансформатор с необходимыми характеристиками. Для изготовления самодельного устройства не обязательно быть электриком, а весь процесс в целом займёт не больше нескольких часов.

Особенности функционирования аккумуляторов

Не все водители знают о том, что в автомобилях используются свинцово-кислотные аккумуляторы. Такие АКБ отличаются своей выносливостью, поэтому способны служить до 5 лет.

Для зарядки свинцовых АКБ используется ток, который равняется 10% от общей ёмкости аккумулятора. Это значит, что для зарядки аккумулятора, ёмкость которого составляет 55 А/ч, требуется зарядный ток в 5,5 А. Если подать очень большой ток, то это может привести к закипанию электролита, что, в свою очередь, приведёт к снижению срока службы устройства. Маленький ток зарядки не продлевает срок службы АКБ, однако он не способен негативно отражаться на целостности устройства.

Это интересно! При подаче тока 25 А происходит быстрая подзарядка аккумулятора, поэтому уже через 5-10 минут после подключения ЗУ с таким номиналом можно запускать двигатель. Такой большой ток выдают современные инверторные зарядные устройства, только он негативно сказывается на сроке службы аккумулятора.

При зарядке АКБ происходит протекание зарядного тока обратно рабочему. Напряжение для каждой банки не должно быть выше 2,7 В. В АКБ на 12 В установлено 6 банок, которые между собой не связаны. В зависимости от напряжения аккумулятора, отличается количество банок, а также необходимое напряжение для каждой банки. Если напряжение будет больше, то это приведёт к возникновению процесса разложения электролита и пластин, что способствует выходу из строя АКБ. Чтобы исключить возникновение процесса закипания электролита, напряжение ограничивают на 0,1 В.

Батарея считается разряженной, если при подключении вольтметра или мультиметра, приборы показывают напряжение 11,9-12,1 В. Такой аккумулятор следует немедленно подзарядить. Заряженный аккумулятор имеет напряжение на клеммах 12,5-12,7 В.

Пример напряжения на клеммах заряженного аккумулятора

Процесс заряда представляет собой восстановление израсходованной ёмкости. Зарядка аккумуляторов может выполняться двумя способами:

  1. Постоянный ток . При этом регулируется зарядный ток, значение которого составляет 10% от ёмкости устройства. Время заряда составляет 10 часов. Напряжение заряда при этом изменяется от 13,8 В до 12,8 В за всю длительность зарядки. Недостаток такого способа заключается в том, что необходимо контролировать процесс зарядки, и вовремя отключить зарядное устройство до закипания электролита. Такой способ является щадящим для АКБ и нейтрально влияет на их срок службы. Для воплощения такого способа используются трансформаторные зарядные аппараты.
  2. Постоянное напряжение . При этом на клеммы АКБ подаётся напряжение величиной 14,4 В, а ток изменяется от больших значений к меньшим автоматически. Причём это изменение тока зависит от такого параметра, как время. Чем дольше заряжается АКБ, тем ниже становится величина тока. Перезаряд АКБ получить не сможет, если только не забыть выключить аппарат и оставить его несколько суток. Преимущество такого способа в том, что уже через 5-7 часов аккумулятор зарядится на 90-95%. АКБ можно также оставлять без присмотра, поэтому такой способ пользуется популярностью. Однако мало кому из автовладельцев известно о том, что такой метод зарядки является «экстренным». При его использовании существенно снижается срок службы АКБ. Кроме того, чем чаще осуществлять зарядку таким способом, тем быстрее будет разряжаться устройство.

Теперь даже неопытный водитель может понять, что если нет необходимости торопиться с зарядкой АКБ, то лучше отдать предпочтение первому варианту (по току). При ускоренном восстановлении заряда снижается срок службы устройства, поэтому высока вероятность того, что уже в ближайшее время понадобится покупать новый аккумулятор. Исходя из вышесказанного, в материале будут рассматриваться варианты изготовления зарядных устройств по току и напряжению. Для изготовления можно использовать любые подручные устройства, о которых поговорим далее.

Требования к зарядке АКБ

Перед проведением процедуры изготовления самодельного зарядного для АКБ необходимо обратить внимание на следующие требования:

  1. Обеспечение стабильного напряжения 14,4 В.
  2. Автономность устройства. Это означает, что самодельное устройство не должно требовать присмотра за ним, так как зачастую АКБ заряжается ночью.
  3. Обеспечение отключения зарядного устройства при увеличении зарядного тока или напряжения.
  4. Защита от переполюсовки. Если устройство будет подключено к АКБ неправильно, то должна срабатывать защита. Для реализации в цепь включается предохранитель.

Переполюсовка представляет собой опасный процесс, в результате которого АКБ может взорваться или закипеть. Если аккумулятор исправен и лишь слегка разряжен, то при неправильном подключении зарядного устройства произойдёт повышение тока заряда выше номинального. Если же АКБ разряжена, то при переполюсовке наблюдается увеличение напряжения выше заданного значения и как итог - электролит закипает.

Варианты самодельных зарядных устройств для АКБ

Перед тем как приступать к разработке зарядного устройства для АКБ, важно понимать, что такой аппарат является самоделкой и может негативно влиять на срок службы аккумулятора. Однако иногда такие аппараты попросту необходимы, так как позволяют существенно сэкономить деньги на приобретении заводских устройств. Рассмотрим, из чего же можно изготовить зарядные аппараты своими руками для аккумуляторов и как это сделать.

Зарядка из лампочки и полупроводникового диода

Этот способ зарядки актуален при таких вариантах, когда нужно завести автомобиль на севшем аккумуляторе в домашних условиях. Для того чтобы это сделать, понадобятся составляющие элементы для сборки аппарата и источник переменного напряжения 220 В (розетка). Схема самодельного зарядного устройства для автомобильного аккумулятора содержит следующие элементы:

  1. Лампа накаливания. Обычная лампочка, которая ещё именуется в народе как «лампа Ильича». Мощность лампы влияет на скорость заряда аккумулятора поэтому чем больше этот показатель, тем быстрее можно будет завести мотор. Оптимальный вариант – это лампа мощностью 100-150 Вт.
  2. Полупроводниковый диод. Элемент электроники, главным предназначением которого является проведение тока только в одну сторону. Необходимость данного элемента в конструкции зарядки заключается в том, чтобы преобразовывать переменное напряжение в постоянное. Причём для таких целей понадобится мощный диод, который сможет выдержать большую нагрузку. Использовать можно диод, как отечественного производства, так и импортный. Чтобы не покупать такой диод, его можно найти в старых приёмниках или блоках питания.
  3. Штекер для подключения в розетку.
  4. Провода с клеммами (крокодилы) для подключения к АКБ.

Это важно! Перед сборкой такой схемы нужно понимать, что всегда имеется риск для жизни, поэтому следует быть предельно внимательными и осторожными.

Схема подключения зарядного устройства из лампочки и диода к АКБ

Включать штекер в розетку следует только после того, как вся схема будет собрана, а контакты заизолированы. Чтобы избежать возникновения тока короткого замыкания, в цепь включается автоматический выключатель на 10 А. При сборке схемы важно учесть полярность. Лампочка и полупроводниковый диод должны быть включены в цепь плюсовой клеммы аккумулятора. При использовании лампочки в 100 Вт, будет поступать зарядный ток величиной 0,17 А на АКБ. Для зарядки аккумулятора на 2 А понадобится заряжать его на протяжении 10 часов. Чем больше мощность лампы накаливания, тем выше значение зарядного тока.

Заряжать таким устройством полностью севший аккумулятор не имеет смысла, а вот подзарядить при отсутствии заводского ЗУ - вполне реально.

Зарядное устройство для АКБ из выпрямителя

Этот вариант также относится к категории простейших самодельных зарядных устройств. В основу такого ЗУ входят два основных элемента – преобразователь напряжения и выпрямитель. Существует три вида выпрямителей, которые заряжают устройство следующими способами:

  • постоянный ток;
  • переменный ток;
  • ассиметричный ток.

Выпрямители первого варианта заряжают аккумулятор исключительно постоянным током, который очищается от пульсаций переменного напряжения. Выпрямители переменного тока подают пульсирующее переменное напряжение на клеммы аккумулятора. Ассиметричные выпрямители имеют положительную составляющую, а в качестве основных элементов конструкции используются однополупериодные выпрямители. Такая схема имеет лучший результат по сравнению с выпрямителями постоянного и переменного тока. Именно его конструкция и будет рассмотрена далее.

Для того чтобы собрать качественное устройство для зарядки АКБ, понадобится выпрямитель и усилитель тока. Выпрямитель состоит из следующих элементов:

  • предохранитель;
  • мощный диод;
  • стабилитрон 1N754A или Д814А;
  • выключатель;
  • переменный резистор.

Электрическая схема ассиметричного выпрямителя

Для того чтобы собрать схему, понадобится использовать предохранитель, рассчитанный на максимальный ток в 1 А. Трансформатор можно взять от старого телевизора, мощность которого не должна превышать 150 Вт, а выходное напряжение составлять 21 В. В качестве резистора нужно взять мощный элемент марки МЛТ-2. Выпрямительный диод должен быть рассчитан на ток не менее 5 А поэтому оптимальный вариант – это модели типа Д305 или Д243. В основу усилителя входит регулятор на двух транзисторах серии КТ825 и 818. При монтаже транзисторы устанавливаются на радиаторы для улучшения охлаждения.

Сборка такой схемы выполняется навесным способом, то есть на очищенной от дорожек старой плате располагаются все элементы и подключаются между собой с помощью проводов. Её преимуществом является возможность регулировки выходного тока для зарядки АКБ. Недостатком схемы является необходимость найти необходимые элементы, а также правильно их расположить.

Простейшим аналогом представленной выше схемы является более упрощённый вариант, представленныё на фото ниже.

Упрощённая схема выпрямителя с трансформатором

Предлагается воспользоваться упрощённой схемой с применением трансформатора и выпрямителя. Кроме того, понадобится лампочка на 12 В и 40 Вт (автомобильная). Собрать схему не составит труда даже новичку, но при этом важно обратить внимание на то, что выпрямительный диод и лампочка должны быть расположены в цепи, которая подаётся на минусовую клемму АКБ. Недостатком такой схемы является получение пульсирующего тока. Чтобы сгладить пульсации, а также снизить сильные биения, рекомендуется воспользоваться схемой, которая представлена ниже.

Схема с диодным мостом и сглаживающим конденсатором уменьшает пульсации и снижает биение

Зарядное устройство из блока питания компьютера: пошаговая инструкция

В последнее время популярностью пользуется такой вариант автомобильной зарядки, который можно изготовить самостоятельно, воспользовавшись компьютерным блоком питания.

Первоначально понадобится рабочий блок питания. Для таких целей подойдёт даже блок, имеющий мощность 200 Вт. Он выдаёт напряжение 12 В. Его будет недостаточно, чтобы зарядить АКБ, поэтому немаловажно повысить это значение до 14,4 В. Пошаговая инструкция изготовления ЗУ для АКБ из блока питания от компьютера выглядит следующим образом:

  1. Первоначально выпаиваются все лишние провода, которые выходят из блока питания. Оставить нужно только зелёный провод. Его конец нужно припаять к минусовым контактам, откуда выходили чёрные провода. Делается эта манипуляция для того, чтобы при включении блока в сеть, сразу запускалось устройство.

    Конец зелёного провода необходимо припаять к минусовым контактам, где находились чёрные провода

  2. Провода, которые будут подключаться к клеммам аккумулятора, необходимо припаять к выходным контактам минуса и плюса блока питания. Плюс припаивается на место выхода жёлтых проводов, а минус на место выхода чёрных.
  3. На следующем этапе необходимо реконструировать режим работы широтно-имульсной модуляции (ШИМ). За это отвечает микроконтроллер TL494 или TA7500. Для реконструкции понадобится нижняя крайняя левая ножка микроконтроллера. Чтобы к ней добраться, необходимо перевернуть плату.

    За режим работы ШИМ отвечает микроконтроллер TL494

  4. С нижним выводом микроконтроллера соединены три резистора. Нас интересует резистор, который соединён с выводом блока 12 В. Он отмечен на фото ниже точкой. Этот элемент следует выпаять, после чего измерить значение сопротивления.

    Резистор, обозначенный фиолетовой точкой, необходимо выпаять

  5. Резистор имеет сопротивление около 40 кОм. Он подлежит замене на резистор с иным значением сопротивления. Чтобы уточнить величину необходимого сопротивления, требуется первоначально к контактам удалённого резистора припаять регулятор (переменный резистор).

    На место удалённого резистора припаивают регулятор

  6. Теперь следует устройство включить в сеть, предварительно подключив к выходным клеммам мультиметр. Изменяется выходное напряжение при помощи регулятора. Нужно получить значение напряжения в 14,4 В.

    Выходное напряжение регулируется переменным резистором

  7. Как только значение напряжения будет достигнуто, следует выпаять переменный резистор, после чего измерить полученное сопротивление. Для вышеописанного примера его значение составляет 120,8 кОм.

    Полученное сопротивление должно составлять 120,8 кОм

  8. Исходя из полученного значения сопротивления, следует подобрать аналогичный резистор, после чего запаять его на место старого. Если найти резистор такой величины сопротивления не удаётся, то можно подобрать его из двух элементов.

    Последовательная пайка резисторов суммирует их сопротивление

  9. После этого проверяется работоспособность устройства. По желанию к блоку питания можно установить вольтметр (можно и амперметр), что позволит контролировать напряжение и ток зарядки.

Общий вид зарядного устройства из блока питания компьютера

Это интересно! Собранное ЗУ имеет функцию защиты от тока короткого замыкания, а также от перегрузки, однако оно не защищает от переполюсовки, поэтому следует припаивать выводящие провода соответствующего цвета (красный и чёрный), чтобы не перепутать.

При подключении ЗУ к клеммам АКБ будет подаваться ток около 5-6 А, что является оптимальным значением для устройств ёмкостью 55-60А/ч. На видео ниже показано, как сделать ЗУ для АКБ из блока питания компьютера с регуляторами напряжения и тока.

Какие ещё имеются варианты ЗУ для АКБ

Рассмотрим ещё несколько вариантов самостоятельных зарядных устройств для аккумуляторов.

Использование зарядки от ноутбука для АКБ

Один из самых простых и быстрых способов оживления севшего аккумулятора. Для реализации схемы оживления АКБ с помощью зарядки от ноутбука понадобятся:

  1. Зарядное устройство от любого ноутбука. Параметры зарядных устройств составляют 19 В и ток около 5 А.
  2. Лампа галогеновая мощностью 90 Вт.
  3. Соединительные провода с зажимами.

Переходим к реализации схемы. Лампочка используется для того, чтобы ограничить ток до оптимального значения. Вместо лампочки можно использовать резистор.

Зарядку для ноутбука также возможно использовать для «оживления» автомобильного аккумулятора

Собрать такую схему не составляет большого труда. Если зарядку от ноутбука не планируется использовать по назначению, то штекер можно отрезать, после чего подключить к проводам зажимы. Предварительно при помощи мультиметра следует определить полярность. Лампочка включается в цепь, которая идёт на плюсовую клемму аккумулятора. Минусовая клемма от АКБ подключается напрямую. Только после подключения устройства к АКБ можно осуществлять подачу напряжения на блок питания.

ЗУ своими руками из микроволновой печи или аналогичных приборов

С помощью трансформаторного блока, который имеется внутри микроволновки, можно сделать ЗУ для АКБ.

Пошаговая инструкция изготовления самодельного зарядного устройства из трансформаторного блока от микроволновки представлена ниже.


Схема подключения трансформаторного блока, диодного моста и конденсатора к автомобильному аккумулятору

Сборку устройства можно осуществлять на любом основании. При этом важно, чтобы все конструкционные элементы были надёжно защищены. При необходимости схему можно дополнить выключателем, а также вольтметром.

Бестрансформаторное зарядное устройство

Если поиски трансформатора завели в тупик, то можно воспользоваться простейшей схемой без понижающих устройств. Ниже представлена такая схема, которая позволяет реализовать ЗУ для аккумулятора без использования трансформаторов напряжения.

Электрическая схема ЗУ без использования трансформатора напряжения

Роль трансформаторов выполняют конденсаторы, которые рассчитаны на напряжение величиной 250В. В схему следует включить минимум 4 конденсатора, расположив их параллельно. Параллельно конденсаторам в цепь включается резистор и светодиод. Роль резистора заключается в гашении остаточного напряжения после отключения устрйоства от сети.

В цепь также включается диодный мост, рассчитанный на работу с токами до 6А. В схему мост включается после конденсаторов, а к его выводам подключаются провода, идущие на АКБ для зарядки.

Как заряжать аккумулятор от самодельного устройства

Отдельно следует разобраться в вопросе о том, как же правильно заряжать аккумулятор самодельным зарядным устройством. Для этого рекомендуется придерживаться следующих рекомендаций:

  1. Соблюдение полярности. Лучше лишний раз проверить полярность самодельного устройства мультиметром, нежели «кусать локти», потому что причиной выхода из строя АКБ стала ошибка с проводами.
  2. Не проверять АКБ при помощи замыкания контактов. Такой способ только «убивает» устройство, а не оживляет его, как указывается во многих источниках.
  3. Включать устройство в сеть 220 В следует только после того, как выводные клеммы будут подключены к аккумулятору. Аналогичным образом осуществляется и отключение устройства.
  4. Соблюдение техники безопасности, так как работа осуществляется не только с электричеством, но и с аккумуляторной кислотой.
  5. Процесс зарядки АКБ необходимо контролировать. Малейшая неисправность может стать причиной серьёзных последствий.

Исходя из вышеуказанных рекомендаций, следует сделать вывод о том, что самодельные устройства хоть и являются приемлемыми, но всё же не способны заменить заводские. Изготавливать самодельную зарядку не безопасно, особенно если вы не уверены в том, что сможете это правильно сделать. В материале представлены самые простые схемы реализации зарядных устройств для автомобильных аккумуляторов, которые всегда будут полезны в хозяйстве.