Защита
УЗ для АКБ что броня для танка, так что с него и начнем. УЗ для самодельного ЗУ АКБ желательно делать, разумеется, попроще. Далее, УЗ также желательно строить автономным, чтобы через него можно было подключать АКБ к любому ЗУ, схема которого вам приглянется, или которое у вас уже есть. И последнее, УЗ должно срабатывать как можно четче и быстрее, для возможности использования его в схемах заряда современных аккумуляторов с герметичными банками.
Малоэффективные схемы защиты автоаккумуляторов
Простейшая защита от переполюсовки диодами Шоттки (слева на рис.) не спасет от экстратока перезаряда или при неправильном подключении исправной недозаряженной АКБ. Разве что путем сгорания недешевой диодной сборки. Если аккумулятор «новый, хороший», то, пока руки не дойдут до «нового, хорошего» ЗУ, может выручить интегрированная защита по схеме справа; ее можно встроить в уже имеющийся самодельный лабораторный ИП.
В данной схеме используются медленный отклик АКБ на скачок напряжения и гистерезис реле: их ток (и напряжение) отпускания в 2,5-4 раза меньше тока/напряжения срабатывания. Любое ЗУ АКБ включают только с подключенной АКБ. Реле – переменного тока на напряжение срабатывания 24 В и ток через контакты от 6 (9, 12) А. При включении ЗУ реле срабатывает, контакты его замыкаются, пошел заряд. Напряжение на выходе трансформатора падает ниже 24 В, но на выходе ЗУ остается 14,4 В, выставленных заранее под нагрузкой R3 в схеме стабилизации напряжения. Реле пока держит, но, вдруг пошел экстраток, первичное напряжение просядет больше, реле отпустит и цепь заряда разорвется.
Недостатки у этого ЗУ серьезные. Во-первых, нет защиты от скачка напряжения по выходу от переполюсовки истощенной АКБ. Во-вторых, нет самоблокировки: от экстратока реле будет хлопать и хлопать, пока контакты не обгорят. В-третьих, нечеткое срабатывание: любое реле по недонапряжению на обмотке отпускает с дребезгом контактов. Поэтому пытаться ввести в эту схему регулировку тока срабатывания бессмысленно. И, наконец, реле и трансформатор Т1 должны быть подобраны друг к другу, т.е. повторяемость данного устройства близка к нулевой.
Схема УЗ, полностью соответствующая указанным выше требованиям, дана на рис.:
Простая схема защиты аккумулятора автомобиля от перезаряда, перенапряжения и переполюсовки
Ток заряда течет через нормально замкнутые контакты реле K1, что намного уменьшает вероятность их обгорания. Обмотка K1 подключена по логической схеме диодного «или» к модулю защиты от экстратока (R1, VT1, VD1), модулю защиты от перенапряжения (R2, R3, R4, VT2, VD2) и цепи самоблокировки K1.2, VD3; порог срабатывания K1 по перенапряжению устанавливается R3. Недостаток у этого УЗ всего один, его нужно налаживать с использованием балластной нагрузки и мультиметра:
- Выпаивают (или пока не запаивают) K1, VD2 и VD3.
- Вместо обмотки K1 включают мультиметр, установленный на измерение напряжения 20 В.
- Вместо АКБ подключают резистор не менее чем на 25 Вт сопротивлением 2,4 Ом для тока заряда 6 А, 1,6 Ом на ток заряда 9 А и 1,2 Ом на ток 12 А; его можно накрутить из той же проволоки, что и R1.
- Подают на вход напряжение 15,6 В от ЗУ. Мультиметр покажет напряжение (токовая защита сработала), т.к. сопротивление R1 выбрано с небольшим избытком.
- Уменьшают немного напряжение ЗУ, пока мультиметр не покажет 0. Записывают полученное значение выходного напряжения ЗУ. Альтернатива – неизменное напряжение ЗУ и трудоемкая подгонка R1.
- VT1 выпаивают, K1 и VD2 запаивают на место, движок R3 ставят в крайнее нижнее по схеме положение.
- Напряжение ЗУ увеличивают, пока на нагрузке не окажется 15,6 В.
- Плавно вращают движок R3 до срабатывания K1.
- Уменьшают напряжение ЗУ до записанного ранее значения.
- Впаивают на место VT1 и VD3 – схема готова к финальным испытаниям.
- Через амперметр подключают исправную недозаряженную АКБ; к ней – мультиметр, установленный на напряжение.
- Пробный заряд проводят с непрерывным контролем. Когда мультиметр покажет 14,4 В на АКБ, засекают ток содержания. Скорее всего он будет в норме для данной АКБ (см. выше); желательно, чтобы ближе к нижнему пределу.
- Если ток содержания великоват, еще немного уменьшают напряжение ЗУ.
Автоматическое автомобильное зарядное устройство на 15А
Данный зарядный выпрямитель к мощным аккумуляторам основан на схеме, которую за последние 30 лет повторили уже наверное тысячи раз. Сюда только добавлен простой контроллер вентилятора, так как зарядные токи циркулируют очень большие и нагрев тиристора возможен не малый.
Схема зарядного на тиристоре 15 А
Вся ЗУ питается трансформатором 400 ВА с вторичной вторичной обмоткой 24 В, чтобы получить 19 В после выпрямления и падения. Трансформатор имеет вспомогательную обмотку 12 В. Исполнительный тиристор — BT152. Диодный мост выпрямителя состоит из двух мостов по 50 А, соединенных параллельно (каждый мост соединен в полумост, чтобы обеспечить наилучшую тепловую связь между диодами).
Изначально предполагалось поставить диоды от генератора, но пришлось использовать в итоге именно такое включение. Предохранитель на вторичной стороне — это автомат B10, только сняли с него защиту от перегрузки, присутствует лишь защита от короткого замыкания, он легко выдерживает ток 15–18 А и немедленно отключается при коротком замыкании, отлично защищая тиристор.
Тем кто будет собирать схему, посоветуем заменить тиристор на более сильный. Всё-таки тиристор BT152 неспособен противостоять более высоким токам чем 1 А, несмотря даже на солидный радиатор. После замены на другой тиристор на ток около 40 А, всё работает надежно и радиатор намного холоднее.
Действительно, ток 15 А может быть немного выше в импульсах. Не забывайте про термопроводящую пасту под тиристор и диодный мост. В качестве лучшего аналога рекомендуем BTA41-600B. При непрерывной мощности 1 кВт после теста 12 часов он едва нагревается. Ещё одно его преимущество — малая цена и изоляция касательной поверхности с радиатором.
Вольт и ампер метры в зарядке
Для таких устройств достаточно аналоговых индикаторов. Конечно вы можете использовать дешевые цифровые вольтметры с Алиэкспресс, но не факт что он справится с постоянным пульсирующим напряжением (когда используем ручной режим, а батарея не подключена).
Ещё сейчас стало модно ставить для зарядки авто АКБ компьютерные АТХ блоки питания после переделки, но у них есть большой недостаток — на высоких токах (особенно при включении нагрузки) часто срабатывает защита, поэтому связка обычный трансформатор + мощный тиристор гораздо предпочтительнее.
Зарядное устройство на микроконтроллере
Если покупать официальный аналог, то он будет стоить довольно круглую сумму. Но зачем платить больше, ели сегодня можно заказать отдельные части на специализированных площадках за сущие копейки. Кроме того, на некоторых ресурсах можно найти микроконтроллерную зарядку в разобранном виде, словно конструктор «Лего», и собрать всё самостоятельно, что при наличии внятной инструкции (к сожалению, часто на китайском языке) совсем не сложно.
Схема
Данный чертёж является более сложным в сравнении с предыдущими. Это объясняется наличием сразу нескольких управляющих микросхем и достаточно сложными для понимания новичка переделками. Подобная тонкая работа либо отпугнёт начинающего конструктора, либо заставит вас углубленно окунуться в изучение данной темы. Этот вариант рассчитан на людей, обладающих необходимым минимумом знаний в сфере радиотехники. Если ранее вам не приходилось сталкиваться с чтением подобных чертежей и вы не знаете, где и с чего можно скрутить ту или иную деталь, то лучше купите готовый комплект. Вы без проблем найдёте ни одно подобное предложение на просторах интернета. Единственное неудобство – это часто некачественный перевод инструкции.
Список радиодеталей
Комплектующие части устройства на микроконтроллере:
- микроконтроллер DD1;
- дроссель L1;
- вольтметр;
- амперметр;
- перемычка.
Сборка
Если вам повезло найти добротную инструкцию по сборке с качественными иллюстрациями, то настоятельно рекомендуем с ней как следует ознакомиться. Данный вариант является самым сложным из представленных в нашей статье. Не ленитесь, потратить несколько лишних минут на изучение материала. Помните, что халатное отношение к электрическим приборам является одним из факторов возникновения пожаров и частой причиной получения химических и термических ожогов.
Начинаем с отключения транзистора VT4, а точки стока соединяем перемычкой. При напряжении 16 V настраиваем R10 на диапазон 1,9–2 В. Источник 16 V можно заменить на 12 V или 8 V. При этом R10 должен быть равен 1,5 В или 1 В. Подключаем амперметр и резистор. Устанавливаем ток в 1 А. Резистор R6 настраиваем так, чтобы на выходе ОУ DA2.2 было равно 1,9–2 В. При выключенном питании устанавливаем ЖКИ и микроконтроллер. На выходе крепим резистор. Далее проводим калибровку, используя кнопки SB 1, SB 2, SB 3, и устанавливаем значение, как на образцовом вольтметре. После этого снимаем перемычку. Все данные будут записаны и сохранены в EEPROM. Включаем своё детище в сеть и настраиваем на 12 V.
Как определить степень разрядки аккумулятора
Для выполнения задачи потребуется мультиметр:
- Производится замер величины напряжения на автомобиле с отключенным двигателем. Электросеть транспортного средства в таком режиме будет потреблять часть энергии. Значение напряжения при замере должно соответствовать 12,5-13 вольтам. Выводы тестера подключаются с соблюдением полярности к контактам АКБ.
- Производится запуск силового агрегата, все электрооборудование должно быть выключено. Процедура измерения повторяется. Рабочая величина должна составить в диапазоне 13,5-14 вольт. Если полученное значение больше или меньше, это говорит о разряде аккумулятора и функционировании генераторного устройства не в штатном режиме. Увеличение данного параметра при низкой отрицательной температуре воздуха не может сообщить о разряде аккумулятора. Возможно, сначала полученный показатель будет больше, но если со временем он придет в норму, это говорит о работоспособности.
- Выполняется включение основных потребителей энергии — отопителя, магнитолы, оптики, системы обогрева заднего стекла. В таком режиме уровень напряжения составит в диапазоне от 12,8 до 13 вольт.
Величину разряда можно определить в соответствии с данными, приведенными в таблице.
| Уровень заряженности АКБ | Значение плотности рабочей жидкости, г/см3 | Параметр напряжения разомкнутой цепи для 12-вольтной батареи | Значение НРЦ для 1 банки аккумулятора |
| 100% | 1,28 | больше 12,7 | больше 2,117 |
| 80%2 | 1,245 | 12,5 | 2,083 |
| 60% | 1,21 | 12,3 | 2,05 |
| 40% | 1,175 | 12,1 | 2,017 |
| 20% | 1,14 | 11,9 | 1,983 |
| 0% | 1,1 | 11,7 | 1,95 |
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:
- Зарядное устройство от любого ноутбука. Параметры зарядных устройств составляют 19 В и ток около 5 А.
- Лампа галогеновая мощностью 90 Вт.
- 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.
- С микроволновки нужно снять трансформаторный блок.
- Удалить вторичную обмотку, после чего заменить её на изолированный провод сечением свыше 2 мм2 .
-
Определиться с необходимым количеством витков, которые нужно сделать при помощи изолированного провода. Выяснить необходимое значение можно экспериментальным путём. Для этого необходимо намотать 10 витков, после чего измерить выходное напряжение. К примеру, если его значение будет составлять 2 В, то для достижения 14,5 В понадобится сделать около 70 витков. Выходное напряжение будет зависеть от сечения используемого провода.
-
- Для реализации схемы понадобится диодный мост и мощный конденсатор.
- По желанию в цепь можно включить амперметр, который будет показывать ток.
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.
