Самодельное зарядное устройство в гараж (Ч.1)
Думаю многие автомобилисты сталкиваються с тем, что нужно зарядить аккумулятор. И вроде можно купить зарядное устройство, но нормальное стоит довольно таки много!
Но я расскажу, как можно сделать практически бесплатно!
Первое что нужно найти, то это телевизор «Славутич 202» или похожий типа «Горизон, Весна и т.д). Они регулярно выбрасываются на мусор. В нем есть практически все, что нам будет нужно!
Самая важная деталь любого зарядного устройства это силовой трансформатор. Его марка будет ТС-270, ТС-250, ТС-180. (Очень редко попадаються ТС-310).
Его нужно раскрутить, разъединить сердечник легким ударом ручки молотка, и с катушек смотать все вторичные обмотки.
Теперь нужно намотать вторичную обмотку.
Нужно найти медного эмалированного провода в диаметре 1,5-2мм, где то грамм 500. Можно купить в интернете, можно найти на радиорынках…
Можно сделать еще проще, но уже будет не так красиво. Разматываем еще один такой трансформатор, снимаем аккуратно первичку, и мотаем вторичку в 3 провода. Получиться 0,8*3= 2,4мм!
Мотать нужно провод виток витку, и на каждой катушке мотать в одну сторону, это важно!
Сколько будем мотать витков?
Берем моточные данные на трансформатор
Берем любую катушку из наведенной таблицы:
375/110=3,4 витка на 1 вольт.
И это значит, чтобы намотать вторичку на 22 вольта:
22*3,4=76 витков.
Дальше есть 2 варианта: намотать
1) 2 катушки по 76 витков
2) 2 катушки по 38 витка.
Что мы с этого имеем?
В первом варианте мы будем использовать всего 2 диода в выпрямителе.
У втором уже нужно ставить 4 диода, то есть мы экономим меди, но при этом нужно ставить больше диодов.
Намотка должна выглядеть как то так:
Так, значит трансформатор намотали.
Далее идем к диодному мосту.
Покупаем готовый такой как KBPC3510.
Для него будем использовать 2 катушки по 38 витка.
Но себе я делал на двух диодах Д214
Важно! В обоих случаях диоды необходимо ставить на радиатор!
Вот так это выглядит схематически для второго и первого случая, которые мы рассмотрели выше:
Значит у нас трансформатор выдает уже 22 вольта постоянного напряжения, и теперь осталось сделать самое сложное — регулировку напряжения.
Схема и плата:
.
Начнем с платы. Берем кусок стеклотекстолита или гетинакса, нулевкой чистим текстолит, и рисуем карандашом дорожки.
Важно! На фото выше, где плата нарисованная, нужно брать внимание то, что плата нарисованная со стороны деталей, то есть это значить что дорожки на меди рисуем ЗЕРКАЛЬНО! Нужно просто отзеркалить с лева на право как бы.
Когда нарисовали карандашом все, берем обычный лак для ногтей самый дешевый, зубочистку и наводим все по карандашу. Пока лак сохнет, идем в гараж и ищем электролит из старого аккумулятора.
Далее в одну часть перекиси водорода 3% добавляем одну часть электролита и обычную кухонную соль где то 1/5 часть.
Когда лак высох, опускаем плату в раствор, и через 20-30 минут получаем вытравленную плату. Растворителем смываем лак, керним отверстия под детали, после чего сверлим их сверлом 1мм.
Пожалуй, сделаю конец в первой части, скоро продолжим.
Далее будет уже непосредственно сборка регулятора.
Особенности, элементы и требования к бестрансформаторным зарядным устройствам
Бестрансформаторное зарядное устройство используют как альтернативу обычным ЗУ автомобиля. Механизм не занимает много места и не требует больших финансовых затрат. Отличается надежностью. Можно собрать самостоятельно из простых элементов. Подобный принцип работы применяется давно в фонариках.
Предназначение
До запуска бортовой сети машины, энергия поступает от батареи аккумулятора, которая не вырабатывает электричество.
Аккумулятор представляет собой источник электрической энергии, необходимый для питания автомобиля. Потраченный потенциал возобновляется благодаря генератору.
Использованную энергию в полной мере не компенсирует даже постоянно работающий АКБ. Поэтому иногда возникает потребность в применении других накопительных видов энергии.
Бестрансформаторное ЗУ используют для зарядки аккумуляторов типа АА и ААА.
Преимущества и недостатки
При отсутствии трансформаторов напряжения удобно использовать специальное зарядное устройство. Плюсы такого механизма:
Главный минус установки – отсутствие гальванической развязки. Зарядка осуществляется непосредственно от сети, блок конденсаторов выступает проводником напряжения.
Основные элементы
Чтобы постоянно не искать трансформатор, лучше пользоваться несложным устройством без понижающих элементов. В состав схемы бестрансформаторного зарядного устройства входят такие детали:
Внимание! Конденсаторы заменяют трансформатор. Размещаются параллельно. Рекомендуется использовать оксидные конденсаторы одного вида.
Если применять импортные модели, размеры данной системы можно сократить. Диоды устройства можно выбрать разные, которые рассчитаны на определенную величину тока и обратное напряжение. Для блока подходят диоды Д7Ж и Д226Б, только вес и размеры механизма вырастут.
Основные требования к компонентам механизма
Необходим обязательно выпрямитель, так как аккумулятор заряжается от стабильного электрического тока, а напряжение в сети изменяется. В устройстве применяют готовый диодный мост или делают самостоятельно из выпрямительных диодов. В первом варианте, следует найти мост с напряжением больше 400 В и значением тока не меньше 3 А.
Общая емкость приспособления конденсаторов 8 мкФ. На выходе ток достигает значения 1А. Уровень напряжения составляет от 180 до 200 Вольт.
Внимание! Нельзя касаться выходных клемм и проводов при включении с сетевым напряжением 220 Вольт.
Что касается короткого замыкания, то система не выходит из строя, лишь происходит незначительное выделение тепла в зоне диодов.
Конденсаторы рекомендуется выбирать со значением 400 Вольт. Напряжение в электрической сети изменяется, происходят большие перепады.
После выключения устройства, на конденсаторах остается напряжение. Поэтому устанавливают также конденсатор (8-10 мкФ) или резистор мощностью от 210 до 810 кОм, чтобы происходил процесс разрядки. Размеры системы позволяют хранить ее в небольшой коробке.
Настройка ЗУ
Главное, необходимо подобрать резисторы R6, R8 с целью регулировки границ колебаний тока во время зарядки. Поэтому к выходу системы подсоединяют батарею аккумуляторов в разряженном состоянии. С помощью вышеуказанных элементов устанавливают амперметром РА1 границы управления тока резистором R7.
В случае, когда первоначальное состояние движка детали марки R7, показатель тока не равняется нулю, нужно снизить сопротивление в звене R8. При нулевом токе заряда, в условиях, когда двигатель R7 находится не в крайней точке, сопротивление такого резистора необходимо повысить. Потом движок резистора R7 фиксируют в максимальном состоянии. При величине заряженного тока ниже максимального, сопротивление в резисторе R6 нужно убавить, а когда выше – усилить.
Переключатель устанавливают в позицию ручного режима. До конца заряжают автомобильную батарею, не забывая измерять специальным прибором напряжение тока.
На следующем этапе отключают тумблер и переводят в положение «Авт.», а регистор R11 – в режим наибольшего сопротивления. Опять подсоединяют механизм к электрической сети, снижают сопротивление в звене R11. Установку можно эксплуатировать, когда начнет работать реле К1.
Важно! Во время наладки в применении ЗУ, нужно не забывать о том, что от сети нет гальванической развязки. Поэтому включать и выключать механизм от батареи аккумулятора рекомендуется лишь, когда вилка с проводами не включена в электрическую сеть.
Бестрансформаторное зарядное устройство для автомобильного аккумулятора отличается простой схемой. Его применение помогает автолюбителям сократить финансовые затраты. При правильном использовании установки, гарантирована безопасность.
Простое зарядное устройство
Обычно подзарядка аккумулятора в транспортном средстве происходит во время работы генератора. Однако, при длительном простое автомобиля, на морозе или при наличии неисправностей батарея может разрядиться до такой степени, что становится не способной обеспечить ток, необходимый для запуска двигателя. И здесь на помощь приходит зарядное устройство для автомобильного аккумулятора. Однако стоимость зарядного устройства сильно «бьёт» по карману, и поэтому я решил сам собрать зарядное устройство. Оно позволяет заряжать автомобильные аккумуляторные батареи током от 0 до 10А, а также может служить регулируемым источником питания для мощного низковольтного паяльника, вулканизатора, переносной лампы, устройства для резки пенопласта, автомобильного насоса-компрессора для подкачки колёс. Устройство не содержит дефицитных деталей и при исправных элементах не требует налаживания. Для данной схемы использован сетевой понижающий трансформатор ТС270-1(выдран из старого лампового телевизора) с напряжением вторичной обмотки 17В. Без внесения изменений подойдет любой с напряжением на вторичной обмотке от 17 до 22В. Корпус использован от блока управления станции катодной защиты газопровода КСС-600(охлаждение в корпусе естественное). В данном зарядном устройстве есть возможность, при возникшей необходимости, установить схему для зарядки малогабаритных аккумуляторов (типа Д-0.55С и др). При этом контроль зарядного тока осуществляется установленным миллиамперметром.
Принципиальная схема устройства показана на фото ниже.
Она представляет собой традиционный тринисторный регулятор мощности с фазоимпульсным управлением, питаемый от обмотки II понижающего трансформатора Т1 через диодный мост VD1-4. Узел управления тринистором выполнен на аналоге однопереходного транзистора VT1, VT2. Время, в течение которого конденсатор С1 заряжается до переключения можно регулировать переменным резистором R1. При крайнем правом по схеме положении его движка зарядный ток будет максимальным, и наоборот. Диод VD5 защищает управляющую цепь тринистора от обратного напряжения, возникающего при включении тринистора VS1. Печатная плата устройства и монтажная плата на фото ниже.
Если у готового, используемого трансформатора на вторичной обмотке более 17В, резистор R5 следует заменить другим, большего сопротивления (например, при 24…26В до 200Ом). В случае, когда вторичная обмотка имеет отвод от середины, или есть две одинаковые обмотки и напряжение каждой находится в указанных пределах, то выпрямитель лучше выполнить по стандартной двухполупериодной схеме на двух диодах.
А при сборке выпрямителя точно по схеме подойдут следующие детали:
С1 — К73-11, емкостью от 0,47 до 1мкФ, а также К73-16, К42У-2, МБГП.
Диоды VD1 — VD4 могут быть любыми на прямой ток 10А и обратное напряжение не менее 50В (это серии Д242, КД203, КД210, КД213).
Вместо тринистора Т10-25 подойдут КУ202В — КУ202Е; проверено на практике, что устройство нормально работает и с более мощными тринисторами Т-160, Т-250 (В моём случае это Т10-25).
Транзистор КТ361А заменим на КТ361Б — КТ361Е, КТ3107, КТ502В, КТ502Г, КТ501Ж — КТ501К, а КТ315А — на КТ315Б — КТ315Д, КТ312Б, КТ3102А, КТ503В — КТ503Г, П307.
Вместо диода КД105Б подойдут диоды КД105В, КД105 или Д226 с любым буквенным индексом.
Переменный резистор R1 — СП-1, СП3-30а или СПО-1.
Амперметр РА1 — любой постоянного тока со шкалой на 10А либо изготовить самому из любого миллиамперметра, подобрав к нему шунт.
Вольтметр РV1 — любой постоянного тока со шкалой на 16Вольт.
Предохранитель FU1 – плавкий на 3А, FU2 – плавкий на 10А.
Диоды и тринистор необходимо установить на теплоотводы, каждый полезной площадью около 100см². Для улучшения теплового контакта данных деталей с теплоотводами желательно использовать теплопроводные пасты.
Больше фото можно посмотреть в моём блоге тут:)
Схемы самодельных зарядных устройств для автомобильного аккумулятора
Для того чтобы автомобиль завёлся, ему необходима энергия. Такая энергия берётся из аккумулятора. Как правило, его подзарядка происходит от генератора во время работы двигателя. Когда автомобиль долго не используется или батарея неисправна, она разряжается до такого состояния, что машина уже не может завестись. В этом случае требуется внешняя зарядка. Такое устройство можно купить или собрать самостоятельно, но для этого понадобится схема зарядного устройства.
Принцип работы автомобильного аккумулятора
Автомобильный аккумулятор подаёт питание на различные приборы в автомобиле при выключенном двигателе и предназначен для его запуска. По виду типу исполнения применяется свинцово-кислотная батарея. Конструктивно она собирается из шести элементов питания с номинальным значением напряжения 2,2 вольта, соединённых между собой последовательно. Каждый элемент представляет собой набор решетчатых пластин из свинца. Пластины покрываются активным материалом и погружаются в электролит.
Раствор электролита включает в свой состав дистиллированную воду и серную кислоту. От плотности электролита зависит морозостойкость батареи. В последнее время появились технологии, позволяющие адсорбировать электролит в стеклянном волокне или сгущать его с использованием силикагеля до гелеобразного состояния.
Каждая пластина имеет отрицательный и положительный полюс, а изолируются они между собой использованием пластмассового сепаратора. Корпус изделия выполняется из пропилена, не разрушающегося под действием кислоты и служащий диэлектриком. Положительный полюс электрода покрывается диоксидом свинца, а отрицательный губчатым свинцом. В последнее время стали выпускаться аккумуляторные батареи с электродами из свинцово-кальциевого сплава. Такие аккумуляторы полностью герметичные и не требуют обслуживания.
При подключении к аккумулятору нагрузки активный материал на пластинах вступает в химическую реакцию с раствором электролита, и возникает электрический ток. Электролит со временем истощается из-за осаждения сульфата свинца на пластинках. Аккумуляторная батарея (АКБ) начинает терять заряд. В процессе зарядки химическая реакция происходит в обратном порядке, сульфат свинца и вода преобразуются, повышается плотность электролита и восстанавливается величина заряда.
Аккумуляторы характеризуются значением саморазряда. Он возникает в АКБ при его бездействии. Основной причиной служит загрязнения поверхности батареи и плохого качества дистиллятора. Скорость саморазряда ускоряется при разрушении свинцовых пластин.
Виды зарядных устройств
Разработано большое количество схем автомобильных зарядных устройств, использующих разные элементные базы и принципиальный подход. По принципу действия приборы заряда разделяются на две группы:
По своей схемотехники выделяются импульсные и трансформаторные устройства. Первого вида используют в работе высокочастотный преобразователь сигнала, характеризуются малыми размерами и весом. Второго вида в качестве основы используют трансформатор с выпрямительным блоком, просты в изготовлении, но обладают большим весом и низким коэффициентом полезного действия (КПД).
Выполнено зарядное устройство для автомобильных аккумуляторов своими руками или приобретено в торговой точке, требования, предъявляемые к нему одинаковы, а именно:
Одной из главных характеристик прибора заряда является величина тока, которым заряжается батарея. Правильно зарядить аккумулятор и продлить его рабочие характеристики получится только при подборе нужного его значения. При этом важна и скорость заряда. Чем больше ток, тем выше и скорость, но высокое значение скорости приводит к быстрой деградации аккумулятора. Считается, что правильным значением тока будет величина равная десяти процентам от ёмкости батарейки. Ёмкость определяется как величина тока, отдаваемая АКБ за единицу времени, измеряется она в ампер-часах.
Самодельный зарядный прибор
Приспособление для заряда должно быть у каждого автолюбителя, поэтому если нет возможности или желания приобрести готовый прибор, ничего не останется, как сделать зарядку для аккумулятора самостоятельно. Несложно изготовить своими руками как простейшее, так и многофункциональное устройство. Для этого понадобится схема и набор радиоэлементов. Существует также возможность переделать источник бесперебойного питания (ИБП) или компьютерный блок (АТ) в прибор для подзарядки АКБ.
Трансформаторное зарядное устройство
Такое устройство самое простое в сборке и не содержит дефицитных деталей. Схема состоит из трёх узлов:
Напряжение из промышленной сети поступает на первичную обмотку трансформатора. Сам трансформатор может использоваться любого вида. Состоит он из двух частей: сердечника и обмоток. Сердечник собирается из стали или феррита, обмотки — из проводникового материала.
Принцип работы трансформатора основан на появлении переменного магнитного поля при прохождении тока по первичной обмотке и передачи его на вторичную. Для получения на выходе требуемого уровня напряжения количество витков во вторичной обмотке делается меньше, по сравнению с первичной. Уровень напряжения на вторичной обмотке трансформатора выбирается равным 19 вольт, а его мощность должна обеспечивать троекратный запас по току заряда.
С трансформатора пониженное напряжение проходит через выпрямительный мост и поступает на реостат, подключённый последовательно к аккумулятору. Реостат предназначен для регулирования величины напряжения и тока, путём изменения сопротивления. Сопротивление реостата не превышает 10 Ом. Величина тока контролируется включённым последовательно перед аккумулятором амперметром. Такой схемой не получится заряжать АКБ с ёмкостью более 50 Ач, так как реостат начинает перегреваться.
Упростить схему можно, убрав реостат, а на входе перед трансформатором установить набор конденсаторов, использующихся как реактивные сопротивления для уменьшения напряжение сети. Чем меньше номинальное значение ёмкости, тем меньше напряжение поступает на первичную обмотку в сети.
Особенность такой схемы в необходимости обеспечения уровня сигнала на вторичной обмотке трансформатора в полтора раза большее, чем рабочее напряжение нагрузки. Такую схему можно использовать и без трансформатора, но это очень опасно. Без гальванической развязки можно получить поражение электрическим током.
Импульсное устройство подзаряда
Достоинство импульсных устройств в высоком КПД и компактных размерах. В основе прибора лежит микросхема с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ). Собрать мощное импульсное зарядное устройство своими руками можно по следующей схеме.
В качестве ШИМ контроллера используется драйвер IR2153. После выпрямительных диодов параллельно АКБ ставится полярный конденсатор С1 с ёмкостью в пределах 47−470 мкФ и напряжением не менее 350 вольт. Конденсатор убирает всплески сетевого напряжения и шумы линии. Диодный мост используется с номинальным током более четырёх ампер и с обратным напряжением не менее 400 вольт. Драйвер управляет мощными N-канальными полевыми транзисторами IRFI840GLC, установленными на радиаторах. Ток такой зарядки будет равен до 50 ампер, а выходная мощность до 600 Ватт.
Изготовить импульсное зарядное устройство для автомобиля своими руками можно, используя переделанный компьютерный источник питания формата АТ. В качестве ШИМ контроллера в них используется распространённая микросхема TL494. Сама переделка заключается в увеличении выходного сигнала до 14 вольт. Для этого понадобится правильно установить подстроечный резистор.
Резистор, который соединяется первую ногу TL494 со стабилизированной шиной + 5 В, удаляется, а вместо второго, связанного с 12 вольтовой шиной, впаивается переменный резистор с номиналом 68 кОм. Этим резистором и устанавливается требуемый уровень выходного напряжения. Включение блока питания осуществляется через механический выключатель, согласно указанной на корпусе блока питания схеме.
Устройство на микросхеме LM317
Довольно простая, но стабильно работающая схема зарядки легко выполняется на интегральной микросхеме LM317. Микросхема обеспечивает установку уровня сигнала 13,6 вольт при максимальной силе тока 3 ампера. Стабилизатор LM317 снабжён встроенной защитой от короткого замыкания.
Напряжение на схему прибора подаётся через клеммы от независимого блока питания постоянного напряжения 13−20 вольт. Ток, проходя через индикаторный светодиод HL1 и транзистор VT1, поступает на стабилизатор LM317. С его выхода непосредственно на АКБ через X3, X4. Делителем, собранным на R3 и R4, устанавливается необходимое значение напряжения для открывания VT1. Переменным резистором R4 задаётся ограничение тока подзарядки, а R5 уровень выходного сигнала. Выходное напряжение устанавливается от 13,6 до 14 вольт.
Схему можно максимально упростить, но её надёжность уменьшится.
В ней резистором R2 подбирают ток. В качестве резистора используется мощный проволочный элемент из нихрома. Когда АКБ разряжен, ток заряда максимальный, светодиод VD2 горит ярко, по мере заряда ток начинает спадать и светодиод тускнеет.
Зарядное из источника бесперебойного питания
Сконструировать зарядник можно из обычного бесперебойника даже с неисправностью узла электроники. Для этого удаляется из блока вся электроника, кроме трансформатора. К высоковольтной обмотке трансформатора на 220 В добавляется схема выпрямителя, стабилизации тока и ограничения напряжения.
Выпрямитель собирается на любых мощных диодах, например, отечественных Д-242 и сетевом конденсаторе 2200 мкФ на 35−50 вольт. На выходе получится сигнал с напряжением 18−19 вольт. В качестве стабилизатора напряжения используется микросхема LT1083 или LM317 с обязательной установкой на радиатор.
Подключив аккумуляторную батарею, выставляется напряжение, равное 14,2 вольта. Контролировать уровень сигнала удобно с помощью вольтметра и амперметра. Вольтметр подключается параллельно клеммам батареи, а амперметр последовательно. По мере заряда АКБ его сопротивление будет возрастать, а ток падать. Ещё проще выполнить регулятор с помощью симистора, подключённого к первичной обмотке трансформатора наподобие диммера.
При самостоятельном изготовлении устройства следует помнить про электробезопасность при работе с сетью переменного тока 220 В. Как правило, верно выполненный прибор зарядки из исправных деталей начинает работать сразу, требуется лишь только выставить тока заряда.