Автоматическая зарядка автомобильного аккумулятора своими руками

Кому некогда «заморачиваться» со всеми нюансами зарядки автомобильного аккумулятора, следить за током зарядки, вовремя отключить, чтоб не перезарядить и т.д., можно порекомендовать простую схему зарядки автомобильного АКБ с автоматическим отключением при полной зарядке аккумулятора. В этой схеме используется один не мощный транзистор для определения напряжения на аккумуляторе.

Схема простого автоматического зарядного устройства автомобильного аккумулятора

Список необходимых деталей:

• R1 = 4,7 кОм;
• Р1 = 10K подстроечный;
• T1 = BC547B, КТ815, КТ817;
• Реле = 12В, 400 Ом, (можно автомобильное, например: 90.3747);
• TR1 = напряжение вторичной обмотки 13,5-14,5 В, ток 1/10 от емкости АКБ (например: АКБ 60А/ч — ток 6А);
• Диодный мост D1-D4 = на ток равный номинальному току трансформатора = не менее 6А (например Д242, КД213, КД2997, КД2999 …), установленные на радиаторе;
• Диоды D1(параллельно реле), D5,6 = 1N4007, КД105, КД522…;
• C1 = 100uF/25V.
• R2, R3 — 3 кОм
• HL1 — АЛ307Г
• HL2 — АЛ307Б

В схеме отсутствует индикатор зарядки, контроля тока (амперметр) и ограничение зарядного тока. При желании можно поставить на выход амперметр в разрыв любого из проводов. Светодиоды (HL1 и HL2) с ограничительными сопротивлениями (R2 и R3 — 1 кОм) или лампочки параллельно С1 «сеть», а к свободному контакту RL1 «конец заряда».

Изменённая схема

Ток, равный 1/10 от ёмкости АКБ подбирается количеством витков вторичной обмотки трансформатора. При намотке вторички трансформатора необходимо сделать несколько отводков для подбора оптимального варианта зарядного тока.

Заряд автомобильного (12-ти вольтового) аккумулятора считается законченным, когда напряжение на его клеммах достигнет 14,4 вольт.

Порог отключения (14,4 вольт) устанавливается подстроечным резистором Р1 при подключенном и полностью заряженном аккумуляторе.

При зарядке разряженного аккумулятора напряжение на нём будет около 13В, в процессе зарядки ток будет падать, а напряжение возрастать. Когда напряжение на аккумуляторе достигнет 14,4 вольт, транзистор Т1 отключит реле RL1 цепь заряда будет разорвана и АКБ отключится от зарядного напряжения с диодов D1-4.

При снижении напряжения до 11,4 вольт, зарядка снова возобновляется, такой гистерезис обеспечивают диоды D5-6 в эмиттере транзистора. Порог срабатывания схемы становится 10 + 1,4 = 11,4 вольт, которые могут быть рассмотрены как для автоматического перезапуска процесса зарядки.

Такое самодельное простое автоматическое автомобильное зарядное устройство поможет Вам проконтролировать процесс зарядки, не проследить окончание зарядки и не перезарядить свой аккумулятор!

Использованы материалы сайта:homemade-circuits.com

Другой вариант схемы зарядного устройства для 12-ти вольтового автомобильного аккумулятора с автоматическим отключением по окончании зарядки

Схема немного сложнее предыдущей, но с более чётким срабатыванием.

Такой блок питания был создан после того, как сгорел мой лабораторный БП, который прослужил всего пару месяцев. Было решено из подручных средств собрать мощный сетевой ИБП, который при желании можно было использовать в качестве зарядного устройства для автомобильных аккумуляторов.

За основу была взята схема полумостового инвертора на драйвере IR2153. По идее, такой инвертор можно собрать из подручного хлама, почти все основные компоненты можно снять из компьютерного блока питания.

На входе питания собран простой сетевой фильтр, пленочные конденсаторы 0,1мкФ подобраны с рабочим напряжением 400 Вольт до и после дросселя, сам дроссель выпаян из платы компьютерного блока питания. На кольце намотаны две независимые обмотки проводом 0,9мм, количество витков каждой обмотки – 10.

Термистор на входе питания защищает полевые ключи от бросков напряжения во время включения схемы.
Диодный мост – можно взять готовый или же собрать из 4-х выпрямительных диодов с обратным напряжением не менее 400 вольт и током 1,5-3 А, в моем случае использован готовый диодный мост на 600 Вольт 4А.

От емкости электролитов зависит основная мощность, электролиты легко можно найти в любом компьютерном блоке питания. Мощность инвертора с таким раскладом компонентов составляет порядка 200ватт.

Трансформатор тоже был взят готовый, от того же компового блока питания. Поскольку ИБП должен работать в качестве лабораторного БП, то диапазон выходных напряжений должен быть широким. Трансформатор от компьютерного БП позволяет получить 24 Вольт без переделок, чего вполне достаточно для штатных радиолюбительских дел. Увеличить выходное напряжение можно двумя способами – повышением рабочей частоты генератора или же перемоткой импульсного трансформатора.

Ограничительный резистор 47К брать с мощностью 2 ватт, он обеспечивает питание микросхемы, номинал резистора может отклоняться на 10% в ту или иную сторону.
В качестве диодного выпрямителя использована мощная сборка Шоттки, которая в себе содержит два мощных диода по 30А.

После выпрямителя напряжение сглаживается конденсатором 50Вольт 1000мкФ, чего вполне достаточно, но при желании можно увеличить емкость.

Полевые ключи обязательно должны быть высоковольтными, можно использовать ключи типа IRF740/IRF840 и другие.
Хочу также заметить, что мощность такого блока питания можно поднять до 400 ватт, при этом заменяя только электролиты, крайне не советую повышать мощность более 500 ватт.

Какой же блок питания без защиты от КЗ? Изначально думал реализовать защиту в первичной цепи схемы, но это будет уже трудно настраиваемая схема, поскольку у многих возникают проблемы связанные именно с защитой, а поскольку изначально мне захотелось собрать устройство, которое бы могли повторить радиолюбители не имеющие нужного опыта работы с ИИП, то решил отказаться от идеи, этим не портить и не усложнять основную схему.

Сама защита реализована на отдельной плате, состоит из двух транзисторов. Номиналом шунта можно грубо настроить ток срабатывания защиты, номиналом переменника, можно более точно настроить на нужный ток срабатывания.

При КЗ и перегрузке блока питания, загорится индикатор и питание отключается, блок выходит из защиты моментально, при отсутствии кз или перегруза на выходе.

Полевой транзистор практически любой, с током 20-100A, можно использовать ключи типа irfz44, irfz40, irfz24, irfz46, irfz48, irf3205 и другие.
Регулятор мощности – одна из важнейших частей блока питания. За основу взял схему ШИМ регулятора, поскольку такое управление имеет очень много плюсов.

.

ШИМ – регулятор построен на таймере 555 и мощном ключе IRFZ44, напряжение плавно можно регулировать от . до максимального выходного напряжения с трансформатора.

Данный блок справляется с любыми задачами, которые могут возникнуть в радиолюбительской практике – легкий, мощный и компактный, вольт/амперметр будет цифровым, заказан отдельно на интернет магазине, будет установлен на блок в ближайшее время.

Как часто автовладельцы не могут завести четырехколесного любимца из-за отсутствия заряда в аккумуляторе? Конечно, если этот казус приключился в гараже возле зарядного агрегата или поблизости есть друг с автомобилем, готовый помочь запустить стартер, особых проблем не предвидится.

Куда хуже обстоят дела, если ни первый, ни второй вариант вы реализовать не можете, особенно от этого страдают автомобилисты, не имеющие возможности приобрести дорогостоящее зарядное заводского производства. Но и в этом случае можно найти решение, если сделать зарядное устройство для автомобильного аккумулятора своими руками.

Преимущества и недостатки самодельного устройства

Главным преимуществом самодельного зарядного устройства является его дешевизна, даже если вы не имеете всех необходимых деталей, экономия будет ощутимой. Также значительным плюсом является возможность использования ненужных приборов и устройств в качестве источника материалов для самодельного ЗУ.

К недостаткам самодельной зарядки аккумуляторов следует отнести несовершенство в эксплуатации. Увы, но модель не может самостоятельно отключаться при достижении максимального заряда, поэтому вам придется контролировать этот процесс или дополнить изобретение самодельной автоматикой, что под силу опытным радиолюбителям.

Параметры устройства

Как вам хорошо известно, вся сеть в авто питается низким напряжением 12В постоянного тока, но уровень зарядки автомобильного аккумулятора должен находиться в диапазоне от 13 до 15В. Ток заряда на выходе устройства должен составлять порядка 10% от емкости источника питания. Если ток окажется меньше, заряд все равно будет происходить, но процедура продлиться гораздо дольше. Поэтому выбор элементов для зарядного устройства должен отталкиваться от рабочих параметров конкретной модели свинцовых АКБ и сети, к которой оно будет подключаться.

Что нужно для ЗУ?

Конструктивно зарядное устройство включает в себя такие элементы:

• Главным элементом является двухобмоточный трансформатор, если у вас имеется агрегат с большим числом обмоток, можно использовать и его, но остальные катушки окажутся незадействованными. Помимо классических вполне подойдут и импульсные трансформаторы, взятые из китайской электроники.
• Так как напряжение на выходе из трансформатора получится переменным, а для подзарядки аккумулятора требуется постоянное, вам понадобится выпрямитель. В данном примере мы соберем его самостоятельно из четырех диодов, но если у вас имеется подходящая модель, можете установить ее.
• В зависимости от расстояния и величины вторичного напряжения, вам могут пригодиться соединительные провода, а для самостоятельной намотки еще и медный проводник в лаковой изоляции.
• Амперметр и вольтметр для контроля основных величин на выходе, их можно проверять и обычным мультиметром, но это потребует излишних затрат времени, поэтому куда проще установить стационарные приборы. Рис. 1: измерение с помощью мультиметра
• Автоматика отключения может выполняться посредством реле напряжения или тока. Реагирует на заполнение емкости батареи и отключает автоматическое ЗУ. Вместе с реле можно установить автомобильную лампочку или светодиод для регистрации окончания заряда.
• Переменный резистор или переключатель для регулировки тока во вторичной цепи зарядного агрегата. Необходим, если вы собираетесь использовать зарядное устройство для аккумуляторов разного типа или если вам сложно рассчитать рабочие параметры и их придется подстраивать.

Рис. 2: Пример установки регулировочного резистора

Если вы собираетесь зарядить аккумулятор одни раз, можно использовать только первые три элемента, для постоянного использования будет удобнее иметь, хотя бы контрольные приборы. Но, прежде чем собрать все это в единую конструкцию, вам необходимо убедиться, что параметры зарядного устройства после сборки будут соответствовать вашим потребностям. Первым, что должно соответствовать, является трансформатор зарядного приспособления.

Если трансформатор не подходит

Далеко не всегда в гараже или дома вы встретите именно такой трансформатор, который будет питаться от 220В и выдавать на выходных клеммах 13 – 15В. Большинство моделей, используемых в обиходе, действительно имеют первичную катушку на 220В, но на выходе может быть любой номинал. Чтобы это исправить вам потребуется изготовить новую вторичку.

Для начала пересчитайте коэффициент трансформации по формуле: U₁/U₂ = N₁/N₂ ,

где U₁ и U₂ – напряжение на первичной и вторичной обмотке соответственно;

N₁ и N₂ – количество витков в первичке и вторичке соответственно.

К примеру, электрическая машина используется в качестве блока питания на 42В, а вы хотите получить для зарядного устройства 14В. Следовательно, вам необходимо при 480 витках в первичке, сделать 31 виток на вторичке зарядного. Этого можно добиться как путем сокращения числа витков, удалив лишние, так и путем намотки новой. Но первый вариант не всегда подходит, так как сечение обмотки трансформатора может не выдержать силу тока с меньшим числом витков.

Где U₁ и U₂ – напряжение на первичной и вторичной обмотке, I ₁ и I ₂ – ток, протекающий в первичке и вторичке.

Как видите, с понижением числа витков и напряжения на вторичной обмотке сила тока в ней пропорционально возрастет. Как правило, запаса по сечению не хватает, поэтому после определения силы тока под нее подбирают новый проводник из данных таблицы:

Таблица: выбор сечения, в зависимости от протекающего тока

жил. мм 2

Ток, А Сечение жил. мм 2 Ток, А 0,5 11 — — 0,75 15 — — 1 17 — — 1.5 19 2,5 22 2.5 27 4 28 4 38 6 36 6 46 10 50 10 70 16 60 16 80 25 85

Если расчетная величина тока на выходе зарядного устройства превышает нужные 10% от емкости аккумулятора, в цепь обязательно включается токоограничивающий резистор, величина которого подбирается пропорционально излишку тока.

Порядок сборки зарядного устройства для автомобильного аккумулятора

В зависимости от имеющихся у вас компонентов и параметров аккумулятора, сборка ЗУ будет значительно отличаться. В данном примере технология изготовления включает в себя такие этапы:

• Составьте или возьмите готовую схему зарядного устройства для кислотных аккумуляторов. В данном примере используется такой довольно простой вариант: Рис. 3: схема зарядного устройства
• Здесь применяется трансформатор с двумя первичными и двумя вторичными обмотками, которые нужно соединить последовательно для получения нужного уровня напряжения. Рис. 4: Трансформатор ТС — 180 — 2

Но вы должны отталкиваться от параметров вашей электрической машины. Поэтому при необходимости уберите лишние обмотки или заизолируйте их выводы (если они есть), намотайте вторичку (если существующая не дает нужный уровень напряжения в ЗУ).

Рис. 5: перемотайте обмотки

• В рассматриваемом примере для этого на первичных обмотках соединяются перемычкой выводы 1 и 1′ Рис. 6: соедините выводы 1

а на вторичной выводы 9 и 9′.

Рис. 7: соедините выводы 9

• К клеммам 2 и 2′ припаяйте выводы сетевого шнура. Рис. 8: подключите сетевой шнур
• Соберите диодную сборку на текстолитовой пластине, как показано на схеме. В связи с интенсивным выделением тепла из-за больших зарядных токов, полупроводниковые приборы устанавливаются на радиатор. Рис. 9: диодная сборка
• Подключите мост к выводам 12В, в данном примере это клеммы 10 и 10′. Основные элементы зарядного устройства собраны. Рис. 10: подключите выводы 10 к диодному мосту
• Между выводом диодного моста и клеммами АКБ установите амперметр с пределом измерения до 15 А. Рис. 11: подключите амперметр
• В цепь амперметра подключите токоограничивающий блок резисторов или переключатель с функцией регулировки сопротивления, они позволят изменять величину тока зарядного устройства. Рис. 12: установите переключатель
• Между выводами для подключения АКБ установите вольтметр для контроля величины напряжения с пределом измерений в 15 или 20 В. Рис. 13: подключите вольтметр

Для защиты зарядного устройства, как со стороны сети, так и со стороны свинцовой батареи нужно установить два предохранителя. В рассматриваемом примере с высокой стороны зарядного устройства применяется предохранитель на 0,5А, а в цепи зарядки свинцового аккумулятора 10А.

При наличии регулятора тока зарядного устройства, начинать зарядку следует с минимального значения на амперметре и плавно повышать его до требуемой величины. При накоплении в аккумуляторе достаточного количества заряда, амперметр будет показывать около 1А, после чего можете смело отключать зарядное от сети и использовать аккумулятор по назначению.

Рис. 14: зависимость величин от времени заряда