Начну необычно!
Шедевральностью приведённая бестрансформаторная схема не блещет! Не блещет родная ни мрамором, ни златом, ни светом звёзд. Мало того, с лёгкость может долбануть зазевавшегося гражданина электрическим разрядом, посредством чего привести его организм в состояние глубокой печали, беспокойства и хаотичности мыслей.
Теперь о хорошем.
Простота, подкупающий функционал и радующие глаз массогабаритные показатели электроизделий, обозначенных в заголовке, погрузили меня в размышления о целесообразности поиметь в хозяйстве именно бестрансформаторное зарядное устройство. Мотивом погружения предшествовала ниоткуда вдруг выросшая разовая потребность срочно оживить довольно мощный АКБ.
Результатом мыслительного процесса явилось универсальное автоматическое зарядное устройство для мощных аккумуляторов напряжением 3-27 В и собственной ёмкостью 3-100 Ач. 
Рис.1
Основой устройства является ёмкостный балластный элемент, образованный конденсаторами С1-С5, включение и выключение которых производится соответствующими тумблерами.
Реактивные сопротивления этих конденсаторов и мостовой выпрямитель Br2 образуют источник стабильного и неизменного постоянного тока, величина которого выбирается исходя из рекомендаций производителя АКБ. Значения этих токов могут выбираться любыми из диапазона 0,3-9,3А с шагом 0,3А.
Для предохранения диодов выпрямителя от резкого скачка тока в момент включения прибора, в него введено устройство мягкого пуска, состоящего из резистора R1 и реле Rel1, закорачивающего данный резистор через некоторое время после окончания переходных процессов.
Важный момент! Переключатель S1 – это тумблер без фиксации, алгоритм работы (on)-off-(on), количество контактных групп – 2.
Резистор R3 предназначен для разряда балластных конденсаторов после выключения зарядного устройства.
А всё-таки, каким током следует заряжать аккумулятор?
Оптимальным током является величина, равная 1/10 (± 10%) от полной ёмкости АКБ – это стандартные рекомендации производителей на обслуживаемые автомобильные аккумуляторные батареи.
При меньшем токе заряда процесс будет пропорционально замедляться, при большем – начнёт плохеть пациенту.
Для необслуживаемых изделий некоторые производители настоятельно рекомендуют использовать номинальный ток заряда не более 1/20 от ёмкости аккумулятора.
Ясен пипидастр, что в определённый момент АКБ наберёт полный заряд и на продолжающееся воздействие извне начнёт реагировать бурным химическим негодованием с неприятным выделением газа. Этот неловкий момент следует предотвратить и отключить зарядное устройство в момент 20%-го превышения значения напряжения на клеммах от паспортной величины характеристики аккумулятора.
Таким образом, для 12В батарей процесс заряда следует стопорнуть при напряжении на выводах АКБ 14,4 В, для 24 вольтовых – при 28,8 В и т.д.
Однако вернёмся к схеме.
Ответственным за состоянием здоровья аккумулятора назначен компаратор DA1, который сравнивает напряжение на АКБ с уровнем, установленным переменным резистором R5.
В момент совпадения этих величин, на выходе компаратора появляется высокий уровень напряжения, который посредством транзисторного аналога тиристора (транзисторы T1, T2) замыкает реле Rel1 на землю, что в свою очередь приводит к отключению блока от сети и, соответственно, к прекращению процесса заряда.
Аналогичный процесс происходит и при желании вручную отключить зарядное устройство от сети. В этом случае высокий уровень напряжения подаётся на аналог тиристора посредством замыкания контактов переключателя S1.2.
Интегральный регулируемый стабилизатор Vr1 формирует стабильное напряжение в диапазоне 3-27В. Его низкое выходное сопротивление позволяет исключить влияние входного сопротивления вольтметра на формируемые уровни напряжения при желании сделать этот прибор внешним и отключаемым после установки необходимого значения напряжения.
Стабилитроны D1, D2 поддерживают напряжение питания микросхем Vr1 и DA1 на уровне 30В, диод D3 не позволяет выйти напряжению на входе компаратора за допустимые пределы, светодиод Led1 служит для индикации включённого состояния устройства.
С1-С5 выполнены в виде батарей из параллельно соединённых неполярных конденсаторов экзотического номинала 4,7мкФ x 400в: С1 – 1шт, С2 – 2шт, С3 – 4шт и т.д. Всего 31 штука, не больше, не меньше – хоть из-под земли достань, да выложи!
На самом деле не так уж всё и грустно. Изделия, заказанные у наших китайских друзей, уложатся в небольшую коробчёнку и не сильно обременительную сумму, не превышающую 1000 российских тугриков.
Диодный мост Br2 следует выбирать с некоторым запасом по максимальному току. Я остановил свой выбор на 15-ти амперном экземпляре. При необходимости работать с высокими токами заряда этот элемент необходимо снабдить радиатором, исходя из рассеиваемой мощности Pрас ≈ Iзар x 1,5 .
Рассчитать размер радиатора можно по ссылке Ссылка на страницу.
Реле должно выдерживать необходимый максимальный коммутируемый ток и не гнушаться работой с сетевым напряжением. Ток срабатывания должен находиться в районе 20мА, как правило, в документации такие реле называются – High Sensitive. При наших мощностях таким током срабатывания обладают реле с номинальным рабочим напряжением 24 вольта.
Тумблеры: S1 должен быть рассчитан на максимальный ток – не менее 10А, S2-S6 – не менее 5А.
Компаратор DA1 может быть любым, поддерживающим однополярное 30-вольтовое питание и имеющим входные токи – не более 100nA.
А какие условия безопасности надо выполнять при работе с бестрансформаторными источниками питания мы довольно подробно обсудили на странице Ссылка на страницу.
И под занавес приведу более долгий, но продвинутый способ зарядить АКБ за несколько этапов.
К преимуществам этого способа следует отнести то, что аккумулятор получает полный заряд и восстанавливает свою ёмкость практически на 100 процентов. Недостаток заключается в увеличении времени процесса и необходимости нескольких подходов к заряжаемому.
1. Сначала устанавливаем ток, равным 0,1 от номинальной ёмкости АКБ. Для батареи 55 А-ч это составит 5,5 ампер (в нашем случае – 5,4). В таком режиме заряжаем до напряжения на выводах АКБ 14,4 вольта. Устанавливаем это напряжение регулятором, далее ждём, пока зарядник вырубится;
2. Снижаем ток заряда в два раза (до 2,7 ампер), заряжаем до напряжения на выводах АКБ 15 вольт, ждём, пока зарядник вырубится;
3. Снижаем ток заряда ещё в два раза (до 1,2 ампера), заряжаем до напряжения на выводах АКБ 15,5 вольт, ждём, пока зарядник вырубится, если через 5-6 часов этого не произошло, вырубаем устройство вручную.
А теперь – о самом важном.
Безтрансформаторные источники питания являются устройствами, не обладающими гальванической развязкой от сети, поэтому все подключения проводов к аккумулятору необходимо провести до втыкания вилки в розетку.
В процессе зарядки блудить шаловливыми ручонками по оголённым проводам и клеммам АКБ не следует – есть шанс словить переменку (не слишком большой, но весьма неприятный. ).
По окончании процесса, точно также – сначала выдернуть штепсель из розетки, а уже потом отсоединять аккумулятор.
Итак. Подсоединили АКБ, воткнули вилку, установили ток заряда, повернули R5 в нижнее по схеме положение – теперь можно нажать включатор и начинать зарядку. После этого следует установить переменный резистор в положение, соответствующее необходимому уровню отключения зарядного устройства, контролируя эту величину по показаниям вольтметра.
Если аккумулятор не будет подключён к зарядному устройству, или отвалится какой-либо провод, сработает схема защиты, что приведёт к отключению блока от сети.
Продолжаем тему www.drive2.ru/b/2181752/, с описанием пошагово изготовление нашей зарядки.
Шаг 4: "выпрямительная" схема.
Мы ранее с катушкой, корпусом и охлаждением уже определились, но дело в том что катушка или трансформатор выдает переменный ток, для его преобразования в постоянный нужна схема диодного "моста" или готовый диодный мост который выдерживают от 30А и выше.
У меня нашлось Д243, мне как раз подходит.
Далее с помощью наших друзей,
режем любой алюминиевый профиль для изготовления радиаторов охлаждения.
Соединяем элементы между собой по схеме,
Для соблюдения полярности и облегчения сборки на каждом диоде есть метка (рисунок), по которому можно ориентироваться.
У меня получилось так, уже пометил черным и красным где на выходе должна полярность, плюс красным и минус черным.
Теперь все эти элементы размещаем в корпус, соблюдая расстояние, и согласно схеме подключаем к трансформатору (катушке).
У меня вышло так.
Фактически это уже готовый простейший блок питания без защит. В нем присутствует система охлаждения что предохранит наш блок и детали от перегрева. Но в нем нету защиты от короткого замыкания и работу с ним нужно контролировать отдельным измерительным прибором.
Шаг 5: Простейшая схема самого доступного зарядного устройства.
Для создания нам понадобится любой простейший блок питания от 15V и выше. Подойдут также блоки питания к ноутбука и бытовой техники.
Так как мы уже изготовили такой блок, рассмотрим схемы подключения к автомобильному АКБ для зарядки. Самая распространенная.
Как видно дополнительный элемент цепочки это автомобильная лампочка на 12В либо несколько штук.
Можно сказать лампочка будет индикатором работы, зарядки, и небольшая защита блоков питания от выхода из строя. Так как автомобильные АКБ по сути имеют низкуй плотность и блоки питания которые не предназначены для этого могут попросту выйти из строя. Также если вдруг попадется АКБ с замкнутыми банками про что будет сигнализировать очень яркое свечение.
Согласно этой схеме к нашему блоку я подключил акб через эти лампочки,
По этой схеме такая зарядка которую я собрал выдает до 3 Ампер.
При до зарядке спокойно дает 1 Ампер, что благоприятно воздействует на АКБ, при этом неплохо заряжает на низких токах.
При зарядке АКБ нужно выкрутить заглушки на банках на АКБ.
Минус такой схемы что процесс зарядки надо контролировать отдельным измерительным прибором чтобы на АКБ не было перезарядки, то есть при достижении на клеммах до
14.4В либо закипания в банках нужно всё отключить.
В следующей темах рассмотрим простейшие схемы регулировок тока — изготовим свою, рассмотрим как подключать измерительные приборы вольтметр амперметр. Можно сказать немного усложним конструкцию которую сможет изготовить каждый не имея опыта по радиоэлектронике.
Ну как то так всем мира и добра, добавляйте комментарии если есть что подсказать или поучаствовать, я не откажусь :).
Смотрите также
Комментарии 8
смысл?
проще купить, и не тратить время на то, на сборку чего нужны знания и образование как минимум!
мой совет — купите готовый заводской прибор, кому что понравится, а как выбрать — и что — это уже другая тема.
я купил себе заводской приборчик ссср.
Смысл, что он мне обошелся в копейки, запчасти из хлама, тот который у меня уже 5 год без проблем работает, а этот с темы подарил знакомому.
Насчет образования, есть люди которые сами машину делают, а есть кто лампочки на сто меняет, каждому свое.
Насчет заводского, на всех СССРовских не хватит, в селах там как раз больше старых тв и магнитофонов где запчастей и всякого добра хватает, главное с умом подойти, хотя можно купить дешевый китайский и не парится, сгорел черт с ним купил другой, цена вопроса.
не надо приучать себя к тому, чтобы сделать абы как и тд…современные устройства имеют разные режимы работы и более мощные характеристики за не большые деньги, плюс имеют защиту, в большинстве своем…
а делая такой прибор самому — можно бед натворить столько…что сам потом не рад будешь…
большинство радиолюбителей по видео показывают постройку самоделки…якобы просто — но обычному человеку это даже не под силу и не надо это ему…люди берутся за это и не понимают одно — зачем они это делают — не обладая элементарными знаниями.
не рекомендую я этим заниматься, благо потери будут, и хорошо если минимальные, например сжег дома проводку и тд…
о безопасности мало кто задумывается — и подобные поделки далеко не безопасны…в тч и ваша…
хочешь натворить бед — займись ерундой!
Смысл, что он мне обошелся в копейки, запчасти из хлама, тот который у меня уже 5 год без проблем работает, а этот с темы подарил знакомому.
Насчет образования, есть люди которые сами машину делают, а есть кто лампочки на сто меняет, каждому свое.
Насчет заводского, на всех СССРовских не хватит, в селах там как раз больше старых тв и магнитофонов где запчастей и всякого добра хватает, главное с умом подойти, хотя можно купить дешевый китайский и не парится, сгорел черт с ним купил другой, цена вопроса.
радость от обладания качественной вещью, прибором и тд намного выше — чем от поделки наподобие вашей…это доказано.
но я вас не осуждаю — вам нравится — это главное, мне не нравится)))
Странные рассуждения, насчет безопастности, готовый прибор безопасен, там стоят предохранители и защита от переполюсовки, здесь в теме лиш пример доступными словами.
Насчет качества, загляните во внутрь тех недокитайских приборов которым сейчас на рынке торгуют, мне иногда приносят их в ремонт, так что можете успокоится там качесто хорошее )).
У каждого товара есть свой купец.
3 ампера? это совсем не плохо, у меня вдвое слабей
Молодец . Так держать .
Сам тут собираю простую зарядку другу. Пришли морозы а МЫ их не ждали . Как соберу тоже выложу отчёт .
Несколько раз зимой заряжался от блока ноутбука))
Зарядное устройство с сетевым питанием (рис. 15.1) предназначено для подзаряда элементов СЦ-21 током 2.5. 3 мА (время заряда 8. ..10 часов) или элементов РЦ-31 током 6. ..8 мА [15.1].
Максимальное значение зарядного тока определяется емкостью гасящего конденсатора С1 и составляет 16 мА, его можно уменьшить резистором R1. Как и остальные подобные устройства с сетевым питанием, это зарядное устройство не изолировано от питающей сети, поэтому при работе с ним требуется повышенная осторожность.
Рис. 15.1. Схема зарядного устройства с сетевым питанием
Рис. 15.2. Схема выпрямителя для подзаряда элементов и батарей
Схема, предложенная Е. Гумелей (рис. 15.2), не имеет понижающего трансформатора и питается от сети переменного тока 220 В [15.2]. Конденсаторы С1 и С2 должны выдерживать напряжение 250 6. Они могут быть заменены резисторами с суммарным сопротивлением 24 кОм и мощностью не менее 2 Вт. Схема предназначается для подзарядки батарей, частично разряженных, но не более чем до напряжения 1,1 6 на один элемент, так как подзаряд с помощью такой схемы предусматривает
восстановление только положительного электрода путем окисления МпООН в МпО2. Выпрямитель может быть использован для подзаряда элементов и батарей типа КБС, «Крона» и др. Выход устройства не изолирован от питающей сети.
Выпрямитель Б. М. Плоткина предназначен для заряда герметичных дисковых и цилиндрических никель-кадмиевых аккумуляторов током 12, 25 и 50 мА (рис. 15.3) [15.2].
Изменением емкости гасящего конденсатора можно устанавливать максимальный ток на выходе выпрямителя. Увеличение емкости конденсатора в целое число раз обеспечивает пропорциональное увеличение тока. В выпрямителе не допускается применять электролитические конденсаторы, поскольку они не работают в цепях переменного тока.
Рис. 15.3. Схема выпрямителя для заряда никель-кадмиевых аккумуляторов
Рис. 15.4. Схема бестрансформаторного зарядного устройства
Зарядное устройство (рис. 15.4) содержит выпрямитель с гасящим конденсатором С1 [15.3]. Стабильный зарядный ток через элементы GB1, GB2 обеспечивает лампа накаливания EL1. При напряжении заряда 4. 20 6 зарядный ток поддерживается неизменным на уровне 35 мА. Следует отметить, что для обеспечения такого зарядного тока емкость гасящего конденсатора не должна превышать 0,5 мкФ.
Большим недостатком схемы является ее непосредственная связь с электрической сетью. При работе с устройством необходимо полностью исключить возможность прикосновения к элементам схемы, особенно при смене заряжаемых элементов.
Для заряда батареи аккумуляторного фонарика (три элемента по 1,2. 1,4 6) предназначено устройство (рис. 15.5), которое позволяет исключить их перезаряд [15.4].
Рис. 15.5. Схема зарядного устройства для батареи аккумуляторного фонарика с защитой от перезаряда
Стабилитрон VD5 типа КС156 ограничивает предельное напряжение на батарее. Светодиод HL1 гасит на себе избыток напряжения и одновременно служит индикатором конца зарядки -начинает неярко светиться.
Разделительный конденсатор С1 типа К73-17 при емкости 0,47 мкФ обеспечивает зарядный ток 30. 35 мА; при емкости 0,22мкФ —до 15 мА.
В качестве диодов VD1 — VD4 можно использовать более доступные элементы, например, типа КД102Б.
Зарядное устройство-автомат (рис. 15.6) прекращает процесс заряда аккумулятора по достижении на его выводах напряжения 9,45 Б [15.5].
Устройство состоит из однополупериодного выпрямителя на диоде VD1, электронного ключа на транзисторе VT1 и диоде VD3 и порогового устройства на тиристоре VS1.
Пока аккумулятор заряжается, и напряжение на нем ниже номинального, тиристор VS1 закрыт. Как только напряжение на аккумуляторе возрастает до номинального, тиристор открывается. Зажигается сигнальная лампа и одновременно закрывается транзистор VT1. Зарядка аккумулятора прекращается. Порог срабатывания автомата зависит от сопротивления резистора R4.
Рис. 15.6. Схема автоматического зарядного устройства для аккумулятора 7Д-01
Налаживают устройство при подключенном аккумуляторе и контрольном вольтметре постоянного тока. При напряжении 9,45 В на выводах аккумулятора подбором резистора R4 добиваются зажигания сигнальной лампы.
Резисторы R1 и R2, которые греются в процессе работы, можно заменить последовательной цепочкой из гасящего конденсатора емкостью 0,22 (0,25) мкФ на 300 В и резистора сопротивлением 51 . 100 Ом. Конденсатор включают вместо резистора R1, а между точкой его соединения с диодом VD1 и анодом стабилитрона VD2 включают дополнительный диод Д226Б (анодом к аноду стабилитрона).
Бестрансформаторные источники питания с гасящим конденсатором позволяют обеспечить достаточно высокую мощность и напряжение в нагрузке, однако они не лишены одного, но очень существенного недостатка: их выход электрически не изолирован от питающей сети, а потому работа с такими устройствами сопряжена с повышенной опасностью.
Довольно оригинально разрешить проблему создания бестрансформаторного источника питания с применением гасящего
конденсатора удалось И. А. Нечаеву [15.6], который использовал оптоэлектронный преобразователь напряжения для развязки входных и выходных цепей (рис. 15.7).
Рис. 15.7. Схема оптоэлектронного преобразователя с сетевым питанием
Преобразователь может быть использован для питания электронно-механических или электронно-кварцевых часов, быть дублером их штатного источника питания — батареи или аккумулятора, а также использоваться для их подзарядки. Четырехэле-ментный оптронный преобразователь напряжения на аналогах оптронов (парах АЛ107Б-ФД256) способен обеспечить выходное напряжение порядка 0,5 В при токе нагрузки до 0,4. 0,5 мА. Для этого емкость конденсатора С1, рассчитанного на напряжение не ниже 400 В, должна быть не менее 0,75. 1,0 мкФ.
Аналогом первичной обмотки трансформатора является цепочка последовательно включенных светодиодов оптронных пар. В качестве аналога вторичной (выходной) обмотки трансформатора выступает цепочка последовательно включенных фотодиодов. Они работают в режиме генерации фото-ЭДС. Стоит отметить, что КПД устройства невелик, поскольку КПД оптронной пары редко достигает 1%. Повысить выходное напряжение преобразователя можно за счет наращивания числа оптронных пар в цепочке. Увеличить выходной ток устройства можно за счет параллельного включения нескольких цепочек оптронов.
Фотодиоды подключены параллельно накопительному коненсатору С2. На первый взгляд может показаться, что конденса-ор разрядится на эти фотодиоды, поскольку они подключены в онденсатору в «прямом» направлении. Однако это не так: для ого чтобы через фотодиоды протекал заметный ток, необходимо, тобы падение напряжения на его полупроводниковом переходе оставляло доли вольта. Легко заметить, что для цепочки из ескольких последовательно включенных диодов для этого необ-одимо напряжение, также в несколько раз большее, т.е. уже не-колько вольт.
Взамен диодных оптронов могут быть использованы дис-ретные элементы: обычные светодиоды и фотодиоды.
Дополнив устройство, питаемое от батареи, например при-мник «Селга», разъемом для соединения с сетевым ЗУ и пере-лючателем SA1 «Радиоприем — Заряд», аккумулятор 7Д
0,125Д южно подзаряжать, не извлекая из корпуса приемника [15.7].
Сетевое ЗУ промышленного производства было доработа-о Н. Ващенко (рис. 15.8) с использованием резисторов R1, R2 и ,иода VD1.
Рис. 15.8. Схема зарядного устройства с сетевым питанием
Когда доработанное ЗУ соединяют с приемником, зеленое вечение светодиода HL2 (переключатель SA1 – – в положении Заряд») указывает, что цепь заряда исправна, а при подключе-ии ЗУ к сети красное свечение дополнительного светодиода HL1 видетельствует, что аккумуляторная батарея заряжается. Когда се есть зеленое свечение, а красного нет, — напряжение в сети тсутствует. Такой режим заряда батареи 7Д-0,125Д крайне неже-ателен, но там где он неизбежен — следует предусмотреть защиту от перезаряда. Для этого параллельно батарее включают стабилитрон VD2 с напряжением стабилизации 9,9 6 при токе 10. 12 мА. Подзаряжать батарею нужно через каждые 3. 4 ч работы приемника (при средней громкости). Продолжительность заряда батареи — в 2. 3 раза больше.
Резистор R4 подбирают по минимальной яркости свечения светодиода HL2. Вместо Д810 допустимо применить стабилитроны Д814Б или Д814Г, их аналоги, а также цепочки КС133А+КС162А или 2хКС147А, подбирая их на указанное напряжение.
Для автоматической зарядки аккумуляторов резервного питания или освещения во время отключения сети 220 6 предназначено устройство (рис. 15.9) [15.8], которое позволяет поддерживать аккумуляторы постоянно заряженными.
Рис. 15.9. Схема автоматического зарядного устройства
При наличии напряжения в сети 220 В устройство постоянно подключено параллельно аккумулятору и представляет собой ключевой стабилизатор напряжения со стабильным током на выходе. Ток заряда (I3) зависит от емкости конденсатора С1 и при 10 мкФ равен 0,7 А. Ток выбирается из условия: I3 (24 часа) > 2lntn, где ln — ток потребления, A; tn — количество часов в сутки работы потребителя от аккумуляторов.
Если ток заряда из этого условия больше, чем максимальный зарядный для конкретного аккумулятора, его нужно заменить на аккумулятор большей емкости.
При токе заряда больше 1 А диоды VD1 — VD4 следует заменить на более мощные, a VD5 и VS1 установить на теплоот-воды и пропорционально скорректировать сопротивление резистора R4.
Если скорость переключения на резервное питание не актуальна, например, при освещении комнаты, реле можно исключить, а на выходе установить переключатель.
Настройка устройства сводится к установке конечного напряжения заряда на аккумуляторе резистором R6 таким образом, чтобы на протяжении месяца не приходилось доливать воду в электролит, а его плотность соответствовала степени заряженно-сти не менее 70% емкости. Это напряжение можно определить для конкретного аккумулятора следующим образом. Заряжают аккумулятор до полной емкости любым способом, дают ему постоять около 1 ч для выравнивания потенциала на электродах. После этого замеряют напряжение на клеммах без нагрузки. Это и есть напряжение, которое устанавливают резистором R6 с отключенным от устройства аккумулятором. Подключают аккумулятор к устройству, и оно готово к работе.
Конденсатор С1 бумажный или металлобумажный на напряжение не ниже 400 В. Реле К1 — РПУ, МКУ-48 или аналогичное на 220 В. Светодиод HL1 индицирует окончание заряда, HL2 -наличие тока заряда.