Параметры устройства
Всем известно, что вся электроника автомобиля питается от 12в. При этом устройство для зарядки должно выдавать ток в 10% от номинальной емкости. Без этого ЗУ тоже будет работать, но намного медленнее.
Чтобы добиться этих параметров, понадобится:
- Трансформатор с 2 обмотками. Здесь работает правило «чем больше витков – тем лучше». Если обмоток больше, то не страшно. Просто они не будут задействованы. По сути подойдет любой импульсный трансформатор.
- Из розетки идет переменное питание. Зарядное устройство для автомобильного аккумулятора, сделанное своими руками, должно выдавать постоянное. На этот случай понадобится выпрямитель.
- Тестер. Мультиметр необходим для того, чтобы определить выходное напряжение. Оно должно быть ровно 12 вольт.
- Сделать зарядное устройство для аккумулятора невозможно без управления автоматикой. В противном случае аккумулятор может взорваться. Поэтому необходимо реле контроля напряжения.
- Понадобится регулировка тока. С этим справится переменный резистор. Желательно взять многооборотистый регулятор тока, чтобы подстройка была плавной.
Этого достаточно, чтобы собрать простое зарядное устройство.
Самая простая схема
Самая простая схема сборки зарядного устройства для автомобильного аккумулятора включает трансформаторы. И что самое интересное, она собирается из доступных комплектующих. А ведь профессиональные заводские аналоги сконструированы подобным же образом. И, несмотря на всю примитивность самодельного устройства, оно в достаточной степени работоспособно.
К тому же у такой зарядки довольно высокий КПД, а в период эксплуатации она не способна выделять тепло. Ко всему прочему устройство отличается стабильным током, причем вне зависимости от заряда и колебаний подачи. Вдобавок имеется защита от короткого замыкания.
Схема зарядного устройства для автомобильного аккумулятора
Чтобы собрать самодельное зарядное устройство нужны хотя бы навыки пайки, не более. Вот несколько схема зарядного устройства для автомобильного аккумулятора, которые можно собрать за пару часов.
Простые схемы
Вот 3 схемы простого зарядного устройства для автомобильного аккумулятора. Возможно, все необходимые комплектующие уже у вас есть или их можно купить за бесценок на барахолке.
С 1 диодом
Перед трансформатором ставится предохранитель на 1 ампер и выключатель для удобства. После трансформатора с одного вывода обмотки ставится диод, а с другого — предохранитель. В разрыв нужно поставить амперметр и вольтметр. Можно купить дешевые китайские тестеры, где только экран и провода. Можно задействовать советские стрелочные.
Схема автоматического зарядного не самая лучшая. Диод срезает нижнюю часть синуса, от чего пульсация получается неравномерной.
С диодным мостом
Для АКБ автомобиля этот вариант подходит лучше. ДМ – это уже полноценный выравниватель напряжения.
Зарядник для автомобильного аккумулятора собирается также, но вместо диода устанавливается мост. От его минуса провод идет на предохранитель после трансформатора.
Диодный мост можно купить или спаять самостоятельно. Для этого понадобится всего 4 диода. Схема выглядит так. Напряжение все еще пульсирующее, что не очень хорошо для аккумуляторов.
С диодным мостом и конденсатором
Вот как выглядит правильное трансформаторное зарядное устройство. Между плюсом и минусом ставится конденсатор на 25-50 вольт и 5000-6000 микрофарад.
Конденсатор принимает напряжение и отдает его, но уже выровненным и без пульсаций.
Схемы с регулировкой
Если хочется, чтобы зарядник для аккумулятора автомобиля, сделанный своими руками правильно работал, необходим регулятор. С этим справится обычный подстроечный (переменный) резистор на 4,7 килоома.
Также в схеме предусмотрено 3 транзистора. Их расположение и номер подписан, поэтому проблем не будет. Достаточно прийти в радиомагазин и показать наименования. Они необходимы, чтобы резистор работал корректно.
Транзисторам необходимо хотя бы пассивное охлаждение, поэтому к их радиаторам лучше прикрепить алюминиевую пластину или поставить кулер.
Замечание. На схеме в разрыв транзистора П210 и вторым предохранителем установлен амперметр. С регулировкой тока и напряжения в нем нет необходимости, так как подстроить нужно только вольтаж. Поэтому на его место лучше поставить вольтметр.
Подробное видео можно посмотреть ниже.
Пересборка импульсного блока питания
Для начала стоит вскрыть корпус, после чего следует отыскать ту самую микросхему TL431. Теперь нужно обратить внимание на ее выходной контакт, возле которого находятся два резистора (на схемах они обычно помечены R12 и R13), связанные ножкой REF.
Оптимально вести настройку верхнего плеча делителя. Путем снижения сопротивления уменьшается и напряжение на выходе из зарядного устройства. Если же параметр увеличивать, то и разность потенциалов тоже будет расти. Если блок питания рассчитан на 12 В, то понадобится резистор с большим сопротивлением, а при 19 В – с меньшим.
Теперь из простой схемы зарядного устройства для автомобильного аккумулятора следует выпаять выбранный резистор (R13) и вместо него поместить подстроечный элемент, который предварительно настроен на то же сопротивление. После этого необходимо на выход зарядника дать нагрузку (к примеру, подключить лампочку от фары). Включить в сеть и плавно вращать движок «подстроечника» и одновременно контролировать напряжение.
Как только будут достигнуты нужные пределы (14,1-14,3 В), блок питания отключается от сети, а движок «подстроечника» фиксируется в принятом положении. Для этого хорошо подходит лак для ногтей. Теперь остается собрать корпус в обратном порядке. В результате это занимает не так много времени, чем чтение всей этой инструкции.
Порядок сборки зарядного устройства для автомобильного аккумулятора
По рассмотреть, как сделать зарядное устройство для авто. Для новичка вполне подойдет эта схема. Она была рассмотрена ранее. Как ее усовершенствовать – написано выше.
Для начала понадобится раздобыть трансформатор. В радиоаппаратуре и старых магнитофонах можно найти неплохой ТС-180-2. Он состоит из 4 обмоток. Нужно соединить на первичке выводы 1 и 1, а на вторичке 9 номера. То есть, если соединить 4 обмотки в 2 последовательно, получится двухобмоточный трансформатор с напряжением в 13,6 вольт, что и требуется для нормальной работы ЗУ. К выводам № 2 нужно припаять сетевой шнур.
Как подключить зарядное устройство к аккумулятору автомобиля? Просто нужно диодный мост соединить проводами с 10 выводами. В разрыв стоит поставить амперметр с ограничением 15 ампер.
В цепь амперметра подпаивается регулятор напряжения. Между выводами с трансформатора нужно поставить вольтметр.
Чтобы защитить автоматическое зарядного устройства для автомобильных аккумуляторов, нужно поставить предохранители. Один со стороны АКБ (10 А), второй на входе в трансформатор (0,5А).
Не стоит сразу ставить высокий ток. Для перестраховки на зарядном устройстве нужно ставить невысокий ток (от 1А), а затем постепенно повышать до 9-10А. Когда АКБ будет заряжен, амперметр будет показывать около 1 ампера. Это значит, что зарядное устройство можно отключать.
Простые зарядные устройства с ручной регулировкой
Начнем с простых устройств, позволяющих вручную регулировать параметры зарядки. Поскольку большинство аккумуляторных батарей легковых автомобилей имеет емкость не более 100-120 Ач, зарядного устройства, обеспечивающего ток до 10 ампер, будет вполне достаточно.
Простой регулятор с балластными конденсаторами
Сделать такое зарядное устройство, не имеющее дефицитных деталей, сможет каждый, умеющий пользоваться мультиметром и держать в руках паяльник. Взглянем на схему, приведенную ниже.
Схема простого зарядного устройства с балластными конденсаторами
Устройство состоит из понижающего трансформатора Tr1, мощного выпрямителя, собранного на диодах VD1-VD4 и набора конденсаторов разной емкости С1-С4. Каждый из конденсаторов может включаться в цепь питания трансформатора при помощи отдельного выключателя S2-S4. Емкости конденсаторов подобраны так, что каждый последующий обеспечивает выходной ток ЗУ вдвое больший, чем предыдущий.
В зависимости от номинала и количества подключенных конденсаторов будет изменяться выходное напряжение, а значит, и зарядный ток. Комбинируя конденсаторы выключателями S2-S4, можно изменять зарядный ток от 1 до 15 А с шагом 1 А, что более чем достаточно для зарядки любой АКБ.
Напряжение на клеммах аккумуляторной батареи, подключенной к клеммам XS2, XS3, можно контролировать при помощи вольтметра PU1. Величину зарядного тока покажет амперметр PA1. Выключателем питания служит тумблер S1.
В конструкции можно использовать любой сетевой трансформатор (можно самодельный), обеспечивающий ток не менее 10 А при выходном напряжении 22-24 В. Диоды Д305 можно заменить на любые выпрямительные, рассчитанные на прямой ток не менее 10 А и выдерживающие обратное напряжение не ниже 40 В. Диоды выпрямительного моста необходимо установить на изолированные друг от друга радиаторы с площадью рассеяния не менее 100 см2 каждый.
Важно! Если полупроводники будут устанавливаться на один общий радиатор, то это нужно делать через изолирующие слюдяные прокладки. При этом рассеиваемая площадь радиатора выбирается не менее 300 см2 .
Конденсаторы C2-C4 – неполярные, бумажные, рассчитанные на рабочее напряжение не ниже 300 В. Подойдут, к примеру, МБГЧ, МБГО, КБГ-МН, МБМ, МБГП, которые широко использовались в качестве фазосдвигающих для асинхронных двигателей бытовой техники. На месте PU1 может работать любой вольтметр постоянного тока с пределом измерения 30 В. PA1 – амперметр с пределом измерения 20-30 А, в качестве которого удобно использовать любой микроамперметр с соответствующим шунтом.
С плавной регулировкой тока зарядки
Следующая схема сложнее, где в качестве регулирующего элемента использует тиристор. Преимущество данной конструкции – плавная регулировка выходного напряжения, а значит, и зарядного тока. Диапазон регулировки – 0-10 А. Принцип работы СЗУ – фазоимпульсное управление ключом (тиристором).
Прибор состоит из силового трансформатора T1, выпрямительного моста, собранного на мощных диодах VD1-VD4, и схемы регулировки тока, собранной на транзисторах VT1, VT2 и тиристоре VS1. Переменное напряжение величиной 18-22 В поступает со вторичной обмотки силового трансформатора на выпрямительный мост. Выпрямленное, оно подается на схему регулировки. В начале полуволны начинает заряжать конденсатор С2. Скорость его зарядки можно плавно регулировать переменным резистором R1.
Как только конденсатор зарядится до определенной величины, откроется аналог однопереходного транзистора, собранный на элементах VT1, VT2. Конденсатор быстро разрядится через управляющий электрод тиристора, последний откроется и будет находиться в таком состоянии до окончания этой полуволны. При появлении следующей процесс повторится.
Мнение эксперта
Алексей Бартош
Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.
Задать вопрос
Таким образом, при каждой полуволне тиристор будет открываться с той или иной задержкой (зависит от времени заряда конденсатора С2), отсекая передний ее фронт. Чем большая часть полуволны будет отсечена, тем меньшее действующее напряжение будет приложено к клеммам аккумулятора, а значит, и зарядный ток будет ниже.
В качестве силового подойдет любой сетевой трансформатор с напряжением на вторичной обмотке 18-22 В при токе не менее 10 А. На месте VT1, кроме указанного, могут работать КТ361Б-КТ361Е, КТ502Г, КТ502В, КТ3107А, КТ501Ж-KT501K. Вместо КТ315А подойдут КТ315Б-Д, КТ3102А, КТ312Б, КТ503В-Г, П307. В качестве С2 могут использоваться конденсаторы типа МБГП, К73-17, К42У-2, К73-16, К73-11 емкостью 0.47-1 мкФ. Вместо КД105Б подойдут КД105В, КД105Г или Д226 с любой буквой. Переменный резистор R1 типа СПО-1, СП-1, СПЗ-30а.
Амперметр PA1 – любой с током полного отклонения 10 А. Вместо мощных выпрямительных диодов Д245 подойдут любые из серий КД213, КД203, Д245, КД210, Д242, Д243, выдерживающие ток не менее 10 А и обратное напряжение на ниже 50 В. Их необходимо установить на радиаторы площадью не менее 100 см2. Тиристор КУ202В можно заменить на КУ202Г-Е и даже на Т-160 или Т-250. Он тоже устанавливается на радиатор.
Полезно! Если выходное напряжение трансформатора несколько выше 22 В (скажем, 24-28 В), то можно использовать и его. Единственное, при этом необходимо номинал резистора R5 увеличить до 200 Ом.
С зарядкой ассиметричным током
Это зарядное устройство имеет предел регулировки тока от 0 до 10 А и производит зарядку ассиметричным током, при котором определенное время батарея заряжается, а остальную часть – разряжается током около 600 мА. Это существенно продлевает жизнь АКБ и предотвращает сульфатацию.
Здесь регулировка зарядного тока производится по высокому переменному напряжению при помощи симметричного тиристора (симистора). Принцип регулировки тот же, что и в предыдущей схеме, – фазоимпульсное управление. Но схема регулятора выглядит и работает несколько иначе.
В начале положительной полуволны зарядка конденсатора С2 происходит через резистор R3 и диод VD1 диодного моста VD1-VD4. Как только конденсатор зарядится до напряжения зажигания газоразрядной лампы HL1 (время зарядки зависит от положения движка переменного резистора R1), последняя зажжется. Конденсатор быстро разрядится через управляющий электрод симистора, и он откроется, подавая напряжение на сетевую обмотку понижающего трансформатора Т1.
В таком состоянии симистор будет находиться до окончания полупериода. При отрицательной полуволне конденсатор будет заряжаться через резистор R5 и диод VD2. При этом полярность напряжения будет противоположной предыдущей. Снова разряд в лампе, тиристор открывается, пропуская на обмотку уже отрицательную полуволну.
Мнение эксперта
Алексей Бартош
Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.
Задать вопрос
Любопытно! Резисторы R3 и R5 исполняют еще одну немаловажную роль. Они попеременно через диоды VD3 и VD4 шунтируют сетевую обмотку трансформатора. Это предотвращает закрывание симистора сразу после короткого открывающего импульса на время, пока ток в обмотке Т1, являющейся индуктивной нагрузкой, не установится выше тока удержания симмитричного тиристора.
Пониженное напряжение, величина которого зависит от положения движка R1, выпрямляется диодами VD5, VD6 и подается на клеммы аккумуляторной батареи, производя ее зарядку выбранным нами током. После закрытия симистора и до следующего его открытия батарея разряжается через нагрузочный резистор R6, обеспечивающий разрядный ток порядка 600 мА.
Зарядный ток можно контролировать при помощи амперметра PA1, прибор PV1 показывает напряжение на клеммах АКБ.
Важно! Устанавливая величину зарядного тока по амперметру, необходимо учитывать и ток (600 мА), протекающий через резистор R6. То есть, если мы установим на приборе 6 А, фактический зарядный ток, протекающий через АКБ, будет составлять 6 – 0.6 = 5.4 А.
О деталях. В качестве сетевого подойдет любой трансформатор соответствующей мощности (выдаваемый ток не менее 10 А) с выходным напряжением 20 В и отводом от середины. Если вторичная обмотка не имеет отвода от середины, то можно использовать выпрямитель, собранный по мостовой схеме. Диоды VD5, VD6 – любые мощные выпрямительные на ток не менее 10 А и обратное напряжение не ниже 40 В.
VD1-VD4 можно заменить на любые выпрямительные, выдерживающие ток не менее 200 мА и напряжение 300 В. Конденсаторы С1, С2 – пленочные или бумажные, неполярные. Симистор можно заменить на КУ208В. Амперметр PA1 имеет предел измерения 15-20 А, вольтметр PV1 – 20 В. Мощные выпрямительные диоды VD5, VD6 и симистор VS1 необходимо установить на радиаторы. При этом диоды можно установить на общий радиатор без изолирующих прокладок. Диоды VD1-VD4 в радиаторе не нуждаются.
Автозарядка из блока питания
Самодельное подзарядное устройство можно сделать и из БП от компьютера. Придется его немного доработать, зато получается хорошее, почти заводское ЗУ. Возможно, блок питания можно найти в закромах.
В большинстве своем, БП построены на базе ШИМ модуля TL494. Он идеально подходит для автомобильных зарядок.
Далее нужно просто действовать по инструкции:
- Все провода, кроме желтых и черных, нужно обрезать.
- Спаиваем их между собой: желтые с желтыми, черные с черными.
- На контроллере нужно перерезать дорожки, которые идут к пинам: 1, 14, 15, 16.
- В корпусе необходимо сделать 2 отверстия под подстроечные резисторы (10 и 4,4 килоом).
- Остается только собрать эту схему. Разводить плату не нужно, все делается навесным монтажом.
В автоматическом зарядном устройстве, сделанном своими руками, не помешает мультиметр, который нужно врезать в корпус БП.
Простая схема импульсного зарядного устройства
Если нет желания заниматься поисками трансформатора или его переделкой, то можно обратить внимание на другой вариант. Если в хозяйстве завалялось ненужное зарядное устройство для ноутбука, выбрасывать его явно не следует, поскольку это неплохой вариант для создания импульсного блока питания для АКБ.
Так как напряжение на выходе не должно превышать 14,1-14,3 В, то любой готовый блок для такого не годится. Тем не менее можно заняться его переделкой.
Как правило, в таких устройствах поддерживание стабилизирующего питания осуществляется цепью, куда включены следующие элементы:
- микросхема TL431;
- управляющая оптопара.
Стоит только выходному напряжению превысить допустимые пределы (это задается резисторами), микросхема зажигает светодиод оптопары. Тем самым шим-контроллер получает сигнал о необходимости снижения скважности импульсов, которые подаются на трансформатор.
На первый взгляд все кажется сложным, и толком непонятно, как сделать простое зарядное устройство. В то же время изготовление такого прибора по силам каждому домашнему мастеру с личным автомобилем.
Техника безопасности
Занимаясь изготовлением самодельной зарядки, не стоит забывать об элементарных правилах техники безопасности:
- Все приборы без исключения должны располагаться на огнеупорной поверхности, включая аккумулятор.
- Первичное использование зарядки следует проводить при полном контроле всех параметров. Необходимо обеспечить контроль над температурой нагрева всех элементов зарядного устройства и АКБ. Следует избегать закипания электролита, напряжение и ток необходимо контролировать тестером. Все это позволит определить продолжительность полной зарядки батареи, что поможет в будущем.
Самостоятельно собрать по простой схеме зарядное устройство для автомобильного аккумулятора — не проблема. Главное, соблюдать технику безопасности. Ведь приходится иметь дело с опасным напряжением 220 В!
Ненужный блок стационарного компьютера
В этом случае «изготовление» зарядного устройства для АКБ отличается сложностью. Однако такой вариант сборки зарядного устройства своими руками не требует глубоких познаний в электронике. К тому же основа уже имеется – старый ненужный блок питания от стационарного компьютера, который еще работоспособен.
Обычно они дают напряжение на выходе +5 В и +12 В с силой тока порядка 2 А. Этих параметров вполне достаточно для сборки маломощного устройства, которое будет верой и правдой служить хозяину транспортного средства долгие годы.
Полная зарядка аккумуляторной батареи потребует определенного количества времени, причем немалого. Главным образом здесь все зависит от емкости АКБ. Однако использование подобного самодельного устройства позволит избежать эффекта десульфатации пластин.
