Делаем зарядное устройство своими руками. Зарядное устройство для автомобильного аккумулятора своими руками. Как сделать простейшее трансформаторное устройство

Соблюдение режима эксплуатации аккумуляторных батарей, и в частности режима зарядки, гарантирует их безотказную работу в течение всего срока службы. Зарядку аккумуляторных батарей производят током, значение которого можно определить по формуле

где I - средний зарядный ток, А., а Q - паспортная электрическая емкость аккумуляторной батареи, А-ч.

Классическая зарядного устройства для автомобильного аккумулятора состоит из понижающего трансформатора, выпрямителя и регулятора тока зарядки. В качестве регуляторов тока применяют проволочные реостаты (см. Рис. 1) и транзисторные стабилизаторы тока.

В обоих случаях на этих элементах выделяется значительная тепловая мощность, что снижает КПД зарядного устройства и увеличивает вероятность выхода его из строя.

Для регулировки зарядного тока можно использовать магазин конденсаторов, включаемых последовательно с первичной (сетевой) обмоткой трансформатора и выполняющих функцию реактивных сопротивлений, гасящих избыточное напряжение сети. Упрощенная такого устройства приведена на рис. 2.

В этой схеме тепловая (активная) мощность выделяется лишь на диодах VD1-VD4 выпрямительного моста и трансформаторе, поэтому нагрев устройства незначителен.

Недостатком на Рис. 2 является необходимость обеспечить напряжение на вторичной обмотке трансформатора в полтора раза большее, чем номинальное напряжение нагрузки (~ 18÷20В).

Схема зарядного устройства, обеспечивающее зарядку 12-вольтовых аккумуляторных батарей током до 15 А, причем ток зарядки можно изменять от 1 до 15 А ступенями через 1 А, приведена на Рис. 3.

Предусмотрена возможность автоматического выключения устройства, когда батарея полностью зарядится. Оно не боится кратковременных коротких замыканий в цепи нагрузки и обрывов в ней.

Выключателями Q1 - Q4 можно подключать различные комбинации конденсаторов и тем самым регулировать ток зарядки.

Переменным резистором R4 устанавливают порог срабатывания К2, которое должно срабатывать при напряжении на зажимах аккумулятора, равном напряжению полностью заряженной батареи.

На Рис. 4 представлена еще одного зарядного устройства, в котором ток зарядки плавно регулируется от нуля до максимального значения.

Изменение тока в нагрузке достигается регулированием угла открывания тринистора VS1. Узел регулирования выполнен на однопереходном транзисторе VT1. Значение этого тока определяется положением движка переменного резистора R5. Максимальный ток заряда аккумулятора 10А, устанавливается амперметром. устройства обеспечена со стороны сети и нагрузки предохранителями F1 и F2.

Вариант печатной платы зарядного устройства (см. рис. 4), размером 60х75 мм приведен на следующем рисунке:

В схеме на рис. 4 вторичная обмотка трансформатора должна быть рассчитана на ток, втрое больший зарядного тока, и соответственно мощность трансформатора также должна быть втрое больше мощности, потребляемой аккумулятором.

Названное обстоятельство является существенным недостатком зарядных устройств с регулятором тока тринистором (тиристором).

Примечание:

Диоды выпрямительного мостика VD1-VD4 и тиристор VS1 необходимо установить на радиаторы.

Значительно снизить потери мощности в тринисторе, а следовательно, повысить КПД зарядного устройства можно, регулирующий элемент перенести из цепи вторичной обмотки трансформатора в цепь первичной обмотки. такого устройства показана на рис. 5.

В схеме на Рис. 5 регулирующий узел аналогичен примененному в предыдущем варианте устройства. Тринистор VS1 включен в диагональ выпрямительного моста VD1 - VD4. Поскольку ток первичной обмотки трансформатора примерно в 10 раз меньше тока заряда, на диодах VD1-VD4 и тринисторе VS1 выделяется относительно небольшая тепловая мощность и они не требуют установки на радиаторы. Кроме того, применение тринистора в цепи первичной обмотки трансформатора позволило несколько улучшить форму кривой зарядного тока и снизить значение коэффициента формы кривой тока (что также приводит к повышению КПД зарядного устройства). К недостатку этого зарядного устройства следует отнести гальваническую связь с сетью элементов узла регулирования, что необходимо учитывать при разработке конструктивного исполнения (например, использовать переменный резистор с пластмассовой осью).

Вариант печатной платы зарядного устройства на рисенке 5, размером 60х75 мм приведен на рисунке ниже:

Примечание:

Диоды выпрямительного мостика VD5-VD8 необходимо установить на радиаторы.

В зарядном устройстве на рисунке 5 диодный мостик VD1-VD4 типа КЦ402 или КЦ405 с буквами А, Б, В. Стабилитрон VD3 типа КС518, КС522, КС524, или составленный из двух одинаковых стабилитронов с суммарным напряжением стабилизации 16÷24 вольта (КС482, Д808, КС510 и др.). Транзистор VT1 однопереходной, типа КТ117А, Б, В, Г. Диодный мостик VD5-VD8 составлен из диодов, с рабочим током не менее 10 ампер (Д242÷Д247 и др.). Диоды устанавливаются на радиаторы площадью не менее 200 кв.см, а радиаторы будут сильно нагреваться, в корпус зарядного устройства можно установить вентилятор для обдува.

Для автомобильных аккумуляторов, так как промышленные образцы имеют довольно высокую стоимость. А сделать самому такое устройство можно довольно быстро, причем из подручных материалов, которые имеются практически у каждого. Из статьи вы узнаете, как самостоятельно изготовить зарядные устройства с минимальными затратами. Рассмотрены будут две конструкции - с автоматической регулировкой тока заряда и без нее.

Основа зарядчика - трансформатор

В любом зарядчике вы найдете основной компонент - трансформатор. Стоит заметить, что есть схемы устройств, построенных по бестрансформаторной схеме. Но они являются опасными, так как нет защиты от сетевого напряжения. Следовательно, во время изготовления можно получить удар электрическим током. Намного эффективнее и проще оказываются трансформаторные схемы, в них имеется гальваническая развязка от сетевого напряжения. Для изготовления зарядного устройства вам потребуется мощный трансформатор. Его можно найти, разобрав непригодную микроволновую печку. Впрочем, запчасти от этого электроприбора можно использовать, чтобы сделать зарядное устройство для аккумулятора своими руками.

В старых ламповых телевизорах применялись трансформаторы ТС-270, ТС-160. Эти модели прекрасно подойдут для конструирования зарядчика. Их использовать оказывается даже эффективнее, так как на них уже имеются две обмотки по 6,3 вольт. Причем с них можно собрать ток до 7,5 ампер. А при зарядке автомобильного аккумулятора необходим ток, равный 1/10 от емкости. Следовательно, при емкости батареи 60 а*ч вам необходимо заряжать ее силой тока 6 ампер. Но если нет обмоток, удовлетворяющих условию, потребуется ее сделать. А теперь о том, как изготовить самодельное зарядное устройство для автомобиля как можно быстрее.

Перемотка трансформатора

Итак, если вы решили использовать преобразователь от микроволновой печи, то нужно убрать вторичную обмотку. Причина кроется в том, что на трансформаторы эти повышающие, они преобразуют напряжение до значения около 2000 вольт. Магнетрону необходимо питание в 4000 вольт, поэтому используется схема удвоения. Вам же такие значения не потребуются, поэтому безжалостно избавляйтесь от вторичной обмотки. Вместо нее наматываете провод с сечением 2 кв. мм. Но вы же не знаете, какое количество витков необходимо? Это нужно выяснить, воспользоваться можно несколькими способами. И это нужно обязательно делать, когда изготавливается зарядное устройство для аккумулятора своими руками.

Самый простой и надежный - это экспериментальный. Производите намотку десяти витков провода, который будете использовать. Зачищаете его края и включаете в сеть трансформатор. Производите замер напряжения на вторичной обмотке. Допустим, эти десять витков выдают 2 В. Следовательно, с одного витка собирается 0,2 В (десятая часть). Вам необходимо не менее 12 В, а лучше, если на выходе будет значение, близкое к 13. Один вольт дадут пять витков, теперь нужно 5*12=60. Искомое значение - 60 витков провода. Второй способ более сложный, придется считать сечение магнитопровода трансформатора, нужно знать число витков первичной обмотки.

Выпрямительный блок

Можно сказать, что самые простые самодельные зарядные устройства для автомобильных аккумуляторов состоят из двух узлов - преобразователя напряжения и выпрямителя. Если не желаете тратить много времени на сборку, то можно использовать однополупериодную схему. Но если решили собрать зарядчик, что называется, на совесть, то лучше воспользоваться мостовой. Желательно выбирать диоды, обратный ток которых 10 ампер и выше. Они, как правило, имеют металлический корпус и крепление с гайкой. Стоит также отметить, что каждый полупроводниковый диод следует устанавливать на отдельный радиатор, чтобы улучшить охлаждение его корпуса.

Небольшая модернизация

Впрочем, на этом можете остановиться, простое самодельное зарядное устройство готово к использованию. Но его можно дополнить измерительными приборами. Собрав в едином корпусе все компоненты, надежно закрепив их на своих местах, можно заняться и дизайном лицевой панели. На ней можно расположить два прибора - амперметр и вольтметр. С их помощью вы сможете производить контроль напряжения и тока зарядки. Если есть желание, то установите светодиод или лампу накаливания, которую подключите к выходу выпрямителя. С помощью такой лампы вы будете видеть, включен ли зарядчик в сеть. При необходимости дополните малогабаритным выключателем.

Автоматическая регулировка тока зарядки

Неплохие результаты показывают самодельные зарядные устройства для автомобильных аккумуляторов, имеющие функцию автоматической регулировки тока. Несмотря на кажущуюся сложность, эти устройства очень просты. Правда, потребуются некоторые компоненты. В схеме используются стабилизаторы тока, например LM317, а также его аналоги. Стоит отметить, что этот стабилизатор заслужил доверие у радиолюбителей. Он безотказный и долговечный, характеристики у него превосходят отечественные аналоги.

Кроме него, также потребуется регулируемый стабилитрон, например TL431. Все микросхемы и стабилизаторы, используемые в конструкции, необходимо монтировать на отдельные радиаторы. Принцип работы LM317 заключается в том, что «лишнее» напряжение преобразуется в тепло. Следовательно, если у вас с выхода выпрямителя идет не 12 В, а 15 В, то «лишние» 3 В будут уходить в радиатор. Многие самодельные зарядные устройства для автомобильных аккумуляторов делаются без соблюдения строгих требований к внешней оболочке, но лучше, если они будут заключены в алюминиевый корпус.

Заключение

В завершении статьи хотелось бы отметить, что такое устройство, как автомобильный зарядчик, нуждается в качественном охлаждении. Поэтому следует предусмотреть установку кулеров. Использовать лучше всего те, которые монтируются в компьютерных блоках питания. Только обратите внимание на то, что им необходимо питание 5 вольт, а не 12. Поэтому придется дополнять схему, внедрять в нее стабилизатор напряжения на 5 вольт. Еще много можно говорить про зарядные устройства. Схема автозарядчика проста для повторения, а устройство будет полезно в любом гараже.

Самодельные зарядные устройства для аккумуляторов обычно имеют очень простую конструкцию, а дополнительно к тому и повышенную надежность как раз ввиду простоты схемы. Еще один плюс от изготовления зарядки своими руками – относительная дешевизна комплектующих и как результат – невысокая себестоимость прибора.

Почему сборная конструкция лучше покупного

Основная задача подобной техники – поддерживать на требуемом уровне заряд аккумуляторной батареи автомобиля в случае необходимости. Если разрядка АКБ произошла рядом с домом, где есть нужное устройство, то проблем не возникнет. В противном случае, когда нет подходящей техники для питания аккумулятор, и средств тоже недостаточно, можно собрать прибор своими руками.

Необходимость использования вспомогательных средств для подпитки АКБ автомобиля обусловлена в первую очередь низкими температурами в холодное время года, когда наполовину разряженная аккумуляторная батарея представляет собой главную, а иногда и вовсе не разрешимую проблему, если только вовремя не подзарядить АКБ. Тогда самодельные зарядные устройства для питания автомобильных аккумуляторов станут спасением для пользователей, которые не планируют вкладываться в такую технику, по крайней мере, в данный момент.

Принцип действия

До определенного уровня АКБ авто может получать питание от самого транспортного средства, а если точнее, от электрогенератора. После этого узла обычно устанавливается реле, ответственное за установку напряжения не более 14,1В. Чтобы аккумуляторная батарея зарядилась до предела, необходимо более высокое значение данного параметра – 14,4В. Соответственно, для реализации такой задачи как раз и применяются АКБ.

Основные узлы данного устройства – трансформатор и выпрямитель. В результате на выход подается постоянный ток с напряжением определенной величины (14,4В). Но почему наблюдается разбег с напряжением самой батареи – 12В? Это делается с целью обеспечения возможности зарядить АКБ, разряженной до уровня, когда значение данного параметра аккумулятора приравнивалось 12В. Если зарядка будет характеризоваться таким же по значению параметром, то в результате питание АКБ станет сложно выполнимой задачей.

Смотрим видео, самое простое устройство для заряда АКБ:

Но здесь есть нюанс: небольшое превышение уровня напряжения аккумуляторной батареи не является критичным, тогда как существенно завышенная величина этого параметра очень плохо скажется в дальнейшем на работоспособности АКБ. Принцип функционирования, которым отличается любое, даже самое простое зарядное устройство для питания автомобильного аккумулятора, заключается в повышении уровня сопротивления, что приведет к снижению зарядного тока.

Соответственно, чем больше значение напряжения (стремится к 12В), тем меньше ток. Для нормальной работы АКБ желательно устанавливать определенную величину тока заряда (порядка 10% от емкости). В спешке велик соблазн изменить значение этого параметра на большее, однако, это чревато негативными последствиями для самой аккумуляторной батареи.

Что потребуется для изготовления АКБ?

Основные элементы простой конструкции: диод и обогреватель. Если правильно (последовательно) подключить их к АКБ, можно добиться желаемого – аккумуляторная батарея будет заряжена через 10 часов. Но любителям экономить электроэнергию такое решение может не подойти, потому как расход в этом случае составит порядка 10 кВт. Работа полученного устройства характеризуется невысоким КПД.

Основные элементы простой конструкции

Но для создания подходящей модификации придется несколько видоизменить отдельные элементы, в частности, трансформатор, мощность которого должна быть на уровне 200-300 Вт. При наличии старой техники, подойдет данная деталь из обычного лампового телевизора. Для организации системы вентиляции пригодится кулер, лучше всего, если он будет от компьютера.

Когда создается простое зарядное устройство для питания аккумулятора своими руками, в качестве основных элементов выступает еще транзистор и резистор. Чтобы наладить работу конструкции, понадобится компактный снаружи, но довольно вместительный корпус из металла, хороший вариант – короб от стабилизатора.

В теории такого рода технику сможет собрать даже начинающий радиолюбитель, который ранее не сталкивался со сложными схемами.

Схема простого устройства для заряда аккумулятора

Основная трудность заключается в необходимости видоизменить трансформатор. При таком уровне мощности обмотки характеризуются невысокими показателями напряжения (6-7В), ток будет равен 10А. Обычно же требуется напряжение 12В или 24В, в зависимости от типоисполнения аккумуляторной батареи. Чтобы получить такие значения на выходе устройства, необходимо обеспечить параллельное соединение обмоток.

Поэтапная сборка

Самодельное зарядное устройство для питания аккумулятора автомобиля начинается с подготовки сердечника. Наматывание провода на обмотки выполняется с максимальным уплотнением, важно, чтобы витки плотно прилегали друг к другу, и не оставалось просветов. Нельзя забывать и об изоляции, которая ставится с интервалом в 100 витков. Сечение провода первичной обмотки – 0,5 мм, вторичной – от 1,5 до 3,0 мм. Если учесть, что при частоте 50 Гц 4-5 витков могут обеспечить напряжение 1В, соответственно, для получения 18В требуется порядка 90 витков.

Далее, подбирается диод подходящей мощности, чтобы выдерживать подаваемые на него в будущем нагрузки. Лучший вариант – генераторный диод автомобиля. Чтобы исключить риск перегрева, необходимо обеспечить эффективную циркуляцию воздуха внутри корпуса такого прибора. Если короб не перфорирован, следует позаботиться об этом до начала сборки. Кулер необходимо подключить к выходу зарядного устройства. Основная его задача – охлаждение диода и обмотки трансформатора, что учитывается при выборе участка для установки.

Смотрим видео, подробная инструкция по изготовлению:

Схема простого зарядного устройства для питания автомобильного аккумулятора содержит еще и переменный резистор. Для нормального функционирования зарядки необходимо получить сопротивление на уровне 150 Ом и мощность 5 Вт. Более прочих соответствует этим требованиям модель резистора КУ202Н. Можно подобрать отличный от этого вариант, но его параметры должны быть сходными по значению с указанными. Задача резистора заключается в регулировке напряжения на выходе устройства. Модель транзистора КТ819 также является наилучшим вариантом из ряда аналогов.

Оценка эффективности, себестоимость

Как видно, если необходимо собрать самодельное зарядное устройство для автомобильного аккумулятора, его схема более чем проста для реализации. Единственная трудность – компоновка всех элементов и установка их в корпус с последующим соединением. Но такую работу сложно назвать трудоемкой, а стоимость всех используемых деталей крайне мала.

Некоторые из деталей, а, быть может, и все наверняка найдутся у радиолюбителя дома, например, кулер от старого компьютера, трансформатор от лампового телевизора, старый корпус от стабилизатора. Что касается степени эффективности, то подобные устройства, собранные своими руками, не отличаются очень высоким КПД, однако, в результате все же справляются со своей задачей.

Смотрим видео, полезные советы специалиста:

Таким образом, крупных вложений в создание самодельной зарядки не требуется. Наоборот, все элементы стоят крайне мало, что выгодно оттеняет данное решение в сравнении с устройством, которое можно приобрести в готовом виде. Рассмотренная выше схема не отличается высокой эффективностью, но ее главный плюс – заряженный аккумулятор авто, хоть и спустя 10 часов. Можно усовершенствовать этот вариант или рассмотреть множество других, предлагаемых для реализации.

!
Сегодня мы рассмотрим 3 простые схемы зарядных устройств, которые могут быть использованы для зарядки самых разных аккумуляторов.

Первые 2 схемы работают в линейном режиме, а линейный режим в первую очередь означает сильный нагрев. Но зарядное устройство вещь стационарная, а не портативная, чтобы КПД было решающим фактором, так что единственный минус представленных схем – это то, что они нуждаются в больших радиатор охлаждения, а в остальном все хорошо. Такие схемы всегда применялись и будут применяться, так как имеют неоспоримые плюсы: простота, низкая себестоимость, не «гадят» в сеть (как в случае импульсных схем) и высокая повторяемость.

Рассмотрим первую схему:

Микросхему обязательно устанавливают на массивный радиатор, на вход подается не стабилизированное напряжение до 30-35В, это чуть меньше максимально допустимого входного напряжения для микросхемы lm317. Нужно помнить, что микросхема lm317 может рассеять максимум 15-20Вт мощности, обязательно учитывайте это. Также нужно учитывать то, что максимальное выходное напряжение схемы будет на 2-3 вольта меньше входного.

Зарядка происходит стабильным напряжением, а ток не может быть больше выставленного порога. Данная схема может быть использована даже для зарядки литий-ионных аккумуляторов. При коротких замыканиях на выходе ничего страшного не произойдет, просто пойдет ограничение тока и, если охлаждение микросхемы хорошее, а разница входного и выходного напряжения небольшое, схема в таком режиме может проработать бесконечно долгое время.

Вторая схема из себя представляет мощный стабилизированный источник питания с максимальным выходным током до 10А, была построена на базе первого варианта.

Выходное напряжение схемы регулируется в диапазоне от 3 до 30В, что у позволит заряжать практически любые аккумуляторы. Регулируют выходное напряжение с помощью того же подстроечного резистора.

Теперь давайте рассмотрим принцип работы схемы. При малых значениях тока силовой транзистор закрыт. При увеличении выходного тока падение напряжения на указанном резисторе становится достаточным и транзистор начинает открываться, и весь ток будет протекать по открытому переходу транзистора.

Очень желательно и даже обязательно использование дополнительного вентилятора, если схема будет эксплуатироваться на больших токах.
Для зарядки аккумуляторов, вращением подстроечного резистора нужно выставить напряжение окончания заряда и все. Максимальный ток заряда ограничен 10-амперами, по мере заряда батарей ток будет падать. Схема коротких замыканий не боится, при КЗ ток будет ограничен. Как и в случае первой схемы, если имеется хорошее охлаждение, то устройство сможет долговременно терпеть такой режим работы.
Ну а теперь несколько тестов:

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.