Саморобні зу для авто. Повністю автоматичний зарядний пристрій для акумуляторів

Необхідність заряджання АКБ виникає у багатьох автолюбителів. Одні для цього використовують фірмові зарядні пристрої, інші користуються саморобними ЗУ, виготовленими в домашніх умовах. Як зробити і як правильно зарядити батарею таким девайсом? Про це ми розповімо нижче.

[ Приховати ]

Конструкція та принцип роботи ЗУ

Простий зарядний пристрій являє собою девайс, що використовується для відновлення заряду батареї. Суть функціонування будь-якого ЗУ полягає в тому, що цей прилад дозволяє перетворити напругу з побутової мережі 220 вольт на напругу, необхідну для . На сьогоднішній день існує безліч видів ЗУ, але в основі будь-якого девайсу лежить два основних компоненти - це трансформаторний пристрій, а також випрямляч (автор відео про те, як вибрати прилад для зарядки, - канал Акумуляторник).

Сам процес складається з кількох етапів:

• під час заряджання батареї параметр зарядного струму знижується, а рівень опору збільшується;
• в той момент, коли параметр напруги підходить до 12 вольт, рівень зарядного струму доходить до нуля - в цей момент АКБ повністю зарядиться, а ЗУ можна буде відключити.

Інструкція з виготовлення простого ЗУ своїми руками

Якщо ви хочете зробити зарядний пристрій для автомобільного акумулятора на 12 або 6 вольт, то ми можемо вам у цьому допомогти. Зрозуміло, якщо ви ніколи раніше не стикалися з такою необхідністю, але хочете отримати функціональний прилад, краще здійснити покупку автоматичного. Адже саморобний зарядний пристрій для автомобільного акумулятора не матиме таких функцій, як фірмовий девайс.

Інструменти та матеріали

Отже, щоб зробити зарядний пристрій для акумулятора своїми руками, вам знадобляться такі елементи:

• паяльник із витратними матеріалами;
• текстолітова плита;
• провід з вилкою для підключення до побутової мережі;
• радіатор від комп'ютера.

Залежно від , додатково можуть використовуватися амперметр та інші компоненти, які дозволяють правильно заряджати та здійснювати контроль заряду. Зрозуміло, щоб виготовити автомобільний зарядний пристрій, потрібно підготувати трансформаторний вузол і випрямляч для заряджання акумулятора. До речі, сам корпус можна взяти із старого амперметра. Корпус амперметра має кілька отворів, яких можна підключити потрібні елементи. Якщо амперметра у вас немає, можна знайти щось схоже.

Фотогалерея «Готуємось до збирання»

Етапи

Щоб зробити зарядний пристрій для автомобільного акумулятора своїми руками, зробіть таке:

1. Отже, спочатку потрібно попрацювати із трансформатором. Ми покажемо приклад виготовлення саморобного ЗУ із трансформаторним пристроєм ТС-180-2 — такий девайс можна зняти зі старого лампового ТВ. Такі пристрої оснащуються двома обмотками - первинними та вторинними, причому на виході кожного вторинного компонента струм становить 4.7 ампера, а напруга - 6.4 вольта. Відповідно, саморобне ЗУ видаватиме 12.8 вольт, але для цього обмотки необхідно підключити послідовним способом.
2. Щоб підключити обмотки, вам знадобиться кабель, перетин якого складатиме менше 2.5 мм2.
3. Використовуючи перемичку, потрібно поєднати як вторинні, і первинні компоненти.
4. Потім вам знадобиться діодний міст, для його облаштування візьміть чотири діодні елементи, кожен з яких повинен бути розрахований на роботу в умовах струму не менше 10 ампер.
5. Діоди фіксуються на текстолітовій плиті, після чого їх потрібно буде правильно підключити.
6. До вихідних діодних компонентів підключаються кабелі, за допомогою яких саморобне ЗП з'єднуватиметься з батареєю. Для виміру рівня напруги можна додатково використовувати електромагнітну головку, але якщо цей параметр вас не цікавить, можна зробити монтаж амперметра, розрахованого на постійний струм. Виконавши ці дії, зарядний пристрій своїми руками буде готовим (автор відео про виготовлення найпростішого за своєю конструкцією приладу — канал Паяльник TV).

Як заряджати АКБ саморобним зарядним пристроєм?

Тепер ви знаєте, як зробити зарядний пристрій для свого автомобіля в домашніх умовах. Але як правильно його використовувати, щоб це не вплинуло на ресурс експлуатації зарядженої батареї?

1. При підключенні завжди потрібно дотримуватися полярності, щоб не переплутати клеми. Якщо ви припуститеся помилки і переплутаєте клеми, просто «вб'єте» АКБ. Тому завжди плюсовий провід від ЗУ підключається до плюсу батареї, а негативний — до мінуса.
2. Ніколи не намагайтеся перевірити батарею на іскру - незважаючи на те, що в інтернеті є безліч рекомендацій щодо цього, замикати дроти в жодному разі не можна. Це негативно вплине на роботу ЗУ та самого АКБ надалі.
3. Коли прилад підключається до батареї, він повинен бути вимкнений від мережі. Те саме стосується і його відключення.
4. При виготовленні та збиранні ЗУ, та й під час його використання, завжди будьте обережні. Щоб не травмуватися, завжди дотримуйтесь техніки безпеки, зокрема, працюючи з електричними компонентами. У тому випадку, якщо під час виготовлення будуть допущені помилки, це може стати причиною не тільки травмування людини, але й виходу з ладу АКБ в цілому.
5. Ніколи не залишайте ЗУ, що працює, без нагляду — треба розуміти, що це саморобний прилад і в його роботі може статися все, що завгодно. При підзарядці прилад з батареєю повинні знаходитися в приміщенні, що провітрюється, якомога далі від вибухонебезпечних матеріалів.

Відео «Приклад збирання саморобного ЗУ своїми руками»

На відео нижче представлений приклад складання саморобного ЗУ для автомобільної батареї за складнішою схемою з основними рекомендаціями та порадами (автор ролика - канал AKA KASYAN).

Часто власникам автомобілів доводиться стикатися з таким явищем, як неможливість запуску двигуна через розряд акумулятора. Для вирішення проблеми потрібно скористатися зарядкою для АКБ, яка коштує чималих грошей. Щоб не витрачатися на покупку нового зарядного пристрою для акумулятора, можна змайструвати його своїми руками. Важливо лише знайти трансформатор із необхідними характеристиками. Для виготовлення саморобного пристрою не обов'язково бути електриком, а весь процес загалом займе не більше кількох годин.

Особливості функціонування акумуляторів

Не всі водії знають, що в автомобілях використовуються свинцево-кислотні акумулятори. Такі АКБ відрізняються своєю витривалістю, тому здатні служити до 5 років.

Для зарядки свинцевих АКБ використовується струм, який дорівнює 10% загальної ємності акумулятора.Це означає, що для заряджання акумулятора, ємність якого становить 55 А/год, потрібно зарядний струм в 5,5 А. Якщо подати дуже великий струм, це може призвести до закипання електроліту, що, у свою чергу, призведе до зниження терміну служби пристрої. Маленький струм зарядки не продовжує термін служби АКБ, проте він не здатний негативно відбиватися на цілісності пристрою.

Це цікаво! При подачі струму 25 А відбувається швидке заряджання акумулятора, тому вже через 5-10 хвилин після підключення ЗУ з таким номіналом можна запускати двигун. Такий великий струм видають сучасні інверторні зарядні пристрої, тільки він негативно впливає на термін служби акумулятора.

При зарядці АКБ відбувається протікання зарядного струму робочому назад. Напруга кожної банки має бути вище 2,7 У. У АКБ на 12 У встановлено 6 банок, які між собою пов'язані. Залежно від напруги акумулятора відрізняється кількість банок, а також необхідна напруга для кожної банки. Якщо напруга буде більшою, то це призведе до виникнення процесу розкладання електроліту та пластин, що сприяє виходу з ладу АКБ. Щоб унеможливити виникнення процесу закипання електроліту, напруга обмежують на 0,1 В.

Батарея вважається розрядженою, якщо при підключенні вольтметра або мультиметра прилади показують напругу 11,9-12,1 В. Такий акумулятор слід негайно підзарядити. Заряджений акумулятор має напругу на клемах 12,5-12,7 Ст.

Приклад напруги на клемах зарядженого акумулятора

Процес заряду є відновлення витраченої ємності. Заряджання акумуляторів може виконуватися двома способами:

1. Постійний струм. При цьому регулюється зарядний струм, значення якого становить 10% ємності пристрою. Час заряду складає 10 годин. Напруга заряду при цьому змінюється від 13,8 до 12,8 за всю тривалість зарядки. Недолік такого способу полягає в тому, що необхідно контролювати процес зарядки і вчасно відключити зарядний пристрій до закипання електроліту. Такий спосіб є щадним для АКБ і нейтрально впливає їх термін служби. Для такого способу використовуються трансформаторні зарядні апарати.
2. Постійна напруга. При цьому на клеми АКБ подається напруга величиною 14,4, а струм змінюється від великих значень до менших автоматично. Причому зміна струму залежить від такого параметра, як час. Чим довше заряджається АКБ, тим нижчою стає величина струму. Перезаряд АКБ отримати не зможе, якщо не забути вимкнути апарат і залишити його кілька діб. Перевага такого способу в тому, що через 5-7 годин акумулятор зарядиться на 90-95%. АКБ можна залишати без нагляду, тому такий спосіб користується популярністю. Однак мало кому з автовласників відомо, що такий метод зарядки є «екстренним». За його використання істотно знижується термін служби АКБ. Крім того, чим частіше здійснювати зарядку таким способом, тим швидше розряджається пристрій.

Тепер навіть недосвідчений водій може зрозуміти, що якщо немає необхідності поспішати із зарядкою АКБ, краще віддати перевагу першому варіанту (по струму). При прискореному відновленні заряду знижується термін служби пристрою, тому висока ймовірність того, що вже найближчим часом потрібно купувати новий акумулятор. Виходячи з вищесказаного, у матеріалі будуть розглядатися варіанти виготовлення зарядних пристроїв за струмом та напругою. Для виготовлення можна використовувати будь-які підручні пристрої, про які поговоримо далі.

Вимоги до зарядки АКБ

Перед проведенням процедури виготовлення зарядного саморобного для АКБ необхідно звернути увагу на такі вимоги:

1. Забезпечення стабільної напруги 14,4 Ст.
2. Автономність пристрою. Це означає, що саморобний пристрій не повинен вимагати нагляду за ним, оскільки часто АКБ заряджається вночі.
3. Забезпечує вимкнення зарядного пристрою при збільшенні зарядного струму або напруги.
4. Захист від переполюсування. Якщо пристрій буде підключено до АКБ неправильно, то повинен спрацьовувати захист. Для реалізації в ланцюг включається запобіжник.

Переполюсування є небезпечним процесом, в результаті якого АКБ може вибухнути або закипіти.Якщо акумулятор справний і лише злегка розряджений, то при неправильному підключенні зарядного пристрою відбудеться підвищення струму заряду вище за номінальний. Якщо ж АКБ розряджена, то при переполюсуванні спостерігається збільшення напруги вище заданого значення і як наслідок - електроліт закипає.

Варіанти саморобних зарядних пристроїв для АКБ

Перед тим як розпочинати розробку зарядного пристрою для АКБ, важливо розуміти, що такий апарат є саморобкою і може негативно впливати на термін служби акумулятора. Однак іноді такі апарати просто необхідні, оскільки дозволяють суттєво заощадити гроші на придбання заводських пристроїв. Розглянемо, з чого можна виготовити зарядні апарати своїми руками для акумуляторів і як це зробити.

Заряджання з лампочки та напівпровідникового діода

Цей спосіб заряджання актуальний при таких варіантах, коли потрібно завести автомобіль на акумуляторі, що сів, в домашніх умовах. Для того щоб це зробити, знадобляться складові елементи для збирання апарату та джерело змінної напруги 220 В (розетка). Схема саморобного зарядного пристрою для автомобільного акумулятора містить такі елементи:

1. Лампа розжарювання. Звичайна лампочка, яка ще називається в народі як «лампа Ілліча». Потужність лампи впливає на швидкість заряду акумулятора, тому чим більше цей показник, тим швидше можна буде завести мотор. Оптимальний варіант – лампа потужністю 100-150 Вт.
2. Напівпровідниковий діод. Елемент електроніки, основним призначенням якого є проведення струму лише одну сторону. Необхідність даного елемента конструкції зарядки полягає в тому, щоб перетворювати змінну напругу в постійне. До того ж для таких цілей знадобиться потужний діод, який зможе витримати велике навантаження. Використовувати можна діод як вітчизняного виробництва, так і імпортний. Щоб не купувати такий діод, його можна знайти у старих приймачах чи блоках живлення.
3. Штекер для підключення до розетки.
4. Провід з клемами (крокодили) для підключення до АКБ.

Це важливо! Перед складання такої схеми потрібно розуміти, що завжди є ризик для життя, тому слід бути гранично уважними та обережними.

Схема підключення зарядного пристрою з лампочки та діода до АКБ

Вмикати штекер у розетку слід лише після того, як вся схема буде зібрана, а контакти ізольовані. Щоб уникнути виникнення струму короткого замикання, в ланцюжок вмикається автоматичний вимикач на 10 А. При складанні схеми важливо врахувати полярність. Лампочка та напівпровідниковий діод повинні бути включені в ланцюг плюсової клеми акумулятора. При використанні лампочки в 100 Вт надходитиме зарядний струм величиною 0,17 А на АКБ. Для заряджання акумулятора на 2 А потрібно заряджати його протягом 10 годин. Чим більша потужність лампи розжарювання, тим вище значення зарядного струму.

Заряджати таким пристроєм акумулятор, що повністю сів, не має сенсу, а ось підзарядити при відсутності заводського ЗУ - цілком реально.

Зарядний пристрій для АКБ з випрямляча

Цей варіант відноситься до категорії найпростіших саморобних зарядних пристроїв. В основу такого ЗУ входять два основні елементи - перетворювач напруги та випрямляч. Існує три види випрямлячів, які заряджають пристрій такими способами:

• постійний струм;
• змінний струм;
• асиметричний струм.

Випрямлячі першого варіанта заряджають акумулятор виключно постійним струмом, що очищається від пульсацій змінної напруги. Випрямлячі змінного струму подають пульсуючу змінну напругу на клеми акумулятора. Асиметричні випрямлячі мають позитивну складову, а як основні елементи конструкції використовуються однонапівперіодні випрямлячі. Така схема має найкращий результат порівняно з випрямлячами постійного та змінного струму. Саме його конструкція і буде розглянута далі.

Для того щоб зібрати якісний пристрій для заряджання АКБ, знадобиться випрямляч та підсилювач струму. Випрямляч складається з наступних елементів:

• запобіжник;
• потужний діод;
• стабілітрон 1N754A або Д814А;
• вимикач;
• змінний резистор.

Електрична схема асиметричного випрямляча

Для того, щоб зібрати схему, знадобиться використовувати запобіжник, розрахований на максимальний струм в 1 А. Трансформатор можна взяти від старого телевізора, потужність якого не повинна перевищувати 150 Вт, а вихідна напруга складатиме 21 В. В якості резистора потрібно взяти потужний елемент марки МЛТ- 2. Випрямний діод повинен бути розрахований на струм не менше 5, а тому оптимальний варіант – це моделі типу Д305 або Д243. В основу підсилювача входить регулятор двох транзисторах серії КТ825 і 818. При монтажі транзистори встановлюються на радіатори для поліпшення охолодження.

Складання такої схеми виконується навісним способом, тобто на очищеній від доріжок старій платі розташовуються всі елементи і підключаються між собою за допомогою проводів. Її перевагою є можливість регулювання вихідного струму для заряджання АКБ. Недоліком схеми є необхідність знайти необхідні елементи, а також правильно їх розташувати.

Найпростішим аналогом представленої вище схеми є спрощений варіант, представлені на фото нижче.

Спрощена схема випрямляча із трансформатором

Пропонується скористатися спрощеною схемою із застосуванням трансформатора та випрямляча. Крім того, знадобиться лампочка на 12 В та 40 Вт (автомобільна). Зібрати схему не важко навіть новачкові, але при цьому важливо звернути увагу на те, що випрямний діод і лампочка повинні бути розташовані в ланцюгу, який подається на мінусову клему АКБ. Недоліком такої схеми є отримання пульсуючого струму. Щоб згладити пульсації, а також знизити сильні биття, рекомендується скористатися схемою, яка представлена ​​нижче.

Схема з діодним мостом і конденсатором, що згладжує, зменшує пульсації і знижує биття

Зарядний пристрій із блока живлення комп'ютера: покрокова інструкція

Останнім часом популярністю користується такий варіант автомобільної зарядки, який можна виготовити самостійно, скориставшись комп'ютерним блоком живлення.

Спочатку знадобиться робочий блок живлення. Для таких цілей підійде навіть блок, що має потужність 200 Вт. Він видає напругу 12 В. Його буде недостатньо, щоб зарядити АКБ, тому важливо підвищити це значення до 14,4 В.

1. Спочатку випоюються всі зайві дроти, які виходять із блока живлення. Залишити потрібно лише зелений провід. Його кінець треба припаяти до мінусових контактів, звідки виходили чорні дроти. Робиться ця маніпуляція для того, щоб при включенні блоку в мережу відразу запускався пристрій.

   

   Кінець зеленого дроту необхідно припаяти до мінусових контактів, де знаходилися чорні дроти.

2. Проводи, які підключатимуться до клем акумулятора, необхідно припаяти до вихідних контактів мінуса та плюсу блоку живлення. Плюс припаює на місце виходу жовтих проводів, а мінус на місце виходу чорних.
3. На наступному етапі необхідно реконструювати режим роботи широтно-імульсної модуляції (ШІМ). За це відповідає мікроконтролер TL494 чи TA7500. Для реконструкції знадобиться нижня крайня ліва ніжка мікроконтролера. Щоб дістатися до неї, необхідно перевернути плату.

   

   За режим роботи ШІМ відповідає мікроконтролер TL494

4. З нижнім виведенням мікроконтролера з'єднані три резистори. Нас цікавить резистор, який з'єднаний із виведенням блоку 12 В. Він відмічений на фото нижче крапкою. Цей елемент слід випаяти, після чого виміряти значення опору.

   

   Резистор, позначений фіолетовою точкою, необхідно випаяти

5. Резистор має опір близько 40 кОм. Він підлягає заміні на резистор з іншим значенням опору. Щоб уточнити величину необхідного опору, спочатку потрібно до контактів віддаленого резистора припаяти регулятор (змінний резистор).

   

   На місце віддаленого резистора припаюють регулятор

6. Тепер слід увімкнути пристрій у мережу, попередньо підключивши до вихідних клем мультиметр. Змінюється вихідна напруга за допомогою регулятора. Потрібно отримати значення напруги 14,4 В.

   

   Вихідна напруга регулюється змінним резистором

7. Як тільки значення напруги буде досягнуто, слід випаяти змінний резистор, після чого виміряти опір. Для вищеописаного прикладу значення становить 120,8 кОм.

   

   Отриманий опір має становити 120,8 кОм

8. Виходячи з отриманого значення опору, слід підібрати аналогічний резистор, після чого запаяти його на місце старого. Якщо знайти резистор такої величини опору не вдається, можна підібрати його з двох елементів.

   

   Послідовне паяння резисторів підсумовує їх опір

9. Після цього перевіряється працездатність пристрою. За бажанням до блоку живлення можна встановити вольтметр (можна і амперметр), що дозволить контролювати напругу та струм зарядки.

Загальний вигляд зарядного пристрою із блока живлення комп'ютера

Це цікаво! Зібране ЗУ має функцію захисту від струму короткого замикання, а також від перевантаження, проте воно не захищає від переполюсування, тому слід припаювати вивідні дроти відповідного кольору (червоний і чорний), щоб не переплутати.

При підключенні ЗУ до клем АКБ подаватиметься струм близько 5-6 А, що є оптимальним значенням для пристроїв ємністю 55-60А/год. На відео нижче показано, як зробити ЗУ для АКБ із блока живлення комп'ютера з регуляторами напруги та струму.

Які ще є варіанти ЗУ для АКБ

Розглянемо кілька варіантів самостійних зарядних пристроїв для акумуляторів.

Використання зарядки від ноутбука для АКБ

Один з найпростіших і швидких способів пожвавлення акумулятора, що сів. Для реалізації схеми пожвавлення АКБ за допомогою зарядки від ноутбука знадобляться:

1. Зарядний пристрій з будь-якого ноутбука. Параметри зарядних пристроїв становлять 19 В і струм близько 5 А.
2. Лампа галогенова потужністю 90 Вт.
3. Сполучні дроти із затискачами.

Переходимо до реалізації схеми. Лампочка використовується для того щоб обмежити струм до оптимального значення. Замість лампочки можна використовувати резистор.

Зарядний пристрій для ноутбука також можна використовувати для «пожвавлення» автомобільного акумулятора.

Зібрати таку схему не складно. Якщо зарядку від ноутбука не планується використовувати за призначенням, штекер можна відрізати, після чого підключити до проводів затискачі. Попередньо з допомогою мультиметра слід визначити полярність. Лампочка вмикається в ланцюг, що йде на плюсову клему акумулятора. Мінусова клема від АКБ підключається безпосередньо. Тільки після підключення пристрою до АКБ можна подавати напругу на блок живлення.

ЗУ своїми руками з мікрохвильової печі чи аналогічних приладів

За допомогою трансформаторного блоку, який є всередині мікрохвильової печі, можна зробити ЗУ для АКБ.

Покрокова інструкція виготовлення саморобного зарядного пристрою із трансформаторного блоку від мікрохвильової печі представлена ​​нижче.

Схема підключення трансформаторного блоку, діодного мосту та конденсатора до автомобільного акумулятора

Складання пристрою можна здійснювати на будь-якій підставі. При цьому важливо, щоб усі конструкційні елементи були надійно захищені. При необхідності схему можна доповнити вимикачем, також вольтметром.

Безтрансформаторний зарядний пристрій

Якщо пошуки трансформатора завели в глухий кут, то можна скористатися найпростішою схемою без знижувальних пристроїв. Нижче представлено таку схему, яка дозволяє реалізувати ЗУ для акумулятора без використання трансформаторів напруги.

Електрична схема ЗУ без використання трансформатора напруги

Роль трансформаторів виконують конденсатори, розраховані на напругу величиною 250В. У схему слід включити мінімум 4 конденсатори, розташувавши їх паралельно. Паралельно конденсаторам у ланцюг включається резистор та світлодіод. Роль резистора полягає у гасінні залишкової напруги після відключення пристрою від мережі.

У ланцюг також включається діодний міст, розрахований працювати із струмами до 6А. У схему міст включається після конденсаторів, а до його висновків підключаються дроти, що йдуть на АКБ для заряджання.

Як заряджати акумулятор від саморобного пристрою

Окремо слід розібратися у питанні про те, як правильно заряджати акумулятор саморобним зарядним пристроєм. Для цього рекомендується дотримуватись наступних рекомендацій:

1. Дотримання полярності. Краще вкотре перевірити полярність саморобного пристрою мультиметром, ніж «кусати лікті», оскільки причиною виходу з ладу АКБ стала помилка з проводами.
2. Не перевіряти АКБ за допомогою замикання контактів. Такий спосіб лише «вбиває» пристрій, а чи не пожвавлює його, як у багатьох джерелах.
3. Вмикати пристрій у мережу 220 В слід лише після того, як вивідні клеми будуть підключені до акумулятора. Аналогічним чином здійснюється відключення пристрою.
4. Дотримання техніки безпеки, оскільки робота здійснюється не тільки з електрикою, а й з акумуляторною кислотою.
5. Процес заряджання АКБ необхідно контролювати. Найменша несправність може спричинити серйозні наслідки.

Виходячи з вищевказаних рекомендацій, слід зробити висновок про те, що саморобні пристрої хоч і є прийнятними, але все ж таки не здатні замінити заводські. Виготовляти саморобну зарядку не безпечно, особливо якщо ви не впевнені, що зможете це правильно зробити. У матеріалі представлені найпростіші схеми реалізації зарядних пристроїв для автомобільних акумуляторів, які завжди будуть корисними у господарстві.

Акумуляторами в електротехніці прийнято називати хімічні джерела струму, які можуть поповнювати, відновлювати витрачену енергію за рахунок застосування зовнішнього електричного поля.

Пристрої, якими подають електроенергію на пластини акумулятора, називають зарядними: вони наводять джерело струму в робочий стан, заряджають його. Щоб правильно експлуатувати АКБ, необхідно представляти принципи їх роботи та зарядного пристрою.

Як працює акумулятор

Хімічний джерело струму, що рециркулюється, при експлуатації може:

1. живити підключене навантаження, наприклад лампочку, двигун, мобільний телефон та інші прилади, витрачаючи свій запас електричної енергії;

2. споживати підключену до нього зовнішню електроенергію, витрачаючи її відновлення резерву своєї емкости.

У першому випадку акумулятор розряджається, а в другому отримує заряд. Існує багато конструкцій акумуляторів, проте принципи роботи у них загальні. Розберемо це питання з прикладу нікель-кадмієвих пластин, поміщених у розчин електроліту.

Розряд акумулятора

Одночасно працюють два електричні ланцюжки:

1. зовнішня, прикладена на вихідні клеми;

2. внутрішня.

При розряді на лампочку у зовнішній прикладеній схемі з проводів і нитки розжарення протікає струм, утворений рухом електронів у металах, а у внутрішній частині – переміщуються аніони та катіони через електроліт.

Оксиди нікелю з додаванням графіту складають основу позитивно зарядженої пластини, а кадмій губчастий використовується на негативному електроді.

При розряді акумулятора частина активного кисню оксидів нікелю переміщається в електроліт і рухається на пластину з кадмієм, де його окислює, знижуючи загальну ємність.

Заряд акумулятора

Навантаження з вихідних клем для зарядки найчастіше знімають, хоча на практиці використовується метод при підключеному навантаженні, як на акумуляторі автомобіля, що рухається, або поставленого на зарядку мобільного телефону, по якому ведеться розмова.

На клеми акумулятора підводиться напруга від стороннього джерела вищої потужності. Воно має вигляд постійної або згладженої форми, що пульсує, перевищує різницю потенціалів між електродами, однополярно з ними спрямовано.

Ця енергія змушує текти струм у внутрішньому ланцюжку акумулятора в напрямку, протилежному до розряду, коли частинки активного кисню «видавлюються» з губчастого кадмію і через електроліт надходять на своє колишнє місце. За рахунок цього відбувається відновлення витраченої ємності.

Під час заряду та розряду змінюється хімічний склад пластин, а електроліт служить передатним середовищем для проходження аніонів та катіонів. Інтенсивність електричного струму, що проходить у внутрішньому ланцюгу, впливає на швидкість відновлення властивостей пластин при заряді і швидкість розряду.

Прискорене перебіг процесів веде до бурхливого виділення газів, зайвого нагрівання, здатного деформувати конструкцію пластин, порушити їхній механічний стан.

Занадто маленькі струми при зарядці значно подовжують час відновлення витраченої ємності. При частому застосуванні сповільненого заряду підвищується сульфатація пластин, знижується ємність. Тому додане до акумулятора навантаження та потужність зарядного пристрою завжди враховують для створення оптимального режиму.

Як працює зарядний пристрій

Сучасний асортимент акумуляторів задоволений. Для кожної моделі підбираються найоптимальніші технології, які можуть не підійти, бути шкідливими для інших. Виробники електронного та електротехнічного обладнання дослідним шляхом досліджують умови роботи хімічних джерел струму та створюють під них власні вироби, що відрізняються зовнішнім виглядом, конструкцією, вихідними електричними характеристиками.

Зарядні конструкції для мобільних електронних приладів

Габарити зарядних пристроїв для мобільних виробів різної потужності значно відрізняються один від одного. Вони створюють особливі умови роботи кожної моделі.

Навіть для однотипних акумуляторів типорозмірів АА або ААА різної ємності рекомендується використовувати свій час заряджання, що залежить від ємності та характеристик джерела струму. Його величини вказуються у супровідній технічній документації.

Певна частина зарядних пристроїв і акумуляторів для мобільних телефонів забезпечують автоматичний захист, що вимикає живлення після завершення процесу. Але, контроль за їх роботою все ж таки слід здійснювати візуально.

Зарядні конструкції для автомобільних АКБ

Особливо точно дотримуватися технології зарядки слід при експлуатації автомобільних акумуляторів, покликаних працювати в складних умовах. Наприклад, взимку в мороз з їх допомогою необхідно розкрутити через проміжний електродвигун - стартер холодний ротор двигуна внутрішнього згоряння зі змащенням.

Розряджені або неправильно підготовлені акумулятори із цим завданням зазвичай не справляються.

Емпіричними методами виявлено взаємозв'язок струму зарядки для свинцевих кислотних та лужних акумуляторів. Прийнято вважати оптимальним значенням заряду (ампери) 0,1 величину ємності (ампергодини) для першого виду і 0,25 - для другого.

Наприклад, АКБ має ємність 25 ампер годинника. Якщо він кислотний, його необхідно заряджати струмом 0,1∙25=2,5 А, а для лужного — 0,25∙25=6,25 А. Щоб створювати такі умови потрібно використовувати різні прилади або застосувати один універсальний з великою кількістю функцій.

Сучасний зарядний пристрій для свинцевих кислотних батарей повинен підтримувати ряд завдань:

контролювати та стабілізувати струм заряду;

враховувати температуру електроліту та не допускати його нагрівання понад 45 градусів припиненням живлення.

Можливість проведення контрольно-тренувального циклу для кислотної батареї автомобіля за допомогою зарядного пристрою є необхідною функцією, що включає три етапи:

1. повний заряд акумулятора до набору максимальної ємності;

2. десятигодинний розряд струмом 9÷10% від номінальної ємності (емпірична залежність);

3. повторний заряд акумулятора.

При проведенні КТЦ контролюють зміну щільності електроліту та час завершення другого етапу. За його величиною судять про ступінь зносу пластин, тривалості ресурсу, що залишився.

Зарядні пристрої для лужних батарей можна застосовувати менш складних конструкцій, оскільки такі джерела струму не такі чутливі до режимів недостатньої зарядки та перезаряджання.

p align="justify"> Графік оптимального заряду кислотно-лужних акумуляторів для автомобілів показує залежність набору ємності від форми зміни струму у внутрішньому ланцюгу.

На початку технологічного процесу зарядки рекомендується підтримувати струм на максимально допустимому значенні, а потім знижувати його величину до мінімальної остаточного завершення фізико-хімічних реакцій, що здійснюють відновлення ємності.

Навіть у цьому випадку потрібно контролювати температуру електроліту, вводити поправки на довкілля.

Повне завершення циклу зарядки свинцевих кислотних акумуляторів контролюють за:

відновлення напруги на кожній банці 2,5÷2,6 вольта;

досягненню максимальної густини електроліту, яка перестає змінюватися;

освіту бурхливого газовиділення, коли електроліт починає «закипати»;

досягненню ємності батареї, що перевищує на 15÷20% величини, відданої при розряді.

Форми струмів зарядних пристроїв для акумуляторів

Умова зарядки акумулятора полягає в тому, що на його пластини повинна підводитися напруга, що створює струм у внутрішньому ланцюзі певного напрямку. Він може:

1. мати постійну величину;

2. або змінюватись у часі за певним законом.

У першому випадку фізико-хімічні процеси внутрішнього ланцюга йдуть незмінно, а в другому - за пропонованими алгоритмами з циклічним наростанням і загасанням, що створює коливальні впливи на аніони та катіони. Останній варіант технології застосовується для боротьби із сульфатацією пластин.

Частина тимчасових залежностей струму заряду ілюструється графіками.

На правій нижній картинці видно явну відмінність форми вихідного струму зарядного пристрою, що використовує тиристорне управління для обмеження моменту відкриття напівперіоду синусоїди. Завдяки цьому регулюється навантаження на електричну схему.

Природно, що численні сучасні зарядні пристрої можуть створювати інші форми струмів, не показані на цій діаграмі.

Принципи створення схем для зарядних пристроїв

Для живлення обладнання зарядних пристроїв зазвичай використовується однофазна мережа 220 вольт. Ця напруга перетворюється на безпечну знижену, яка прикладається на вхідні клеми акумулятора через різні електронні та напівпровідникові деталі.

Існує три схеми перетворення промислової синусоїдальної напруги в зарядних пристроях за рахунок:

1. використання електромеханічних трансформаторів напруги, які працюють за принципом електромагнітної індукції;

2. застосування електронних трансформаторів;

3. без використання трансформаторних пристроїв, заснованих на дільниках напруги.

Технічно можливе інверторне перетворення напруги, яке стало широко застосовуватися для частотних перетворювачів, що здійснюють управління електродвигунами. Але для зарядки акумуляторів це досить дороге обладнання.

Схеми зарядних пристроїв із трансформаторним поділом

Електромагнітний принцип передачі електричної енергії з первинної обмотки 220 вольт у вторинну повністю забезпечує відділення потенціалів ланцюга живлення від споживаної, виключає попадання її на акумулятор і пошкодження при виникненні несправностей ізоляції. Цей метод є найбільш безпечним.

Схеми силових елементів пристроїв із трансформатором мають багато різних розробок. На малюнку нижче показано три принципи створення різних струмів силової частини від зарядних пристроїв за рахунок використання:

1. діодного мосту з конденсатором, що згладжує пульсації;

2. діодного мосту без згладжування пульсацій;

3. одиночного діода, що зрізає негативну напівхвилю.

Кожна з цих схем може застосовуватися самостійно, але зазвичай одна з них є основою, базою для створення іншої, більш зручною для експлуатації та управління за величиною вихідного струму.

Застосування комплектів силових транзисторів з ланцюжками управління у верхній частині картинки на схемі дозволяє зменшувати вихідну напругу на контактах виведення ланцюга зарядного пристрою, що забезпечує регулювання величин постійних струмів, що пропускаються через підключені акумулятори.

Один з варіантів подібної конструкції зарядного пристрою з регулюванням струму показаний нижче.

Такі самі підключення в другій схемі дозволяють регулювати амплітуду пульсацій, обмежувати її на різних етапах заряджання.

Ефективно працює ця ж середня схема при заміні в діодному мосту двох протилежних діодів тиристорами, що однаково регулюють силу струму в кожному напівперіоді, що чергується. А усунення негативних напівгармонік покладено на силові діоди, що залишилися.

Заміна одиничного діода на нижній картинці напівпровідниковим тиристором з окремою електронною схемою для електрода, що управляє, дозволяє зменшувати імпульси струму за рахунок більш пізнього їх відкриття, що теж використовується для різних способів зарядки акумуляторів.

Один із варіантів подібної реалізації схеми показаний на малюнку нижче.

Складання її своїми руками не складає особливих труднощів. Вона може бути виконана самостійно з доступних деталей, що дозволяє заряджати акумулятори струмами до 10 ампер.

Промисловий варіант схеми трансформаторного зарядного пристрою "Електрон-6" виконаний на базі двох тиристорів КУ-202Н. Для регулювання циклами відкриття напівгармонію для кожного керуючого електрода створена своя схема з декількох транзисторів.

Серед автолюбителів користуються популярністю пристрою, що дозволяють не тільки заряджати акумулятори, але ще й використовувати енергію мережі 220 вольт для паралельного підключення її до запуску двигуна автомобіля. Їх називають пусковими чи пускозарядними. Вони мають ще більш складну електронну і силову схему.

Схеми з електронним трансформатором

Такі пристрої випускаються виробниками живлення галогенних ламп напругою 24 або 12 вольт. Вони коштують відносно дешево. Окремі ентузіасти намагаються підключити їх для заряджання малопотужних акумуляторів. Однак ця технологія широко не відпрацьована, має суттєві недоліки.

Схеми зарядних пристроїв без трансформаторного поділу

При послідовному підключенні кількох навантажень до джерела струму загальна напруга входу ділиться складовими ділянками. За рахунок цього методу працюють дільники, що створюють зниження напруги до певної величини на робочому елементі.

На цьому принципі створюються численні зарядні пристрої з резистивно-ємними опорами для малопотужних акумуляторів. Завдяки маленьким габаритам складових деталей вбудовують їх безпосередньо всередину ліхтарика.

Внутрішня електрична схема повністю поміщена у заводський ізольований корпус, що виключає контакт людини з потенціалом мережі під час заряджання.

Цей же принцип намагаються реалізувати численні експериментатори для заряджання автомобільних акумуляторів, пропонуючи схему підключення від побутової мережі через конденсаторну збірку або лампочку розжарювання потужністю 150 ват і пропускаючи імпульси струму однієї полярності.

Подібні конструкції можна зустріти на сайтах майстрів "зроби сам", що розхвалюють простоту схеми, дешевизну деталей, можливість відновлення ємності розрядженого акумулятора.

Але вони мовчать про те, що:

відкрита проводка 220 представляє;

нитка розжарювання лампи під напругою нагрівається, змінює свій опір за законом, несприятливим для проходження оптимальних струмів через акумулятор.

При включенні під навантаження через холодну нитку і весь послідовно підключений ланцюжок проходять дуже великі струми. Крім того, завершувати зарядку слід маленькими струмами, що також не виконується. Тому акумулятор, що зазнав кількох серій подібних циклів, швидко втрачає свою ємність та працездатність.

Наша порада: не користуйтесь цим методом!

Зарядні пристрої створюються для роботи з певними типами акумуляторів, враховують характеристики та умови відновлення ємності. При використанні багатофункціональних універсальних приладів слід вибирати той режим заряду, який оптимально підходить конкретному акумулятору.

На фотографії представлений саморобний автоматичний зарядний пристрій для зарядки автомобільних акумуляторів на 12 В струмом величиною до 8 А, зібраного в корпусі від мілівольтметра В3-38.

Чому потрібно заряджати акумулятор автомобіля
зарядним пристроєм

АКБ в автомобілі заряджається за допомогою електричного генератора. Для захисту електрообладнання та приладів від підвищеної напруги, яке виробляє автомобільним генератором, після нього встановлюють реле-регулятор, який обмежує напругу в бортовій мережі автомобіля до 14,1±0,2 В. Для повної зарядки акумулятора потрібна напруга не менше 14,5 Ст.

Таким чином, повністю зарядити АКБ від генератора неможливо і перед настанням холодів необхідно заряджати акумулятор від зарядного пристрою.

Аналіз схем зарядних пристроїв

Привабливою є схема виготовлення зарядного пристрою з блоку живлення комп'ютера. Структурні схеми комп'ютерних блоків живлення однакові, але електричні різні, і доопрацювання потрібна висока радіотехнічна кваліфікація.

Інтерес у мене викликала конденсаторна схема зарядного пристрою, ККД високий, тепла не виділяє, забезпечує стабільний струм заряду незалежно від ступеня заряду акумулятора та коливань мережі живлення, не боїться коротких замикань виходу. Але теж має нестачу. Якщо в процесі заряду зникне контакт з акумулятором, то напруга на конденсаторах зростає в кілька разів (конденсатори і трансформатор утворюють резонансний коливальний контур з частотою електромережі), і вони пробиваються. Треба було усунути тільки цю єдину ваду, що мені й вдалося зробити.

В результаті вийшла схема зарядного пристрою без перерахованих вище недоліків. Більше 16 років заряджаю ним будь-які кислотні акумулятори на 12 В. Пристрій працює безвідмовно.

Принципова схема автомобільного зарядного пристрою

При складності, що здається, схема саморобного зарядного пристрою проста і складається всього з декількох закінчених функціональних вузлів.

Якщо схема для повторення Вам здалася складною, то можна зібрати більше працюючу на такому ж принципі, але без функції автоматичного відключення при повній зарядці акумулятора.

Схема обмежувача струму на баластових конденсаторах

У автомобільному конденсаторному зарядному пристрої регулювання величини і стабілізація сили струму заряду акумулятора забезпечується за рахунок включення послідовно з первинною обмоткою силового трансформатора Т1 баластних конденсаторів С4-С9. Чим більша ємність конденсатора, тим більше буде струм заряду акумулятора.

Практично це закінчений варіант зарядного пристрою, можна підключити після діодного моста акумулятор і зарядити його, але надійність такої схеми низька. Якщо порушиться контакт з клемами акумулятора, конденсатори можуть вийти з ладу.

Місткість конденсаторів, яка залежить від величини струму та напруги на вторинній обмотці трансформатора, можна приблизно визначити за формулою, але легше орієнтуватися за даними таблиці.

Для регулювання струму, щоб скоротити кількість конденсаторів, їх можна підключати паралельно до груп. У мене перемикання здійснюється за допомогою двох галетних перемикачів, але можна поставити кілька тумблерів.

Схема захисту
від помилкового підключення полюсів акумулятора

Схема захисту від переполюсування зарядного пристрою при неправильному підключенні акумулятора до виводів виконана на реле Р3. Якщо акумулятор підключений неправильно, діод VD13 не пропускає струм, реле знеструмлено, контакти реле К3.1 розімкнені та струм не надходить на клеми акумулятора. При правильному підключенні реле спрацьовує, контакти К3.1 замикаються і акумулятор підключається до схеми зарядки. Таку схему захисту від переполюсування можна використовувати з будь-яким зарядним пристроєм як транзисторним, так і тиристорним. Її достатньо включити у розрив проводів, за допомогою яких акумулятор підключається до зарядного пристрою.

Схема вимірювання струму та напруги заряджання акумулятора

Завдяки наявності перемикача S3 на схемі вище при зарядці акумулятора є можливість контролювати не тільки величину струму зарядки, але і напруга . При верхньому положенні S3 вимірюється струм, при нижньому – напруга. Якщо зарядний пристрій не підключено до електромережі, то вольтметр покаже напругу акумулятора, а коли заряджається акумулятор, то напруга зарядки. Як головка застосований мікроамперметр М24 з електромагнітною системою. R17 шунтує головку в режимі вимірювання струму, а R18 служить дільником при вимірі напруги.

Схема автоматичного вимкнення ЗУ
при повній зарядці акумулятора

Для живлення операційного підсилювача та створення опорної напруги застосовано мікросхему стабілізатора DA1 типу 142ЕН8Г на 9В. Мікросхема обрана не випадково. При зміні температури корпусу мікросхеми на 10º, вихідна напруга змінюється лише на соті частки вольта.

Система автоматичного відключення зарядки при досягненні напруги 15,6 виконана на половинці мікросхеми А1.1. Висновок 4 мікросхеми підключений до дільника напруги R7, R8 з якого на нього подається опорна напруга 4,5 В. Висновок 4 мікросхеми підключений до іншого дільника на резисторах R4-R6, резистор R5 підлаштування для встановлення порога спрацьовування автомата. Величиною резистора R9 визначається поріг включення зарядного пристрою 12,54 В. Завдяки застосуванню діода VD7 і резистора R9, забезпечується необхідний гістерезис між напругою включення та відключення заряду акумулятора.

Працює схема в такий спосіб. При підключенні до зарядного пристрою автомобільного акумулятора, напруга на клемах якого менше 16,5 В, на виведенні 2 мікросхеми А1.1 встановлюється достатня напруга для відкривання транзистора VT1, транзистор відкривається і реле P1 спрацьовує, підключаючи контактами К1.1 до електромережі первинну обмотку трансформатора та починається зарядка акумулятора.

Як тільки напруга заряду досягне 16,5, напруга на виході А1.1 зменшиться до величини, недостатньої для підтримки транзистора VT1 у відкритому стані. Реле відключиться і контакти К1.1 підключать трансформатор через конденсатор чергового режиму С4, при якому струм заряду дорівнюватиме 0,5 А. У такому стані схема зарядного пристрою перебуватиме, поки напруга на акумуляторі не зменшиться до 12,54 В. Як тільки напруга встановиться рівним 12,54, знову включиться реле і зарядка піде заданим струмом. Передбачена можливість у разі потреби перемикачем S2 відключити систему автоматичного регулювання.

Таким чином, система автоматичного стеження за зарядкою акумулятора виключить можливість перезарядження акумулятора. Акумулятор можна залишити підключеним до зарядного пристрою хоч на цілий рік. Такий режим актуальний для автолюбителів, які їздять лише влітку. Після закінчення сезону автопробігу можна підключити акумулятор до зарядного пристрою та вимкнути лише навесні. Навіть якщо в електромережі пропаде напруга, за його появи зарядний пристрій продовжить заряджати акумулятор у штатному режимі

Принцип роботи схеми автоматичного відключення зарядного пристрою у разі перевищення напруги через відсутність навантаження, зібраного на другій половинці операційного підсилювача А1.2, такий же. Тільки поріг повного відключення зарядного пристрою від мережі живлення обраний 19 В. Якщо напруга зарядки менше 19 В, на виході 8 мікросхеми А1.2 напруга достатня, для утримання транзистора VT2 у відкритому стані, при якому на реле P2 подано напругу. Як тільки напруга зарядки перевищить 19, транзистор закриється, реле відпустить контакти К2.1 і подача напруги на зарядний пристрій повністю припиниться. Як тільки буде підключено акумулятор, він запитає схему автоматики, і зарядний пристрій відразу повернеться до робочого стану.

Конструкція автоматичного зарядного пристрою

Всі деталі зарядного пристрою розміщені в корпусі міліамперметра В3-38, з якого видалено весь вміст, крім стрілочного приладу. Монтаж елементів, крім схеми автоматики, виконаний навісним способом.

Конструкція корпусу міліамперметра являє собою дві прямокутні рамки, з'єднані чотирма куточками. У куточках з рівним кроком зроблено отвори, до яких зручно кріпити деталі.

Силовий трансформатор ТН61-220 закріплений на чотирьох гвинтах М4 на алюмінієвій пластині товщиною 2 мм, пластина, у свою чергу, прикріплена гвинтами М3 до нижніх куточків корпусу. Силовий трансформатор ТН61-220 закріплений на чотирьох гвинтах М4 на алюмінієвій пластині товщиною 2 мм, пластина, у свою чергу, прикріплена гвинтами М3 до нижніх куточків корпусу. На цій пластині встановлено С1. На фото вигляд зарядного пристрою знизу.

До верхніх куточків корпусу закріплена також пластина зі склотекстоліту товщиною 2 мм, а до неї гвинтами конденсатори С4-С9 та реле Р1 та Р2. До цих куточків також прикручено друковану плату, на якій спаяно схему автоматичного керування зарядкою акумулятора. Реально кількість конденсаторів не шість, як за схемою, а 14, так як для отримання потрібного конденсатора номіналу доводилося з'єднувати їх паралельно. Конденсатори та реле підключені до іншої схеми зарядного пристрою через роз'єм (на фото вище блакитний), що полегшило доступ до інших елементів під час монтажу.

На зовнішній стороні задньої стінки встановлений ребристий радіатор алюмінієвий для охолодження силових діодів VD2-VD5. Тут також встановлений запобіжник Пр1 на 1 А і вилка, (взята від блоку живлення комп'ютера) для подачі напруги живлення.

Силові діоди зарядного пристрою закріплені за допомогою двох притискних планок до радіатора всередині корпусу. Для цього в задній стінці корпусу зроблено прямокутний отвір. Таке технічне рішення дозволило до мінімуму звести кількість тепла, що виділяється всередині корпусу і економії місця. Висновки діодів і проводи, що підводять, розпаяні на незакріплену планку з фольгованого склотекстоліту.

На фотографії вигляд саморобного зарядного пристрою праворуч. Монтаж електричної схеми виконаний кольоровими проводами, змінної напруги – коричневим, плюсові – червоним, мінусові – проводами синього кольору. Перетин проводів, що йдуть від вторинної обмотки трансформатора до клем для підключення акумулятора, повинен бути не менше 1 мм2.

Шунт амперметра є відрізок високоомного дроту константана довжиною близько сантиметра, кінці якого запаяні в мідні смужки. Довжина дроту шунта підбирається при калібруванні амперметра. Провід я взяв від шунта згорілого стрілочного тестера. Один кінець із мідних смужок припаяний безпосередньо до вихідної клеми плюса, до другої смужки припаяний товстий провідник, що йде від контактів реле Р3. На стрілочний пристрій від шунта йдуть жовтий і червоний провід.

Друкована плата блоку автоматики зарядного пристрою

Схема автоматичного регулювання та захисту від неправильного підключення акумулятора до зарядного пристрою спаяна на друкованій платі із фольгованого склотекстоліту.

На фото представлений зовнішній вигляд зібраної схеми. Малюнок друкованої плати схеми автоматичного регулювання та захисту простий, отвори виконані з кроком 2,5 мм.

На фотографії вище вигляд друкованої плати з боку установки деталей з нанесеним червоним кольором маркуванням деталей. Таке креслення зручне при складанні друкованої плати.

Креслення друкованої плати вище стане в нагоді при її виготовленні за допомогою технології із застосуванням лазерного принтера.

А це креслення друкованої плати стане в нагоді при нанесенні струмоведучих доріжок друкованої плати ручним способом.

Шкала стрілочного приладу мілівольтметра В3-38 не підходила під необхідні вимірювання, довелося накреслити на комп'ютері свій варіант, надрукував на щільному білому папері і клеєм момент приклеїв зверху на штатну шкалу.

Завдяки більшому розміру шкали та калібрування приладу в зоні вимірювання, точність відліку напруги вийшла 0,2 Ст.

Провід для підключення АЗУ до клем акумулятора та мережі

На дроти для підключення автомобільного акумулятора до зарядного пристрою з одного боку встановлені затискачі типу крокодил, з іншого боку - розрізні наконечники. Для підключення плюсового виведення акумулятора вибрано червоний провід, для підключення мінусового – синій. Перетин проводів для підключення до пристрою акумулятора повинен бути не менше 1 мм2.

До електричної мережі зарядний пристрій підключається за допомогою універсального шнура з вилкою та розеткою, як застосовується для підключення комп'ютерів, оргтехніки та інших електроприладів.

Про деталі зарядного пристрою

Силовий трансформатор Т1 застосований типу ТН61-220, вторинні обмотки якого послідовно з'єднані, як показано на схемі. Так як ККД зарядного пристрою не менше 0,8 і струм заряду зазвичай не перевищує 6 А, підійде будь-який трансформатор потужністю 150 ват. Вторинна обмотка трансформатора повинна забезпечити напругу 18-20 В при струмі навантаження до 8 А. Якщо немає готового трансформатора, можна взяти будь-який відповідний за потужністю і перемотати вторинну обмотку. Розрахувати число витків вторинної обмотки трансформатора можна за допомогою спеціального калькулятора.

Конденсатори С4-С9 типу МБГЧ на напругу не менше 350 В. Можна використовувати будь-які конденсатори типу, розраховані на роботу в ланцюгах змінного струму.

Діоди VD2-VD5 підійдуть будь-якого типу, розраховані на струм 10 А. VD7, VD11 – будь-які імпульсні крем'яні. VD6, VD8, VD10, VD5, VD12 і VD13 будь-які, що витримують струм 1 А. Світлодіод VD1 – будь-який, VD9 я застосував типу КИПД29. Відмінна риса цього світлодіода, що він змінює колір свічення при зміні полярності підключення. Для його перемикання використано контакти К1.2 реле Р1. Коли заряджається основним струмом, світлодіод світить жовтим світлом, а при перемиканні в режим підзарядки акумулятора – зеленим. Замість бінарного світлодіода можна встановити будь-які два одноколірні, підключивши їх за нижче наведеною схемою.

Як операційний підсилювач обраний КР1005УД1, аналог зарубіжного AN6551. Такі підсилювачі застосовували у блоці звуку та відео у відеомагнітофоні ВМ-12. Підсилювач хороший тим, що не вимагає двополярного живлення, ланцюгів корекції і зберігає працездатність при напрузі живлення від 5 до 12 В. Замінити його можна практично будь-яким аналогічним. Добре підійдуть для заміни мікросхеми, наприклад, LM358, LM258, LM158, але нумерація висновків у них інша, і потрібно внести зміни в малюнок друкованої плати.

Реле Р1 і Р2 будь-які на напругу 9-12 і контактами, розрахованими на комутований струм 1 А. Р3 на напругу 9-12 В і струм комутації 10 А, наприклад РП-21-003. Якщо в реле кілька контактних груп, їх бажано запаяти паралельно.

Перемикач S1 будь-якого типу, розрахований на роботу при напрузі 250 В і має достатню кількість контактів, що комутують. Якщо не потрібен крок регулювання струму в 1 А, можна поставити кілька тумблерів і встановлювати струм заряду, припустимо, 5 А і 8 А. Якщо заряджати тільки автомобільні акумулятори, то таке рішення цілком виправдане. Перемикач S2 служить для вимкнення системи контролю рівня заряджання. У разі заряду акумулятора великим струмом можливе спрацювання системи раніше, ніж акумулятор повністю зарядиться. У такому випадку систему можна вимкнути та продовжити заряджання в ручному режимі.

Електромагнітна головка для вимірювача струму та напруги підійде будь-яка, зі струмом повного відхилення 100 мкА, наприклад типу М24. Якщо немає необхідності вимірювати напругу, а тільки струм, можна встановити готовий амперметр, розрахований на максимальний постійний струм вимірювання 10 А, а напругу контролювати зовнішнім стрілочним тестером або мультиметром, підключивши їх до контактів акумулятора.

Налаштування блоку автоматичного регулювання та захисту АЗУ

При безпомилковому збиранні плати та справності всіх радіоелементів, схема запрацює відразу. Залишиться лише встановити поріг напруги резистором R5, при досягненні якого заряджання акумулятора буде переведено в режим заряджання малим струмом.

Регулювання можна виконувати безпосередньо під час заряджання акумулятора. Але все ж краще підстрахуватися і перед встановленням в корпус, схему автоматичного регулювання та захисту АЗУ перевірити і налаштувати. Для цього знадобиться блок живлення постійного струму, який має можливість регулювати вихідну напругу в межах від 10 до 20 В, розрахованого на вихідний струм величиною 0,5-1 А. З вимірювальних приладів знадобиться будь-який вольтметр, стрілочний тестер або мультиметр, розрахований на вимірювання постійного струму. напруги, з межею виміру від 0 до 20 В.

Перевірка стабілізатора напруги

Після монтажу всіх деталей на друковану плату потрібно подати від блока живлення напругу живлення величиною 12-15 В на загальний провід (мінус) і виведення 17 мікросхеми DA1 (плюс). Змінюючи напругу на виході блоку живлення від 12 до 20 В, потрібно за допомогою вольтметра переконатися, що величина напруги на виході мікросхеми 2 стабілізатора напруги DA1 дорівнює 9 В. Якщо напруга відрізняється або змінюється, то DA1 несправна.

Мікросхеми серії К142ЕН та аналоги мають захист від короткого замикання по виходу і якщо закоротити її вихід на загальний провід, то мікросхема увійде в режим захисту і не вийде з ладу. Якщо перевірка показала, що напруга на виході мікросхеми дорівнює 0, це не завжди означає про її несправність. Цілком можливо наявність КЗ між доріжками друкованої плати або несправний один із радіоелементів решти схеми. Для перевірки мікросхеми достатньо від'єднати від плати її виведення 2 і якщо на ньому з'явиться 9, значить, мікросхема справна, і необхідно знайти і усунути КЗ.

Перевірка системи захисту від перенапруги

Опис принципу роботи схеми вирішив почати з простішої частини схеми, до якої не пред'являються строгі норми з напруги спрацьовування.

Функцію відключення АЗУ від електромережі у разі від'єднання акумулятора виконує частину схеми, зібрана на операційному диференціальному підсилювачі А1.2 (далі ОУ).

Принцип роботи операційного диференціального підсилювача

Без знання принципу роботи ОУ розібратися у роботі схеми складно, тому наведу короткий опис. ОУ має два входи та один вихід. Один із входів, який позначається на схемі знаком «+», називається неінвертуючим, а другий вхід, який позначається знаком «-» або кружком, називається інвертуючим. Слово диференціальний ОУ означає, що напруга на виході підсилювача залежить від різниці напруги на його входах. У цьому схемі операційний підсилювач включений без зворотний зв'язок, як компаратора – порівняння вхідних напруг.

Таким чином, якщо напруга на одному з входів буде незмінною, а на другому зміняться, то в момент переходу через точку рівності напруги на входах, напруга на виході підсилювача стрибкоподібно зміниться.

Перевірка схеми захисту від перенапруги

Повернемося до схеми. Неінвертуючий вхід підсилювача А1.2 (висновок 6) підключений до дільника напруги, зібраного на резисторах R13 та R14. Цей дільник підключений до стабілізованої напруги 9 і тому напруга в точці з'єднання резисторів, ніколи не змінюється і становить 6,75 В. Другий вхід ОУ (висновок 7) підключений до другого дільника напруги, зібраному на резисторах R11 і R12. Цей дільник напруги підключений до шини, якою йде зарядний струм, і напруга на ньому змінюється в залежності від величини струму та ступеня заряду акумулятора. Тому і величина напруги на виведенні 7 теж буде відповідно зміняться. Опір дільника підібрані таким чином, що при зміні напруги зарядки акумулятора від 9 до 19 напруга на виведенні 7 буде менше, ніж на виведенні 6 і напруга на виході ОУ (висновок 8) буде більше 0,8 В і близько до напруги живлення ОУ. Транзистор буде відкритий, на обмотку реле Р2 надходитиме напруга і воно замкне контакти К2.1. Напруга на виході також закриє діод VD11 і резистор R15 у роботі схеми не братиме участі.

Як тільки напруга зарядки перевищить 19 В (це може трапитися тільки у випадку, якщо від виходу АЗУ буде відключений акумулятор), напруга на виведенні 7 стане більшою, ніж на виведенні 6. У цьому випадку на виході ОУ напруга стрибкоподібно зменшиться до нуля. Транзистор закриється, реле знеструмиться і контакти К2.1 розімкнуться. Подача напруги живлення на ОЗУ буде припинена. У момент, коли напруга на виході ОУ дорівнюватиме нулю, відкриється діод VD11 і, таким чином, паралельно до R14 дільника підключиться R15. Напруга на 6 виведення миттєво зменшиться, що виключить помилкові спрацьовування в момент рівності напруги на входах ОУ через пульсації і перешкод. Змінюючи величину R15, можна змінювати гістерезис компаратора, тобто напруга, при якому схема повернеться у вихідний стан.

При підключенні акумулятора до ОЗУ напруги на виведенні 6 знову встановиться рівним 6,75, а на виведенні 7 буде менше і схема почне працювати в штатному режимі.

Для перевірки роботи схеми достатньо змінювати напругу на блоці живлення від 12 до 20 і підключивши вольтметр замість реле Р2 спостерігати його показання. При напрузі менше 19, вольтметр повинен показувати напругу, величиною 17-18 (частина напруги впаде на транзисторі), а при більшому - нуль. Бажано все ж таки підключити до схеми обмотку реле, тоді буде перевірена не тільки робота схеми, але і його працездатність, а по клацанням реле можна буде контролювати роботу автоматики без вольтметра.

Якщо схема не працює, потрібно перевірити напруги на входах 6 і 7, виході ОУ. При відмінності напруги від зазначених вище, потрібно перевірити номінали резисторів відповідних дільників. Якщо резистори дільників та діод VD11 справні, то, отже, несправний ОУ.

Для перевірки ланцюга R15, D11 достатньо відключити одні з висновків цих елементів, схема буде працювати, тільки без гістерезису, тобто включатися і відключатися при одному і тому ж напругі, що подається з блоку живлення. Транзистор VT12 легко перевірити, від'єднавши один із висновків R16 і контролюючи напругу на виході ОУ. Якщо виході ОУ напруга змінюється правильно, а реле постійно включено, отже, має місце пробою між колектором і емітером транзистора.

Перевірка схеми вимкнення акумулятора при повній його зарядці

Принцип роботи ОУ А1.1 нічим не відрізняється від роботи А1.2, за винятком можливості змінювати поріг вимкнення напруги за допомогою підстроювального резистора R5.

Для перевірки роботи А1.1, напруга живлення, подана з блоку живлення плавно збільшується і зменшується в межах 12-18 В. При досягненні напруги 15,6 В повинно відключитися реле Р1 і контактами К1.1 переключити АЗУ в режим зарядки малим струмом через конденсатор С4. При зниженні рівня напруги нижче 12,54 В реле повинно включитися та переключити АЗУ в режим заряджання струмом заданої величини.

Напруга порогу включення 12,54 можна регулювати зміною номіналу резистора R9, але в цьому немає необхідності.

За допомогою перемикача S2 можна відключати автоматичний режим роботи, включивши реле Р1 безпосередньо.

Схема зарядного пристрою на конденсаторах
без автоматичного відключення

Для тих, хто не має достатнього досвіду зі складання електронних схем або не потребує автоматичного відключення ЗУ після закінчення зарядки акумулятора, пропоную спрощений варіант схеми пристрою для заряджання автомобільних кислотних акумуляторів. Відмінна особливість схеми в її простоті для повторення, надійності, високому ККД та стабільним струмом заряду, наявність захисту від неправильного підключення акумулятора, автоматичне продовження зарядки у разі зникнення напруги живлення.

Принцип стабілізації зарядного струму залишився незмінним та забезпечується включенням послідовно з мережевим трансформатором блоку конденсаторів С1-С6. Для захисту від перенапруги на вхідній обмотці та конденсаторах використовується одна з пар нормально розімкнених контактів реле Р1.

Коли акумулятор не підключений, контакти реле Р1 К1.1 і К1.2 розімкнені і навіть якщо зарядний пристрій підключений до мережі живлення струм не надходить на схему. Те саме відбувається, якщо помилково підключити акумулятор за полярністю. При правильному підключенні акумулятора струм надходить через діод VD8 на обмотку реле Р1, реле спрацьовує і замикаються його контакти К1.1 і К1.2. Через замкнуті контакти К1.1 мережна напруга надходить на зарядний пристрій, а через К1.2 на акумулятор надходить зарядний струм.

На перший погляд здається, що контакти реле К1.2 не потрібні, але якщо їх не буде, то при помилковому підключенні акумулятора струм потіче з плюсового виведення акумулятора через мінусову клему ЗУ, далі через діодний міст і далі безпосередньо на мінусовий вивід акумулятора та діоди мосту ЗУ вийдуть з ладу

Запропонована проста схема для заряджання акумуляторів легко адаптується для заряджання акумуляторів на напругу 6 або 24 В. Достатньо замінити реле Р1 на відповідну напругу. Для зарядки 24 вольтових акумуляторів необхідно забезпечити вихідну напругу з вторинної обмотки Т1 трансформатора не менше 36 В.

При бажанні схему простого зарядного пристрою можна доповнити приладом індикації зарядного струму та напруги, увімкнувши його як у схемі автоматичного зарядного пристрою.

Порядок заряджання автомобільного акумулятора
автоматичним саморобним ЗУ

Перед зарядкою знятий з автомобіля акумулятор необхідно очистити від бруду і протерти його поверхні для видалення кислотних залишків водним розчином соди. Якщо кислота лежить на поверхні, то водний розчин соди піниться.

Якщо акумулятор має пробки для заливки кислоти, то всі пробки потрібно викрутити, для того, щоб гази, що утворюються при зарядці в акумуляторі, могли вільно виходити. Обов'язково потрібно перевірити рівень електроліту, і якщо він менший за необхідний, долити дистильованої води.

Далі потрібно перемикачем S1 на зарядному пристрої виставити величину струму заряду і підключити акумулятор дотримуючись полярності (плюсовий висновок акумулятора потрібно приєднати до плюсового виведення зарядного пристрою) до його клем. Якщо перемикач S3 знаходиться в нижньому положенні, то стрілка приладу на зарядному пристрої відразу покаже напругу, яку видає акумулятор. Залишилося вставити штепсельну вилку в розетку і процес зарядки акумулятора почнеться. Вольтметр вже почне показувати напругу заряджання.

На сьогоднішній момент досить багато різних пристроїв, що працюють на батарейках. І тим прикрі, коли в самий невідповідний момент наш пристрій перестає працювати, тому що батареї просто сіли, а їх заряду недостатньо для нормального функціонування приладу.

Купувати щоразу нові батареї досить витратно, а ось спробувати виготовити своїми руками саморобний пристрій для заряджання пальчикових акумуляторів цілком собі варто.

Багато умільців відзначають, що краще заряджати подібні акумулятори (AA або AAA) за допомогою постійного струму, тому що такий режим є найбільш вигідним у плані безпеки для самих батарейок. Взагалі, передана сила заряду від мережі становить близько 1,2-1,6 значення ємності самого акумулятора. Наприклад, нікель-кадмієвий акумулятор, ємність якого становитиме 1А/год, буде заряджатися струмом ємністю 1,6 А/год. При цьому чим менше показник даної потужності, тим краще для процесу зарядки.

У світі існує досить багато побутових приладів, оснащених спеціальним тимчасовим таймером, що відраховує певний проміжок, потім сигналізуючи про його закінчення. При виготовленні своїми руками пристрої для заряджання пальчикових акумуляторів, можна також застосувати цю технологію, яка повідомить вас про закінчення процесу заряду акумуляторів.

AAє приладом, що генерує постійний струм, заряджаючи потужністю до 3 А/год. При виготовленні використовувалася звичайнісінька, навіть класична схема, яку ви бачите нижче. Основою, у разі, є транзистор VT1.

Напруга на даному транзисторі позначено за допомогою світлодіода червоного кольору VD5, що виконує роль індикатора, при включенні приладу до мережі. Резистор R1 задає певну потужність струмів, що проходять через даний світлодіод, у результаті коливається напруга в ньому. Значення колекторного струму формується опором від R2 до R5, які включені до VT2 — так званого «емітерного ланцюга». При цьому змінюючи значення опору, можна контролювати ступінь зарядки. R2 постійно включений до VT1, задаючи струм постійної дії з мінімальним значенням - 70 мА. Щоб підвищити потужність заряду, потрібно підключати інші резистори, тобто. R3, R4 та R5.

Читайте також: Робимо найпростіший перетворювач 12В - 220В своїми руками

Варто відмітити що зарядний пристрій функціонує лише тоді, коли підключено акумулятори.

Після включення приладу в мережу на резисторі R2 з'являється певна напруга, що передається на транзистор VT2. Потім струм протікає далі, внаслідок чого починає інтенсивно горіти світлодіод VD7.

Розповідь про саморобний пристрій

Заряджання від USB-порту

Можна виготовити зарядний пристрій для нікель-кадмієвих батарей на основі звичайного USB-порту. При цьому заряджатися вони будуть струмом ємністю приблизно 100 мА. Схема, у такому разі, буде такою:

На сьогоднішній момент існує досить багато різних зарядних пристроїв, що продаються в магазинах, але їх вартість може бути досить високою. Враховуючи, що головне значення різних саморобок — це саме економія коштів, то самостійне складання ще доцільніше у разі.

Цю схему можна доопрацювати, додавши додатковий ланцюг для заряджання пари акумуляторів AA. Ось що в результаті вийшло:

Щоб було наочно, ось ті комплектуючі, які використовувалися в процесі складання:

Зрозуміло, що без елементарного інструментарію нам не обійтися, тому перед початком складання необхідно переконатися, що у вас є все необхідне:

• паяльник;
• припій;
• флюс;
• тестер;
• пінцет;
• різні викрутки та ніж.

Читайте також: Дізнаємося все про понижуючі трансформатори 220-12 вольт.

Цікавий матеріал для виготовлення своїми руками, рекомендуємо до перегляду

Тестер необхідний, щоб перевірити працездатність наші радіодеталі. Для цього потрібно порівняти їхній опір, після чого звірити з номінальним значенням.

Для складання нам також знадобиться корпус та батарейний відсік. Останній можна взяти з дитячого симулятора Тетріс, а корпус може бути виготовлений із звичайного пластмасового футляра (6,5 см/4,5 см/2 см).

Кріпимо відсік для батарей на корпусі, використовуючи шурупи. Як основа для схеми чудово підійде плата від приставки Денді, яку потрібно випиляти. Видаляємо всі непотрібні компоненти, залишаючи лише гніздо живлення. Наступним кроком буде пайка всіх деталей, ґрунтуючись на нашій схемі.

Шнур живлення для пристрою можна взяти звичайний шнур від комп'ютерної миші, що володіє входом USB, а також частина дроту живлення зі штекером. При паянні потрібно суворо дотримуватись полярності, тобто. припаювати плюс до плюс і т.д. Підключаємо шнур до USB, перевіряючи напругу, яка подається на штекер. Тестер має показувати 5В.