Domowe ładowarki do akumulatorów samochodowych: prosty schemat. Ładowarka do akumulatora samochodowego Układy ładujące do akumulatora samochodowego typu „zrób to sam”.

Przestrzeganie trybu pracy akumulatorów, a w szczególności trybu ładowania, gwarantuje ich bezawaryjną pracę przez cały okres ich użytkowania. Akumulatory ładuje się prądem, którego wartość można określić ze wzoru

gdzie I to średni prąd ładowania, A., a Q to znamionowa pojemność elektryczna akumulatora, Ah.

Klasyczna ładowarka do akumulatora samochodowego składa się z transformatora obniżającego napięcie, prostownika i regulatora prądu ładowania. Jako regulatory prądu stosowane są reostaty drutowe (patrz ryc. 1) i tranzystorowe stabilizatory prądu.

W obu przypadkach elementy te generują znaczną moc cieplną, co zmniejsza wydajność ładowarki i zwiększa prawdopodobieństwo jej awarii.

Do regulacji prądu ładowania można zastosować akumulator kondensatorów połączony szeregowo z uzwojeniem pierwotnym (sieciowym) transformatora i pełniący funkcję reaktancji tłumiących nadmierne napięcie sieciowe. Uproszczoną wersję takiego urządzenia pokazano na ryc. 2.

W tym obwodzie moc cieplna (czynna) jest uwalniana tylko na diodach VD1-VD4 mostka prostowniczego i transformatora, więc nagrzewanie urządzenia jest nieznaczne.

Wada na rys. 2 wynika z konieczności zapewnienia na uzwojeniu wtórnym transformatora napięcia półtorakrotnie większego od znamionowego napięcia obciążenia (~18-20V).

Obwód ładowarki, który zapewnia ładowanie akumulatorów 12 V prądem do 15 A, a prąd ładowania można zmieniać od 1 do 15 A w krokach co 1 A, pokazano na ryc. 3.

Istnieje możliwość automatycznego wyłączenia urządzenia po całkowitym naładowaniu baterii. Nie boi się krótkotrwałych zwarć w obwodzie obciążenia i przerw w nim.

Przełączniki Q1 - Q4 można wykorzystać do podłączenia różnych kombinacji kondensatorów i w ten sposób regulować prąd ładowania.

Rezystor zmienny R4 ustala próg odpowiedzi K2, który powinien zadziałać, gdy napięcie na zaciskach akumulatora będzie równe napięciu całkowicie naładowanego akumulatora.

Na ryc. Na rysunku 4 przedstawiono kolejną ładowarkę, w której prąd ładowania jest płynnie regulowany od zera do wartości maksymalnej.

Zmianę prądu w obciążeniu osiąga się poprzez regulację kąta otwarcia tyrystora VS1. Jednostka sterująca wykonana jest na tranzystorze jednozłączowym VT1. Wartość tego prądu jest określona przez położenie rezystora zmiennego R5. Maksymalny prąd ładowania akumulatora wynosi 10A, ustawiany amperomierzem. Urządzenie jest wyposażone po stronie sieci i obciążenia w bezpieczniki F1 i F2.

Wersję płytki drukowanej ładowarki (patrz rys. 4) o wymiarach 60x75 mm pokazano na poniższym rysunku:

Na schemacie na ryc. 4, uzwojenie wtórne transformatora musi być zaprojektowane na prąd trzykrotnie większy niż prąd ładowania, a zatem moc transformatora musi być również trzykrotnie większa niż moc pobierana przez akumulator.

Ta okoliczność jest istotną wadą ładowarek z tyrystorem regulatora prądu (tyrystorem).

Notatka:

Na grzejnikach należy zamontować diody mostkowe prostownicze VD1-VD4 i tyrystor VS1.

Można znacznie zmniejszyć straty mocy w tyrystorze, a co za tym idzie zwiększyć wydajność ładowarki, poprzez przeniesienie elementu sterującego z obwodu uzwojenia wtórnego transformatora do obwodu uzwojenia pierwotnego. takie urządzenie pokazano na ryc. 5.

Na schemacie na ryc. 5 jest podobna do tej zastosowanej w poprzedniej wersji urządzenia. SCR VS1 jest zawarty w przekątnej mostka prostowniczego VD1 - VD4. Ponieważ prąd uzwojenia pierwotnego transformatora jest około 10 razy mniejszy niż prąd ładowania, na diodach VD1-VD4 i tyrystorze VS1 uwalniana jest stosunkowo niewielka moc cieplna i nie wymagają one montażu na grzejnikach. Dodatkowo zastosowanie tyrystora w obwodzie uzwojenia pierwotnego transformatora pozwoliło na nieznaczną poprawę kształtu krzywej prądu ładowania oraz zmniejszenie wartości współczynnika kształtu krzywej prądu (co również prowadzi do wzrostu sprawności ładowarka). Wadą tej ładowarki jest połączenie galwaniczne z siecią elementów jednostki sterującej, co należy uwzględnić przy opracowywaniu projektu (np. zastosować rezystor zmienny z osią z tworzywa sztucznego).

Wersję płytki drukowanej ładowarki z rysunku 5 o wymiarach 60x75 mm pokazano na rysunku poniżej:

Notatka:

Na grzejnikach należy zamontować diody mostkowe prostownicze VD5-VD8.

W ładowarce na rysunku 5 znajduje się mostek diodowy VD1-VD4 typu KTs402 lub KTs405 o literach A, B, C. Dioda Zenera VD3 typu KS518, KS522, KS524 lub złożona z dwóch identycznych diod Zenera o całkowitym napięciu stabilizacji o napięciu 16–24 V (KS482, D808, KS510 itp.). Tranzystor VT1 jest jednozłączowy typu KT117A, B, V, G. Mostek diodowy VD5-VD8 składa się z diod, z działającym prąd nie mniejszy niż 10 amperów(D242–D247 itp.). Diody instaluje się na grzejnikach o powierzchni co najmniej 200 cm2, a grzejniki będą bardzo gorące; w obudowie ładowarki można zainstalować wentylator w celu wentylacji.

Teraz nie ma sensu samodzielnie montować ładowarki do akumulatorów samochodowych: w sklepach jest ogromny wybór gotowych urządzeń, a ich ceny są przystępne. Nie zapominajmy jednak, że fajnie jest zrobić coś pożytecznego własnymi rękami, zwłaszcza, że ​​prostą ładowarkę do akumulatora samochodowego da się złożyć ze złomu, a jej cena będzie groszowa.

Jedyne, o czym należy od razu przestrzec, to to, że obwody bez precyzyjnej regulacji prądu i napięcia na wyjściu, które nie posiadają odcięcia prądu na koniec ładowania, nadają się do ładowania wyłącznie akumulatorów kwasowo-ołowiowych. Dla AGM i stosowanie takich ładunków prowadzi do uszkodzenia akumulatora!

Jak zrobić proste urządzenie transformatorowe

Obwód tej ładowarki transformatorowej jest prymitywny, ale funkcjonalny i złożony z dostępnych części - w ten sam sposób projektuje się najprostszy typ ładowarek fabrycznych.

W swojej istocie jest to prostownik pełnookresowy, stąd wymagania stawiane transformatorowi: ponieważ napięcie na wyjściu takich prostowników jest równe znamionowemu napięciu prądu przemiennego pomnożonemu przez pierwiastek z dwóch, to przy napięciu 10 V na uzwojeniu transformatora mamy uzyskać 14,1 V na wyjściu ładowarki. Możesz wziąć dowolny mostek diodowy o prądzie stałym większym niż 5 amperów lub złożyć go z czterech oddzielnych diod, wybiera się również amperomierz pomiarowy o tych samych wymaganiach prądowych. Najważniejsze jest, aby umieścić go na grzejniku, którym w najprostszym przypadku jest aluminiowa płyta o powierzchni co najmniej 25 cm2.

Prymitywność takiego urządzenia to nie tylko wada: ze względu na to, że nie ma ono regulacji ani automatycznego wyłączania, można go wykorzystać do „reanimacji” zasiarczonych akumulatorów. Nie można jednak zapominać o braku zabezpieczenia przed odwróceniem polaryzacji w tym obwodzie.

Głównym problemem jest to, gdzie znaleźć transformator o odpowiedniej mocy (co najmniej 60 W) i danym napięciu. Można użyć, jeśli pojawi się radziecki transformator żarnikowy. Jednak jego uzwojenia wyjściowe mają napięcie 6,3 V, więc będziesz musiał połączyć dwa szeregowo, uzwojając jedno z nich, aby uzyskać w sumie 10 V na wyjściu. Odpowiedni niedrogi transformator TP207-3, w którym uzwojenia wtórne są połączone w następujący sposób:

Jednocześnie odwijamy uzwojenie między zaciskami 7-8.

Prosta, elektronicznie regulowana ładowarka

Można jednak obejść się bez przewijania, dodając do obwodu elektroniczny stabilizator napięcia wyjściowego. Ponadto taki obwód będzie wygodniejszy w użytkowaniu w garażu, ponieważ umożliwi regulację prądu ładowania podczas spadków napięcia zasilania; w razie potrzeby jest on również stosowany w przypadku akumulatorów samochodowych o małej pojemności.

Rolę regulatora pełni tutaj tranzystor kompozytowy KT837-KT814, rezystor zmienny reguluje prąd na wyjściu urządzenia. Podczas montażu ładowarki diodę Zenera 1N754A można wymienić na radziecką D814A.

Zmienny obwód ładowarki jest łatwy do odtworzenia i można go łatwo zmontować bez konieczności trawienia płytki drukowanej. Należy jednak pamiętać, że tranzystory polowe umieszcza się na grzejniku, którego nagrzewanie będzie zauważalne. Wygodniej jest używać starej lodówki komputerowej, podłączając jej wentylator do wyjść ładowarki. Rezystor R1 musi mieć moc co najmniej 5 W, łatwiej jest go samodzielnie nawinąć z nichromu lub fechralu lub połączyć równolegle 10 jednowatowych rezystorów 10 omów. Nie trzeba go instalować, ale nie możemy zapominać, że chroni on tranzystory w przypadku zwarcia.

Wybierając transformator, skup się na napięciu wyjściowym 12,6-16 V; weź transformator żarnikowy, łącząc dwa uzwojenia szeregowo, lub wybierz gotowy model o pożądanym napięciu.

Wideo: najprostsza ładowarka akumulatorów

Przeróbka ładowarki do laptopa

Można jednak obejść się bez szukania transformatora, jeśli mamy pod ręką niepotrzebną ładowarkę do laptopa – dzięki prostej modyfikacji otrzymamy kompaktowy i lekki zasilacz impulsowy, który będzie w stanie ładować akumulatory samochodowe. Ponieważ musimy uzyskać napięcie wyjściowe 14,1-14,3 V, żaden gotowy zasilacz nie będzie działał, ale konwersja jest prosta.
Spójrzmy na odcinek typowego obwodu, według którego montowane są tego typu urządzenia:

W nich utrzymywanie stabilizowanego napięcia odbywa się za pomocą obwodu z mikroukładu TL431 sterującego transoptorem (nie pokazanego na schemacie): gdy tylko napięcie wyjściowe przekroczy wartość ustawioną przez rezystory R13 i R12, mikroukład zapala się transoptor LED, informuje sterownik PWM konwertera sygnałem o zmniejszeniu współczynnika wypełnienia zasilanego transformatora impulsowego. Trudny? W rzeczywistości wszystko jest łatwe do zrobienia własnymi rękami.

Po otwarciu ładowarki znajdujemy niedaleko złącza wyjściowego TL431 i dwa rezystory podłączone do przewodu nr ref. Wygodniej jest wyregulować górne ramię dzielnika (rezystor R13 na schemacie): zmniejszając rezystancję, zmniejszamy napięcie na wyjściu ładowarki, zwiększając je; Jeżeli mamy ładowarkę 12 V to potrzebny nam będzie rezystor o większej rezystancji, jeżeli ładowarka ma napięcie 19 V to mniejszy.

Wideo: Ładowanie akumulatorów samochodowych. Ochrona przed zwarciem i odwrotną polaryzacją. Własnymi rękami

Wylutowujemy rezystor i zamiast tego montujemy trymer, ustawiony wstępnie na multimetrze na tę samą rezystancję. Następnie po podłączeniu obciążenia (żarówki z reflektora) do wyjścia ładowarki, włączamy go do sieci i płynnie obracamy silnik trymera, jednocześnie kontrolując napięcie. Gdy tylko uzyskamy napięcie w granicach 14,1-14,3 V odłączamy ładowarkę od sieci, naprawiamy suwak rezystora trymera lakierem do paznokci (przynajmniej do paznokci) i składamy obudowę z powrotem. Zajmie to nie więcej czasu niż spędziłeś na czytaniu tego artykułu.

Istnieją również bardziej złożone schematy stabilizacji i można je już znaleźć w chińskich blokach. Na przykład tutaj transoptorem steruje układ TEA1761:

Jednak zasada ustawień jest taka sama: zmienia się rezystancja rezystora wlutowanego między dodatnim wyjściem zasilacza a szóstą nogą mikroukładu. Na pokazanym schemacie zastosowano do tego dwa równoległe rezystory (uzyskując w ten sposób rezystancję wykraczającą poza standardową serię). Musimy też zamiast tego przylutować trymer i wyregulować moc wyjściową do pożądanego napięcia. Oto przykład jednej z takich tablic:

Sprawdzając możemy zrozumieć, że interesuje nas pojedynczy rezystor R32 na tej płytce (zaznaczony na czerwono) - musimy go przylutować.

W Internecie często pojawiają się podobne zalecenia dotyczące wykonania domowej ładowarki z zasilacza komputerowego. Należy jednak pamiętać, że wszystkie z nich to w zasadzie przedruki starych artykułów z początku XXI wieku i takie zalecenia nie dotyczą mniej lub bardziej nowoczesnych zasilaczy. W nich nie jest już możliwe po prostu podniesienie napięcia 12 V do wymaganej wartości, ponieważ kontrolowane są również inne napięcia wyjściowe, które przy takim ustawieniu nieuchronnie „odpłyną” i zadziała zabezpieczenie zasilacza. Możesz używać ładowarek do laptopów, które wytwarzają jedno napięcie wyjściowe; są one znacznie wygodniejsze w konwersji.

Transformator - zamienia napięcie zasilania sieciowego 220 woltów na niezbędne dla nas 12 woltów lub w niektórych urządzeniach do 14,4 woltów (to ostatnie odpowiada napięciu zasilania samochodu, gdy pracuje generator)

Mostek diodowy to cztery połączone ze sobą diody, które przekształcają prąd przemienny w prąd stały.

Jednostka sterująca ładowaniem - jeden z najważniejszych elementów kontrolujących prądy ładowania. Pozwala na pełne naładowanie akumulatora bez jego przeładowania (nie pozwala na zagotowanie się elektrolitu wewnątrz akumulatora)

Regulatory, złącza, wskaźniki i inne elementy sterujące.

Przewody i zaciski do podłączenia do akumulatora.

Przyjrzyjmy się więc jednej z najtańszych próbek ładowarek – wartość rynkowa to około 40 dolarów.

Dane techniczne ładowarki:

Ładuje akumulatory od 10 do 75 amperogodzin.
Istnieje możliwość ładowania akumulatorów 6V lub 12V do samochodu, motocykla, skutera, motoroweru itp.
(Na przednim panelu możemy wizualnie znaleźć specjalny przełącznik pomiędzy napięciem akumulatora 6 i 12 V).
Prąd dostarczany do akumulatora pod koniec ładowania jest automatycznie zmniejszany.
(Na panelu przednim możemy zobaczyć również amperomierz wskazujący prąd ładowania)

Po zbadaniu ładowarki od środka możemy znaleźć następujące podstawowe elementy
- transformator
- mostek diodowy
- bezpiecznik
- przełącznik napięcia wyjściowego
- przewody do zacisków podłączonych do akumulatora.

W naszej wersji nie ma modułu kontroli ładowania.

W zasadzie ten schemat również ma prawo do życia i działa w następujący sposób.

Zasada działania ładowarki:

Transformator jest zaprojektowany na określony prąd ładowania - powiedzmy nie więcej niż 7,5 ampera.
Podłączając rozładowany akumulator o maksymalnej dopuszczalnej pojemności 75 amperów, transformator dostarcza maksymalny dopuszczalny prąd 7,5 ampera, co stanowi 1/10 pojemności akumulatora.

W miarę ładowania akumulatora wzrasta napięcie na jego zaciskach i maleje prąd ładowania (dlatego zgodnie z prawami fizyki prąd dostarczany do akumulatora pod koniec ładowania będzie się zmniejszał).

Niestety taka ładowarka raczej nie zakończy procesu ładowania, a jeśli Twój akumulator jest uszkodzony i nie osiąga wymaganej pojemności, prąd ładowania nie zmniejszy się.

We współczesnym świecie coraz więcej osób skłania się ku zakupowi akumulatora bezobsługowego. Jeżeli coś się z nim dzieje i nie ładuje się to należy go wymienić.

Ładowarka bez jednostki sterującej nie pomoże przywrócić właściwości akumulatora, ale znowu rzadko kto to robi w dzisiejszych czasach. Bardziej złożone urządzenia mogą stworzyć tryb ładowania impulsowego, gdy po każdym impulsie ładowania następuje impuls ładowania. Pozwala to przywrócić właściwości akumulatora.

Często bardziej zaawansowane ładowarki posiadają również funkcję rozładowywania, ponieważ akumulator musi zawsze znajdować się w trybie pełnego ładowania i rozładowania - pozwala to zachować jego pojemność.

Jeśli korzystasz z akumulatorów bezobsługowych i po prostu potrzebujesz pilnie naładować akumulator po dłuższym postoju samochodu lub po zimnej nocy, możesz samodzielnie wykonać taką ładowarkę.

1. Transformator.
Pierwszą rzeczą, której potrzebujesz, jest transformator o napięciu wyjściowym 12 woltów - 14 woltów z grubym uzwojeniem wtórnym, który może zapewnić prąd równy 1/10 pojemności akumulatora.

Nie należy używać transformatora do kalkulatora lub odtwarzacza; mają one bardzo małą moc. Być może uda Ci się znaleźć transformator o większej mocy, np. ze starego telewizora (np. TS-180-2). Jeśli Twój transformator nie wytwarza wymaganego napięcia, możesz samodzielnie nawinąć wymagane napięcie wtórne - grubym drutem miedzianym kilka zwojów, aż do osiągnięcia pożądanego napięcia.

Pamiętaj, pracując z transformatorem, że jest on podłączony do sieci 220 Volt – zachowaj szczególną ostrożność (zagraża to życiu)!

Jeśli uda ci się znaleźć lub zrobić taki transformator, będziesz musiał kupić mostek diodowy.

2. Mostek diodowy

Fabrycznie wykonany mostek diodowy. Zaprojektowany dla wysokich prądów ładowania

To dość powszechny produkt – wystarczy znać prąd, na jaki ma być zaprojektowany. W naszym przypadku jest to nadal 7,5 ampera.
Jeśli nie udało Ci się znaleźć mostka diodowego, możesz znaleźć 4 diody z tym samym wskaźnikiem i złożyć z nich mostek diodowy.

Następnie na wyjściu mostka diodowego należy zainstalować bezpiecznik samochodowy dla tego samego obliczonego prądu 7,5 ampera. Jeśli przypadkowo zewrzesz zaciski lub pomylisz je w akumulatorze, spowoduje to przepalenie bezpiecznika, a nie transformatora.

3. Amperomierz
Aby uzupełnić obraz, możesz także zainstalować amperomierz szeregowo z bezpiecznikiem, aby monitorować natężenie prądu płynącego z ładowarki. Jednocześnie będziesz w stanie zrozumieć aktualny stan baterii.

4. Przewody i zaciski.
Następnie przychodzą przewody i zaciski, które można podłączyć do akumulatora. Tutaj masz pełną swobodę działania. Najlepiej jest brać druty miedziane o grubości co najmniej 1 mm. Zaciski mogą być zwykłymi samochodowymi lub krokodylkami jak w wersji fabrycznej.

Warto również umieścić bezpiecznik przed transformatorem, powiedzmy 220 V 0,5 Ampera, aby podwójnie zabezpieczyć transformator po obu stronach, pod względem prądu wejściowego i wyjściowego.

W ten sposób otrzymasz urządzenie, które w kilku małych parametrach będzie jeszcze lepsze i bardziej niezawodne niż fabryczny analog.

Jeśli chcesz, aby urządzenie było jeszcze bardziej funkcjonalne, możesz poszukać w Internecie jednostek sterujących ładowaniem.
Główne zalety jednostki sterującej ładowaniem akumulatora:
- reguluje prąd ładowania - zmniejsza go do wartości minimalnych do momentu pełnego naładowania akumulatora
- wyłącza ładowarkę, gdy akumulator jest w pełni naładowany
- całkowicie rozładowuje akumulator, zapewniając pełny cykl czystego ładowania
- ładuje akumulator prądami pulsacyjnymi, ładuje naprzemiennie i rozładowuje w celu przywrócenia pojemności.

W dzisiejszym zabieganym świecie, w którym akumulatory nie są konserwowane i mają żywotność pięciu lat, jest mało prawdopodobne, aby je odnawiać.

W każdym razie życzę powodzenia w Twoich wysiłkach!

Nawet przy w pełni sprawnym samochodzie prędzej czy później może zaistnieć sytuacja, w której potrzebne będzie zewnętrzne źródło światła – długi postój, przypadkowo włączone światła pozycyjne i tak dalej. Właściciele starego sprzętu doskonale zdają sobie sprawę z konieczności regularnego ładowania akumulatora - wynika to z samorozładowania „zmęczonego” akumulatora i zwiększonych prądów upływowych w obwodach elektrycznych, przede wszystkim w mostku diodowym generatora.

Możesz kupić gotową ładowarkę: oni Dostępny w wielu wariantach i są łatwo dostępne. Ale niektórzy mogą pomyśleć, że bardziej interesujące będzie wykonanie ładowarki do akumulatora samochodowego własnymi rękami, podczas gdy dla innych pomoże im możliwość wykonania ładowarki dosłownie ze złomu.

Dioda półprzewodnikowa + żarówka

Nie wiadomo, kto pierwszy wpadł na pomysł ładowania akumulatora w ten sposób, ale dokładnie tak jest w przypadku, gdy można ładować akumulator dosłownie za pomocą improwizowanych środków. W tym obwodzie źródłem prądu jest sieć elektryczna 220 V, do zamiany prądu przemiennego na pulsujący prąd stały potrzebna jest dioda, a żarówka służy jako rezystor ograniczający prąd.

Obliczenia tej ładowarki są tak proste, jak jej obwód:

• Prąd płynący przez lampę określa się na podstawie jej mocy I=P/U, Gdzie U– napięcie sieciowe, P– moc lampy. Oznacza to, że dla lampy o mocy 60 W prąd w obwodzie wyniesie 0,27 A.
• Ponieważ dioda odcina co drugą półfalę sinusoidy, rzeczywisty średni prąd obciążenia, biorąc to pod uwagę, będzie równy 0,318*I.