Bt-teh.ru

БТ Тех
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Схемы зарядных устройств для автомобильных аккумуляторов

Схемы зарядных устройств для автомобильных аккумуляторов

Автомобильная зарядка

Бывают случаи, особенно зимой, когда владельцы автомобилей нуждаются в подзарядке автомобильного аккумулятора от внешнего источника питания. Безусловно, людям, не имеющим хороших навыков работы с электротехникой, желательно купить заводское устройство зарядки аккумуляторной батареи, ещё лучше приобрести пуско-зарядное устройство для запуска двигателя с разряженным аккумулятором без потерь времени на внешнюю подзарядку.

Но если есть небольшие знания в области электроники, можно собрать простое зарядное устройство своими руками.

Общая характеристика

Надежное зарядное устройство

Для правильного обслуживания аккумулятора и продления срока его службы подзарядка требуется при падении напряжения на клеммах ниже 11,2 В. При таком напряжении двигатель, скорее всего, запустится, но при долгой стоянке зимой это приведёт к сульфатации пластин и, как следствие, к снижению ёмкости батареи. При длительной стоянке зимой необходимо регулярно следить за вольтажом на клеммах АКБ. Оно должно составлять 12 В. Лучше всего снять батарею и занести её в тёплое место, не забывая при этом следить за уровнем заряда.

Зарядка АКБ производится постоянным или импульсным током. При использовании блока питания постоянного напряжения ток для правильной зарядки должен составлять одну десятую часть от ёмкости батареи. Если ёмкость АКБ составляет 50 А-ч, то для зарядки необходим ток 5 ампер.

Аккумуляторное зарядное устройство

Для продления срока службы АКБ применяют методики десульфатации аккумуляторных пластин. Батарею разряжают до напряжения менее пяти вольт многократным потреблением большого тока краткой длительности. Пример такого потребления — запуск стартера. После этого производят медленную полную зарядку маленьким током в пределах одного ампера. Повторяют процесс 8—9 раз. Метод десульфатации является долгим по времени, но согласно всем исследованиям даёт хороший результат.

Нужно помнить, что при зарядке важно не допускать перезаряда АКБ. Заряд производится до напряжения 12,7—13,3 вольт и зависит от модели батареи. Максимальный заряд указывается в документации к аккумулятору, которую всегда можно найти в интернете.

Перезаряд вызывает закипание, увеличивает плотность электролита и, как следствие, разрушение пластин. Заводские устройства зарядки имеют системы контроля заряда и последующего отключения. Собрать самостоятельно такие системы, не обладая достаточными знаниями в электронике, достаточно сложно.

Схемы для сборки своими руками

Стоит рассказать о простых устройствах зарядки, которые можно собрать, обладая минимальными знаниями в электронике, а ёмкость заряда отследить путём подключения вольтметра или обыкновенного тестера.

Схема зарядки для экстренных случаев

Бывают случаи, когда автомобиль, простоявший ночь возле дома, утром невозможно завести из-за разряженного аккумулятора. Причин возникновения этого неприятного обстоятельства может быть много.

Если аккумулятор был в хорошем состоянии и немного разрядился, решить проблему помогут:

Зарядное устройство из блока питания ноута

  1. Источник постоянного напряжения 12—25 вольт.
  2. Сопротивление ограничения тока.

В качестве источника питания отлично подойдёт зарядное устройство от ноутбука. Оно обладает выходным напряжением в 19 вольт и током в пределах двух ампер, чего вполне достаточно для выполнения поставленной задачи. На выходном разъёме, как правило, внутренний вход — плюс, внешний контур штекера — минус.

В качестве ограничительного сопротивления, которое является обязательным, можно применить салонную лампочку. Можно использовать и более мощные лампы, например, от габаритов, но это создаст лишнюю нагрузку на блок питания, что очень нежелательно.

Собирается элементарная схема: минус блока питания подключается к лампочке, лампочка к минусу АКБ. Плюс идёт напрямую от батареи к блоку питания. В течение двух часов аккумулятор получит заряд для запуска двигателя.

Из блока питания от стационарного компьютера

Блок питания компа

Такое устройство более сложно в изготовлении, но его можно собрать с минимальными познаниями в электронике. Основой послужит ненужный блок от системного блока компьютера. Выходные напряжения таких блоков +5 и +12 вольт с выходным током около двух ампер. Эти параметры позволяют собрать немощное зарядное устройство, которое при правильной сборке долго и надёжно послужит хозяину. Полная зарядка аккумулятора займёт длительное время и будет зависеть от ёмкости батареи, но не будет создаваться эффекта десульфатации пластин. Итак, пошаговая сборка прибора:

  1. Разобрать блок питания и выпаять все провода кроме зелёного. Запомнить или отметить места входа чёрного (GND) и жёлтого +12 В.
  2. Зелёный провод припаять к месту, где находился чёрный (это необходимо для старта блока без системной платы ПК). На место чёрного провода припаять отвод, который будет минусовым для зарядки АКБ. На место жёлтого провода припаять плюсовой отвод зарядки аккумулятора.
  3. Необходимо найти микросхему TL 494 или её аналог. Список аналогов легко найти в интернете, один из них обязательно будет найден в схеме. При всём многообразии блоков без этих микросхем их не производят.
  4. От первой ноги этой микросхемы — она левая нижняя, найти резистор, который идёт на выход +12 вольт (жёлтый провод). Это можно сделать визуально по дорожкам на схеме, можно при помощи тестера, подключив питание и замерив напряжение на входе резисторов, идущих к первой ноге. Не стоит забывать, что на первичную обмотку трансформатора идёт напряжение 220 вольт, поэтому нужно соблюдать меры безопасности при запуске блока без корпуса.
  5. Выпаять найденный резистор, замерить его сопротивление тестером. Подобрать близкий по номиналу переменный резистор. Выставить его на номинал нужного сопротивления и запаять на место удалённого элемента схемы гибкими проводами.
  6. Запустив блок питания путём регулировки переменного резистора, получить напряжение 14 В, в идеале 14.3 В. Главное, не перестараться помня, что 15 В, как правило, предел для отработки защиты и, как следствие, отключения.
  7. Выпаять переменный резистор, не сбив его настройку, и замерить получившееся сопротивление. Необходимый или максимально близкий номинал сопротивления подобрать или набрать из нескольких резисторов и запаять в схему.
  8. Блок проверить, на выходе должно быть искомое напряжение. При желании к выходам на схеме плюса и минуса можно подключить вольтметр, поместив его на корпусе для наглядности. Последующая сборка происходит в обратном порядке. Прибор готов к использованию.

Блок прекрасно заменит недорогую заводскую зарядку и достаточно надёжен. Но ОБЯЗАТЕЛЬНО нужно помнить, что устройство имеет защиту от перегрузки, но это не спасёт от ошибки в полярности. Проще говоря, если перепутать плюс и минус при подключении к АКБ, зарядное мгновенно выйдет из строя.

Схема зарядного устройства из старого трансформатора

Если под рукой нет старого блока питания от компьютера, и радиотехнический опыт позволяет самостоятельно монтировать несложные схемы, то можно воспользоваться следующей довольно интересной схемой зарядки АКБ с контролем и регулировкой подаваемого напряжения.

Трансформатор от телевизора

Для сборки устройства можно воспользоваться трансформаторами от старых блоков бесперебойного питания или телевизоров советского производства. Подойдёт любой мощный понижающий трансформатор с суммарным набором напряжений на вторичных обмотках примерно 25 вольт.

Диодный выпрямитель собран на двух диодах КД 213А (VD 1, VD 2), которые устанавливаются обязательно на радиатор и могут быть заменены любыми импортными аналогами. Аналогов много, и они легко подбираются по справочникам в интернете. Наверняка нужные диоды найдутся дома в старой ненужной аппаратуре.

Такой же метод можно применить для замены управляющего транзистора КТ 827А (VT 1) и стабилитрона Д 814 А (VD 3). Транзистор устанавливается на радиатор.

Регулировка подаваемого напряжения осуществляется переменным резистором R2. Схема простая и заведомо рабочая. Собрать её сможет человеку с минимальными познаниями в электронике.

Импульсная зарядка для АКБ

Импульсные блоки питания

Схема сложна в сборке, но это единственный недостаток. Найти простую схему импульсного блока зарядки вряд ли получится. Это компенсируется плюсами: такие блоки почти не греются, при этом имеют серьёзную мощность и большой КПД, отличаются компактным размером. Предложенная схема, в смонтированном на плате виде, уместиться в контейнер размером 160*50*40 мм. Для сборки прибора необходимо понимать принцип работы ШИМ (Широтно-импульсная модуляция) генератора. В предложенном варианте он реализован при помощи распространённого и недорогого контроллера IR 2153.

При применённых конденсаторах мощность прибора 190 Ватт. Этого хватит для зарядки любого аккумулятора лёгкого автомобиля ёмкостью до 100 А-ч. Установив конденсаторы по 470 мкФ, мощность возрастёт в два раза. Станет возможна зарядка АКБ ёмкостью до двухсот ампер/часов.

Полезный совет

При использовании устройств без автоматического контроля заряда АКБ можно применить простейшее сетевое, суточное реле китайского производства. Это избавит от необходимости следить за временем отключения блока от сети.

Стоимость такого прибора около 200 рублей. Зная примерное время зарядки своего аккумулятора, можно выставить нужное время отключения. Это гарантирует своевременное прекращение подачи электричества. Можно отвлечься на дела и забыть о АКБ, что может привести к закипанию, разрушению пластин и выходу аккумулятора из строя. Новый аккумулятор будет стоить гораздо дороже

Меры предосторожности

При использовании приборов, собранных своими руками, следует соблюдать следующие меры безопасности:

  1. Все приборы, включая АКБ, должны находиться на огнеупорной поверхности.
  2. При первичном применении изготовленного прибора необходимо обеспечить полный контроль всех параметров зарядки. Обязательно нужно контролировать температуру нагрева всех элементов зарядки и АКБ, нельзя допускать закипания электролита. Параметры напряжения и тока контролируют тестером. Первичный контроль поможет определить время полной зарядки аккумулятора, что пригодится в будущем.

Собрать зарядку для АКБ несложно даже для новичка. Главное, делать всё внимательно и соблюдать меры безопасности, т. к. придётся иметь дело с открытым напряжением в 220 вольт.

Схема зарядного устройства

В нормальных условиях эксплуатации система электропитания автомобиля представляет собой синхронно функционирующую связку, в которую входит блок аккумуляторных батарей (АКБ). Без этого прибора невозможен запуск двигателя, а также работа его в режиме малых оборотов. С учётом данных факторов пользователь должен побеспокоиться о своевременности подзарядки аккумулятора, для чего потребуется фирменное или самодельное зарядное устройство (ЗУ).

Зарядные устройства (внешний вид)

Зарядные устройства (внешний вид)

Принцип работы

В основу функционирования типового зарядного устройства заложен принцип пропускания через банки АКБ тока определённой величины, обеспечивающего процесс восстановления потенциала на их обкладках.

Читать еще:  Как регулировать температуру в кулере для воды

После подачи на клеммы аккумулятора напряжения нужной полярности и величины по его внутренней цепи начинает течь ток, активирующий химическую реакцию. Этот процесс сопровождается генерированием электрической энергии, благодаря которой подключённая к ЗУ батарея начинает заряжаться.

В процессе зарядки осуществляется десульфатация свинцовых пластин с одновременным повышением плотности залитого в ёмкости АКБ электролита. По завершении этого процесса система частично или полностью восстанавливает свой энергетический потенциал, что проявляется в достижении напряжением на её клеммах первоначального значения (12 вольт).

Дополнительная информация. Указную процедуру можно повторять очень много раз (количество таких повторов ограничивается текущим состоянием банок аккумулятора). Для типового блока батарей предельное число таких зарядов может достигать 300 циклов.

Требования к самодельному устройству зарядки

С учётом общих рекомендаций по эксплуатации автомобильных аккумуляторов схема зарядного устройства для них должна удовлетворять следующим требованиям:

  • Такое устройство рекомендуется делать мобильным (легко переносимым);
  • Оно не должно нуждаться в постоянном контроле со стороны пользователя, т.е. быть автономным, допускающим возможность оставлять его включённым на зарядку на всю ночь;
  • Самодельное ЗУ должно «выдавать» на нагрузке фиксированное напряжение порядка 14,4 Вольта (15,6 Вольта – в холостом режиме);
  • Желательно, чтобы оно обеспечивало возможность автоматического отключения батарей от ЗУ при превышении напряжением и током заданной в ТУ максимальной величины.

Помимо этого, зарядное устройство для аккумулятора, своими руками изготовленное из подручных деталей, должно быть защищено от ошибочного подключения клемм аккумулятора.

При соблюдении условий последнего пункта требований к ЗУ гарантированная защита от переполюсовки (перепутаны «плюс» и «минус») выполняется автоматически.

Схемы ЗУ

Электрическая схема

Это простейшая из схем зарядки, рассчитанная на 12в, может быть представлена как последовательно-параллельное электрическое соединение следующих узлов:

  • Силовой блок питания, включающий в свой состав трансформатор и диодный выпрямитель (мостик);
  • Электронный (резистивный) регулятор;
  • Индикаторы заряда (амперметр и вольтметр).

Простое зарядное устройство, изготовленное на основе понижающего трансформатора, имеет схему, представленную на рисунке ниже.

Схема простейшего ЗУ

Схема простейшего ЗУ

Силовая часть прибора представляет собой двух обмоточный трансформатор, нагруженный на выпрямительный мостик, состоящий из 4-х мощных диодов (они должны выдерживать токи до 10 Ампер). Никаких специальных электронных устройств в этой схеме не предусматривается, а напряжение на выходе регулируется мощным реостатом.

Обратите внимание! Применение резистивного метода регулировки выходного тока приводит к тому, что КПД всей системы в целом имеет очень низкое значение (большая часть энергии рассеивается на резисторе в виде тепла).

То есть от сети будет потребляться довольно много энергии, расходуемой не совсем экономно. Зато стоимость такого самодельного устройства будет предельно низкой, а изготовление – максимально простым.

ЗУ с электронным управлением

Перед тем, как сделать зарядное устройство с электронной начинкой, необходимо изучить его особенности, заключающиеся в введении в схему следующих вспомогательных элементов:

  • Гасящий конденсатор;
  • Узел коммутации и блокировки;
  • Цепочка автоматического контроля зарядки.

Его полная электрическая схема приводится на расположенном ниже рисунке.

ЗУ с электронным управлением

ЗУ с электронным управлением

Наличие включённого в первичную цепь трансформатора реактивного сопротивления (ёмкости) обеспечивает возможность регулирования выходного зарядного тока. В качестве этого элемента используется конденсаторная батарея, емкость которой может выбираться по усмотрению пользователя.

Дополнительная информация. Для этого в схеме предусмотрен специальный переключатель, позволяющий заряжать подключённый к ЗУ аккумулятор токами от 1-го до 8-ми Ампер.

Ещё одним новым узлом, добавленным в простейшую схему, является цепочка контроля процесса зарядки и автоматического отключения при достижении выходными параметрами требуемых уровней. Порог её срабатывания выставляется регулировочным резистором R4, задающим момент, когда собственное напряжение АКБ достигает нужной величины (14,4 Вольта). При этом значении электронный ключ на T2 срабатывает вместе с размещённым в коллекторной цепи реле, контактами которого ЗУ отключается от нагрузки.

Основной токозадающий узел в этой схеме – набор из конденсаторов C1-C4. Изменение величины суммарной ёмкости этого комплекта осуществляется путём подключения или отключения одного из них. Подбирая различные сочетания конденсаторов, можно будет настроить систему на выходные токи в диапазоне от 1 до 15 Ампер (с рабочим шагом 1 Ампер).

В этой схеме паразитный нагрев рабочих элементов практически отсутствует, а КПД «зарядника» несколько повышается. С другой стороны, сборка такого ЗУ связана с определёнными сложностями, в частности с необходимостью настройки электронных узлов схемы. Кроме того, его собственные габариты и вес существенно повышаются.

Схема ЗУ на тринисторе

При наличии определённого опыта обращения с паяльником любой желающий может упростить предыдущую схему, используя в качестве регулировочного элемента известный всем радиолюбителям тринистор (он же – симистор). Применение этого схемного решения позволяет получить сравнительно простой элемент регулирования, включающий, помимо симистора V1, транзисторный ключ VT2.

Схема ЗУ на тринисторе

Схема ЗУ на тринисторе

Важно! Эта схема также позволяет повысить КПД преобразования в сравнении с простейшим вариантом регулировки на ползунковом резисторе.

Работа всего управляющего узла определяется в этом случае параметрами связки «симистор – полупроводниковый триод», рассчитанной на максимальные токи до 10 Ампер. При таких показателях АКБ ёмкостью 90 А/ч, например, зарядится до нужной кондиции без особых проблем (без угрозы перегруза).

Добиться требуемого режима регулировки удаётся путём подстройки значения переменного резистора R5 (при изменении его сопротивления переход транзистора VT1 открывается больше или меньше). В результате этого обеспечивается плавное управление работой выходного элемента VS1.

Следует обратить внимание на простоту и надёжность всех представленных схем, не нуждающихся в особой настройке. При этом единственным условием их нормального функционирования является достаточная мощность трансформаторного узла, которая не должна быть менее 450-500 Ватт. При данном показателе собранная своими руками конструкция всё равно будет очень габаритной и тяжёлой.

Однако при реализации стационарного варианта ЗУ, постоянно эксплуатируемого в пределах помещения, этим недостатком можно пренебречь. Если же требуется собрать предельно лёгкую и компактную модель, следует рассмотреть вариант импульсного устройства, не содержащего в своём составе громоздкого понижающего трансформатора.

В заключение обзора отметим, что для сборки импульсного преобразователя можно воспользоваться старыми блоками питания, установленными в ТВ приёмниках или ПК. Для получения полноценного зарядного прибора потребуется их основательная доработка, с особенностями которой можно ознакомиться в многочисленных обзорных статьях, постоянно публикуемых в Интернете.

Видео

Схема зарядного устройства для пальчиковых аккумуляторов

Можно конечно купить и отличное готовое устройство смотри фотку выше, но если тратить на это кровные рублики совсем не хочется, то можно собрать и своими руками. Причем схема ЗУ для пальчиковых батареек очень простая и практически не нуждается в наладке и регулировке

Для наших целей нам подойдет почти любой блок питания рассчитанный на напряжение 5-20 вольт. Возьмем за прототип радиолюбительской разработки схему простейшего из них.

Схема состоит из следующих радиокомпонентов: сопротивления R1, двух светодиодов и штепсельного гнезда. Светодиоды рекомендуется использовать разных цветов. Параллельно одному из них припаиваем выводы для параллельного подключения аккумулятора. Свечение светодиода в соответствии с законом Ома зависит от степени разряда, при полном разряде светодиод гореть не будет). В процессе зарядки свечение светодиода увеличивается. Одинаковое свечение обоих светодиодов говорит о окончании процесса заряда. Номинал сопротивления R1 подбираем в соответствии с рабочим током светодиода из справочника. Например рабочему току светодиода, который равен 20 мА, и напряжению блока питания

Эти конструкции позваляют заряжать портативных Ni-Mn и Ni-Cd аккумуляторы с рабочим напряжением 1,2-1,4 В от USB-порта. С помощью первой схемы можно заряжать один аккумулятор током на 100 мА, вторая схема позволяет заряжать уже две батареи стандарта AA или AAA

Батарейный отсек был позаимствован из старой детской игрушки. О его переделке расскажу чуть подробней. Дело в том, что обычно плюсы и минусы клемм питания установлены противоположно. Но нам надо, что бы в верхней части были две изолирование плюсовые клеммы, а внизу одна общая минусовая. Для этого я нижнюю перенёс наверх, а общую минусовую вырезал из пивной банки, припаяв пружинки. Для пайки использовал паяльную кислоту, по окончанию пайки поверхность обязательно хорошо промыть в проточной воде.

Так как различные пальчиковые аккумуляторы обладают разной емкостью, необходимо разное время для зарядки этих батарей. Аккумуляторы емкостью 1400 мА/ч потребуется заряжать около 14 часов, а для батарей 700 мА/ч потребуется около 7 часов.

За основу взят обычный стабилизатор тока. Конструкция позволяет изменять зарядный ток с помощью переменного сопротивления в от 10 до 500 мА.

Для правильной зарядки батареи напряжение на выходе схемы должно быть на 25 % больше напряжения заряжаемого аккумулятора

Эта радиолюбительская самоделка зарядного устройства используется для зарядки двух никель-кадмиевых аккумуляторов постоянным током. Схема ЗУ имеет два режима работы, автоматическое отключение и генерация звукового сигнала по окончанию процесса зарядки.

В некоторых устройствах, в качестве элементов питания, используются никель-кадмиевые (NiCd) и никель-металл-гидридные (NiMH) аккумуляторы, которые предусматривают многократное восстановление (перезарядку)при помощи зарядного устройства. При правильной эксплуатации число циклов перезарядки для NiCd аккумуляторов — 500. 1000, а для NiMH — несколько тысяч.

Установлено, что оптимальным, с точки зрения проходящих внутри электрохимических реакций, является ток, составляющий 10% от номинальной емкости Q, то есть

Iзар = 0,1Q.

В этом случае время зарядки аккумуляторов необходимо выдержать порядка 12-14 часов , элемент наберет 100% своей номинальной емкости, а срок службы аккумуляторов будет максимальным.

Большинство зарядных устройств предусматривает работу от бытовой сети переменного тока, напряжением 220 В, с понижением напряжения до нужного уровня. При самостоятельном изготовлении зарядного устройства, когда требуется небольшой ток заряда (до 100 мА), имеет смысл сделать бестрансформаторное зарядное устройство. Для понижения напряжения применяется высоковольтный конденсатор небольших размеров, за счет чего габариты всей конструкции удается уменьшить. Схема такого зарядного устройства, предназначенного для одновременного заряда двух аккумуляторов, приведена на рисунке 1.

Читать еще:  Вентиль тонкой регулировки втр 1 м160

Схема обеспечивается асимметричный режим заряда, что позволяет продлить срок службы элементов. Заряд аккумуляторов GB1 и GB2 проводится током около 90 мА.

Для индикации наличия сетевого напряжения используется светодиод HL1, типа АЛ307 и др. Конденсатор С1 из серий К73-17, К73-21, МБГ и другие высоковольтные, на напряжение 400 вольт.

При правильной сборке устройства настройки не потребуется.

Следует помнить, что нельзя прикасаться к аккумуляторам и другим элементам схемы во время их зарядки, подключенным в сеть переменного тока. После окончания заряда необходимо отключить устройство из сети, а только потом изъять аккумуляторы и не оставлять их подключенными в устройстве, т.к. они будут разряжаться через резисторы R5, R6.

Такое зарядное устройство можно применить для зарядки аккумуляторов емкостью 600-1000 мА, т.к. для аккумуляторов большей емкости время заряда будет значительно больше 15-и часов, что не целесообразно.

Несмотря на принимаемые меры защиты, все же лучше, если зарядное устройство будет иметь гальваническую развязку от сети, Тем более что в продаже несложно найти подходящий по мощности трансформатор, а выбирать его надо не менее чем с двойным запасом по току.

Схема зарядного устройства с трансформатором представлена на рис. 2, и позволяет одновременно заряжать 2 аккумулятора.

Заряд элементов производится поочередно, через резисторы R2 и R3, в разные полупериоды питающего напряжения. В то время когда нет заряда, происходит разряд элемента током, в 10 раз меньшим, чем зарядный ток Iзар, через резисторы R4, R5.

Аккумуляторы прослужат дольше, если их зарядку выполнять от источника стабильного тока. Простой стабилизатор тока можно выполнить на основе транзистора, рис. 3:

В схеме опорное напряжение берется со светодиода (одновременно он является и индикатором того, что идет процесс заряда), а отрицательную обратную связь по току обеспечивает резистор R2.

Величина зарядного тока в диапазоне 10. 100 мА устанавливается за счет изменения напряжения токовой обратной связи подстроечным резистором R2.

Зарядное устройство может быть собрано на микросхеме КР142ЕН12А(Б) или ее импортном аналоге LM317T. Схема зарядного устройства на микросхеме К142ЕН12 представлена на рисунке 4:

С помощью такого источника тока можно заряжать не только отдельные элементы, но и составленные из них батареи, включенные последовательно. Для нормальной работы схемы надо, чтобы напряжение после выпрямителя было на 6. 7 В больше, чем номинальное напряжение заряжаемого аккумулятора.

Схема содержит минимальное количество элементов и может быть универсальной. Предлагаемая схема позволяет получать разный ток стабилизации, в зависимости от выбора резистора R2 (см. таблицу 1) :

При желании сопротивление задающего ток резистора можно изменять галетным

переключателем — в этом случае возможно заряжать разные типы аккумуляторов, а в автономных условиях в качестве источника напряжения применить подключение к автомобильному аккумулятору.

Диод VD1 в схеме на рисунке 4 предотвращает повреждение микросхемы в случае, если заряжаемый элемент будет подключен раньше, чем включено питание устройства.

микросхему лучше закрепить на теплоотводе (радиаторе), обеспечив его изоляцию от корпуса конструкции.

Зарядку аккумуляторов можно автоматизировать двумя способами. Первый способ заключается в ограничении времени зарядки с помощью таймера, отключающего зарядное устройство через заданное время.

Второй способ заключается в том, что параллельно заряжаемому аккумулятору устанавливается пороговое устройство, отключающее заряд при достижении на аккумуляторе расчетного предельного напряжения.

По материалам книги "Путеводитель, в мир электроники. Книга 2." Авторы: Семенов Б. Ю., Шелестов И. П.- М.: COЛOH-Пресс. — 2004, 352 с.

9zip.ru Радиотехника, электроника и схемы своими руками Автоматическое умное зарядное устройство для пальчиковых аккумуляторов АА

Как нетрудно догадаться из названия, речь в этой статье пойдёт о простом, но полезном зарядном устройстве. Несмотря на свою простоту, оно умеет делать то, что под силу лишь дорогим фирменным зарядкам и что неведомо дешёвым из магазинов. А именно:

  • восстановление ёмкости аккумуляторов, потерянной вследствие неправильной зарядки или эксплуатации
  • правильный заряд, рекомендованный производителями

Для начала рассмотрим, как же работают обычные зарядные устройства в ценовом диапазоне 500 (и даже 700) рублей: они заряжают аккумулятор фиксированным током, часто – повышенным в несколько раз. Если передержать аккумулятор в такой зарядке дольше положенного, то он начнёт перегреваться, сокращая свой драгоценный ресурс работы.

Более дорогие зарядные устройства обеспечивают правильный цикл, который рекомендуют производители аккумуляторов:

  • разряд аккумулятора
  • заряд с автоматическим определением его окончания
  • отключение

Аккумулятор в таких зарядках можно оставлять без боязни повреждения, однако при отключении от сети аккумулятор может разрядиться через цепи зарядки в виду конструктивных недоработок устройства.

Схема зарядного устройства, предлагаемого здесь, лишена всех недостатков и выполнена с учётом всех требований. Её автором является Сергей Задорожный, ссылка на страницу с авторским описанием:


Архив со схемой, рисунком печатной платы в разрешении 1:1 и схемой расположения элементов: charger_pcb.zip

Алгоритм работы устройства следующий:

  • установка аккумулятора
  • включение питания
  • разряд аккумулятора (горит красный светодиод). этот этап можно пропустить, просто нажав кнопку.
  • автоматическое определение окончания разряда по напряжению на аккумуляторе
  • заряд (горит желтый светодиод) током 1/10 ёмкости
  • автоматическое определение окончания заряда по напряжению на аккумуляторе
  • подзаряд (горят жёлтый и зелёный светодиоды) низким током

Важно: первые два пункта нельзя менять местами!

В режиме подзаряда аккумулятор может находиться сколь угодно долго, поэтому можно смело оставлять аккумулятор в таком зарядном устройстве на ночь – он не будет перегрет и повреждён.

Нетрудно догадаться, что десяток циклов разряд-заряд может частично восстановить аккумулятор, потерявший ёмкость.

Устройство, несмотря на свою функциональность, выполнено без использования микроконтроллеров. Используется лишь одна распространённая микросхема LM2903 (можно заменить на LM393), имеющая в своём составе два компаратора. Один из них управляет процессом разряда аккумулятора, второй – зарядом и подзарядом.

Печатная плата – двухсторонняя, используются компоненты как в выводном исполнении, так и в SMD. Микросхема – в DIP корпусе, стабилизатор TL431 также выводной. Все транзисторы и почти все резисторы – SMD. Резисторы разряда и заряда – выводные, резистор подзаряда – SMD.

Замена деталей: IRLML2402 заменены на IRLML2502 (маркировка G2 ZA 5), IRLML6302 заменены на IRLML6402 (маркировка EB KK 8).

Рассчитывать номиналы элементов необходимо для конкретных аккумуляторов в зависимости от их ёмкости. Как известно, оптимальный режим заряда NiMH аккумуляторов – током, в 10 раз меньшим их ёмкости, в течение примерно 10 часов. Например, для аккумуляторов ёмкостью 1300мА/ч это будет 130мА.

Ток разряда аккумулятора задаётся резистором R7, его сопротивление рассчитывается следующим образом: (Uразр/Iразр). Чтобы разрядить аккумулятор за оптимальное время, в районе одного часа, зададимся током разряда в 250мА. Напряжение на разряженном аккумуляторе должно быть порядка 1,18 вольт. По формуле находим: 1,18/0,25 = 4,7 Ом. Рассеиваемая мощность при этом = U 2 *R = 1,18 2 *4,7 = 0,3Вт.

Выбрав необходимый ток заряда , рассчитываем сопротивление параллельно соединённых резисторов R9||R10 по конечной формуле: 2,94/Iзар-4,7. Для тока в 130мА это будет 2,94/0,13-4,7=18 Ом. Так как это – нужное сопротивление двух параллельно соединённых резисторов, то сопротивление каждого из них должно быть вдвое больше, то есть – 36 Ом. Мощность, выделяемую на каждом из этих резисторов, можно рассчитать по формуле: (Iзар/2) 2 *2R = (0,13/2) 2 *36=0,15Вт.

Ток подзаряда целесообразно выбрать величиной в 2/5 от тока заряда. В рассматриваемом случае – это 50мА. Сопротивление резистора R18 рассчитывается по конечной формуле: 0,6/Iподзар = 0,6/0,05 = 12 Ом. Рассеиваемая при этом мощность равна Iподзар 2 *R = 0,05 2 *12 = 0,03 Вт.

Наладка устройства следующая:

  • Резистор R1 переводится в крайнее левое по схеме положение
  • Аккумулятор устанавливается в зарядное устройство
  • Подключается питание
  • Начинается разряд (горит красный светодиод)
  • Засечь время начала заряда (зажёгся жёлтый светодиод)
  • Через 10 часов, медленно вращая переменный резистор R1, добиться зажигания зелёного светодиода.

Для питания устройства можно использовать зарядное от мобильного телефона, если оно выдаёт 5В ± 10%.

Хочешь почитать ещё про схемы своими руками? Вот что наиболее популярно на этой неделе:
Регулируемый блок питания из блока питания компьютера ATX
Зарядное устройство на UC3842/UC3843 с регулировкой напряжения и тока
Схемы и печатные платы блоков питания на микросхемах UC3842 и UC3843
Мойдодыр одобряет.

Дальше в разделе радиотехника, электроника и схемы своими руками: Простой измеритель ёмкости и индуктивности на микроконтроллере AT89C2051, схема и описание полезного прибора на микроконтроллере at89c2051 для радиолюбительской лаборатории, который позволит измерять ёмкость конденсаторов и индуктивность в максимально широких пределах

Главная 9zip.ru База знаний радиолюбителя Контакты

Девять кучек хлама:

Дайджест
радиосхем

Новые схемы интернета – в одном месте!


Новые видео:

Зарядные устройства. Условия и режимы зарядки кислотных аккумуляторных батарей

зарядное устройство для кислотного аккумулятора, зарядное устройство на 36в

Простейшее зарядное устройство.
Заряд нестабилизированным током

На рис.1 изображена простейшая схема заряда аккумуляторной батареи (АБ).

простейшая схема заряда аккумуляторной батареи

Источник питания в данном случае нестабилизированный. Как правило, это трансформатор и выпрямительный диодный мост. Реостатом R1 устанавливается ток заряда.

Достоинством этого устройства является простота и, соответственно, низкая стоимость.

  • зависимость тока заряда от напряжения в сети и степени заряженности аккумулятора;
  • необходимость постоянного контроля процесса заряда и регулировки тока заряда;
  • возможность перезаряда или недозаряда аккумулятора с вытекающими отсюда последствиями;
  • невысокий КПД из-за рассеивания избыточной мощности на реостате.

Заряд стабилизированным током

На рис.2 изображена структурная схема зарядного устройства, работающего по следующему алгоритму. Устройство управления измеряет напряжение на клеммах аккумулятора и, если оно оказывается ниже нижнего порогового значения, включается ключ и происходит заряд установленным током. При достижении верхнего порога устройство управления отключает ключ и заряд прекращается. В случае понижения напряжения весь процесс повторяется.

Читать еще:  Регулировка напряжения с контроллера

структурная схема зарядного устройства

Достоинства:

  • отсутствует зависимость величины тока заряда от колебаний напряжения сети и степени заряженности аккумулятора;
  • как правило, более высокий КПД;
  • автоматизация процесса заряда.
  • более сложное и, соответственно, дорогостоящее устройство;
  • не всегда возможно зарядить аккумулятор до 100% емкости, особенно при большом зарядном токе;
  • не исключена возможность перезаряда.

Поясним более подробно два последних недостатка. При заряде большим током напряжение на клеммах аккумулятора растет относительно быстро и до отключения аккумулятор не успевает набрать необходимую емкость. При малом токе напряжение на клеммах растет более медленно, аккумулятор при этом может набрать 100% емкости. Но этого тока может не хватить для достижения верхнего порога отключения. Аккумулятор начинает кипеть и, если не отключить зарядное устройство, возможен перезаряд.

Заряд стабилизированным напряжением

Этот способ заряда (рис.3) применяется, как правило, на автомобилях, когда необходимо быстро восстановить заряд аккумулятора.

Этот способ заряда применяется, как правило, на автомобилях, когда необходимо быстро восстановить заряд аккумулятора.

Стабилизатором напряжения в этом случае является генератор постоянного тока, напряжение которого поддерживается автоматически с помощью реле-регулятора. Напряжение бортовой сети при этом должно быть 2,4 В при пересчете на одну банку (или 14,4 В на 12-вольтную батарею). В начале заряда ток имеет наибольшее значение вследствие значительной разности между напряжением источника и напряжением аккумулятора. При этом чем больше мощность зарядного источника тока и чем сильнее разряжен аккумулятор, тем больше зарядный ток. По мере заряда напряжение батареи возрастает и величина зарядного тока падает до минимального значения.

Достоинства:

  • короткое время заряда;
  • автоматически уменьшается ток заряда по мере роста степени заряженности батареи.
  • требуется точная установка напряжения источника зарядного тока во избежании систематического недозаряда или перезаряда;
  • большой начальный зарядный ток.

Двухступенчатое зарядное устройство. Заряд по методу IU

Заряд АБ происходит в два этапа. Первый этап — заряд стабилизированным током (I). Второй этап — заряд стабилизированным напряжением (U). На рис. 4 изображена структурная схема такого зарядного устройства.

Заряд АКБ происходит в два этапа, изображена структурная схема такого зарядного устройства.

Порог стабилизации по напряжению составляет 13,8 В на АБ или 2,3 В на банку. Несмотря на сложность алгоритма заряда, это вполне оправдано. Первый этап заряда (рис. 5) позволяет относительно быстро набрать основную емкость аккумулятора, не доводя электролит до кипения. Если заряжать аккумулятор, применяя только режим стабилизации по току, то для полного заряда пришлось бы повышать напряжение на АБ более 2,3 В на банку и переходить точку кипения электролита. При этом повышается интенсивность электрохимических процессов в АБ и как следствие снижается срок ее службы. Кроме этого, к помещениям, в которых находятся аккумуляторы с напряжением содержания более 2,3 В на банку и более, предъявляются более жесткие требования по взрывобезопасности.

Первый этап заряда позволяет относительно быстро набрать основную емкость аккумулятора, не доводя электролит до кипения.

Для исключения перечисленных недостатков применяется второй этап — заряд стабилизированным напряжением. Зарядное устройство переходит в этот режим после достижения напряжения 2,3 В на банку. При этом происходит “мягкий” переход из одного режима в другой, без бросков тока, характерных для режима стабилизации только по напряжению. Ток начинает постепенно падать и через некоторое время уменьшается до величины, равной току саморазряда аккумулятора. В зависимости от качества, емкости АБ и температуры окружающей среды эта величина колеблется от десятков до сотен миллиампер. Такой алгоритм заряда сводит к минимуму процесс сульфатации, исключает перезаряд и позволяет зарядить аккумулятор до 100 % емкости. При этом можно не отключать длительное время аккумулятор от зарядного устройства, поддерживая его в постоянной готовности к работе. В качестве недостатков следует отнести более продолжительное время заряда и более высокую цену зарядного устройства.

Заряд асимметричным током

Существует множество публикаций о заряде кислотных АБ асимметричным током, суть которого заключается в чередовании разной величины импульсов заряда и разряда. Предполагается, что такой метод заряда повышает срок службы АБ, устраняет сульфатацию. На сегодняшний день нет единого мнения по этому поводу. Нет четкого обоснования величины, формы, длительности и периода этих импульсов. В эффективности этого способа заряда также существуют сомнения. Косвенным подтверждением этого может служить то, что зарядные устройства, серийно выпускаемые промышленностью, в том числе военной, такого режима не имеют. Можно предположить, что положительный эффект все же существует. Но по критерию эффективность/сложность (стоимость) преимущество таких зарядных устройств далеко не очевидно.

Ускоренный заряд

Ускоренным зарядом называется режим заряда, при котором ток заряда превышает величину 10 % от номинальной емкости кислотной АБ. Время заряда при этом сокращается. К недостаткам ускоренного заряда следует отнести повышенный износ АБ.

Заряд при длительном хранении

В случае, когда АБ продолжительное время не используется (например, на время зимнего периода), можно применять так называемый заряд уравнительным током, суть которого сводится к следующему. Заряд АБ производится малым током, равным току саморазряда аккумулятора. Такой режим заряда исключает саморазряд за счет компенсации внутренних утечек АБ. В зимнее время предотвращается замерзание электролита. Зарядное устройство представляет собой стабилизированный источник питания на напряжение 13,5 — 13,8 В с ограничением тока заряда до 100 — 150 мА (рис 6).

Стабилизированный источник питания на напряжение 13,5 - 13,8 В с ограничением тока заряда до 100 - 150 мА

Применение стабилизатора напряжения позволяет исключить возможность сульфатации и перезаряда аккумулятора.

Кроме перечисленных способов заряда существуют и другие. Как правило, это комбинация из перечисленных выше способов.

Контрольно-тренировочные циклы

Контрольно-тренировочный цикл заряда-разряда проводится для предотвращения сульфатации и определения емкости аккумулятора. Контрольно-тренировочные циклы проводятся не реже одного раза в год и выполняются следующим образом: заряжают АБ нормальным током (любым из описанных способов) до полного заряда; выдерживают АБ 3 часа после прекращения заряда; корректируют плотность электролита; включают зарядку на 20-30 минут для перемешивания электролита; проводят контрольную разрядку постоянным нормальным током 10-часового режима и контролируют время полного разряда до напряжения 1,7 В на банку (10,2 В на АБ); емкость батареи определяют как произведение величины разрядного тока и времени разряда. После контрольного разряда батарею сразу же ставят на зарядку и полностью заряжают. Если оказалось, что емкость АБ меньше 50% номинальной, она считается неисправной.

Проведением КТЦ обычными средствами требует постоянного присутствия обслуживающего персонала для фиксации и регулировки тока разряда.

Пример использования этих устройств, при проведении КТЦ приведен здесь.

Температура

Температурный диапазон эксплуатации свинцово-кислотных АБ составляет -30…+50 °С. Идеальная температура для эксплуатации АБ составляет +20±5 °С. Более высокие температуры могут привести к сокращению срока службы АБ. Более низкие температуры не сокращают срок службы, но уменьшают отбираемую емкость. Превышение температуры +55 °С недопустимо. При замерах плотности электролита следует иметь в виду, что при повышении температуры электролита на 10°С плотность электролита уменьшается на 0,007 г/см3, а при понижении на 10 °С увеличивается на 0,007 г/см3. Следует избегать длительной эксплуатации АБ при температурах выше +45 °С. Во время разряда свинцовой АБ происходит снижение плотности электролита и при отрицательных температурах он замерзает. Область замерзания электролита примерно одинакова для всех типов свинцово-кислотных АБ и выглядит следующим образом:

Степень разряженности (доля снятой емкости по отношению к номинальной), %Температура замерзания электролита, °С
20-30
40-20
60-15
80-10
100-5

При изменении температуры в пределах от +15°С до+25°С не требуется изменения значений зарядного напряжения. Если температура надолго отклоняется от указанных значений, то требуется корректировка зарядного напряжения. Корректировочный фактор составляет 0.005 В на элемент на каждый градус. Таким образом, необходимо соблюдать следующие значения напряжения.

Температура АБ, °СU заряда, В/эл.U подзаряда, В/эл.
-102,402,37
2,402,37
+102,352,32
+202,302,27
+302,252,23
+402,202,17

Заключение

На основе анализа рассмотренных способов заряда аккумуляторных батарей можно утверждать, что в большинстве практических ситуаций наиболее подходящим является заряд стабилизированным током с переходом в режим стабилизации по напряжению (метод IU).

  • напряжения окончания заряда (напряжения, при достижении которого заканчивается заряд стабилизированным током и осуществляется переход в режим заряда стабилизированным напряжением);
  • напряжения содержания ( напряжения, которое устанавливается в режиме стабилизации напряжения);
  • напряжения нижнего порога (напряжения, при снижении до которого вновь начинается процесс заряда стабилизированным током).

Раздельная регулируемая установка порогов необходима для:

Оптимизации процесса заряда.

  • Оптимизации процесса заряда. Например, при необходимости быстрого заряда аккумулятора (когда допускается «кипение» электролита) устанавливается повышенное напряжение окончания заряда около 2,4 В на банку (для кислотных аккумуляторов) и напряжение содержания такой же величины.
    Для заряда аккумуляторов, находящихся в буфере с постоянно подключенным зарядным устройством необходимо устанавливать более низкие напряжения окончания заряда — около 2,3. 2,35 В на банку (особенно критичны к этому параметру гелевые аккумуляторы).
    После достижения верхнего порога заряда необходимо перейти на пониженное напряжение — напряжение содержания. В среднем это напряжение составляет 2,25 В при нормальных условиях. В этом случае исключается выкипание электролита и обеспечивается длительный срок службы, но увеличивается время заряда;
  • Температурной компенсации. Эксплуатация аккумуляторов при температурах, значительно отличающихся от нормальной 20±10 °С, требует также вносить соответствующие поправки в пороги заряда. При низких температурах пороги напряжений заряда должны быть выше, чем при высоких;
  • Заряда разнотипных аккумуляторов. Пороги заряда щелочных, кислотных, кислотных гелиевых аккумуляторов отличаются. Эти пороги определяются производителями аккумуляторов.

Учитывая перечисленные особенности процессов заряда аккумуляторных батарей, нашими специалистами были разработаны автоматические зарядные устройства и зарядные устройства для тяговых аккумуляторов

С рекомендациями по выбору зарядного устройства можно ознакомиться здесь.

  • Пионтоковский Б.А. Эксплуатация электрических аккумуляторов на предприятиях электросвязи. — М.: “Связь”, 1969;
  • 2. ГОСТ 26881-86. Аккумуляторы свинцовые стационарные. Общие технические условия;
  • Дасоян М.А. и др. Стартерные аккумуляторные батареи: Устройство, эксплуатация и ремонт.- М.: Транспорт, 1991.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector