Простое зарядное устройство для аккумулятора своими руками

Аккумуляторная батарея получает заряд в автомобиле от генератора во время движения транспортного средства. Однако, в качестве элемента безопасности в электроцепь входит контролирующее реле, которое обеспечивает значение выходного напряжения с генератора на уровне 14 ±0,3В.

Так как известно, что достаточный уровень для полной и быстрой зарядки батареи должен быть на уровне 14,5 В, то очевидно, АКБ для заполнения всей емкости потребуется помощь. В этом случае понадобится либо магазинный аппарат, либо нужно зарядное устройство для автомобильного аккумулятора своими руками изготовить в домашних условиях.

Особенности зарядок АКБ

В теплое время года даже наполовину разряженная автомобильная батарея позволит запустить двигатель. Во время морозов ситуация обстоит хуже, ведь при отрицательной температуре снижается емкость, а одновременно повышаются пусковые токи. За счет увеличения вязкости холодного масла требуется большее усилие для раскручивания коленвала. Это значит, что в холодное время года АКБ нуждается в максимальном заряде.

Большое количество разнообразных вариантов самодельных зарядных устройств позволяет подобрать схему для разных уровней знаний и мастерства изготовителя. Есть даже вариант, при котором зарядник для аккумулятора автомобиля изготавливается при помощи мощного диода и электрообогревателя. Двухкиловатный калорифер, включенный в бытовую сеть 220 В, в последовательной цепи с диодом и батареей АКБ даст на последнюю чуть больше 4 А тока. За ночь схема «накрутит» 15 кВт, но батарея получит полный заряд. Хотя общий КПД системы вряд ли превысит 1%.

Те, кто собираются изготавливать простое зарядное устройство для аккумулятора своими руками с транзисторами, должны знать, что такие аппараты могут значительно перегреваться. Также у них возникают проблемы при неправильной полярности и случайном коротком замыкании.

Для тиристорных и симисторных схем основными проблемами являются стабильность заряда и шумность. Отрицательной стороной являются также радиопомехи, от которых можно избавиться с помощью ферритового фильтра, и проблемы с полярностью.

Немало можно встретить предложений по переделке компьютерного блока питания в самодельное зарядное устройство для АКБ. Но нужно знать, что хотя и структурные схемы этих приборов схожи, но электрические имеют существенные различия. Для правильной переделки понадобится достаточный опыт в работе со схемами. Не всегда слепое копирование при таких переделках приводит к заданному результату.

Принципиальная схема на конденсаторах

Наиболее интересной может оказаться конденсаторная схема самодельного зарядного устройства для автомобильного аккумулятора. Она обладает высоким КПД, не перегревается, выдает стабильную силу тока, невзирая на уровень заряженности АКБ и возможных проблем с колебаниями сети, а также стойко переносит кратковременные короткие замыкания.

Визуально картинка кажется слишком громоздкой, но при детальном разборе все участки становятся понятными. Она оснащена даже алгоритмом выключения при полном заряде батареи.

Ограничитель тока

Для конденсаторных зарядок регулирование силы токи и ее стабильность обеспечивается последовательного включения обмотки трансформатора с балластными конденсаторами. При этом соблюдается прямая зависимость зарядного тока АКБ и емкости конденсаторов. Увеличивая последние, получим больший ампераж.

Теоретически данная схема уже может работать в качестве зарядки батареи, но проблемой окажется в ее надежности. Слабый контакт с электродами АКБ погубит незащищенные трансформаторы и конденсаторы.

Любой школьник, изучающий физику, сможет вычислить необходимую емкость для конденсаторов С=1/(2πvU). Однако быстрее будет сделать это по заранее подготовленной таблице:

Таблица подбора конденсаторов
Ток заряда аккумулятора, А	0,5	1,0	2,0	3,0	4,0	5,0	6,0	7,0	8,0	9,0
Номинал конденсатора, мкФ	1,0	3,4	8,0	12,0	16,0	20,0	24,0	28,0	32,0	36,0

В схеме можно уменьшит количество конденсаторов. Для этого их подключают группами либо с помощью переключателей (тумблеров).

Защита от неправильной полярности в зарядном устройстве

Чтобы не возникло проблем при переполюсовании контактов, в схеме находится реле Р3. Неверно подключенные провода защитит диод VD13. Он не пустит ток в неправильном направлении и не даст замкнуть контакт К3.1, соответственно неправильный заряд на АКБ не пойдет.

Если же полярность соблюдается, то реле замкнется, и начнется зарядка. Данную схему можно применять на любом из типов зарядных самодельных устройств, хоть с тиристорами, хоть с транзисторами.

Переключатель S3 контролирует в схеме напряжение. Нижнее замыкание дает значение напряжения (В), а при верхнем соединении контактов получим уровень силы тока (А). Если же устройство подключено только к батарее без включения в бытовую сеть, то можно узнать напряжение аккумулятора в соответствующем положении переключателя. Головкой служит микроамперметр М24.

Автоматика для самодельной зарядки

В качестве питания усилителя подбираем девятивольтовую схему 142ЕН8Г. Данный выбор обоснован ее характеристиками. Ведь при температурных колебаниях корпуса платы даже на десять градусов, на выходе прибора колебания напряжения сводятся к погрешности в сотые доли вольт.

Самоотключение срабатывает при параметре напряжения в 15,5 В. Эта часть схемы помечена А1.1. Четвертый вывод микросхемы (4) подключен к делителю R8, R7 где на него выходит напряжение в 4,5 В. Другой делитель подключен к резисторам R4-R5-R6. В качестве настройки данной цепи применяется регулировка резистора R5, чтобы обозначить уровень превышения. С помощью R9 в микросхеме контролируется нижний уровень включения аппарата, которое осуществляется на 12,5 В. Резистор R9 и диод VD7 обеспечивают интервал напряжения для бесперебойной работы зарядки.

Алгоритм работы схемы достаточно прост. Соединяясь с зарядником, проводится контроль уровня напряжения. Если оно ниже 16,5 В, то по схеме проходит команда на открытие транзистора VT1, который, в свою очередь, запускает соединение реле Р1. После этого подключается первичная обмотка установленного трансформатора, и процесс зарядки АКБ запущен.

После набора полной емкости и получения выходного параметра по напряжению на уровне 16,5 В, то в схеме понижается напряжение для того, чтобы удерживать транзистор VT1 открытым. Реле проводит отключение. Подача на клеммы тока снижается до уровня полампера. Цикл зарядки запускается снова лишь после снижения напряжения на клеммах батареи до 12,5 В, тогда подача зарядки возобновляется.

Так автомат контролирует возможность не перезарядить АКБ. Схему можно оставлять в рабочем состоянии даже на несколько месяцев. Особенно актуальным данный вариант окажется для тех, кто использует автомобиль сезонно.

Компоновка зарядного устройства

Корпусом такому аппарату может послужить миллиамперметр ВЗ-38. Ненужные внутренности удаляем, оставляем лишь стрелочный индикатор. Монтируем все за исключением автомата навесным способом.

Электроприбор состоит из пары щитков (лицевой и тыльный), которые зафиксированы при помощи перфорированных угольных горизонтальных балок. Через такие отверстия удобно крепить любые элементы конструкции. Для расположения силового трансформатора использована двухмиллиметровая алюминиевая пластина. Она саморезами крепится в нижней части устройства.

На верхней плоскости смонтирована стеклотекстолитовая пластина с реле и конденсаторами. На перфорированных ребрах также закреплена плата с автоматикой. Реле и конденсаторы данного элемента подключаются с помощью стандартного разъема.

Снизить нагрев диодов поможет радиатор на задней стенке. В этой зоне уместно будет расположить предохранители и мощную вилку. Ее можно взять от питания компьютера. Для прижима силовых диодов используем две прижимные планки. Их использование позволит рационально использовать место и снизить выделение тепла внутрь агрегата.

Проводить монтаж желательно с использованием интуитивно понятных цветов провода. В качестве положительного берем красный, для отрицательного – синий, а переменное напряжение выделяем с помощью, например, коричневого. Сечение во всех случаях должно быть более 1 мм.

Показания амперметра калибруются с помощью шунта. Один из его концов с помощью пайки крепится к контакту реле Р3, а второй паяется к выходной клемме плюса.

Составные элементы

Разберем внутренности прибора, которые составляют основу зарядника.

Печатная плата

Стеклотекстолит является основой для печатной платы, работающей в качестве защиты от перепадов напряжения и проблем с подключением. Изображение сформировано с шагом 2,5 мм. Без особых проблем данную схему можно изготовить в бытовых условиях.

Есть даже схематический план с выделенными элементами на нем. Чистое изображение применяется для нанесения его на основу с помощью порошковой печати на лазерных принтерах. Для ручного способа нанесения дорожек подойдет еще одно изображение.

Градуировочная шкала

Индикация установленного миллиамперметра ВЗ-38 не соответствует реальным показаниям, которые выдает прибор. Для корректировки и правильной градуировки необходимо к основе индикатора за стрелкой приклеить новую шкалу.

Обновленная информация будет соответствовать действительности с точностью до 0,2 В.

Соединительные кабели

Контакты, которые будут выходить на соединение с аккумулятором, должны на концах иметь пружинное фиксатор с зубцами («крокодил»). Чтобы различать полюса, желательно сразу же положительную часть подбирать красного цвета, а отрицательный кабель с зажимом брать синий или черный.

 

Сечение кабеля должно быть более 1 мм. Для соединения с бытовой сетью применяется стандартный неразборный кабель с вилкой от любой старой оргтехники.

Электрические элементы самодельной зарядки для АКБ

В качестве силового трансформатора подойдет ТН 61-220, ведь выходной ток  получится на уровне 6 А. Для конденсаторов напряжение обязано быть более 350 В. На схему для С4 до С9 берем тип МБГЧ. Диоды от 2-го до 5-го нужны такие, чтобы выдержали десятиамперный ток. 11-й и 7-й можно брать любые импульсные. VD1 – это светодиод, а 9-й может быть аналогом КИПД29.

Для остальных нужно ориентироваться на входной параметр, допускающий ток в 1А. В реле Р1 можно применять два светодиода с разными цветовыми характеристиками, а можно применить бинарный светодиод.

Операционный усилитель AN6551 может быть заменен отечественным аналогом КР1005УД1. Их можно найти в старых усилителях звука. Первое и второе реле подбираются из диапазона 9-12 В и тока в 1 А. Для нескольких контактных групп в устройстве реле применяем запараллеливание.

Настройка и запуск

Если все сделано без ошибок, то схема сразу заработает. Корректировку порогового напряжения делаем с помощью резистора R5. Он поможет перевести зарядку в правильный режим низких токов.